隨著工業(yè)4.0時(shí)代的來臨，高度網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)，其中囊括了各行各業(yè)的人員、各種各樣的IT系統(tǒng)、自動(dòng)化組件和機(jī)器。安全、保障和控制智能分配之間的相互作用成為工業(yè)4.0獲得成功的主要因素。

工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)或智能工廠，這些術(shù)語(yǔ)都在說明工廠和機(jī)械的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)方興未艾。信息科技（IT）和自動(dòng)化（AUT）緊密相連。這就意味著，憑借未來產(chǎn)業(yè)的高度網(wǎng)絡(luò)化，公司可以提升附加值，同時(shí)削減成本。

工業(yè)4.0可謂第四次工業(yè)革命的代名詞，但其所帶來的遠(yuǎn)不止發(fā)展進(jìn)化那么簡(jiǎn)單。因?yàn)楣I(yè)4.0的基礎(chǔ)是假定所有參與者均有意愿進(jìn)行變革。這并不是指采用眾多全新技術(shù)，或者只是最近才將其用于生產(chǎn)活動(dòng)。RFID和WLAN等技術(shù)的使用早已不是什么新鮮事，可以通過這些技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和評(píng)估，并將其傳輸至實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制系統(tǒng)內(nèi)。

隨著復(fù)雜程度的提升，對(duì)安全的理解也在發(fā)生變化

實(shí)際的挑戰(zhàn)是如何將自動(dòng)化和IT這兩個(gè)領(lǐng)域結(jié)合起來，形成切實(shí)可行的解決方案。下面這個(gè)安全相關(guān)的實(shí)例足以表明其復(fù)雜程度：如果對(duì)所有通信進(jìn)行分散化處理，安全通信需求便會(huì)上升，后者在安全方面（機(jī)械安全）和保障方面（操作安全）均有要求，需要等量齊觀予以考慮。

安全領(lǐng)域現(xiàn)已具有相當(dāng)充分的投資保障和法律確定性特征。其中部分原因在于需要遵循規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：安全完整性等級(jí)（SIL）等各種術(shù)語(yǔ)現(xiàn)已明確規(guī)定，還可對(duì)危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行分類，執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。自動(dòng)化組件的網(wǎng)絡(luò)化增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，也因此增加了未經(jīng)授權(quán)的訪問風(fēng)險(xiǎn)。

保障問題，亦即防止未經(jīng)授權(quán)訪問機(jī)器及其數(shù)據(jù)，尚未得到適當(dāng)解決；此外還需對(duì)產(chǎn)品和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行保護(hù)。這就需要制定通用標(biāo)準(zhǔn)；需要開發(fā)出一些方法來創(chuàng)建安全架構(gòu)和安全準(zhǔn)則，滿足安全和保障要求。

整體安全理念有賴于安全和保障的相互配合，同時(shí)逐漸調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行促進(jìn)，期間遵循開放標(biāo)準(zhǔn)，并且考慮到存在多個(gè)不同的制造商。核心問題包括：對(duì)產(chǎn)品、工藝和機(jī)器進(jìn)行明確、安全的身份驗(yàn)證，以及在整個(gè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行安全的信息交換。至于安全方面，需要檢查保障問題對(duì)功能安全的影響程度。

沒有付諸實(shí)施的保障措施，即使再好也毫無價(jià)值；或者更糟糕的是，如果保障措施因耗時(shí)過多、缺乏了解或未能知情而人為落空，即使再好也無濟(jì)于事。這里給出一些與功能安全類似的情況：安全措施不得對(duì)工廠和機(jī)械的可用性造成負(fù)面影響。因此安全領(lǐng)域內(nèi)的各項(xiàng)原則可以一一對(duì)應(yīng)地遷移至保障領(lǐng)域。

模塊化工廠要求分布式智能

客戶產(chǎn)品要求個(gè)性化、單位式產(chǎn)品數(shù)量更大、產(chǎn)品生命周期日益縮短，這些都是驅(qū)動(dòng)工業(yè)4.0發(fā)展的因素，它們導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)批次變得更小，重新配置變得更加頻繁。因此，在通往未來自動(dòng)化制造的道路上，模塊化和分散化是兩個(gè)關(guān)鍵的成功因素。能以用戶友好型方式對(duì)分布式智能進(jìn)行控制的自動(dòng)化系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的先決條件。屆時(shí)便可將工廠分解為若干個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的可管理單元。

模塊化工廠結(jié)構(gòu)遵循機(jī)電學(xué)方法。其基本原理是將機(jī)器開發(fā)過程中涉及的所有學(xué)科（機(jī)械、電子和自動(dòng)化技術(shù)）整體融合起來。通用化規(guī)定如何將多種獨(dú)特的自動(dòng)化技術(shù)組件和相應(yīng)的軟件工具集成在一起，形成自動(dòng)化解決方案。這種通用性延伸覆蓋自動(dòng)化金字塔的全部四個(gè)層級(jí)（管理層級(jí)、運(yùn)行層級(jí)、控制層級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)層級(jí)）。機(jī)電學(xué)方法甚至要求能將控制功能“遷移”至單個(gè)機(jī)電模塊內(nèi)。可支持該方法的控制系統(tǒng)將發(fā)揮核心作用。

這就是目前系統(tǒng)的局限所在。您可以創(chuàng)建軟件模塊，但當(dāng)功能強(qiáng)大的中心控制系統(tǒng)執(zhí)行這些軟件模塊時(shí)，單個(gè)模塊的調(diào)試就會(huì)變得復(fù)雜。本地控制系統(tǒng)可以用于實(shí)現(xiàn)模塊自動(dòng)化，但在建立模塊之間的通信時(shí)，這將會(huì)增加所需的工作量。

正是出于這一原因，體現(xiàn)工業(yè)4.0精神的自動(dòng)化所需的解決方案應(yīng)能對(duì)控制智能進(jìn)行分配，同時(shí)保證多個(gè)控制系統(tǒng)經(jīng)過必要的聯(lián)網(wǎng)后，仍便于用戶進(jìn)行處理。憑借兼容工業(yè)4.0的自動(dòng)化系統(tǒng)PSS 4000，Pilz不斷努力尋求始終模塊化的、可分配化的方法。通過這種方式，就能從分散控制結(jié)構(gòu)中獲益，同時(shí)不必承擔(dān)將程序分配給多個(gè)不同控制系統(tǒng)時(shí)通常會(huì)造成的復(fù)雜性增加的情況。

從根本上說，我們應(yīng)將工業(yè)4.0視為一種愿景，一種讓德國(guó)作為工業(yè)國(guó)家，可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力目標(biāo)的愿景。因此，每一家制造公司均應(yīng)參與到工業(yè)4.0中來，這一點(diǎn)非常重要。將問題限制在純粹技術(shù)層面是非常缺乏遠(yuǎn)見的行為。若要持續(xù)性地獲得市場(chǎng)認(rèn)可，需要奉行的原則之一就是創(chuàng)建機(jī)器間和機(jī)器內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)通信機(jī)制。只有當(dāng)兼顧這兩個(gè)方面的要求時(shí)，才能獲得用戶認(rèn)可的、切實(shí)可行的解決方案。

工業(yè)4.0需要標(biāo)準(zhǔn)化

 除了技術(shù)，工業(yè)4.0安全解決方案仍舊面臨來自商業(yè)層面、心理層面和培訓(xùn)層面的挑戰(zhàn)。例如，目前仍舊缺乏合適、通用、標(biāo)準(zhǔn)化、可用于執(zhí)行合乎要求的安全解決方案的行業(yè)操作平臺(tái)。尤其是在工業(yè)4.0的作用下，網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)方興未艾，同時(shí)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多個(gè)合作伙伴間隨后展開了合作，這些都迫切需要對(duì)經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)可流程做出比較。

各種協(xié)會(huì)和研究項(xiàng)目（例如“智能工廠KL”研究平臺(tái)）發(fā)揮了重要的作用；在此行業(yè)內(nèi)，業(yè)務(wù)和研究并舉，逐漸產(chǎn)生了創(chuàng)新工廠系統(tǒng)，集中形成了模范工廠。此類平臺(tái)的重要任務(wù)之一便是制定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樾枰y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以便將工業(yè)4.0的首創(chuàng)精神落實(shí)到企業(yè)中。屆時(shí)用戶便可使用多個(gè)供應(yīng)商提供的組件來裝配生產(chǎn)線，靈活、快速地適應(yīng)不斷變化的各種情況。這樣便可在整個(gè)價(jià)值鏈內(nèi)普遍實(shí)現(xiàn)多家公司之間的合作。

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