開放自動化的三個發(fā)展方向

　　正在勃發(fā)，開放自動化!在工業(yè)自動化領(lǐng)域中孕育多年的開放自動化方向，已然開花結(jié)果。不僅僅在美國，而且在以德國為代表的歐洲，開放自動化都是由最終用戶或最終用戶組織發(fā)動，并鍥而不舍地在推動。這些都是為了滿足流程工藝的強化、工藝設(shè)施的簡化，以及運營操作卓越化的強烈要求。

　　這些現(xiàn)象表明，經(jīng)歷了幾十年軟硬捆綁的工業(yè)控制系統(tǒng)的局面，一方面遠遠跟不上IT技術(shù)日益深入滲透到OT技術(shù)的趨勢，在基礎(chǔ)自動化設(shè)施實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型中表現(xiàn)出諸多瓶頸和困難;另方面一些難以克服弊端和痼疾也越來越清晰地暴露出來，例如所有的技術(shù)升級都必須依賴原來的供應(yīng)商，花費大，時間長;再如一旦原有系統(tǒng)的備品備件無法供給，就需要重起爐灶推倒重來，失去的不僅是時間和投資，可能還有二三十年積累的工藝數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗。蘊藏著極大潛力的開放自動化應(yīng)運而生的背景正在于此。

　　迄今為止還沒有一個準確而全面的描述開放自動化的定義或說明。根據(jù)已經(jīng)實施的活動內(nèi)容，開放自動化目前主要有以下三個方面：

　　1)美國開放流程自動化論壇OPAF倡導(dǎo)的開放自動化標準，瞄準的是用軟硬解耦的自動化組件構(gòu)成可互操作、內(nèi)生信息安全的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)以及其上層的HMI、SCADA和制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，也就是說重新定義DCS、PLC和MES的架構(gòu)及構(gòu)成。

　　2)德國的開放自動化的主流是由NAMUR倡導(dǎo)的NOA(NAMUR Open Automation)和以模塊化為主要特征的模塊類型包MTP(Modular Type Package)。前者是把現(xiàn)有DCS奉為核心系統(tǒng)，以不越雷池一步的方式保留原有的DCS，以免傷筋動骨，而在其一側(cè)建立另一個數(shù)據(jù)通道和進行全局監(jiān)控和優(yōu)化的工業(yè)IT系統(tǒng)(即M+O);后者是為流程工業(yè)的生產(chǎn)單元開發(fā)一系列具有特定功能性和功能的模塊，通過流程編排將已組裝好且具有統(tǒng)一接口的模塊連續(xù)排列組合，創(chuàng)建一個流程，這些模塊相互耦合成流程控制的中樞。

　　3)另外一個重要的方面是在模塊化和具有互操作性的自動化軟硬組件的基礎(chǔ)上形成自動化工程項目開發(fā)的新方法，軟硬解耦在工程設(shè)計和實施具體表現(xiàn)為所謂的“后期綁定”，即生產(chǎn)設(shè)施的硬件不必從項目啟動時與系統(tǒng)工程設(shè)計文件緊密配合，據(jù)此生成的應(yīng)用軟件可以與生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計制造并行施工，直到后期才將二者綁定進入調(diào)試階段。這一自動化工程項目開發(fā)的新方法極大降低自動化工程項目開發(fā)的成本和加快項目開發(fā)的時間。

　　經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，大多數(shù)流程工廠及其生產(chǎn)設(shè)施不斷進化;這些工藝和設(shè)施經(jīng)過了現(xiàn)代化、擴建、并再次現(xiàn)代化，以適應(yīng)生產(chǎn)和控制技術(shù)一代又一代的進步。從工程的角度來看，工藝設(shè)備已經(jīng)進化成一個不僅僅關(guān)注個別設(shè)備、更著重于整體、并高度定制的成套設(shè)備。自動化系統(tǒng)及其設(shè)計和工程也以同樣的方式發(fā)展——打包成一個整體、專有的、依賴于大量的客制化和工程總承包定制。隨著這些專有的、整體打包而且高度依賴工程的方法日益成為固定的模式，它也給最終用戶帶來了越來越難以接受的負擔(dān)。從工程歷史上看，自動化項目很少按時完成，而且通常超出預(yù)算。與此同時，項目變得越來越大，越來越復(fù)雜，投資也越來越膨脹。這些大型的、高度復(fù)雜的項目很難管理。鑒于自動化歷來一直是工程項目能按時完成的障礙，逐漸變得不再可以接受，以至最終用戶開始表達他們對自動化系統(tǒng)經(jīng)營模式的不滿，他們期望自動化系統(tǒng)更靈活、更易于部署和維護，他們需要一種不同的自動化方法，一個基于模塊化、可以很方便集成在一起的標準化部件的解決方案，從而揚棄采用了幾十年來技術(shù)變化所形成的、存在許多復(fù)雜層次的方法。

　　從社會生產(chǎn)的大環(huán)境而言，市場競爭的日趨激烈，環(huán)境保護的要求日趨嚴厲，能源短缺所造成的節(jié)能指標日益嚴格，所有這些因素的疊加，都要求流程工業(yè)降本提質(zhì)，都是推動工業(yè)自動化向開放自動化轉(zhuǎn)型的一種原始動力。

　　最終用戶的強烈訴求

　　早在2006年前后，美國信實生命科學(xué)公司執(zhí)行了一個項目(Reliance Life Sciences Project)，用FF基金會現(xiàn)場總線技術(shù)將撬裝式模塊集成建立了一個工廠。這些橇裝且功能齊全的模塊可以讓精細化工和生命科學(xué)行業(yè)的終端用戶用更小的占地面積更快地建造工廠，還可以簡化監(jiān)管過程。

　　2009年，歐盟啟動了F3 Factory(Flexible, Fast and Future Factory)研究項目，目標是維護化工、石化等行業(yè)的競爭力，克服大規(guī)模連續(xù)加工處理行業(yè)高資本投資和流程工藝難以靈活變化的剛性缺點，以及小規(guī)模批量加工行業(yè)低效率的問題，并結(jié)合二者的優(yōu)勢將效率導(dǎo)入多用途、多產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和設(shè)施;為大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)施引入靈活性。研究目標包括：通過強化工藝(process intensification)提供更緊湊、成本更低的工藝設(shè)計，降低對環(huán)境的影響;開發(fā)能夠處理多種化學(xué)過程的標準化、模塊化、即插即用的化工生產(chǎn)設(shè)備;為強化工藝開發(fā)工程方法。項目的參與者包括巴斯夫(BASF))、拜耳(Bayer)和贏創(chuàng)(Evonik)等眾多的化工企業(yè)，以及大學(xué)和研究機構(gòu)?？梢哉f這就是模塊化生產(chǎn)的最早的嘗試。

　　在F3項目的實施過程中有一個重要發(fā)現(xiàn)，即除了物料管道、能源管道等的物理互連之外，明確數(shù)據(jù)和自動化結(jié)構(gòu)的集成是一個主要問題。即使單元操作的專業(yè)知識掌握在各自的設(shè)備模塊提供商手中，在建工廠的設(shè)計人員和技術(shù)人員也必須按整體工藝編排將設(shè)備模塊集成，而不必在自動化細節(jié)過多費心。這正是2014年NAMUR和ZVEI發(fā)起開發(fā)模塊類型包MTP的初衷。設(shè)備模塊制造商的客戶定義所需的功能和服務(wù)，然后由模塊制造商負責(zé)實現(xiàn)，并生成便于集成所需的MTP文件。這種方法的可行性已經(jīng)被一些化工工廠和設(shè)備模塊制造商證明，模塊化生產(chǎn)依賴于設(shè)備模塊以及自動化組件和系統(tǒng)供應(yīng)商一起運用MTP規(guī)范完成。

　　正如圖1所描述的，最終用戶所向往的是通過可互操作性、實時采集和分析數(shù)據(jù)、虛擬化、分布式控制和面向服務(wù)來實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，而模塊化生產(chǎn)首先需要具有標準化接口和滿足工藝操作控制細節(jié)的自動化軟件實現(xiàn)。

　　圖1 模塊化生產(chǎn)就是競爭優(yōu)勢(來源:NAMUR)

　　2015年?？松梨谔岢鏊麄儗﹂_放自動化系統(tǒng)的展望以及未來開放系統(tǒng)必須具備的功能特征，主要包涵四個方面(見圖2)：模塊化，即系統(tǒng)由模塊化的部件構(gòu)成，必要時可以拆分和重組;符合開放且公開的工業(yè)標準;可互操作性，即軟件的一致性能力能確保集成不費勁不耗時;可移植性，即保證應(yīng)用軟件可在多個平臺運行。在這些展望和功能特征中，顯然分布式和模塊化的架構(gòu)更為緊要，因為這涉及到降低I/O、控制系統(tǒng)和HMI更新?lián)Q代和升級的成本和風(fēng)險;涉及到處于L3制造運營管理應(yīng)用(如警報管理、資產(chǎn)管理、作業(yè)安排和調(diào)度)引入最新工業(yè)軟件和軟件技術(shù);涉及到如何實現(xiàn)以較低的成本輕松地增加生產(chǎn)能力，并能在流程控制中添加新功能。

　　圖2 開放自動化系統(tǒng)的展望(來源：?？松梨?

　　樂高積木搭、搭、搭

　　模塊化是喜聞樂見的。生產(chǎn)制造過程的模塊化或自動化領(lǐng)域中的模塊化，本質(zhì)上都是將系統(tǒng)、流程工業(yè)中的成套生產(chǎn)設(shè)施、過程和單元操作分解成標準的、模塊化的組件;就像樂高積木一樣，可以自由地混合和搭配。在新型的流程自動化系統(tǒng)中，模塊化方法可以廣泛地運用在許多方面，譬如模塊化的I/O，模塊化的標準機柜/現(xiàn)場接線盒，模塊化設(shè)計的標準樣板，模塊化的控制系統(tǒng)，模塊化的應(yīng)用軟件，模塊化的自動化系統(tǒng)設(shè)計的新方法，模塊化的流程單元(圖3)、模塊化的流程單元的操作，甚至在工廠這樣的層面，許多流程工業(yè)的工廠和設(shè)施也越來越多地采用模塊化的概念建造(圖4)。圖4中左面是按客制化的方式建造的流程工業(yè)的工廠設(shè)施，右面則是按模塊化方式采用工藝強化建造的工廠設(shè)施，二者的功能和產(chǎn)量均一樣，但明顯可見模塊化生產(chǎn)的優(yōu)勢突出，結(jié)構(gòu)緊湊、投資少、見效快。

　　圖3 預(yù)制的模塊化單元越來越多地在流程工業(yè)應(yīng)用(源自：ARC網(wǎng)站)

　　圖4 客制化工廠與模塊化工廠的強烈對比(源自：ARC網(wǎng)站)

　　模塊化的關(guān)鍵利益體現(xiàn)在：標準化，取消或大幅減少設(shè)備、系統(tǒng)和流程的客制化，操作運行的卓越化。標準化是指在各類模塊化的應(yīng)用中遵循相關(guān)的工業(yè)標準和標準的方法步驟，這在開發(fā)運用MTP模塊類型包規(guī)范中得到充分體現(xiàn)。目前還難以避免一定程度的客制化，但是按客制化的集成和工程化的成本過高，因此逐漸過渡到模塊化的集成方式是一種趨向。新的模塊化的方法可以將項目完成時間降低30%，克服了大多數(shù)的自動化項目都不能按期交付，并超出預(yù)算成本的弊端。操作運行的卓越化有利于降低運行和維護成本，降低非計劃停車，降低風(fēng)險，改善安全。

　　以控制系統(tǒng)的模塊化為例，控制系統(tǒng)架構(gòu)的模塊化正以多種方式表現(xiàn)出來。已經(jīng)出現(xiàn)了新一代的“單點”I/O，可以通過特定的插件模塊(被稱之為“可配置的”I/O)和軟件可組態(tài)的I/O進行單點配置。由于采用這些新的I/O形式，模塊化的標準機柜和現(xiàn)場機箱也變得更加可行。它們占用的空間更小，并且能夠適應(yīng)項目后期的變化。靈活的設(shè)計也消除了定制機柜機柜的需要，可以在控制柜設(shè)計和定制方面節(jié)省相當?shù)某杀?。這種新的解決方案將控制柜設(shè)計與控制硬件分離，允許最終用戶從各種標準的機柜設(shè)計中選用。

　　此外，遠程儀器儀表機箱的使用也在增加，這些機箱基本上是具備所需功能的測量和控制模塊和相關(guān)設(shè)備，便于快速部署(見圖5)?？梢园堰h程儀器儀表機箱的使用視為模塊化設(shè)計理念的擴展。采用遠程儀器儀表機箱有若干優(yōu)點。首先，車間的熟練工的生產(chǎn)效率比在現(xiàn)場安裝和調(diào)試設(shè)備的工人要高30%到50%，這一差異為整個項目施工上節(jié)省了相當多的時間，可以抵消模塊化的工程成本，甚至還有更多的結(jié)余。其次，遠程儀器儀表機箱的在車間事先制造的方法，可以保證生產(chǎn)質(zhì)量的控制，由不同工種的工人(如絕緣、油漆、無損檢測、壓力測試等)完成相應(yīng)的工作，可縮短工期，保證質(zhì)量，節(jié)約成本;還可以用較低的檢驗和測試成本完成出廠前的整體質(zhì)量檢驗。再次，也可以避免在現(xiàn)場施工因天氣原因帶來的延誤，解決熟練工短缺的問題。

　　圖5 使用遠程儀器儀表機箱節(jié)省施工時間和工程成本(源自：西門子)

　　在實際的工廠和工藝設(shè)計中，有許多因素驅(qū)動模塊化概念的使用。對于海上石油和天然氣以及浮式生產(chǎn)和存儲處理等行業(yè)，空間是一個重大的考慮因素。在這些場景下，模塊化方法通常是將所有的主設(shè)備與輔助設(shè)備都能合理布置在有限空間的唯一方法。模塊化可以最有效地利用空間進行緊湊性設(shè)計，同時也對設(shè)計人員有很高的要求，體現(xiàn)設(shè)計密集型的特點。

　　圖6 模塊化的工廠由功能齊全的設(shè)備模塊和撬裝式設(shè)備集成(源自：弗戈工業(yè)在線)

　　例如世界上最大的輪船——殼牌的頂級浮動天然氣液化(GTL)船,要求將傳統(tǒng)的氣體液化處理設(shè)備單元縮小到原有尺寸的四分之一，而且為了把所有必要的設(shè)備安裝到單一的容器殼體，除了采用模塊化的設(shè)計別無它法。當然模塊化方法并不局限于油氣應(yīng)用，事實上工廠設(shè)計的模塊化概念實際上起源于制藥和精細化工行業(yè)。

　　三者結(jié)合，開創(chuàng)先例

　　模塊類型包MTP，開創(chuàng)了設(shè)備、流程與自動化軟件三者緊密結(jié)合的先例。在流程工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展進程中，通過運用IT技術(shù)的成熟和最新成果，瞄準虛擬化的方向開發(fā)相應(yīng)的工業(yè)軟件。同時還要從最終用戶的利益和需求出發(fā)，考慮新舊交替過程中的平穩(wěn)過渡，也是必須遵循的原則。所有這些工業(yè)軟件的開發(fā)還必須建立在綜合運用多年來積累的行之有效的工業(yè)標準和IT標準的基礎(chǔ)上，通過制定下一代流程工業(yè)自動化的系列標準，參與并深入到全開放的自動化架構(gòu)中。在此進程中，發(fā)端于德國的模塊化類型包MTP歷經(jīng)七、八年的發(fā)展，已取得了在制藥、精細化工、食品工業(yè)、水處理等行業(yè)的成功運用。在硬件上MTP可以利用現(xiàn)有的DCS和PLC的部件或嵌入式工控組件無縫集成為流程裝置的自動化單元，強調(diào)在優(yōu)化性價比的同時將工程量降至最低、加快工程交付進度。

　　圖7 MTP規(guī)范適用于制藥、油氣能源、化工、食品等工業(yè)(源于：NAMUR、ProcessNet、VDMA和ZVEI的聯(lián)合報告)

　　模塊化工廠的結(jié)構(gòu)許多方面是在ISA 88和ISA 95的基礎(chǔ)上發(fā)展了自動化即插即用的生產(chǎn)模型，因此可以認為這是運用最新技術(shù)重鑄ISA 88和ISA 95的生產(chǎn)模型的成果，也是描述獨立于供應(yīng)商、采用工藝設(shè)備模塊及其對應(yīng)的自動化模塊進行集成所需的完整信息表述。模塊類型包(MTP)是流程自動化模塊標準化非專有描述的關(guān)鍵概念，它有助于自動化系統(tǒng)的模塊化。每一個進入MTP模塊庫的模塊，都包含一個與制造商無關(guān)的過程模塊自動化的功能描述和標準化的接口。在模塊工程實施的過程中由模塊制造商在一個MTP的XML文件中生成數(shù)據(jù)。每一個MTP模塊都包括報警管理、功能安全和信息安全、過程控制、人機界面(HMI)和維護診斷等功能屬性(見圖8)。

　　圖8 符合MTP規(guī)范的自動化模塊內(nèi)涵現(xiàn)代過程控制的各種功能屬性(來源：NAMUR網(wǎng)站)

　　模塊化生產(chǎn)的創(chuàng)新倡議是德國流程工業(yè)4.0(Industry 4.0 For Process)在MTP基礎(chǔ)上開展的另一個活動。它期望重點解決用戶普遍對供應(yīng)商交付的各種設(shè)備不能直接和智能地與控制、自動化、資產(chǎn)管理和業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信的抱怨;同時也降低用戶對單一供應(yīng)商接口的唯一性和鎖定的依賴。為了實現(xiàn)模塊化，提高設(shè)計效率，提高安裝、調(diào)試和啟動效率，標準化和可靠的數(shù)據(jù)，互操作性、更高的可靠性和質(zhì)量等廣泛的利益，流程行業(yè)正朝著設(shè)備和流程的模塊化用例所定義的模型發(fā)展。模塊化系統(tǒng)的組件可以為改善成本及運營，還可以其生命周期內(nèi)進行多次升級，而無需購買全新的系統(tǒng)。圖9描述了實施模塊化生產(chǎn)工廠工程的各個階段：從基礎(chǔ)到設(shè)計、組態(tài)、即插即用、投入生產(chǎn)和為生產(chǎn)另一種產(chǎn)品而進行流程重組，體現(xiàn)了模塊化生產(chǎn)所帶來的一系列優(yōu)點：縮短產(chǎn)品投放市場的時間、改善生產(chǎn)效率和充分利用模塊化的優(yōu)勢提高生產(chǎn)的靈活性。不同的設(shè)備模塊制造商提供不同的工藝設(shè)備模塊，如給料設(shè)備模塊、反應(yīng)設(shè)備模塊、提純設(shè)備模塊等等，所有這些模塊都按照MTP規(guī)范的要求配備用AutomationML標準編制的MTP下發(fā)文件(XML文本)。在進行流程設(shè)計時按流程工藝要求選用合適規(guī)格的工藝設(shè)備模塊，之后進入模塊化成套設(shè)備的設(shè)計階段，逐個對這些模塊組態(tài);接著通過標準化的接口將它們連接，開始即插即用、立即投料試車的階段。由于所有的設(shè)備模塊其相關(guān)的工藝流程都是標準化的，此時通過流程編排軟件工具組織合理合規(guī)的生產(chǎn)流程，調(diào)試投運也是相當順當?shù)?。只要在MTP下發(fā)文件中具有優(yōu)化的功能，在生產(chǎn)流程穩(wěn)定之后即可運用這一功能改善生產(chǎn)效率。

　　圖9 實施模塊化生產(chǎn)工廠工程的各個階段(源自：ZVEI網(wǎng)站)

　　對于完全模塊化和部分模塊化的工廠，基于批處理、SCADA、MES或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的新的流程編排層(POL)可對流程控制系統(tǒng)進行組態(tài)、補充或修改。由于MTP為POL提供業(yè)務(wù)流程模塊服務(wù)，所有自動化功能及其實施細節(jié)都由MTP提供，就免除了進行詳細的編程和組態(tài)的必要。與傳統(tǒng)的流程控制系統(tǒng)不同，POL不直接向模塊中的執(zhí)行器發(fā)指令，只向模塊的服務(wù)發(fā)送命令，再由這些服務(wù)調(diào)用相關(guān)程序。狀態(tài)和過程變量值顯示在POL控制屏幕上。這些服務(wù)在VDI/VDE/NAMUR 2658中有更詳細的描述。顯然，POL為自動化供應(yīng)商提供了機會和創(chuàng)新空間，開發(fā)基于MTP模塊化的自動化，創(chuàng)建靈活性更強、更便于應(yīng)用的自動化平臺。

　　圖10 POL控制屏幕顯示各個模塊的狀態(tài)和過程變量值(來源：NAMUR, ProcessNet, VDMA, ZVEI)的聯(lián)合報告

　　MTP技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用進入發(fā)展中期

　　許多模塊供應(yīng)商已經(jīng)在自動化供應(yīng)商的支持下獲得了初步的運用MTP的經(jīng)驗，而且許多供應(yīng)商正在ZVEI的領(lǐng)導(dǎo)下研究MTP概念的推廣。像巴斯夫、拜耳、贏創(chuàng)和默克KGaA這樣的早期采用者，已經(jīng)在各種試點項目中獲得了經(jīng)驗，證明了MTP的概念有利于用戶，并且無容置疑的是所要求的互操作性和獨立于特定制造商等目標都已達到。當前的癥結(jié)所在還是用戶對此還沒有建立足夠的信心，因而形成廣泛需求的局面尚有待時日。

　　圖11 MTP規(guī)范已經(jīng)在現(xiàn)有的化工廠中取到成功應(yīng)用(來源：Evonik:贏創(chuàng))

　　贏創(chuàng)是一家全球規(guī)模的跨國公司，它設(shè)在新加坡的一家化工廠中完成了一個試驗項目引人注目?，F(xiàn)有的流程已經(jīng)在日本橫河的Centum VP的DCS控制系統(tǒng)控制下正常運行多年，由于工藝需要增加一臺冷卻設(shè)備，這臺ENGIE公司提供的執(zhí)行MTP的成套設(shè)備，其控制系統(tǒng)由西門子S7-1500構(gòu)成(見圖11)。在此試驗項目中DCS系統(tǒng)還充當了流程編排層POL的角色。主要通過即插即用的方式投入生產(chǎn)，在短短幾天內(nèi)就得以實現(xiàn)。80%的過程是在MTP-HMI描述的一對一導(dǎo)入中進行的，人工調(diào)整僅占20%。這一成功試驗有力地證明，基于MTP模塊化達到即插即用不僅僅適用于新建的流程，也完全適用于已有流程的改建和改善。

　　根據(jù)用戶和供應(yīng)商的看法，現(xiàn)有三個因素將決定MTP概念的成功:

　　☆ 來自用戶的必要需求，他們應(yīng)該積極支持MTP的應(yīng)用，按照自己的需求提供MTP的交付模塊規(guī)格書和設(shè)備單元的規(guī)格書，支持MTP的開發(fā)和應(yīng)用。

　　☆ 吸引更多的DCS和PLC廠家參與MTP的開發(fā)，在現(xiàn)有的工業(yè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加MTP的功能，以確?，F(xiàn)有的工廠也能受益于模塊化設(shè)備和模塊化的自動化的新選擇。

　　☆ 推動MTP標準的國際化，這首先是德國組織NAMUR,、ZVEI和VDMA的責(zé)任，但也仰仗在全球范圍內(nèi)活躍的流程工業(yè)公司的支持采用。

　　小記：蓬勃起浪很顯然

　　MTP概念已經(jīng)做好進入市場的準備。模塊化生產(chǎn)將在流程工業(yè)中發(fā)揮重要作用?？煽s短產(chǎn)品上市時間，提高生產(chǎn)靈活性，降低投資風(fēng)險。流程模塊中的標準化自動化接口使它們快速集成，從而為生產(chǎn)流程所必須的全部功能準備基礎(chǔ)條件。MTP模塊類型包在其中扮演著關(guān)鍵的角色。它提供一個獨立于供應(yīng)商的過流程模塊的描述，包括HMI、過程控制、維護、診斷、功能安全和信息安全，以及報警管理等各個方面。在實施整個流程自動化的過程中，MTP被導(dǎo)入流程編排層POL，由POL將所有需要的模塊集成。若干試點項目證明，MTP概念的標準化已經(jīng)取得了長足的進展，足以向商業(yè)應(yīng)用部署。不過，它是否真的能在市場上取得成功，將取決于用戶的廣泛需求。已經(jīng)有一些用戶組織(如Profibus用戶組織、BioPhorum MTP Testing Plugfest制藥MTP互連測試組織等)將在未來推動國際標準化、傳播和推廣應(yīng)用，這將是一個主要的成功因素。

　　BioPhorum顯得很不平凡，它追求即插即用設(shè)備的互操作性。BioPhorum MTP標準倡議是將模塊化標準應(yīng)用于制藥生產(chǎn)的范例。用戶和供應(yīng)商合作，朝著實現(xiàn)生物制藥和其他制藥行業(yè)即插即用設(shè)備互操作性的目標邁進。其愿景是為MTP制定指導(dǎo)方針文件，并與模塊化設(shè)備一并使用。在生物制藥加工行業(yè)實現(xiàn)即插即用極大地減少工程人力，降低項目執(zhí)行時間，提高質(zhì)量。即插即用的核心概念和實施方法是定義MTP的VDI/VDE/NAMUR 2658標準。BioPhorum的即插即用概念的目標是方便地將智能單元操作集成到符合GMP標準的工廠的上層監(jiān)控自動化系統(tǒng)的S88程序批處理引擎中。采用OPC UA作為系統(tǒng)間MTP數(shù)據(jù)的通信方式。

　　模塊化設(shè)備為流程工業(yè)企業(yè)展現(xiàn)了許多創(chuàng)新機會。按照模塊化的方式擴展現(xiàn)有的流程工藝設(shè)備，可以更加高效地把新的工藝設(shè)備模塊集成到現(xiàn)有流程工藝設(shè)備中去;對于新建企業(yè)，模塊化的吸引力在于能在降低工程費用的前提下，將靈活性提高50%;由于高附加值的產(chǎn)品宜于小批量生產(chǎn)，精細化工企業(yè)和制藥企業(yè)長期追求的具有很高靈活性的生產(chǎn)工藝技術(shù)，在MTP技術(shù)的支持下理念更容易實現(xiàn);不斷開發(fā)和運用不同的反應(yīng)設(shè)備模塊或者下游處理模塊，為實現(xiàn)產(chǎn)品品種多樣化奠定了前提條件。

　　不少工業(yè)自動化公司已為MTP的應(yīng)用做好準備。ABB、施耐德電氣、橫河、西門子等都支持MTP的開發(fā)和試驗的積極支持者和參與者。倍福在去年推出了TwinCAT MTP軟件，可以以面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方式為MTP生成代碼，并通過OPC UA與處于流程編排層的DCS通訊。愛默生的Delta V DCS系統(tǒng)也在近年完成了對MTP技術(shù)的支持應(yīng)用。我們也期待國內(nèi)的DCS廠家和PLC廠家跟上這一開放自動化的步伐。

　　那么，MTP是否可以從流程行業(yè)向離散制造業(yè)推廣?答案早已了然。模塊化的自動化不僅適合于流程工業(yè)，從原理上講也完全適合于離散制造業(yè)，西門子在十幾年前推基于組件自動化CBA(Component-based Automation)，雖然具有模塊化的概念，卻缺少MTP的內(nèi)涵和來自最終用戶的推動力量。如今要在離散制造業(yè)推廣MTP，關(guān)鍵是要在離散制造業(yè)數(shù)量繁多的細分行業(yè)中尋求合適的應(yīng)用場景，并與設(shè)備制造商和用戶合作開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備模塊和MTP模塊，迅速試點，逐步推開。據(jù)悉德國已經(jīng)在開始這方面的探索。值得注意的是按照MTP的現(xiàn)有規(guī)范，在開發(fā)MTP模塊時形成的MTP下發(fā)文件遵循AutomationML規(guī)范，以.XML文件形式下發(fā)?？紤]到AutomationML的復(fù)雜性，如果采用IEC 61499系統(tǒng)級建模語言加以簡化，或許會在一定程度上降低MTP的技術(shù)門檻;另外考慮到目前MTP的通信僅采用OPC UA，在離散制造業(yè)應(yīng)用還必須采用其它的工業(yè)通信協(xié)議才會有生命力。盡管MTP技術(shù)已經(jīng)成熟，但也有其短板，因此還有很大的發(fā)展空間。

　　于無聲處聽驚雷。開放自動化以各種形狀蔓延開來，模塊化只是它伸展手腳的的一個枝杈而已。OT與IT的融合，并不是都是那么激烈地浮現(xiàn)在眾人面前。暗流涌動之下，新的自動化旋渦正在形成。