作者： JEFF HOUSEHOLDER
几十年来，制造业的数字化转型一直是工业界内部讨论的主要话题。事实上，制造业对先进技术的推动由来已久，第一台可编程逻辑控制器(PLC)问世已近50年，而第一台分布式控制系统(DCS)也在其推出后的第5年问世。
当年，使用硬件自动化系统取代气动控制、继电器连锁和回路控制器从而能够连贯的执行完美无瑕的控制的设想是向前迈出的重要一步，它为许多后续技术奠定了基础。今天，虽然工业工厂和设施仍在大量使用传统的自动化技术，但大多数相关技术，包括PLC和DCS，在功能和互操作性方面都有了更先进的实质性进步。
现在，工厂车间包括通过高速网络通信的智能设备，提供了更为丰富的数据，而不仅仅是过程变量和状态。例如，仪器以及它们所监控的机器和工艺单元都可以获得诊断数据。通过使用这些数据和其他新的数据源，工人的安全和工厂的可用性得到了极大的提高，同时工厂的效率也得到了更高的提升。
自动化系统最初强调的是监测和控制，但它们也可以跟踪和维护历史数据。这些历史数据被转化为显示和报告，使人们能够看到以前工厂没有显示的信息。最终，这些信息被提供给在企业一级运行的系统，为运营的改善创造了更多机会。
如果说数字化转型始于20世纪70年代，并且工厂也已经吸收了许多相关技术，那么为什么我们今天还在谈论它呢？显然，我们在流程和离散行业取得的进步带来了前所未有的改善。随着产量的提高和单位劳动量的降低，制造成本大大降低。然而，由于众多的挑战，我们应用所有这些数据和信息以充分发挥其威力的能力还没有跟上现在现代设备和系统中的技术。
将原始数据转化为可操作的信息
用智能自动化系统取代手动、气动和继电器控制相对简单。记录必要的控制功能并对自动化元件进行配置/编程，通常并不复杂，而且会带来实质性的改进。
但如今，制造商需要从收集到的大量数据中获取更高程度的利益，以在运营中释放更大的价值。这种数字化转型需要改进战略，以充分利用公司内部的资源 - 甚至可能需要挖掘业务合作伙伴的能力。业务转型的机会是存在的，但它可能是具有挑战的，因为必须首先考虑若干关键问题，包括:
- 我们应该从哪里开始？
- 需要多少花费？
- 我可以把它用在商业案例中吗？
- 如果投资了，我们公司能应对所发生的变化吗？
这些问题变得更加具有挑战性，因为每个企业的数字化转型都是不同的。每个企业都有不同的出发点、愿景和对成功的定义。运营的负责人必须向组织明确沟通他们打算从数字化转型中获得什么(见图1)。
图1：数字化转型的一个特点是信息涉及整个组织。图片：艾默生
换句话说，数字化转型的领导者必须创建一个业务一体化的组织，以便部署关键战略，将所学到的经验教训应用于整个公司，并且协调运营。为实现这些目标，通常需要对技术和人员的综合投资，详见以下例子。
自下而上，而不是自上而下
该公司采用传统的企业结构，由总部人员监督许多经营性业务部门，每个业务部门履行包括制造在内的各种职能（见图2）。
图2：许多工业公司采用这样一种结构，即多点的运营集中于公司层面统一运筹和协调。图片：艾默生
该公司将自己视为经营业务、制定关键战略和为整个企业制定愿景的中央集权部门。它可能包括一个中心工程和运营团队，为业务单位提供指导，以确保工作在全球范围内协调一致地进行。企业将IT实践标准化，因此工具可以一致的应用，并且数据易于交换。它明白需要与运营单位联系起来，以保持整个企业的步调一致。公司总部发布的指导意见是否有效的关键是运营单位一级的接受程度(见图3)。
图3：如果没有各个业务部门的许可，在公司层面发布的指令将不能被执行。图片：艾默生
如果没有每个业务单位的接受和认同，即使是最好的技术解决方案也不会得到充分实施从而产生最大效益。解决这个问题的最好办法是将每个业务单位与总部联系起来，使业务单位的决策与公司的愿景一致，而不是自上而下的命令（见图4）。
图4：企业人员需要与每个站点密切合作，以确保IIoT和数字化转型的有效实施，而不是只向业务部门发布指令。图片：艾默生
艾默生机械自动化制造企业就是实践这一理念的一个例子，该企业的总部和制造工厂都位于弗吉尼亚州的夏洛茨维尔。
工厂人员逐步地、持续地寻找改进机会。他们所采取的行动并不取决于公司的指令，而是基于已知的改善运营的需求。工厂人员通过设计机械和软件工具来提高生产率和降低成本，不断地对操作进行精简。这种自下而上的方法确保了有效性，因为每一项变革建议都是由最接近问题的人提出的，从而能够快速找到问题并迅速实施解决方案。
诚然，这一战略的执行被简化了，因为这个案例只有一个地点进行大批量生产并且与总部位于同一地点，但是这个案例的基本概念适用于任何公司。对于拥有多个大型制造中心的企业来说，主要的挑战是确保随着新工具和新实践的开发，它们被记录和共享，从而使每个地点运行类似的程序。
当制造业更加分散时，在分享创新方面就会产生挑战，这就需要对其它地点的部署进行快速协调。与公司管理层的合作也会更加困难，但现代通信技术可以解决许多此类问题。
以人为本
艾默生机械自动化的一个客户经营着一家纸浆和造纸厂，生产多种产品，包括三明治包装纸和纸板，他们对纸吸管的快速应用做了很大投入。该工厂有四种不同的 PLC 平台和三种不同的 DCS系统。
他们正计划通过建立一个协作中心来整合整个运营，在整合和升级自动化系统之前，先把员工统一起来。该公司建造了一个控制室，里面有6个大屏幕显示器，显示7个自动化系统的信息。工厂的操作人员现在可以获得更广泛的信息，他们用这些信息来指导更快更好的决策。
该公司正在根据操作人员的输入和反馈制定整合计划。它正在通过逐步的数字化集成和转型过程来解决其最迫切的需求。该工厂是利用大数据提高工业生产力和最大限度地减少计划外停机时间的过程的典范（见图5）。
图5：制造商开始有效地利用现有的大数据来改善运营。图片：艾默生
该工厂拥有所需的智能设备和平台，以提供实现关键性能所需的基础数据，但获取数据并不容易。对于这家公司来说，建立一个新的控制室是实施全面的工业物联网（IIoT）战略道路上重要的第一步，可以让整个团队获得更多的数据。
这家造纸厂与大多数工厂没有什么不同，因为大多数工厂很少使用可用数据。图5中提出的5%的估计是相当保守的，因为许多人估计，实际用于改进运营的可用数据略多于1%。
展望未来
这是当今公司面临挑战的两个例子。其他的挑战则是随着公司的发展和IT系统的扩展，以及收购引入新的IT和自动化系统而产生的。商业环境、监管控制和法律的变化，要求制造业做出反应。但真正的互联企业将更具有适应性和敏捷性，使其能够跟上经营环境的变化。
卓越的数字化转型需要技术和人员的提升。由于培训不足或技能组合不匹配，导致操作人员缺乏准备，常常会对自动化带来的生产力提升产生负面影响。但即使面临这些和其他挑战，绝大多数公司认为明智地实施IIoT战略对其持续成功至关重要。
在自动化领域，数字化转型通常被视为提高制造效率的有效途径。历史信息的消化吸收以提高预测能力，增加的分析功能用以增进对当前状况和所需变化的理解。同时还需要提高决策的速度，所有这些目的都是为了创造更高效的运营。伴随着这些挑战，当世界变得越来越由数据驱动时，自动化系统必须与IT基础架构和政策相结合。
虽然上述的数字化转型可能很复杂，但制造商仍然需要推动前进，否则就有可能被抛在后面。虽然每家公司都面临不同的挑战，可能会提出不同的答案，但数字化转型业务实践是全球竞争的必要条件。这些实践将推动所需的创新和速度，帮助企业超越竞争对手。
当你开始这个旅程时，好消息是许多数据已经存在于你的工厂中。利用信息并将其用于业务转型是关键。支持可扩展的重点结果和方法可以实现可衡量的投资和可支持的商业案例。数字化转型之路并非一帆风顺，但只要从最紧迫的问题入手，一步一个脚印，就能实现成功（见图6）。
图6：数字化转型之路始于认识到更有效地使用现有数据的机会。图片：艾默生
大多数制造工厂和设施已经实施了自动化程序，这些已经产生了大量的可用数据用于推动数字化转型。这为利用数据首先解决眼前的迫切需求创造了机会。以这种方式推进IIoT的实施，可以让数字化转型工作从小开始，并扩大规模，大大提高了成功的几率。
作者简介
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Jeff Householder先生是艾默生机械自动化解决方案业务的总裁，负责领导新收购的业务（原GE智能平台）。机械自动化解决方案业务隶属于艾默生系统和解决方案部门，专注于为各行各业提供服务，其产品包括可编程逻辑控制器（PLC）、工业电脑、平板电脑、显示器和边缘计算设备。Householder 先生管理着一支多元化的领导团队，包括销售、运营、财务、产品开发和生命周期服务等业务。在担任此职位之前，他自 1996 年加入 艾默生以来，曾在公司担任过许多领导职务。
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