数字原生制造：制造自动化中的创新概念

数字原生制造：制造自动化中的创新概念

数字原生工厂是新一代运营工厂，具备自我评估、自我学习和自我优化能力。这些自主工厂将以最高的整体设备效率和最低的运营风险运行，并具备运营灵活性，从而在动态市场环境中保持盈利。它们将建立在可扩展的数字平台之上，在可行的情况下实现直接的“边缘到云再到边缘”通信架构，并有可能扁平化传统的普渡模型。普渡模型是一种用于工业控制系统安全的框架，有助于保护运营技术（OT）免受恶意软件和其他攻击。它基于这样一种理念：将信息技术（IT）与工业控制系统和工业基础设施分离，有助于保障这些环境的安全。6

对基于普渡模型的架构的颠覆，将导致工厂及其自动化生命周期管理方式发生根本性转变。提供数字技术、控制系统、传感器、阀门、IT硬件和软件以及先进应用的制造自动化供应商，必须以不同的方式思考，才能交付数字原生工厂。运营方需要提升员工技能，并重新设计组织和工作流程，以充分发挥其潜力。自主工厂将挑战现有行业中围绕安全性和可靠性的指南与最佳实践，并需要工厂运营方影响监管机构，以确保其与新技术和组织能力保持一致。这是对各类模型和流程制造的一次根本性重新构想。

在工厂的整个生命周期中，数字原生工厂可以实现以下目标：

1. 制造工厂：设计阶段
   i. 通过从设计到运营再到优化紧密集成数字技术（例如高级仿真、数字孪生），最大限度地降低工厂全生命周期的总拥有成本

2. 建设制造工厂
   i. 通过在设计阶段确立面向数字化的仪表与控制要求、实现流程自动化以及采用软件定义控制来使OT系统面向未来，从而缩短调试、启动时间以及达到满负荷运行的时间

3. 稳定化与成功运营
   i. 通过实时自动化和AI优化控制，以最低成本和更高效率开展灵活运营，以适应市场需求
   ii. 利用具有人在回路自动化的先进工具，通过运营、维护和合规方面的自主且精简的工厂工作流程，显著减少工厂人员需求
   iii. 通过对网络威胁和机会的实时可视化，最大限度降低数字资产和资本资产面临的风险
   iv. 通过对过程和排放的实时感知与分析，以及闭环纠正措施，超额推进ESG目标，推动可持续发展目标的实现

4. 组织与运营模式
   i. 通过“处处互联”的产业工人最大限度提升员工队伍的效能，这些工人配备传感器、VR/AR和数字手持设备，可通过始终在线的高速蜂窝或无线网络获得指导说明和按需培训
   ii. 通过AI驱动的知识平台、随时随地的“体验式培训”以及无障碍获取远程专家支持，对员工队伍进行技能提升和再培训

数字原生工厂建立在强大的边缘到云战略之上。云能够带来更快的软件部署、通过共享基础设施和自动更新降低维护成本、无限且灵活的计算与存储可扩展性，以及通过共享资源和规模效率降低碳足迹等优势。智能的边缘到云架构可根据应用需求提供优化的性能、规模、时延和安全性。

与过去不同，如今可以通过即插即用模式添加传感器（传感化）并将机器连接到边缘网络。这是一个新时代概念，涵盖了融合在一起的所有最新技术，面向新建制造设施。它具有巨大潜力，将在未来推动行业设计、建设、运营和改进制造工厂的方式发生范式转变。