IDH怎样助力工厂实现数字化与智能化之蜕变？数字化转型模式五段论

前言

艾默生机械自动化解决方案在精密制造业一直有非常大的影响力，与西门子和施耐德的方案都在同一水平。我爱方案网观察到，“控制工程”（Control Engineering）里艾默生的自动化解决方案自顶向下的构架，非常适合IDH（方案商）的细分领域技术方案参与项目分包，发挥IDH电子元器件，控制主板和软件编程的“电子工程优势”，成为工厂自动化的有机技术服务商，帮助传统工厂实现数字化与智能化的蜕变。

艾默生数字化转型五段论：学习，监控，诊断，预测和优化。这是学习型组织机构的典型要素。

全球制造业正在经历数字化和智能化转型升级的浪潮。中国是全球最具规模的电子制造业中心。我爱方案网认为，艾默生的自动化解决方案对于IDH有重要的借鉴意义。我爱方案网平台汇聚10万+IDH服务商，为帮助IDH服务商在数字化与自动化转型升级中更好地形成自己的核心竞争力，我们特别选取了艾默生数字化转型架构的案例以及IDH方案商的案例。

在当今复杂的全球环境下，只有练好内功，潜心学习，形成自己的核心竞争力，才能更好地把握好机遇，高质量发展。

让我们一起在学习进取中得到成长！

数字化转型思维模式

数字化转型是利用各种可用技术如自动化和数据科学带来的融合力量来实现业务关键绩效指标（KPI）。它是一个循序渐进的过程，制造商选择适当时机启动，不仅购买控制系统，而且必需具备转型思维模式和各级人员配合。

这个过程由学习，监控，诊断、预测和优化构成。

艾默生DX的五个阶段

数字化转型首先要由数字链路支撑，它通过智能传感器向智能可编程逻辑控制器（PLC）提供数据，从而实现数据收集和数字化的数据处理体系。收集的数据可以存储在云端，也可以使用企业级数据管理软件如Emerson Plantweb DataLake。这些数据可以通过不同的自定义或现成的机器学习（ML）算法进行处理，有助于获得过程和设备数据建模。边缘技术在虚拟化PLC（边缘控制）或工业 PC（边缘计算）上执行算法过程，从而就近直接在设备边缘提供控制干预和决策。这些决策可以是关于过程效率、设备故障，甚至可以在部署之前模拟过程。

数字化转型解决OEE问题

数字化转型帮助高管解决的典型业务的KPI 包括提高设备利用率、优化生产流程、减少浪费以降低运营费用和不间断运营以提高整体设备效率（OEE）。工厂厂长感兴趣的是预测故障，根据状况数据主动安排设备维护，而不是基于计划的被动维护，以及对每班产量、库存控制和其他制造参数进行更确定的控制。

数字化转型把MES与ERP整合，从而拥有一个整体集成的转型系统，包括订购、库存管理、生产计划和设备级别的见解。这允许对工厂的各个方面进行持续的整体改进，并能够更好地监控和协调生产以及其他工厂系统，以确保最佳的工厂性能。

精密制造业的数字化转型和自动化特点

精密制造业，特别是半导体制造业的资本支出非常密集，设备精密度和复杂程度高，横跨化学、半导体、超净厂房和精密机械多行业。半导体晶圆生产过程使用大量的腐蚀性气体和超纯水的各种混合物，必须满足洁净室的极高标准，包括电和水的功耗和再循环需求必须满足。用于洁净室环境的HVAC 系统必须非常可靠，以确保洁净的环境，并且不会因杂质混入和温度波动而对在制品造成损害。连接不同子系统并支持广泛协议以提供工厂中央视图的集成监控和数据采集（SCADA）系统也非常重要。

落实到执行层面，数字化转型依靠传感器、阀门、执行器、调节器、边缘控制器和工业计算机（IPC）的上位和下位配合。艾默生等一线自动化服务商都有支持主流协议和第三方驱动程序，由可视化中央监控，容易接纳方案商的数字和图像数据采集设备和网关等数据传输设备。

半导体晶圆制造的数字化转型挑战

能源节约和不间断运行是半导体晶圆制造业的第一数字转型需求。制造一平方英寸微芯片需要大约46 升超纯水，用电量约为7.5 kWh，还使用到大量的腐蚀性气体。一个半导体工厂通常消耗相当于一个中等城市每天的用水量。

半导体工厂的可持续发展举措涉及降低成本和运营连续性。随着技术变得越来越复杂，该过程中的电、水和气的消耗量也在增加。由于这种运营连续性因素，比较汽车制造等其他资源消耗型传统产业，半导体产业数字化转型更迫切，包括跟踪设备级别的能耗指标、减少原材料浪费和其他运营效率参数方面。

提升整体设备效率的核心要素

整体设备效率（OEE）提升的三个核心要素：生产流程，设备可用性和原材料元器件的供应链衔接。

流程好，缺少原材料不行；上道工序完成预定的模组生产，下道工序的设备故障卡壳叶不行。过去30年，有的工厂导入准时生产制，有的通过设备冗余提升生产连续性。现在艾默生认为最好的办法是提高工厂各个流程和设备的累积可用性，用可视化可编程平台的手段实现。例如，艾默生Emerson PACSystems PLC数据处理平台有如下特点：

不间断工作，即使在固件和硬件升级期间也能提供过程连续性；

边缘计算功能，部署在PLC或IPC端；

网络安全，PLC　Archilles 2级安全认证，加密通信等；

能源管理功能,监控资源利用率,工厂分析、精益制造、减少浪费；

中央监控、随时随地的警报调度，以及高级报告生成。

艾默生平台接入多种服务商方案商

1. 半导体设备制造商会发现配备艾默生PACEdge 的IPC 在运行相关核心过程和在设备之间实现边缘连接方面得心应手。使单个设备能够连接到云端并与其他设备和过程进行交互。

2. 为工厂提供电、气、水设备商喜欢PACSystems 边缘解决方案，以提高生产力，获得对设备和过程的数据分析。比如，水撬装设备商可以使用边缘控制器和Movicon WebHMI 远程管理星罗棋布的车队。系统集成商可以在他们提供的系统中包含PACSystems 控制解决方案。

3.艾默生PACSystems、边缘计算、变频驱动器（VFD）、能源监控和SCADA 解决方案等，是实现数字化转型体系，他们提供性能、可用性、网络安全、向后集成，还有一个跨解决方案的配置工具包，可以实现快速切换。

数字化转型方案商案例：九鼎创展

结合艾默生的数字转型思维模式，我们介绍一家设备HMI／显控和可视化方案商-深圳九鼎创展科技公司（以下简称“九鼎创展”。

九鼎创展是一家致力于ARM平台的技术方案提供商，专注嵌入式软硬件方案开发和PCBA方案产品交付。九鼎创展的方案产品应用于智能家居、智能车载、智慧医疗、3D打印、智能仪器仪表、教育巡考、边缘计算等工控行业等设备，帮助客户快速导入智能化自动化。客户无需在主控芯片和指令集上花费资源，只要客户具备一定的硬件设计能力，具备一定的系统定制、驱动开发的能力，具有上层应用程序开发实力具备一定的系统定制、驱动开发的能力，具有上层应用程序开发实力，具备上层应用程序开发实力，具备上层应用程序开发实力。也就是说主控PCBA的技术问题九鼎创展负责，客户只需在应用程序，互通互联和被控设备业务流程上做功夫。

“九鼎创展成立十余年来，为客户提供百余行业非标方案产品，聚焦嵌入式技术，基于三星、瑞芯微全系列，全志和MTK相关核心SOC开发了系列成熟解决方案，能够在最快速度为客户提供按需定制的行业解决方案，赋能客户创新。”九鼎创展总经理刘启明介绍公司产品布局。在数字化自动化方面，九鼎创展有RK核心板，主控板，IPC和网关支撑产品。

九鼎创展在边缘计算，工业网关和IPC方面有产品布局，有一批智能零售和高速公路管理设备客户。

“边缘计算对GPU、NPU的运算能力要求一直呈递增状态，涉及行业有无人售货、智慧收银、高速公路ETC智慧收费、智能停车场收费、汽车辅助驾驶等，”刘启明在算力赋能产品方面，采用了瑞芯微高端的RK3588和高性价比的RK3566/3568方案。

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