工业4.0革命对自动化的重大影响

　　模块化工厂的特征

　　风险评估方面，模块化工厂具有一系列工厂结构化和操作方面的特征，重要的特征和说明见表5。必须把模块化工厂作为整体来看，全局观念是操作者的责任，且这个责任不能委派给他人。

　　功能安全和模块化工厂

　　基本功能安全任务和传统工厂并没有很大差别，只是在细节上有所不同。

　　A)防爆分级

　　如果每个模块中危险物质数量越少，对工厂的造成损坏风险就越低。限制区域意味着危险区域不易分离，并且会相互影响。

　　B)模块化等级

　　根据IEC-61511，工厂完整性对于安全性来说非常重要，子模块并不影响工厂完整性。文档必须建立在单个模块文档之上，如果模块有SIS(厂级监控信息系统)，我们就必须将它集成到控制系统中，可采用总线的方式，同时还要考虑在各种模块中如何实现SIS的兼容性。在整个工厂建成后，SIS要尽快完成安装。

　　C)标准化

　　在模块标准化的情况下，工厂的一致性会使功能安全性能更高。从安全角度出发，PEA可作为一个单元，高度标准化也需要如此。

　　D)审批/验收

　　一个模块的文档尽可能和大纲文档相似，可以避免很多不必要的工作。如需改动，应尽可能少。不清晰的文档会导致工作成本的增加，文档必须是可追溯且一致的。模块供应商必须提供一个准确的模块描述，模块的安全手册应该能给用户清晰的使用指导。

　　GAMP指南

　　加工生产需要GAMP5指南或采用PAT记录的工序。就加工流程而言，模块化工厂的加工类型和自动化与传统工厂大致相同。审批是否通过，对于运营者来说具有决定性作用。

　　如果审批没有通过，工厂便不允许开办，因此，审批也是全部成本中相当重要的一部分。

　　对于传统工厂，文档从现场设备(如执行器、传感器)开始编写。当把具有标准化模块的模块化工厂视为技术设备时，工厂就已经实现了文档化。只有当交互文档丢失时，模块化工厂的每一个零部件才需要重新确认配置。

　　文档的简化

　　为了简化冗余的文档，模块化工厂工程化的目标应被提升一个等级，表述模块化工厂的文档要足够完整，并且格式有一定要求，这些都是被相关机构(EMEA或FDA)审批成功的必要条件。

　　文档的需求

　　为了审计员查看，PCS文档应具有易读性，且能够完整一致地描述自动化系统的实施过程。出于经济效率的考虑，文档应简洁明了。除了技术内容外，它还要符合ISO9000标准，该标准定义了文档的结构，包括可追溯性、责任等。为了确保设备不工作时可得到必要的信息，一般情况下，审计员都会审查模块的细节，这可能意味着模块的细节不得不公开。

　　前景可期

　　目前模块化还处于研究阶段，本文提出了满足NE148标准的模块化的自动化技术的概念，研究表明模块自动化是可以实现的。状态模型是模块化概念中非常重要的因素，用于自动化技术的抽象描述和运行。数据封装采用面向对象的方法，并能把模块无缝集成到高级别PCS中。本文也探讨了模块化工厂的工程化途径，需要重点借鉴模块工程化和控制系统工程化之间的关系。传感器/执行器和标准等章节分析了模块化工厂的显著特征。如果上述方法应用到工厂规划、工程化、自动化系统中，就有可能实现Namur所提到的发展愿景。

　　本文编译自德国电子电气制造商协会(ZVEI)：《Module-Based Production in the Process Industry-Effect on Automation in the “Industrie 4.0”Environment》