無線通訊可以幫助保持冷鏈既定溫度，從而確保食品保持新鮮度。

工廠自動化項目的投資已經獲得了直觀的回報。隨著信息技術的作用日益關鍵，食品企業(yè)開始期望更多。

在未來的某個地方，頭發(fā)花白的維修工程師帶著他的徒弟在食品廠的廢棄電子用品儲藏點，力圖尋找一些可挽救的部件。

在一個滿是灰塵的角落里，堆放著一堆過時的零件?！昂?，那些是什么？”徒弟指著一個平板顯示器和一堆混在傳真機和CD機中間的一些線路問。工程師識別出來后微笑著回答說：“這是一個HMI屏幕和以太網電纜，Sparky。”

工業(yè)自動化的故事是一個逐步演變的故事，從繼電器邏輯電路到PLCs，再到SCADA系統(tǒng)，從梯形邏輯到基于Windows的軟件。此時此刻拋棄HMI還為時過早，工業(yè)物聯(lián)網（IIoT）大框架下的基礎已經奠定。

IIoT和工業(yè)4.0描述了如今的工廠自動化前沿。在大家的關注點還集中在運行層面時，IIoT已經開始轉向IT 和設備與專業(yè)人員之間，或專業(yè)人員相互間的通信流量。移動設備和遠程訪問是令人興奮的部分，借助的是Wi-Fi網絡和云計算技術。

目標是為了促進信息共享，幫助制造商提高運行速度和質量，降低運行成本，這不僅僅是一個運行自動化上的重要轉變。工廠獲得的不僅是軟優(yōu)勢，還能更切實減少勞動力成本。如果資本成本連續(xù)三年等同于勞動力成本，那么投資回報率是36個月。通訊更快也就意味著更少的停機時間和更少的物理運動，但這些都是難以量化的優(yōu)勢。

全新的自動化戰(zhàn)線還需要一項重要的前期投資，這往往使一些食品和飲料商望而卻步。數(shù)字化現(xiàn)場設備和帶IP地址的設備是必要基礎設施的一部分，此外還需要可靠安全的通信網絡。“這些設備比較昂貴，也比較復雜，但它并不是完全意義上的科學?！蔽鏖T子數(shù)碼工廠前首席執(zhí)行官去年向工業(yè)周刊透露說，“這是可行的，我們知道如何去做，但我們必須投入資金，還需要人力?！?br/>
IIoT在食品領域最雄心勃勃的項目之一就是SugarCreek在劍橋城東的“新”工廠。這項翻新重建耗資1.3億美元。憑借這家工廠，SugarCreek進入了餐飲領域，不僅僅局限于私人標簽的熏肉和肉丸產品。

Wi-Fi網絡、簡化的無線調度和響應、網絡會議、能源監(jiān)控及管理以及250個可視攝像機，這些都是項目的組成部分。利用實時定位系統(tǒng)跟蹤對象和工作人員也是高性能工作團隊的關鍵因素。

整個項目中IIoT組件的總投資為600萬美元。產量提升一個百分點就可以抵消這筆開支，盡管公司首席信息官Ed Rodden認為任何投資回報率的評估系統(tǒng)都對基礎設施的投入考量沒有意義?！敖裉斓纳a商必須有一套全面的基礎設施，利用廣泛的技術支持業(yè)務發(fā)展，從合作到數(shù)據收集。”他堅持說，“我們不認為IIoT和其它業(yè)務中必須的基礎設施有什么不同，它就像食品廠中的冷藏系統(tǒng)一樣不可或缺?！?br/>
突破天際的香腸

除了少數(shù)例外，食品公司都在采取觀望的態(tài)度，尤其是采取有線數(shù)據網絡的生產設施。但這并不是說，他們沒有考慮引進最先進自動化工藝的可能性。

猶他州OSI Industries 干式香腸廠就是其中一個案例。這家工廠五年前開業(yè)，配備了多臺機器人，自動導引車（AGV）和自動倉儲系統(tǒng)（AS/RS），可以在填充車間、烘干車間和其它生產點之間穿梭。

當OSI開始這個項目的時候，美國的新式干香腸廠已經建成超過25年。據Aurora副總裁助理兼運行支持部總監(jiān)介紹，由于缺乏新的銷售機會，國內供應商已經萎縮，OSI設計工程師不得不到國外尋找最新技術。

操作人員唯一需要手工處理的環(huán)節(jié)就是把香腸掛到架子上，除此以外的研磨、填充、干燥和烹飪都由歐洲供應商的設備負責。架子一共有三層，每層可放72條長度為48英寸的香腸，需要拉伸18英尺的高度，從一個加工點移動到另一個加工點。在加工過程中，系統(tǒng)還會自動抓取樣品送入濕度檢測及其它質量和產品測試。

投資回報率的計算以勞動力的減少量為主。據工廠廠長助理Allen Forkell表示，工廠共擁有28名員工，而要保持同樣產量的傳統(tǒng)工廠至少需要100名工人。

食品安全的改進，事故率的降低和工廠面積的節(jié)省是這個項目的柔性優(yōu)勢。手工處理產品被視為交叉污染的載體之一。同時，Genoa意大利臘腸和意大利辣味香腸掛在高高的架子上，OSI可以在車間內儲存，而不是在戶外。

“這種類型的自動化需要有階梯邏輯編程能力的人?！盙laser繼續(xù)說，而工廠的工程師不太可能有機械背景，更多的是計算機背景。Forkell解釋說，無線電控制的AGV自工廠開業(yè)就開始運行，但OSI已升級到Wi-Fi網絡，可以支持質量檢驗數(shù)據和平板電腦上其它文檔的信息輸入。數(shù)字記錄已基本取代了書面報告，但書面報告還是需要生成，主要用于公共衛(wèi)生檢查人員用于HACCP驗證。

自2014以來，工廠一直有一名數(shù)據記錄員，專門負責存儲每個批次的跟蹤和跟蹤信息，以及統(tǒng)計過程控制的所有數(shù)據。相機系統(tǒng)也得到了很大程度的擴展，F(xiàn)orkell說?！拔覀児S最酷的一件事情是，我們知道每一樣東西在哪里，”盡管在制品代表著數(shù)以百萬計的成品價值，他補充說。

低價值數(shù)據

“工廠里需要的人才并不是會用扳手和錘子的人，工廠中需要有編程和IT技能的人?！盙laser說。多個通信網絡必須同時存在，包括無線溫度監(jiān)控。

本地溫度監(jiān)測已逐步被傳感器網絡替代，傳感器網絡可以將數(shù)據傳輸?shù)皆?，通過智能手機和其它移動設備均可訪問，Lizard Monitoring 公司總裁Rupert Prince說。如果公司尚未淘汰點對點固定式網絡，將受到食品安全現(xiàn)代化法案的敦促，盡快完成這個轉變。

猶他州OSI Industries 干式香腸廠在五年前引入了自動化生產線和多臺機器人。

“無線傳感器網絡問世超過了10年，但直到最近幾年才實現(xiàn)其10年前的承諾。” Prince說。他將無線傳感器的成熟曲線比作手機通信。手機通信之前一直有通話中斷等問題，一直到技術實現(xiàn)可靠性后才得以全面發(fā)展。

無線通訊還對保持冷鏈溫度有幫助。Prince的公司正在開發(fā)一套采用蜂窩系統(tǒng)的測量器，一旦冷鏈拖車中溫度超過設定值就會提供實時警報。即便拖車中裝的是威拉米特河谷的草莓或覆盆子，價值也要在25到30萬美元。他指出，相對于產品損失，無線傳感的使用成本非常低。

Endress+Hauser公司高級食品和飲料行業(yè)經理Ola Wesstrom指出，這樣的系統(tǒng)究竟會變得多么普及，目前還不清楚。盡管大家對數(shù)字化現(xiàn)場設備和IIoT感興趣，目前多數(shù)行業(yè)仍采用模擬設備。四年前，他的公司推出了一款帶以太網IP的磁流量計Coriolis。目前很多設備的連接方式和這套流量計完全相同，他希望今后能夠逐漸完成所有的升級。

通過數(shù)字化IP設備，供應商不需要反復前往客戶現(xiàn)場就可以管理化學品、化肥和洗滌劑等產品的庫存，Wesstrom說。盡管需要固定布線，但智能型質量流量計可以監(jiān)控多個變量，如密度、溫度、粘度以及體積。可靠性和節(jié)省勞力是兩個主要的優(yōu)勢，設備還可以使用互聯(lián)網傳輸診斷和運行數(shù)據。

當然，如果模擬設備已經滿足了加工商當前的需求，說服加工商進行升級的難度就非常大?！澳壳斑x擇數(shù)字化并沒有特別顯著的價格差別，很多人不改變只是心里上不希望改變?！彼f，不過據他預計，隨著年輕一代的工人逐漸取代年長的工人，這個轉變還是會逐步發(fā)生。

新一代硬件

車間固定HMI已經是一個過時的概念，許多自動化廠商會同意這個說法。通過智能手機、平板電腦和其他設備的遠程訪問，操作人員可以輕松解決問題，改變運行參數(shù)，不需要任何物理概念上接近設備。

“移動設備已經被用于便攜式或可穿戴式人機界面，但大多數(shù)設備的中央控制器中仍帶有控制功能?！?Beckhoff自動化公司自動化專業(yè)人員Daymon Thompson表示?！吧踔劣袡C會直接通過帶上網功能的設備直接改變設備上的某些參數(shù)，實現(xiàn)某種程度的控制?！?br/>
這種自由和靈活性需要相當大的成本，他警告說，特別是對于那些仍然依靠PLC的加工商?！皬碗s昂貴的管理硬件將需要迫使PLC或PAC（可編程自動化控制器）進入這個更密集連接的新世界?！?Thompson補充說，“最符合成本效益的做法就是有效利用基于PC的控制架構?！?br/>
人機界面已經過時，西門子WinCC 營銷經理Alan Cone承認。他很快又補充說，“把我的手機變成HMI 是明智的做法嗎？”Cone的顧慮在于誤操作而無意中改變設備運行參數(shù)的潛在可能。

WinCC是一套人機界面，負責數(shù)據采集與監(jiān)控（SCADA）的系統(tǒng)。像羅克韋爾自動化等許多自動化供應商一樣，西門子目前還在大量銷售PLC，但該公司認為需要推動加工商對PC控制的了解，從而更多的運用IIoT的力量。羅克韋爾在1998年推出Logix后就停止了PLC的更新。

工廠數(shù)據系統(tǒng)日趨復雜化，而與此同時硬件價格越來越低廉，甚至到了可以DIY的程度。翻新設備往往缺乏PLC控制，從事精密緊固件及其他配件生產的MacLean-Fogg安裝Controllino串行設備，使用開源軟件作為其IIoT方案的一部分。

Raspberry Pi和Arduino是廉價主板的代表，DIY一套PC的總成本不會超過350美元。但很少有食品行業(yè)人員會冒險選購非工業(yè)類型的自動化工具，但低廉的價格是軟硬件迅速變化的今天所面臨的最大挑戰(zhàn)。

為了保持競爭力，自動化供應商強調他們的成本價格，遠程訪問的安全性和云系統(tǒng)?！肮S需要實現(xiàn)更好的信息流動?！蔽鏖T子的Cone 強調說，數(shù)據服務日趨復雜，但現(xiàn)場數(shù)據網仍是最基本的設施。

云儲存的數(shù)字化數(shù)據是這些服務中的一項。無獨有偶，施耐德電氣提供基于云的存儲器，負責收集和分析數(shù)據。SmartGlance項目經理Saadi Kermani認為，目前共有超過700套工業(yè)云服務保持運行，今后還會有更多。

“ 手機公司想趁著物聯(lián)網的熱潮為工廠提供塔吊。”Kermani 說，“我們正在與工廠進行溝通，探討數(shù)據移動的合作模式?！?br/>
Smartglance提供設備綜合效率、錯誤代碼及其它運行數(shù)據的遠程訪問，筆記本電腦或移動應用程序都可使用。Kermani說：“我們把它作為制造業(yè)背景下的IT，就像一個在制造業(yè)中代表著IT作用的人?！?br/>
羅克韋爾的企業(yè)制造系統(tǒng)也具備類似的功能。一項以該公司創(chuàng)始人之一的Stanton Allen博士命名的Stanton項目，正在推出一款移動接入的獨立應用。Stanton不需要通過云和工廠的無線網絡，采用智能手機自帶的功能，成為了實質上的“一臺裝在口袋里的超級計算機”，移動平臺領導者Kyle Reissner表示。這種類型的專用手機不需要SIM卡，可以通過手機上的app，通過服務器上的控制面板訪問所有設備數(shù)據。

該項目目前仍在測試模式，現(xiàn)提供八個模塊：三個與相關趨勢和其它設備數(shù)據相關，五個涉及與人員互動和利用工作人員的專業(yè)知識。“效果測試是軟件最大的挑戰(zhàn)。”Reissner 表示，“但我們愿意走在風口浪尖。”

不幸的是，Stanton等項目的主要優(yōu)勢都僅與時間相關。更誘人的是另外一些增強功能，例如設備狀況監(jiān)測，但需要更高層次的復雜系統(tǒng)。IIoT給了工廠擺脫傳統(tǒng)控制和數(shù)據系統(tǒng)的承諾，但必須進行前期的基礎設施投資。如果沒有這部分投資，這將被看成一項可以嘗試但并是必須要采用的技術。