證明控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目的合理性，是許多工廠技術(shù)支持人員或工程師可能需要完成的任務(wù)。原因是隨著時(shí)間的推移而不斷發(fā)生變化，雖然有些驅(qū)動(dòng)因素從未消失，但很多新的因素也在不斷涌現(xiàn)。
一、自動(dòng)化生命周期支持的結(jié)束
控制系統(tǒng)升級(jí)改造的主要驅(qū)動(dòng)因素，一直是硬件和軟件過時(shí)以及生命周期支持的結(jié)束。這有時(shí)被稱為“折舊”。隨著供應(yīng)商升級(jí)產(chǎn)品并引入新產(chǎn)品線，以前的產(chǎn)品將被逐步淘汰。因此，制造商支持費(fèi)用更高，甚至可能會(huì)完全停止支持。手頭有備件可以緩解這個(gè)問題，但只有在備件未用完或仍然提供板級(jí)維修服務(wù)時(shí)有效。
此外，隨著系統(tǒng)老化，故障發(fā)生的頻率也越來越高。雖然備件的數(shù)量可能會(huì)持續(xù)數(shù)年，但用于編程的筆記本電腦可能需要過時(shí)的操作系統(tǒng)，如果丟失或損壞，可能很難更換。因此，與無支持和過時(shí)的設(shè)備相關(guān)的停機(jī)時(shí)間和其它風(fēng)險(xiǎn)，仍然是升級(jí)改造的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。
二、老舊控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)
另一個(gè)持續(xù)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素是網(wǎng)絡(luò)安全。圍繞控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的核心問題已經(jīng)存在了幾十年。然而，2010年出現(xiàn)的Stuxnet，再加上幾年后NIST網(wǎng)絡(luò)安全框架的發(fā)布，增加了人們對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注。因此，許多新的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)可用于新的控制系統(tǒng)。
以前，ICS網(wǎng)絡(luò)控制可能僅限于使用第二個(gè)NIC卡進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，而當(dāng)前的安全程序可能包括防火墻、訪問控制、防病毒（或其它EDR）、自動(dòng)備份和入侵檢測。當(dāng)與控制系統(tǒng)升級(jí)改造相結(jié)合時(shí)，這些措施更具成本效益。
三、嵌入退休人員知識(shí)的下一代控制系統(tǒng)
在過去10到15年中，勞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)因素也發(fā)生了變化。此前，主要關(guān)注的是嬰兒潮一代的退休，他們?cè)谥圃鞓I(yè)工人中占很大一部分，這可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)知識(shí)的流失。這一趨勢已經(jīng)得到證實(shí)，許多富有經(jīng)驗(yàn)的制造業(yè)工人已經(jīng)退休。此外，新冠肺炎和辭職潮也加速了他們的離開。那些在離職發(fā)生前沒有保留機(jī)構(gòu)知識(shí)或?qū)嵤┬驴刂葡到y(tǒng)的公司，現(xiàn)在處于不利地位。其它勞動(dòng)力問題包括勞動(dòng)力市場緊張和勞動(dòng)力短缺。
新工人必須接受培訓(xùn)，以便能夠開展運(yùn)營和支持控制系統(tǒng)，這需要一定的時(shí)間。此外，一旦這些工人獲得培訓(xùn)，還必須想辦法讓他們留下來。通過使用數(shù)字孿生來縮短訓(xùn)練時(shí)間是一種具有可行性的解決方案。
另一個(gè)是實(shí)施支持良好設(shè)計(jì)實(shí)踐的人機(jī)界面（HMI）。有助于實(shí)現(xiàn)這一功能的應(yīng)用包括態(tài)勢感知圖形和報(bào)警管理功能，使工人能夠在需要時(shí)找到并響應(yīng)所需的信息。這使他們能夠花時(shí)間學(xué)習(xí)工廠過程并排除生產(chǎn)問題。
▲圖：升級(jí)控制系統(tǒng)需要理由。在你的思考中包括圖中這六個(gè)原因嗎？
四、安全性提升
控制系統(tǒng)升級(jí)改造的理由還包括對(duì)安全性的提升。例如，近年來，電氣安全和電弧閃光保護(hù)已經(jīng)走到前沿。安全性通常是制造商和舊控制面板設(shè)計(jì)的首要價(jià)值；需要對(duì)120VAC I/O的廣泛使用進(jìn)行審查。當(dāng)為控制裝置集成交流電壓時(shí)，新外殼可以將危險(xiǎn)電壓與低壓設(shè)備隔離開來。在這種情況下，可以動(dòng)用電氣安全預(yù)算來資助升級(jí)改造項(xiàng)目。
五、持續(xù)改進(jìn)的需求
另一個(gè)新的驅(qū)動(dòng)因素是持續(xù)改進(jìn)，旨在從有限的工廠資源中發(fā)掘更多價(jià)值。公司一直試圖最大限度地提高其設(shè)備的生產(chǎn)力，控制系統(tǒng)已成為這一努力中不可或缺的一部分。收集數(shù)據(jù)并與執(zhí)行總體設(shè)備效能（OEE）計(jì)算的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）共享就是一個(gè)例子。它允許工廠投入資源來解決價(jià)值最高的問題，而不是盯著運(yùn)營人員抱怨的吱吱作響的車輪，這可能對(duì)利潤幾乎沒有任何影響。
無法與MES完全交互的控制系統(tǒng)已經(jīng)落后，需要對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。將控制系統(tǒng)與現(xiàn)場其它系統(tǒng)集成，可以消除紙質(zhì)記錄和雙重輸入，從而為工廠節(jié)約資金并消除錯(cuò)誤，也可以用來證明項(xiàng)目的合理性。大數(shù)據(jù)計(jì)劃、預(yù)測性維護(hù)和分析也屬于這一類。所有這些都需要通過合適的工具，在合適的地方將情境化的信息提供給合適的人。
六、現(xiàn)代控制系統(tǒng)有助于可持續(xù)發(fā)展
升級(jí)改造的最后一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素是可持續(xù)性。由于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)在制造企業(yè)中普遍存在，因此運(yùn)營商應(yīng)評(píng)估其控制系統(tǒng)是否能夠支持這些目標(biāo)。如果不能，可能需要將控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目納入到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展中。
擁有一個(gè)允許優(yōu)化設(shè)備使用的控制系統(tǒng)是一種方式。這種優(yōu)化——尤其是在有多個(gè)鍋爐、冷卻器和空氣處理器的公用事業(yè)中——比較容易實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
例如，許多工廠正在用變頻器取代定速電機(jī)起動(dòng)器。這樣更節(jié)能，而且有可衡量的回報(bào)。擁有一個(gè)允許工藝變更以減少浪費(fèi)和不合格產(chǎn)品的控制系統(tǒng)，也屬于可持續(xù)性范疇，因?yàn)檫@有助于公司減少浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)這些可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，可能需要一個(gè)控制系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目。
為任何升級(jí)改造項(xiàng)目提供資金都需要有正當(dāng)理由。歸根結(jié)底，最終用戶需要在升級(jí)系統(tǒng)之前認(rèn)真思考：“現(xiàn)有系統(tǒng)是否滿足可靠性、可持續(xù)性、培訓(xùn)和持續(xù)改進(jìn)目標(biāo)，是否滿足高標(biāo)準(zhǔn)安全保障需求？”如果他們的舊系統(tǒng)不符合這些標(biāo)準(zhǔn)，那么在現(xiàn)代化項(xiàng)目中包括這些要求以及由此產(chǎn)生的理由是非常重要的。
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