作者 | Sean Saul

多年来，“工业4.0”这一术语一直激励着人们。制造商们畅想着技术将如何以激动人心的新方式改变他们的运营，降低运营和能源成本，同时提高安全性和性能。然而，今天这一术语的定义却变得有些模糊。

似乎没有人能确定工业4.0是否已经结束，或者期望的下一次工业革命是否正在到来，从而结束工业4.0时代。混乱背后的关键驱动因素是对灵活性的需求。工业4.0背后的技术已经出现，多年来持续生成大量数据，但许多企业的生产运营看起来与十年前并没有太大不同。

值得期待的是，工业4.0的承诺对多数企业而言仍是未来可期。它作为过程工业演进的基础架构，正在适应下一代工业运营的变革需求。当前最具前瞻性的制造商与自动化供应商正将工业4.0的技术理念与无界自动化（Boundless Automation）愿景相结合，构建统一、一致的数据架构（Data Fabric）。这种方法将消除数据孤岛，同时避免在不同系统和应用程序之间进行复杂而脆弱的集成

这一愿景还将解锁灵活的应用环境，这些环境可以交互和交换数据，提高信息的可用性以推动运营绩效，同时在系统架构中构建灵活性和模块化。拥抱无界自动化愿景的企业将运用工业4.0技术，探索数据在企业内部民主化访问的新路径。这不仅可降低自动化解决方案全生命周期的安装调试成本，更将助力企业轻松达成可持续发展与性能优化目标，最终实现总体拥有成本的显著降低。

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现代化运营需要灵活性

几十年来，自动化一直依赖于严格定义的架构、高度指定的安装要求和分层通信模式。与此同时，现代制造业需要更大的灵活性。大多数高绩效组织在装置和工厂层面已经最大限度地优化了闭环控制。然而，他们面临着新的行业需求，需要对多个工厂甚至整个企业进行优化。

这些企业正在部署大量创新型应用，这要求采用更现代化的跨环境部署方法，并需通过海量多源数据实现优化效益。因此，从智能现场设备到边缘计算节点直至云端平台的无缝数据流通，已成为实现成功转型的关键要素。

当前基于项目的软硬件部署模式催生了新的数据孤岛。生产效能、设备可靠性、安全运营与可持续性等关键指标，往往由各工厂层级采用特定技术栈与数据模型独立管理的解决方案所驱动，而这些系统通常专为单一部门设计且互不兼容。

当进行跨职能数据抽取、转换与落地应用（如分析场景）时，就需面对一项艰巨任务——整个过程依赖手动操作、耗时冗长且易出错。因此，工业团队亟需在运营模式中注入更高灵活性，使其能有效应对全球布局中瞬息万变的市场需求、技术人才供给波动等复杂挑战。

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软件定义的自动化解决方案

为了提供灵活性，制造企业开始摆脱传统的技术部署方法。敏捷型组织将开始架构转型，采用能够适应其内部运营理念的解决方案，而不是按照传统自动化制造商定义的僵化架构来实施技术。新型软件定义自动化模型将为此进化提供技术支撑。

超融合基础架构（HCI）、边缘设备和云计算等技术正在提供一种软件定义的技术栈，旨在扩大运营监督和控制的范围。

例如，基于HCI的虚拟化消除了复杂的网络设置，只需一个高度可扩展的服务器集群即可部署软件。虽然目前比例-积分-微分（PID）和其它算法通常部署在特定的控制器上，但未来这些工作负载中的一部分可能会部署在HCI上，以实现更灵活的运营。

事实上，根据性能要求，未来可以将一些关键任务应用程序部署到云端，为组织提供更容易标准化、转换和扩展的功能。

云端化部署可以带来很多好处。例如，如今许多生命科学企业从一开始就以信息技术（IT）和运营技术（OT）融合的数字化方式运营。越来越多的企业正试图将尽可能多的工作负载迁移到云端，因为云功能为他们提供了更容易的部署、更高的标准化以及对每个站点所用配置和应用程序更高的可见性。HCI、边缘技术和云环境对于这种新的运营模式至关重要。

▲统一的数据架构将帮助制造商在所有应用环境中提供无缝的数据访问。

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集成简化了部署

一个统一且一致的数据架构将在各级运营中提供无缝的数据访问，成功地扩展情境化的数据在整个企业中的可用性和应用。随着运营团队开始部署和现代化构成下一代自动化基础的技术，他们希望与专业自动化合作伙伴密切合作。这些合作伙伴还将帮助他们选择基于开放标准的解决方案，并证明这些解决方案能够处理实现企业优化所需的多样化运营数据。

此外，团队将受益于选择具有旨在使互操作性更简单、更安全、更直观的工具的解决方案。制造商应选择具有前瞻性的自动化技术，使其更容易构建定制的解决方案，这些解决方案将在整个生命周期内提供快速的投资回报和持续的价值。

尽管无界自动化愿景背后的一些技术距离广泛采用还需要数年时间，但支持这些技术的基础将建立在当今可用的工业4.0解决方案之上。迈向这一未来意味着今天要经过深思熟虑的选择，选择通过集成设计开发的自动化解决方案，这样通往更可持续、更优化的运营之路将是一种进化，而不是盲目的进行全面现代化。

▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2025年03月刊《技术文章》栏目：工业4.0的下一站：创建灵活的数据驱动型运营