什麼是完全整合自動化？

當一家來自瑞士製藥行業的公司安裝了一條新的藥片包裝生產線時，涉及了最先進的機器。這是一個無縫結合的高速度泡罩包裝機，由一家德國製造商開發，一台由一家意大利公司開發的紙箱包裝機，以及一台由當地集成商提供的箱包裝機。設備本身運行效率卓越。然而，該設施的經理在嘗試收集與生產線運行相關的信息時遇到了問題，他只能為每台機器擁有單獨的控制平台，並且不同類型的信息以不同格式呈現。儘管所有機器都是自動化的，但整個包裝線並未完全以集成的方式運行，這正是旨在解決完全集成自動化問題的目標。這意味著為系統提供一個不僅僅是產品的系統，還是一種設計理念和工程平台，確保生產系統的每個元素，包括控制器、驅動器、傳感器、能量指示器等，基於共同的信息和知識集協同工作。.

完全集成自動化的真正含義

西門子是與’完全集成自動化”（TIA）這一短語最常聯繫的公司，該短語是其作為TIA Portal軟件平台周圍的集成工程框架的一部分而開發的。TIA指的是一種系統化和全面的工業自動化方法，包括硬件、軟件、通信和數據，並不局限於任何特定供應商。TIA圍繞三個主要元素展開。第一個是統一的工程環境，或同一軟件平台，用於配置、編程和調試自動化網絡中的每個設備，即PLC、HMI、電機、安全設備、RFI和通信處理器，而無需使用多個工具、重新輸入信息或處理不同程序版本的不兼容性。第二個是集成通信，這意味著該網絡中的每個設備使用相同的語言，即西門子框架內的PROFINET或PROFIBUS，但也包括任何其他開放標準，如OPC UA和MQTT。控制器不需要特殊驅動程序來操作電機，而HMI不需要單獨的標籤數據庫來獲取傳感器的信息。第三個是集成數據和診斷，這意味著每個設備處理有關其工作的信息，即電機電流、循環計數、故障代碼和能量消耗，但這些信息可以從一個單一的點獲取，而不會被困在專有設備內。.

TIA Portal：西門子完全集成自動化的實施

“完全整合自動化”主要是關於西門子 TIA Portal。TIA Portal 是一個軟體工程解決方案，所有西門子自動化技術的設備都成為獨特開發環境的一部分。過去有各種獨立的工具，使用 STEP 7 來編程西門子 S7-300 PLC 和 WinCC flexible 來配置 HMI。所有軟體都有不同的介面、標籤數據庫和版本。TIA Portal 使一切變得簡單和統一。工程師可以創建一個項目，該項目將包含所有類型的 PLC 程式創建、HMI 螢幕、驅動數據和安全邏輯。單一標籤在 PLC 中使用一次進行編程，並快速顯示在 HMI 上。.

區分 TIA Portal 和更一般的整合自動化概念至關重要。雖然 TIA Portal 是西門子的特定產品，但整合自動化是 TIA Portal 實施的概念。例如，即使工廠中沒有單一的西門子設備，只要該工廠中的所有設備使用標準通訊協議和共同數據模型，就可以實現整合自動化。相反，擁有一個充滿西門子設備的工廠也可能不具整合性，因為這些機器是單獨啟用的，並且沒有連接。因此，工具不是目標，而是生產系統，在該系統中，所有設備都可以從中心點訪問和控制，同時數據在生產和業務系統之間流動。研究顯示 麥肯錫公司 數位製造一致地識別數據整合——即在實時收集、上下文化和處理生產數據的能力——是促進生產力和質量提升的最重要因素，這正是工業 4.0 所承諾的。.

完全整合自動化架構的核心組件

A 完全整合自動化 系統不是一個單一的盒子。它是一個分層架構，每一層都建立在下面一層之上，而層之間的整合正是創造價值的所在。下表總結了核心組件及其在整合整體中的角色。.

完全整合自動化為工廠帶來的好處

自動化的全面整合帶來的好處並非僅僅是理論概念。它們在實際中是可見的。可以看到自動化對生產過程的積極影響，例如在車間、工程部門和維護部門。製造商提到的從孤立到整合的自動化轉型所獲得的主要好處包括以下幾點。.

• 減少工程時間。. 整合的工程環境消除了在 PLC、HMI 和驅動工具中重新創建數據的必要性。設計中的任何修改都會直接傳播。中型自動化項目使用這種方法將工程工時減少 20-40%，這比多工具、多供應商環境中的情況要少。.
• 更快的調試和更換。. 整合通信是指在從主工程平台設置時，控制器自動識別新設備（如遠程 I/O 模塊、驅動器或安全傳感器）的情況。通常需要一整天的網絡配置和標籤映射的過程變成了僅需幾小時的工作。.
• 改進的診斷和減少的停機時間。. 維護部門可以在所有機器將故障和性能信息發送到中央位置的情況下，無需親自前往設備即可診斷問題。當伺服驅動器的電流超過參考值時，即使在故障發生之前，也可以觸發維護請求。這導致平均修復時間（MTTR）的減少，因為信息可以立即獲得。.
• 完整的可追溯性和質量數據。. 對於製藥、醫療設備以及食品和飲料等受監管行業的企業來說，從原材料來源到最終發貨碼頭的整個製造過程中的可追溯性是監管機構所要求的必要條件。利用一個將所有生產過程階段與唯一序列號連接的集成自動化系統，確保可追溯性作為生產過程的副產品，而不是通過事後累積信息來實現。.
• 能源透明度和成本降低。. 當通過集成在設備層面監控能源時，工廠經理能夠準確知道消耗了多少能源，以及這一活動發生的設備和階段。建造一條在生產中斷期間自動關閉不活動設備的製造線，能夠在不影響產量的情況下將能源消耗降低高達15%。.

完全集成自動化適合每個製造商嗎？

選擇完全集成的自動化政策，無論是通過西門子TIA Portal還是其他開放架構平台，都不是一個黑白分明的選擇。例如，如果一家公司只有一台手動裝卸的機器，那麼他們不需要完整的工程平台，基本的PLC和HMI就足夠了。相反，如果公司擁有一條複雜的生產線，擁有多台機器、工程平台和有關可追溯性的監管標準，那麼集成將是有利可圖的。在實際評估情況時，重要的是確定目前運行的控制平台有多少，以及花費多少時間嘗試將它們集成，並且企業是否需要從生產中獲取有關生產過程順序的信息。對於那些現在開始投資於新產品線的公司，例如自動化生產和測試線，最好從整個系統的設計階段開始選擇他們的自動化。從一開始就遵循集成方法並基於PROFINET或OPCUA等通信協議創建的生產線，將更容易進行遠程控制、連接到其MES或隨著進展進行重新配置。相反，之前運行的生產線如果是孤立建造的，將很難進行操作。. Benlong的自動化生產線，包括 MCB自動裝配線 and the AC contactor automatic assembly and testing production line, ，旨在基於開放的、集成的控制架構，支持現代連接工廠所需的數據可見性和遠程診斷。.

常見問題解答

什麼是完全集成自動化？

完全集成自動化（TIA） 是指以統一的方式設計和控制工業自動化過程中的組件，如PLC、驅動器、HMI設備、安全設備和通信，這些都通過單一的軟件平台進行控制。雖然這一概念與西門子開發的TIA Portal密切相關，但集成的端到端自動化架構的概念同樣適用於所有遵循國際標準的製造商和系統。.

什麼是西門子完全集成自動化門戶？

西門子TIA Portal代表完全集成自動化門戶，這是一個基於西門子自動化產品的軟件工程框架。這意味著它可以與SIMATIC PLC、SINAMICS驅動器、SIMATIC人機界面設備和SIMATIC安全設備一起工作。得益於這款軟件，工程師可以從單一項目中編程、配置和啟動所有設備，並設置標籤數據庫和通信設置。.

什麼是集成自動化？

整合自動化 一個廣泛的概念，涉及將工廠內的所有設備和系統連接起來。這意味著設備之間可以傳輸信息，通過統一的協議進行通信，並且可以從一個地方進行控制。完全集成自動化符合這一概念，是特定供應商提供的解決方案，但這並不使該概念依賴於任何特定供應商。.

西門子TIA和AX之間有什麼區別？

西門子TIA Portal完全集成自動化門戶（TIA Portal）是為西門子的SIMATIC PLC、HMI和驅動系列開發的工程平台。AX是西門子創建的一個新的雲原生工程平台，旨在實現IT與OT的融合、基於網絡的可訪問性和現代軟件開發實踐的實施。AX並不取代TIA Portal；它作為一個補充平台，適用於需要雲連接、遠程工程和IT導向開發的應用。.

參考文獻

• 西門子 — 完全集成自動化（TIA）門戶. 。西門子TIA Portal工程平台的官方產品頁面，描述其架構、集成組件及其在各行業的應用。.
• 麥肯錫公司－數位製造和工業4.0. 。研究數據集成和統一工程環境在實現數字製造的生產力和質量效益中的重要性。.
• 國際自動化學會（ISA） — ISA‑95和自動化集成標準. 。集成企業和控制系統的國際標準，定義支撐集成自動化架構的數據模型和通信接口。.
• 洛克威爾自動化 — 集成架構和連接企業. 洛克威爾自動化的整合自動化概念，提供了一個供應商特定實施統一工程原則的比較點。.

完全整合自動化 不是製造商可以隨便購買的產品。它是一種工程學科——一種設計生產系統的決策，使每個設備、每個控制器和每個軟體工具能夠作為一個單一的、連貫的、數據透明的整體協同工作。對於工廠經理來說，這意味著當在ERP系統中下達生產訂單時，可以直接傳遞到生產現場，而不會有任何中斷或延遲。這意味著生產線上產品質量的故障可以追溯到特定批次的原材料。對於工程師來說，這意味著設計中所做的修改將產生連鎖反應，意味著修改後的設計將在各處實施。對於維護技術人員來說，這意味著過時的執行器會在再次故障之前發出警告，並需要再次維修。Benlong Automation的組裝和測試線是基於這一開放、連接的整合原則開發的，最初設計為更大工廠系統的一部分，而不僅僅是孤立的系統。.