工业4.0革命对自动化的重大影响

　　模块化工厂的规划设计

　　企业实现模块化，对于已知的特定模块，很大一部分工作能提前完成。特定部分可以保持不变，这部分工作无需重做，从而提高了生产率。

　　对于流程工业中的模块化生产厂商，能够获得经济效益有两个重要因素。

　　一是模块在最广泛工艺参数范围内的灵活性。由于模块在设计时并没有规定其特定的使用场景，厂商应将其设计为广泛适用型的模块。

　　二是模块标准化使得每个模块的工程施工方面的工作量减少。由于工程、资格和审批工作已提前开展，所以标准化的模块化工厂的规划设计工作相对较少。

　　工厂的规划和建设是影响生产时间的关键因素，规划中PCS配置的时间取决于具体项目情况，在启动过程和建设过程中需要PCS。通过使用预先制造的模型或循环使用可以减少工厂建设时间，这是模块工厂特有的特征。上述目标必须达到足够的程度，模块化工厂才具有竞争性，应尽早开始模块规划和工程设计。

　　化学工厂实现从传统模式到基于模块工程的转变后，最直接的结果就是降低了系统的复杂性。模块功能得到封装，现场级别并没有改变，只是对于操作者来说变得越来越隐蔽。以汽车领域为例，25年前，VM Beetle 的所有司机都可以自己对发动机进行保养和维修。而现在，发动机是封闭的单元，必须去专业维修点进行保养和维护。现在的发动机是一个能产生错误和状态信息的模块单元，具体的诊断须由专家来完成。模块化工厂意味着更多的责任转嫁到了模块生产商身上，需要关注的信息有模块的实时状态、产品的质量和加工数据、订单和调度操作数据等等。

　　实现方法包括使用工具的选择(如Kit、CAE工具+MS Excel等)、员工培训，以及其他像内部指导手册的特定东西。模块化工厂的实现方法是以自上而下和自下而上两种方法的组合。采用自上而下设计方法，整个工厂根据ISA106 标准进行建设。自下而上的途径是自上而下方法的补充，自下而上的方法确保了模块的可用性。模块工程并不是在控制工程启动，而是在加工工程设计中启动。

　　(控制相关信息系统的规则金字塔)

　传感器和执行器的要求

　　设备小型化

　　工厂扩大生产规模采用更多设备和缩放模块架构，需要使模块和设备向小型化发展。现场设备如传感器和执行器的包装密度变得更高，要尽可能简洁地配置现场设备，进一步提升模块化水平，比如减小转换器等电子器件在实际传感器壳体的整合中体积和尺寸。模块、传感器和制动器被做得更小、结构更紧凑，不在设备上进行手动直接操作，用于局部显示和操作的组件会被去掉。为节省空间，数据和信号可以通过现场总线或类似的方法进行传输。为了得到更小尺寸的零部件，传感器和执行器应当加以优化以达到更小的管径。在维护频率小于每月一次的情况下，如果模块或基础设施需要分开，传感器、执行器和导管可以直接用螺栓来固定。

　　故障诊断方面的需求

　　模块的标准化不仅可以使单元的数量成倍增加，还有利于评估诊断信息。这就需要充分利用现有信息，特别是来自于现场的信息越来越多地使用在模块上，以用于评估生产过程的性能。从模块操作者来看，将单项资产、模块、工厂作为整体的好处是增加了来自于现场设备的信息标准化集成的一致性。