借用ISA95系统模型谈谈自动化工程师成长历程

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最近一篇小友的文章惊醒了工作多年的我，也准备为自己总结一下这些年来所经历的转型。

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先介绍一下我自己以及我的成长历程

先做一个简单的基础介绍：作为一位机械设计专业的大学生，毕业后本应顺着大多数同学的路子，去做机械相关工作如：结构设计、工艺设计、模具设计之类的工作。但学校课程中包含了自动化的部分课程，又因为与计算机系导师关系不错，让我参加了ACM，后期又参与导师的不少校企项目，所以在校期间也初步接触了自动化或智能制造类相关的技能。

借用一下ISA95的系统模型来梳理一下到目前为止我所经历的转型吧：

从图中我们大概了解到智能制造企业的整体架构大致可分为五层，就是我们所谓的五层架构，实际生产过程、感知层、监控层、工作流程（MES层）、企业管理层。国内大多数中小型制造型企业主要建立在三层框架上，中大型企业在SAP流程下已经包含了四层架构，但MOM层一直是企业的痛点与难点，虽然项目做的不多，但每个项目都有一些提升。

1、第一个项目是比较偏远的山区，一个自动化改造项目，也是参加工作后的第一个项目。当时的客户虽然想上自动化改造，但曾经的生产主要为工人手工控制阀门、电机转速、手工上料等场景，自动化层度不高，领导的担心主要集中在，全厂设备在一台电脑上实现操作，现场情况关注不到，会不会导致现场失控，导致不可挽回的局面。当时主要实现了采用Rockwell的控制系统，为他们全厂实现了智能MCC、DCS等功能。类似于一个厂区的所有电气设备，都可通过一个上位机实现启停、流程的自动控制。实现了从手动转到自动的初步升级。同时从机械工程师转入到自动化工程师的入门了，掌握了电气图纸绘制、PLC选型、PLC编程、接线、MCC设计、调试等电气工程师所属的基本技能。

2、第二个项目也是一个自动化项目，这个企业已有多条自动化生产线，有部分工段，自动化设备已经实现局部的自动化，现在新上一条生产线，就是所谓的EPC项目，除了土建未参与外，相关设备都需要负责，并基本实现完成现场无人化生产。整个流程设计：1、上料自动化、批次控制、流程控制、产出后进行分包入库的离散控制、其中还有故障自动处理、事故自动派发工单等。实现了整个厂区，原本需要四五十人来控制的生产线，减少到只需要几个人就能把整条生产线开起来的目标，并且生产线正常生产过程中，车间基本无人员流动。个人也实现了从自动化工程师入门到真正的自动化工程师，同时也窥探了项目管理的部分基本功，掌握了DCS设计与调试，负责起整个项目的执行，包括调试、人员安排、与甲方的需求沟通、与第三方的协调等。

3、第三个项目是关于一个信息化改造的项目，随着OT层与IT层的不断融合，大厂开始需要整合自动化生产线的生产情况。因为该厂已经实现了全流程的自动化控制、从投料一直到成品入库的全流程控制，他们的需求是：1、老旧生产线的升级改造；2、多条生产线的工业网络规划；3、采集生产线实时数据并计算产量。这时所需的技能又成目前所掌握的技能不能覆盖的全新技能了。第一个老旧生产线的升级改造，PLC的寿命很长、PC机的更新换代较快，所以不是由于自动化的问题需要升级，是老旧软件无法适用于新版本PC机硬件造成上位机备件无法采购。因此，为了减少停机改造造成的停机损失，我们采用了虚拟化、瘦客户端的解决方案。针对第二点，多条生产线的设备，由于前期规划问题，有不少设备IP冲突，大量以太网设备等情况。针对第二个情况，采用了三层交换机、网闸、广播风暴抑制、无线接入等方案对整体网络进行重新规划，针对无以太网通讯设备进行增加转换模型、增加边缘网关的方案进行数据采集。针对第三个情况，方法有挺多，考虑到自身能力及后续发展情况，采用了自主开发数据采集软件及平台。该项目过程中，已经开始触碰IT方面技术。如数据库建模、Java开发、C#开发、Python等技能。大学中参加比赛及校企项目掌握的嵌入式开发技能都被融入到其中。也是这个项目，从PLC开发转到SCADA开发。

4、第四个项目是关于一个集团为了更好掌握各个厂区生产情况、优化生产管理而上的MES项目，项目中接触了ERP、PLM、APS、TPM、WMS等等产品，并在为此类产品做产品研发、产品设计、产品推广等，对接对象从现场仪表工程师、到项目经理、再到厂区负责人和集团领导等。从这时候回头看才发现，自己已经不再是一个简简单单的自动化工程师了。

这些年来，

从机械设计玩到PLC，

从PLC到智能MCC，

从智能MCC到DCS，

从DCS到嵌入式开发，

从嵌入式开发到SCADA开发，

从SCADA到云平台开发，

从技术转项目管理。

所有技能都是为了更好的服务于制造业，所以也目睹了制造业也从人工转向自动化、再转向智能化的发展。

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我的心得与体会

总结下：

1、多年前，我们谈得最多的是现场总线Modbus, CAN, Profibus, Devicenet等实时网络，后来以太网的高速发展基于标准以太网模型的Profinet, Ethernet/IP, Ethercat ，POWERLINK网络逐步进入我们的视野，并逐步超过现场总线，再到现在被广泛提起的TSN协议的已经在推动标准以太网模型的进步了，自动化的我们越来越网络化了；

2、曾经的自动化，懂点梯形图，FBD就能称为自动化工程师了，但是如今，软PLC逐渐盛行，例如倍福的VS编程，例如西门子的1500 ODK，高级语言已经早已渗透到自动化行业，再如 TIA Portal Openness，OPC UA等，还有最近才发布的WinCC Unified,让大家看到了对JavaScript，HTML5的支持....能列举的例子实在太多太多，我们发现自动化越来越IT，越来越“软”了，不光要懂自动化，你还得懂计算机；

3、十几年前，谈到MES， APS，PLM,只是少数大企业才会关注，也很少有自动化行业的工程师知道那是什么。但是到如今，IIOT，数字孪生，云计算，边缘计算，AI、虚拟化、机器视觉等各种工具与技术均赋能于制造业，先人一步的自动化工程师早已能和IT工程师潇洒的谈与MES之间的接口，网络架构如何搭，Mindsphere如何开发，node-red如何方便我们的开发，其实IT与OT一直在融合，只是当一切都水到渠成之后，速度变得比以往快了许多。

一篇文章很难说清如何实现自动化工程师的自我转型，就先从广度来写，后续还会深入的讲解每一部分所需要掌握的技能。以上只是个人的经历与成长，每个人的方向和选择不同。所以也只是写出来共享下，有兴趣就点个赞呗。

2021年4月

作者简介

Borje Zhou：

专业从事于提供工厂自动化及信息化解决方案。