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对自动化体系不断变革的反思!
从板斧进化至数据建模：纵观人类历史，工具及其相关的知识塑造了我们的思维和行动。本文着眼于工业中知识领域（或领域）中自动化体系数字化革命的演变。
工业4.0中的数据化建模是如何模糊了IT、OT、ERP、MES、SCADA和HMI之间的界限的？像zenon这样的创新软件公司又在其中扮演着什么角色？让我们先深入了解下当今自动化技术中数据建模的领域、层次结构和挑战吧。
人类最独特的特征之一是使用工具的能力。大约175万年前的直立人坐在他们的洞穴前，想出了一个绝妙的想法，即使用锋利的石头可以更容易地猎杀猛犸象。我们可以想象当时的场景：在好莱坞式的狩猎结束时，一小群山顶洞人徒手勒死了一头猛犸象。他们站在猎物面前努力肢解它。其中一个人，我们称他为乌库克，因为使用了更好的工具技术，因此可以获得其中的更大份额。同时，他的洞穴人邻居都注意到了这一点，并希望也可以得到乌库克所得到的份额。当他们很快意识到并非每块石头都适合这项任务，也不是每种技术都同样有效时。他们开始求助于乌库克，向他学习他的手艺。在那一刻，乌库克成为他所擅长领域的首位杰出人物。
这个故事以某种蒙太奇的方式讲述了社会凝聚力对技术进步的重要性。对于乌库克的洞穴邻居来说，使用一块大石头对乌库克的头部（几乎任何石头都可以）进行突然袭击，从而以更简单的方式拿走他的石斧来满足他们的需求可能会更有性价比。然而，从长远来看，知识的创新和积累对生存团体是更有利的，后者则需要有一个稳定的生活环境为基础。
从乌库克开始，我们已经走过了很长一段历史。处于石斧和核聚变之间的某个节点，这使我们的工具变得更有价值、更复杂，需要更多的技能和知识来制造和使用。在某种程度上，人类不得不投入他们生活中的大部分时间，以获得使用工具所需的专业知识。这导致了专业和知识领域的出现。在更大、更稳定的社会群体中共同生活有助于提高我们的专业化能力。在某种程度上，工人、农民以及社交媒体专家都扮演着同样的角色。
专业塑造了我们的思维和行动
数千年的专业化和知识建设已经产生了无数的领域。每一个都非常复杂，以至于你需要花一辈子的时间来掌握它。这些工作涵盖了我们如何创造食物、生产现代药物、建设家园和发展我们的文化。其中每个人都拥有丰富的知识、传统、思维方式和自己的技术语言。专业领域有着实体和质量。广泛地影响着其成员的思想和行动。我们的价值观和性格特征也可以从我们所属的领域中以相当高的准确性预测出来。
你是否相信吗？如果前往你所居住的城市的火车站，然后尝试与来往各地的各类人员交流。你很快就会注意到不同领域的人员之间的价值观和行为是如何有着巨大差异的。
颠覆性的技术变化，如人工智能革命，将在多大程度上影响我们对未来的思考和行动，这当然是值得的讨论。然而，天真地相信现在的世界变化将比以往任何时候都快和多是青年的特权。我已不再那么年轻了......世界将会改变。但一直都是这样。旧知识变得过时，新知识会被添加。这并不能 改变这样一个事实，即作为人类， 我们始终是按照领域和层次结构来组织我们的世界。
在引用卡尔金的这段话里，有一个有趣的例子解释了上述过程是如何在默默的发生首的。今天的任何学习工程学或相关STEM专业的大学生都会在其本科的第一学期学习40年前的大学生也同样必须学习的知识：高等数学、物理、电气工程材料科学、热动力学等。很明显成为工程师的这些基本工具近几十年都没有改变
它们仍然被提供为教材，并由此在塑造专业工程师的思维方式方面发挥着关键作用。当然，拿今天与1980年的课程相比，后续的本科学习内容差异就会很大。然而，工程专业领域已经深刻地塑造了它的新进成员，并影响了他们的思维、行为甚至说话方式。
自动化金字塔尽头的神话
即使在我们的自动化技术行业中，也存在领域知识和层次结构。并迫使你重新加入新的自动化体系？就在数年前，上图仍然是 OT 软件领域的主要结构体系。这个金字塔结构展示在工业生产中不同控制层级的层次及构成：包括有ERP、MES、SCADA、HMI、PLC。
就在数年前，像这样的图示体系在我们行业的文档和演示中是非常流行的 。但是现在，他们因两个方面的原因而变得有些失宠:
一. 该体系已被使用太多且时间太长，因此被认为是过时落后的。
二. 僵化、等级分明的组织结构与人们对数字化工业的现代观念不符，在数字化工业中，动态服务几乎可以提供上述信息技术基础设施中不同层级的任何功能。
然而，这种等级制度——以及随之而来的ERP、MES和SCADA等各个领域——是否真的过时了？
当初这些域名为何会出现？这就像乌库克的石斧一样，因为需要有效地管理生产过程。由于其中复杂的问题无法一次性解决，因此我们要遵循“分而治之”的原则，并根据特定标准将任务分解为各个领域。正如我们将在下面看到的，这些标准是：
-抽象术语与特定术语
-以业务为导向与技术角度
在此金字塔顶端，我们发现是ERP系统，这是一个超越工业生产的领域。每个大型企业都会面对并着手规划、控制和管理自己的资源。所以ERP领域的功能是巨大的。并且已经发展了几十年。它的成员和工具现在定义了这一领域的知识、语言、过程和思维方式。
ERP系统是从制造流程中抽象出来的。他们以鸟瞰的眼光看待繁忙中的价值创造过程。这个过程与是否生产隐形眼镜或齿轮轴无关，因为对ERP系统数据库中的会计数据记录而言几乎没有区别。换句话说，ERP系统对业务数据和流程进行建模的方式可以应用于各个业务和部门。
工业数字化并没有改变ERP作为一个领域的重要性。否则，SAP就不会成为德国市值最高的上市公司。
让我们沿着金字塔往下一层，到达制造执行系统（MES）。它已经更接近生产系统中的物理价值创造过程，并且通常能够直接与OT设备进行通信。在我们这个抽象层次结构中，它因此会比ERP更抽象。然而，MES通常管理非常笼统的概念:
- 订单
-生产计划
-人员配备计划
-生产资料
- 其它资源等等。
在工业生产之外，这些概念仍然具有部分相通性。当然，MES领域的术语和思维方式同样适用于隐形眼镜和齿轮轴的生产。
SCADA和HMI的不可通用性
让我们来看一下自动化金字塔中更下一层级。SCADA、HMI和PLC这些定义不是从价值创造过程中抽象出来的。在SCADA系统领域，可推广的概念让位于具体的参数值，例如来自实际生产过程的操作、设备和传感器数据。
在这方面，金字塔的这三个较低层级与它们上面的两个层次有首很大的不同。这些缺乏抽象性的定义的原因很容易理解：几十年来塑造了SCADA、HMI和PLC领域的需求与其说是业务角度，不如说是生产过程的技术物理角度。这种技术在工业生产中是高度个体化的。虽然从ERP和MES的角度来看，生产隐形眼镜和生产齿轮轴的一些概念是可以转移的，但实际上这些生产过程从技术角度来看差异很大，因此几乎不可能开发出标准化模型。
上述分析告诉我们，延用多年的上述自动化结构体系对当今的企业组织仍然完全有效。在管理公司和生产流程时，将高度抽象和面向业务的观点与高度技术性和定制化的观点分开是有意义的。事实上，在数字化过程中，在我们现在越来越模糊了ERP、MES、SCADA和HMI域之间的界限并不能改变这一点。
标准化模型止步于企业过于异构化的地方：在生产中
然而，工业数字化正在改变现状，我对此深表感激。在很长一段时间里，强大的数据模型的创建都是为那些具有强抽象性而有可能结合许多公司需求的通用领域保留的。考虑一下ERP系统中的会计数据记录的例子，该系统可适用于隐形眼镜和齿轮轴生产。
构建良好的工业生产数据模型不仅是一个概念上的挑战，而且还需要将模型嵌入到软件堆栈的各个层级以及可重复生产的过程中。如果不付出一定的努力，这是无法实现的，这也解释了为什么越是个性化的领域，具有一致性的数据模型就越少。
然而，数字化、以及使生产过程和数据更易于访问且更易于比较的相关愿望，现正在产生类似于最初洞穴人对更有效肢解猛犸象的需求。像zenon这样的创新软件公司早就认识到了这一需求，并开始提供必要的工具。这些工具面临的挑战不容小觑。一方面，它们旨在提供一种简单的方法，为各种生产过程创建非常个性化的数据模型。另一方面，这些模型必须被集成到工具领域的通用流程中，以便进行更深入的加工利用。毕竟，如果不能利用这些数据模型为其它软件创造价值，那么创建生产线的“数字孪生”又有何意义呢？
这就是为什么数据建模多年来一直是zenon产品议程的生要组成部分。就我个人而言，我很高兴看到结果。