OPA 论坛为流程控制设备接口扩展了开放性、互操作性标准 - 第一部分
冲出地球大气层可能看起来已经很困难了，但这才只是探索外空的第一步。同样，流程工业虽然已在开放性、互操作性、即插即用控制方面取得了突破性进展，但与日俱增的参与者仍有许多障碍和潜在的困难需要克服，要想实现目标可谓是任重而道远。
开放流程自动化论坛 (OPAF) 及其开发和实施开放性、互操作性流程控制“标准中标准”规范的工作涉及 116 个成员公司和组织，包括最终用户、系统集成商、供应商和支持团队（见侧栏）。去年，OPAF 业务工作组起草了其“OPA 业务指南”，并于 1 月份对外公布。这份 36 页的文档详细介绍了 OPA 标准的价值主张和业务案例。
同时，OPAF 技术工作组被分成了 7 个子委员会，包括技术架构、信息模型和标准配置、应用框架、连接框架、安全架构、物理平台、系统和网络管理。最值得注意的是，他们还编制了“OPAF 技术参考模型 (TRM)，第一部分 - 技术架构”，计划于 5 月份公布。他们强调，TRM 定义了流程控制设备之间的接口，但并不规定这些产品中的内容或干涉其知识产权 (IP)。在 2 月 12 日至 15 日在佛罗里达州奥兰多举行的 ARC Advisory Group工业论坛上，TRM 第一部分在几个 OPAF 相关演讲中得以预演展示，更多内容将在今年晚些时候发布。
合作伙伴取得进展
与此同时，OPAF 的两名创始成员，埃克森美孚研究与工程公司与系统集成商承包商洛克希德马丁公司在互补计划方面取得实质性进展。在 2017 年 2 月收到来自超过 80 家供应商关于其开放控制系统概念验证 (PoC) 原型的 46 份《方案征求书》(RFP) 的回复后，只有 10 份于今年 6 月份被选中并包含在 PoC 项目（将于 9 月份全面实施，并计划于当月完成）中。被选中的 10 份 RFP 分别来自 ABB、Ansys、AspenTech、Inductive Automation、英特尔、nxtControl、R.Stahl、RTI、施耐德电气和 Wind River。
为实现其进入下一开放流程阶段的愿景，并在 2021 年前完成 OPA 的技术准备，埃克森美孚公司将：
后续工作
1. 敦促其他最终用户加入 OPAF；
2. 2018 - 2020 年期间与其他运营公司和系统集成商开展合作；
3. 2018 - 2019 年期间进行现场试验；
4. 使用可用的协作性、前端工程和 OPA 标准准备现场试验；
5. 2018 - 2020 年期间完成现场试验的原型测试和详细设计；
6. 2020 - 2021 年期间在多个行业进行平行现场试验，并在合作伙伴之间分享非竞争性经验；
7. 于 2021 年展示其 OPA 技术。
埃克森美孚研究与工程公司工程副总裁 Kenny Warren 曾在 ARC 论坛作过主题演讲，他表示：“我们的活动计划包括继续与洛克希德马丁公司共同开发 PoC，并为 OPA 标准献言献策，但我们今年将推出的第三项计划是与其他运营公司进行协同开发和现场试验。”“截至目前，我们收到了来自普莱克斯、佐治亚太平洋公司和美国陶氏集团参加这些试验的意向书，此外，我们正在与其他四家运营公司就此展开讨论。”
Warren 在报告中称，埃克森美孚公司运营着 38 家化学工厂和其他设施，并希望实现更简单、更高效的机群运营、维护和项目管理，因为其运营系统每天会生成关于 500 万个设备标签的约 13 亿条数据记录。他补充说，为了帮助进行机群管理，埃克森美孚公司正在寻求改进“正确数据”的采集和分析；识别和货币化机群的机会；采用全球一致的现场试验方法；在时间框架内保持一致性和透明性；并建立一个通用的计算和可视化平台。
Warren 解释说：“我们必须通过使用云计算和其他平台才能实现更容易地控制和分析，但是埃克森美孚公司自身无法实现这一点，这就是为什么我们需要与众多最终用户合作。”“这是 OPA 的优势，允许用户、系统集成商和供应商开发其标准。这对于基于标准、安全、开放的自动化架构来说是一个千载难逢的机会，但我们需要每个人都参与其中，帮助用开放性、互操作性设备取代过去封闭式专有设备。未来将会出现更多的物联网 (IoT)、网络物理系统、机器学习和人工智能 (AI)。数字化将是生存发展所必需的，其他行业已经实现了数字化转型，我们也可以。”
ARC 研究总监 Harry Forbes 补充说，他对 OPA 的最终成功比一年前更加乐观，因为汽车和电信行业最近都虚拟化了他们的许多网络功能，并虚拟化和替换了许多以前的中央交换机。
Forbes 补充说：“云计算堆栈仍在不断改进，这对于流程行业来说至关重要，因为它允许这些功能扩展到更小的系统。”“它还支持以开源的速度进行企业、云和嵌入式应用的软件开发。但是，云不会一直“停留在那里”，而是会进入我们工作和生活中。企业和云将首先结合到云原生应用中，然后使用类似云的运行时间将应用扩展到嵌入式系统。这将提升用户对工业自动化软件的期望。规模管理和全生命周期管理是云、工业物联网和 OPA 共同的需求。”
开源态度调整
如果 OPAF、埃克森美孚公司、洛克希德等公司的这一系列活动看上去比典型流程自动化标准的出台更快的话，那主要是因为其开发人员已厌倦了看到越来越便宜和功能强大的微处理器、软件、以太网、无线、互联网、云和其他数字技术支持基于 IT 的主流企业应用，因为这会让他们失去在车间和室外的工作。流程最终用户希望他们的生产系统能够拥有与他们的智能手机、平板电脑和其他接口相同的功能，但需要更加开放的协同开发才能实现这一点。
阿拉巴马州 Hargrove Controls and Automation (C+A) 企业自动化技术总监、OPAF 成员兼控制系统集成商协会认证会员 Matthew Burton 表示：“我们目睹了从专有厂商驱动型控制产品到由社区提供支持的开源驱动型解决方案的思维转变，在这个社区中，没有人拥有软件和代码，而且开源社区的每个人都可以自由开发和添加功能。”“这与 20 世纪 90 年代非常流行的专有 Unix 操作系统 (OS) 受到挑战类似，在 21 世纪，该系统在很多情况下都被 Linux 操作系统所取代，后者现在是应用最广泛的后台解决方案之一。”
“在这种情况下，The Open Group 将管理该标准，以便公司可以开发支持 OPA 软件的产品。必须制备面向产品间接口的指导方针，否则整个系统都会失败。即插即用是我们的目标，虽然我们已经取得了一些成功，但在 DCS 世界或 IT 领域仍有很大的发展空间，尽管我们已经在这些领域进行了 20 年的尝试。开源社区有更多的互操作性，因为它吸引了更多的开发人员，有更多的思想自由，由市场决定哪些是最佳的，哪些是可以保留的。”
白皮书：改善操作员界面的业务成效
Burton 在报告中称，Hargrove 计划通过 OPA 软件帮助独立测试 I/O 组件和其他硬件，并将结果反馈给论坛及其相关委员会。他补充说，虽然目前很少有其他系统集成商加入 OPAF，但 CSIA 正在努力提高其成员的参与度，以便小型和大型集成商都可以参与其中并从中受益。
Burton 补充说：“OPA 可以为规模更小的流程行业（如一些食品和饮料公司）带来更低成本的分布式控制技术。他们的财力并不像传统 DCS 用户那样雄厚，因此可能对此非常感兴趣。”“开放性、互操作性控制支持 SI 及其客户获得他们想要的极致性能，并让资产所有者瞄准他们所需的增值功能。开源厂商和 SI 将能够更直接地开发这些功能。过去，开发和添加原始产品包装没有的功能非常困难，供应商也没有什么动力去这样做，而且市场驱动创新的能力也有限。通过开源，用户和市场驱动了这些功能的实现。作为独立的集成商，我们预计未来 10 年 OPA 将成为该领域的变革者，我们希望能够走在这一变革的前沿。”
CSIA 首席执行官 Jose Rivera 补充说：“OPA 规范及其 TRM 架构将支持更多地使用更加标准化的组件，我们认为这对系统集成商来说是一大进步，因为他们将不仅能够处理如此多的技术障碍，还能解决更多与应用相关的问题。”
OPA 属性溯源
为 OPA 标准规划一切已相当困难，而设计和草拟实际规范以供开发人员用来实现功能开放性和互操作性更是难上加难。Merck & Co. 疫苗生产工厂 IT 部门负责人 Gene Tung（曾在 ARC 论坛发表演讲）表示：“在我们于 2016 年 11 月开始着手 OPAF 工作时，Don Bartusiak 就非常明智地询问了创始成员加入的初衷，此外我们还调查了其他最终用户的需求。”“这为我们提供了用户业务案例，我们将之变为需求，技术工作组将其开发为 OPA 规范，并且我们仍在收集将可以改进标准的业务案例。”
这些案例来自于石油和天然气、采矿和金属、纸浆和造纸、精细和大宗化学品、生物制药等行业。
通用技术主题
OPAF 通过对用户业务案例的整理与研究，为其 OPA 需求开发了通用技术和业务主题。通用技术主题包括：
1. 互操作性，
2. 可重复使用配置，
3. 标准接口，
4. 集成一流的技术，
5. 工业物联网 (IIoT)，
6. 大数据和分析，
7. 网络安全，
8. 预测性维护，
9. 超前控制与建模，以及
10. 机器人技术。
通用业务主题包括：
11. 零停机或最短停机时间，
12. 调度灵活性，
13. 提升切换和迁移过程中的安全性，
14. 减少工程时间，
15. 加快上市速度，
16. 最大限度增加吞吐量，
17. 延迟或减少资本支出，
18. 统一产品质量，
19. 产品溯源以及
20. 降低认证成本
OPAF 还开发了一个“OPA 生态系统”，解释了规范和资金如何流向子系统集成商和软硬件供应商，以及 OPA 开放式公共标准如何让他们建立更多的“松散耦合”关系，并通过提前确保其可交付成果是开放的和可转移的，将其产品和服务交付给系统集成商和用户。
为 OPA 生态系统确定的共同主题包括：
1. 更灵活的执行模型；
2. 降低进入壁垒并增加创新；
3. 使用一流的解决方案；
4. 新兴业务模式和机遇；
5. 减少定制；
6. 跨平台利用的软件和配置；
7. 更快地引入和采用新技术；以及
8. 合规性和认证。
Tung 补充说：“OPA 生态系统可以帮助所有参与者了解他们现在和将来的处境。”“能够做到这一点的人将在 OPA 环境中取得成功，但合规性意指 100% 符合 OPA 标准，对于 OPA 生态系统参与者来说，自我声明是远远不够的。为此，OPAF 将设立一个认证中心，其认证结果具有法律效力。此外，合规性将适用于产品，但不适用于系统，也将不会用于性能和安全性测试。最后，OPAF 为生态系统和市场中符合标准的产品提供认证和注册。”
OPA 合规性认证有以下几个目标：
1. 降低产品购买风险，进而提高买家的信心，并提高解决方案的可转移性和互操作性；
2. 让用户对 OPA 生态系统中符合标准的厂商产品形成偏好；
3. 提供清晰、价格合理和且及时的流程，减少冗余测试和集成成本；
4. 保护技术标准的完整性；并
5. 通过向买家展示如何在采购期间要求提供符合标准的产品，为他们提供通用采购指南。
英特尔 (www.intel.com) 工业和能源解决方案部门主管兼 Tung 在 ARC 活动中的联合演讲人 Darren Blue 补充说，OPAF 及其利益相关方共同确定，安全性、弹性和可维护性三大关键质量属性是符合 OPA 标准的产品的基础。他们还举办了一场研讨会，优先考虑超过 25 个其他属性，排在前十位的包括：
超过 25 个其他属性，排在前十位的包括：
1. 互操作性 - 两个或两个以上系统或组件交换信息和使用已交换信息的能力；
2. 模块性 - 系统或计算机程序由离散组件组成的程度，其中一个组件的变化只会对其他组件造成最小程度的影响；
3. 标准符合性 - 开发和认证 100% 符合 OPA 指定技术标准的系统或组件的过程；
4. 可扩展性 - 系统根据系统要求调整其容量的能力；
5. 安全性 - 系统或组件在整个生命周期内防止未经授权的访问或修改的能力；
6. 可靠性 - 系统或组件在规定条件下规定时间内执行其所需功能的能力；
7. 经济性 - 设计特性，意指以可接受的价格满足客户需求和要求的解决方案（包括经常成本和非经常成本）
8. 可转移性 - 可以轻松地将系统或组件从一个硬件或软件环境转移到另一个硬件或软件环境；
9. 可用性 - 在需要使用时系统或组件的可操作和可用程度；以及
10. 可发现性 - 发现配置项或其信息的能力，以及查找和了解信息交换和功能的能力。
Blue 表示：“这不仅事关为用户提供更低的价格，还事关获得关键新流程的监控和控制能力，以吸引更多用户、应用和行业使用它们。这是一种整体发展。”
Tung 和 Blue 在报告中称，OPAF 认为 OPA 标准将为最终用户带来如下主要好处：
OPA 标准将为最终用户带来如下主要好处：
1. 支持重用控制系统应用，
2. 增加价值创造，
3. 支持持续创新，
4. 解决系统集成问题，
5. 安全和本质安全，
6. 为员工提供支持，以及
7. 降低总体拥有成本 (TCO)
他们还补充了对供应商来说 OPA 标准的以下好处：
1. 开拓新市场和新用户，
2. 与现有客户保持联系，
3. 为扩大市场创造新的商品和服务，
4. 增加利润，
5. 降低成本
6. 消除非差异化产品