标准实践

最终用户和机器制造商可以从标准的使用中获得巨大的好处，但挑战依然存在。

标准在制造和技术中扮演着重要的角色，这一点可以从致力于创建和维护此类文档的组织的数量中得到证明。的确，标准的发展是技术成熟的标志之一。因此，标准在运动控制应用中发挥越来越大的作用是有道理的。

运动控制是跨多个行业的一项使能技术。因此，应用于它的标准往往是围绕特定功能（如控件和联网，或围绕制药加工或包装等行业和应用。第一种类型的例子包括国际工程协会(IEC)的61131控制标准或美国国家标准协会(ANSI)的B11 TR-3安全风险评估标准。第二种类型的例子包括包装机械制造商协会(PMMI)或机器控制和自动化组织(OMAC)的包装标准。

标准可以带来显著的好处。对于终端用户或机器制造商，使用提供一致性能和/或编程的组件或系统可以简化采购、集成、员工培训和维护。根据公司和经营范围的不同，投资回报率（ROI）可能相当快。对于系统或组件供应商来说，标准代表了为其产品增加价值和满足客户需求的一种方式。诚然，实现需要一定数量的前期工程，但一旦执行，这些工作可以以模块化的方式应用到未来的设计中。

当然，没有挑战，没有工程努力将完整，标准努力面临着大量的努力。最大的一个是纯粹的品种和标准数量。除了国际标准组织（ISO）和IEC之外，这些是全球性的。相反，标准在世界各地各不相同，以及合规性要求。“没有一个标准由亚洲人，欧洲人和北美人同意，”Sunny Ainapure，伺服和运动产品营销经理三菱电机自动化（Vernon Hills，伊利诺伊州）。

“机器制造商正在遵循全球性的标准，但他们采用更具区域性的标准的速度会慢得多，例如，这意味着只在欧洲占主导地位，”三菱汽车（Mitsubishi）的控制器和网络产品营销经理斯隆•祖潘（Sloan Zupan）说制造符合美国、欧洲和亚洲标准的机器所需的投资可能是巨大的。”

理论上，为了保持符合要求，机器构建器必须设计针对每个区域的特定标准量身定制的不同产品。我在理论上说，因为在实践中，您的普通机器构建器不太可能开发完整的符合机器的产品系列。相反，它们可能会根据特定客户的特定要求生产符合标准的机器。完成工作后，他们可能会作为产品提供该机器，但如果没有原始订单，他们可能不会不太可能设计它。

在某些方面，存在的标准数量只是人类行动的一个例子。“每个人都有自己的看法，那些从一个公司到下一个公司的意见，从一个行业到下一个国家，从一个国家，一个国家到下一个国家，”产品销售工程师埃里克霍尔斯特说皮尔茨自动化安全（广州，密歇根州）。“一些地方，一些行业或一些市场进一步超过其他地方，这导致他们采用其他群体不同意或理解的新技术。”考虑安全其中，安全运动的概念是一个新的趋势，也引起了一些争议。

美国的工业标准趋向于达成共识。除了一两个例外，它们被认为是指导方针，而不是法律。美国职业安全与健康管理局(OSHA)没有通过法律法规强制执行安全标准的主要原因纯粹是务实的:标准是有生命的文件，需要能够在不需要立法的情况下改变。从OSHA的角度来看，责任下放到最终用户。公司可以选择遵循美国的标准，也可以选择欧洲或亚洲的标准更合适。

“安全速度或安全动议，在欧洲某些情况下被采用是保护方法，但尚未在美国，”Hollister说。“这导致更新，更具创新的产品，使操作员能够以安全的方式与机器更加紧密地工作，但我们尚未在美国申请它们，至少不作为标准。”定义安全扭矩关闭的标准可以提供一种方法，可以提供从卡住的包装线中从电动机中移除电力的方法，但是它取决于操作员可以手动清除果酱。标准定义安全速度条件诸如脚踏板或吊坠的持有设备可以允许操作员使用机器的电源从堵塞中退回产品。它还可以简化硬件设计。例如，压力机的情况下，例如，在不损害操作员访问踏板的情况下，难以防范，安全速度可以在保持安全性的同时改善操作。

这一领域的另一个新兴趋势是注重“精益”安全。这样做的目的是生产一种对操作员、产品和工具都安全的机器，但要尽可能经济高效地进行。ANSI有两个相关文件：B11 TR-3（上述风险评估标准）和B11 TR-7（讨论将精益工程纳入安全设计的技术）。”霍利斯特说：“如果你能精简出安全解决方案中使用的一些硬件，并尽可能地保证它的安全，你就可以降低成本。”你有一台更容易使用的机器，操作员可以在不受任何阻碍的情况下完成工作。”

标准挑战
OMAC由一组终端用户、机器制造商和技术供应商发起，致力于开发控制和通信标准，以简化将不同包装机集成在一起的过程。他们努力的结果是一组松散地称为Connect和Pack的文档。

GE Intelligent Platforms（弗吉尼亚州夏洛茨维尔）OEM行业经理Jack Faett说：“运行每台机器的操作员界面和控制逻辑都有一个共同的外观，因此最终用户更容易操作和维护。”因为机器的界面看起来总是一样的，所以在工厂里移动人员比较容易。由于机器之间、整个生产线和整个工厂的一致性，培训操作员和维护人员更容易。”这一切都节省了时间和工程努力，为最终用户节省了成本。

机器制造商和原始设备制造商也可以从标准中受益。当然，实现该标准涉及到成本，但一旦执行，该工作将以一组可以在机器之间复制的模块的形式获得回报。对于一个给定的技术平台，从代码到模板到图纸的一切都可以重用，因为它们在机器到机器和客户到客户之间是一致的。

也许OMAC的主要贡献是PackML和状态模型的建立。PackML旨在为硬件与软件应用程序通信建立一种标准方法，它定义了机器的17种可能的常见状态：例如，正在执行、挂起、中止等（参见图1）。用户可以访问单个屏幕来检查机器的状态。更重要的是，一条生产线中的每台机器都可以有自己独立的状态模型（见图2）。

考虑一种由填料、蓄积器和码垛机组成的包装线。他们可能在某个时间点都处于“执行”模式，然后在其中一台机器上发生了一些事情它将处于“停止”状态，但其他的可能仍在运行，因为中间有足够的缓冲区，允许它们在停止的机器上进行维护工作时执行。”PackML状态模型允许这种类型的多级操作。该标准还支持一个额外的状态模型，以将整个生产线表示为一个整体，允许区域经理、工厂经理或前台人员密切监视其资产的状态。PackML非常有效，它已经作为另一个标准ISA-TR88.00.02：机器和单元状态的一部分被包括进来。

下一步是将标准[PackML / PackTags]向上移动到制造执行系统（MES）层中，使其馈入操作设备效率（OEE）计算。如果一切顺利，该计划是为了在明年发布的新标准。

标准差
也许编写标准最困难的部分是，这个过程需要来自不同背景、年龄、观点、语言和政治信仰的各种人的投入和合作。绘制路线图、协商标准草案、征求行业意见以及反复循环足够的时间来开发有用的最终文档的过程可能既耗时又昂贵。当然，最终文件可能过于详细，以至于不透明。”霍利斯特说：“你会让一群工程师在房间里编写一个标准，很多时候你会进入一种非常具体的语言，人们可能会忘记它背后的实际含义。”对标准的解释可能是人们遇到的最大障碍之一。”

实际上，从标准到实现可能是一个相当大的挑战，因此OMAC技术提供商已经开发了应用模板和快速启动实施指南，以帮助机器制造商使用标准。其想法是，实现指南/模板包给了机器制造商75 - 80%的流程领先优势。Faett说:“由于定义的深度，编写的标准似乎有点令人生畏。”“我们已经制定了实现指南，为机器制造商或终端用户在他们的解决方案中实现PackML/PackTags标准提供了清晰的路线图。”因为每种技术的解决方案都有一点不同，所以每个供应商都需要生成自己的实现指南来配合OMAC应用程序模板。

这又引出了标准偏差的问题?打开几乎任何电机目录，你会发现nema额定电机的清单。然而，自动化技术的许多元素，特别是控制硬件和软件，还没有商品化，这使得开发标准的任务更具挑战性。你可以从世界各地的任何制造商购买一根USB线，使用它不需要额外的修改。但运动控制器和可编程逻辑控制器. 在这里，公司之间的差异很大，即使产品设计符合标准。

Zupan说:“标准的最初目的是让客户有一定程度的互操作性，但在某种意义上，特定标准的实现几乎成了私有的，因为每个自动化供应商都以自己的方式实现它，以增加额外的价值。”他以IEC 61131标准为例。如果供应商A编写的代码只包含符合IEC61131的指令和数据类型，那么客户可以轻松地将其与供应商b的组件一起使用。供应商添加自定义指令来提高性能，或者允许客户有机会创建自己的指令或数据类型(见图3)。一旦兼容的产品偏离了标准，互操作性就消失了。

对于供应商来说，严格地粘在标准意味着放弃了专有优势的机会。从最终用户的角度来看，互操作性似乎是可取的，但实际上，它削减了两种方式。一方面，能够培训一次和工程师或操作所有兼容的解决方案。另一方面，强制供应商进入一个解决方案意味着更少进入创新解决方案。

“任何一个标准组织都很难规范一个标准是如何实施的，”祖潘说。“我们的思维方式不同，所以对标准的解释和最终的实施也会有所不同。”

展望未来
为了使标准发挥作用，它们需要通过一些关键的行业采用。这是有关团体面临的主要挑战。”“标准很重要，但仍没有被更多的最终用户采用，”祖潘说需要进行更有效的沟通，以便更清楚地解释与投资回报率相关的好处，以及最终用户如何使用现有设备并实施标准。”

后一个问题是不遵从现有技术，这是一个严重的问题。例如，PackML可以极大地简化多供应商硬件产品和需要了解制造资产实时状态的通用软件应用程序之间的集成。对于安装在满是旧设备的工厂中的一台合规机器，其价值主张就不那么明确了。”为了让最终用户真正从这些标准中获益，他们需要在整个生产设施中实施这些标准拥有一台或两台符合一个或两个标准的机器可能产生的效益低于预期。”如果现有设备的使用寿命仍为10年或20年，这一论点就变得更加困难。花钱去改变一些已经奏效的东西，对商业的好处很小。”归根结底，这将如何帮助客户增加收入？对最终用户的价值是什么？到目前为止，这一信息还没有得到很好的表达。”

目前，标准对最终用户的价值因其操作范围而异。拥有全球项目的大型最终用户需要与所有位置的所有资产进行高效集成和快速通信。对于企业工程来说，PackML这样的标准提供了完成工作的工具，这使得ROI成为一个引人注目的论据。一个小的终端用户可能一年升级一台或两台机器将需要更长的时间来实现投资回报率，特别是因为符合标准的机器将比标准的设计具有更高的价格溢价。

随着时间的推移，在某种形式的工业达尔文主义中，最有效的标准——或者那些最有影响力的赞助者——将会胜出。随着时间的推移和不合规装机基数比例的缩小，市场对主导标准的采用将增加。主要的好处仍将落在最终用户身上，但满意的客户是回头客，因此流程将帮助所有参与者。

确认
感谢帕克汉尼汾公司的吉姆·威利提供的有用对话。