近年來，在生命科學和更廣泛的自動化行業中，模塊化設備概念逐漸普及開來。這一趨勢有利于生產設備調試，但也增加了定義全廠自動化系統的復雜性。

對于生命科學制造商而言，橫向維度集成（設備對設備基于交互界面的自動化）和垂直集成（設備對工廠自動化）通常是正式投產前的關鍵步驟。其中包括驗證車間工藝設備（例如包裝設備）的可編程邏輯控制器 (PLC) 控制功能和全廠自動化的分布式控制系統 (DCS)功能。

制藥企業對模塊化的探索與日俱增，所面臨的潛在挑戰也隨之增加。例如，他們讓一家公司提供全廠分布式控制系統 (DCS)，又讓另一家公司提供生產設備及對應的自動化組件，甚至還有用于其他設備的第三方組件。因此，工廠中使用的可編程邏輯控制器 (PLC) 數量成倍增加。

一些生命科學工作團隊成員逐漸意識到，相對于現場重新進行設備組態，直接訂購預標準化的設備更具貨期優勢，但針對這些標準產品的現場工藝及自動化集成的工作壓力和難度會非常大。所以，自動化工程師選擇工藝設備的自動化組件時，具備“即插即生產”能力的組件成為更優質的選擇，如同打印機的應用邏輯。與此同時，羅克韋爾自動化及其業內成員組織和公司也在積極致力于穩定和鞏固“即插即生產”技術的基礎。

模塊化背后的驅動力

總部位于德國的 NAMUR 是推動“即插即生產”技術發展的團體之一，是過程行業自動化技術的用戶協會，同時也是一家代表了自動化技術用戶和過程控制技術專家的國際集團。該集團在全球擁有 150 多家成員公司，其成員公司深知“即插即生產”模塊的價值。具體來說，就是更輕松地基于生產需求替換特定功能的現場工藝設備，以及更了解工廠操作員的工作方式，即使用標準接口處理標準數據。

該集團正在幫助制定被稱為 MTP 模塊類型包(VDI/VDE/NAMUR 2658) 的模塊化標準，其中涵蓋從數據到人機界面 (HMI) 的各方各面。該標準使用 OPC 統一架構 (UA) 描述通信、報警、安全等功能。

MTP 標準遵照NE148 標準和行業參考架構模型 (RAMI) 4.0進行編寫，目前，已經發展為關于工廠組件生命周期的 IEC 標準。此項標準基本規定了任何設計都應遵循模塊化理念，以便隨時升級或更換部件。此外，MTP 標準還具有如下功能：

從安全角度而言，過程設備組件 (PEA) 是自動化無自主化的模塊化處理單元，由一個或多個工藝設備組成，代表了在模塊化工廠中執行一個工序的工藝設備或者基礎設施

過程編排層 (POL) 是跨越自動化和信息技術層級的設備組件，用于模塊化系統操作

MTP 正式描述了模塊化處理單元中自動化技術的接口和功能

MTP 的工作原理

設備供應商提供的 MTP 文件是 MTP 標準的核心，代表了 PEA 接口。此文件包含 POL 設置其通信、標簽、服務和 HMI 所需的所有信息，以便監測/控制 PEA。

在 MTP 文件中，使用了國際標準 (IEC 62714) 規定的自動化專用 XML 數據格式（稱為 AML 自動化標記語言）來定義每臺設備。例如，自帶控制和 HMI 系統的生物反應器將提供一個 MTP 文件，用于定義各種可用內容，包括如下幾點：

服務 ——加熱、攪拌、pH 控制

數據 ——溫度、壓力、流量

可視化 ——與 POL 操作相關的操作員圖形界面

報警

事件/觸發條件

此外，符合 MTP 標準的 POL，可用于獲取上述項目的 OPC UA 連接和標簽信息，還能夠幫助其從工廠系統各類工藝設備中導入 MTP 的 PEA 文件，并借助這些信息來開發工廠級可視化和批處理系統，用于監測和控制車間內的工藝設備。目前，POL 已經允許工廠級操作員使用統一的圖形、對象監測和控制成套設備，并且還允許批處理系統使用標準配方來監測和控制服務，不受工藝設備功能或品牌限制。

為“即插即生產”標準盡一己之力

羅克韋爾自動化作為智能制造的引領者，將繼續盡力解決使用模塊化設備時遇到的困難（對于運營部門而言相對容易，對于自動化工程師而言較難），為模塊化自動化標準開發盡一己之力，并積極加入相關行業組織，以期借助這些標準為行業帶來更大效益。

其中一家行業組織BioPhorum Operations Group在?2019 年的一篇論文中闡述了“即插即生產”技術對生命科學行業的潛在影響：

1

上市時間縮短高達 40%

2

生產設備的使用效率提高高達 40%

3

復制生產線幾乎無需依賴自動化工程團隊

4

固定投資和運營費用減少高達 50%

作為 BioPhorum Operations Group“即插即生產”工作組的成員，羅克韋爾自動化根據 PEA 和 POL 要求對已發布的模塊化自動化/MTP 標準進行了六次概念驗證及測試，致力于“即插即生產”工作流和 NAMUR MTP 標準的持續完善。該項檢驗不僅有助于創新開發工具和解決方案，為從生命科學到石油天然氣等多個行業的 PEA 和 POL 合作伙伴提供支持；并且，隨著其他 MTP 標準的不斷發布，還將繼續參與測試過程，并能夠相應地改善 PEA 和 POL 解決方案。

小羅有話說

作為工業自動化、信息化和數字化轉型領域的全球領先企業之一，羅克韋爾自動化將基于模塊化自動化/MTP 標準持續完善自身產品及解決方案，為生命科學、石油天然氣等行業數字化、信息化、智能化的轉型升級帶來無限可能。