在设计全球命令和控制网络时，General Motors公司执行官的第一要务就是确保生产顺畅。
General Motors公司最近对其全球生产信息技术基础设施进行了全面改造。可想而知，公司对其新系统非常骄傲，GM信息系统&服务经理Marc Brailov说它是“工厂IT战略的改革。”GM针对工厂的层级结构和人员需求，以生产为基础，建立从下到上的控制网络。
工厂IT战略改革项目的总工程师和推动者，负责生产和质量的全球信息官员Kirk Gutmann说道：“在过去3到4年，我们一直致力于改善我们生产过程的灵活性和敏捷性。我们已经有了方案，可以将我们的系统、控制和IT策略联合，提供灵活性、便捷性和可测量性，同时我们仍在全球小型市场上提供设备。”
GM的早期工厂网络结构是基于私有局域网搭建的。与IT世界的接口过程是逐个控制器完成的，确保共享车型选择信息和通讯出错时返回主机进行故障通报。由于引入了这种策略，接口就可以支持EtherNet/IP，确保设备和设备之间可以通讯。
Gutmann继续道：“我们致力于将其划分为不同层次。我们从子站开始，其次是区域，然后通过
自动化和控制领域交通工具制造工程部执行理事Ken Knight说道：战略就是“灵活使用全球的驱动器产品，可以帮助我们搭建不同种类的设备。为此，我们为每一台设备使用通用的装备，我们试图找到跨越站点的通用解决方案，便于我们快捷、低成本地配置不同技术和自动化产品。”
信息集线器
在技术服务供应商EDS的帮助下，GM的系统集线器就是位于MI Pontiac的通用汽车全球命令和控制中心（GC3）。从那里，高速数据连接延伸至区域命令和控制中心（RC3），这些区域命令和控制中心在战略上是服务于当地工厂的。
德国Rüsselsheim的一台RC3为欧洲设备服务。巴西Sao Paulo的一台类似的区域设备为南美、非洲和中东服务。位于MI Pontiac的第三台设备为北美和亚太地区服务。
每一台区域设备都直接与公司185家工厂的命令和控制中心（C3s）连接。这些C3s与下层生产线、甚至每个独立的生产车间相连。
使此系统与众不同的并不是它的层级结构，而是其表面之下的理念。Knight说道：“最终目标是对工厂车间的操作提供支持。”
只要看一下系统体系结构是如何分层级的，其区别就清晰可见。“全球命令和控制中心”是总标题，听起来重要，但并非GM所说的Level 1。真正的Level 1位于独立工厂内，Level 2 是三台RC3，最底层的Level 3 是GC3。
Gutmann说道：“我们的主要目标是生产汽车，在IT领域内做的所有努力都是为了这个目标。”
Knight说道：“工厂级的体系结构是建立在PLC上的，PLC是工厂用于完成主要命令和控制工作的大脑。”
GM同样是机器人产品的大用户，从夹持焊枪到喷涂汽车，机器人被应用于每一个地方。所以，机器人是这个体系结构的另一个关键部分。
Knight说道：“在体系结构中，我们负责管理设备的编程和机器人与其他设备的接口。在整个体系结构中，有一些操作例如焊枪控制我们认为很重要，于是我们负责管理这些设备的接口和编程。”
在北美一家典型的工厂中，GM采用了高度的自动化，用于完成从金属车体焊接到喷涂的所有工作，以及这些过程中需要的物料运输和夹持操作。自动化还可以用于一些与质量控制相关的作业，例如重复性、可靠性或者人体工程改造学。
游戏的名字叫做支持
既然层级2和层级3在名字中拥有“命令和控制”这些字眼，那么它们的主要功能就是支持。考虑到所有的实际操作都发生在生产线上，GC3和RC3中心都是作为生产的技术支持中心设立和运作的。它们是事件驱动的，一旦问题发生，危及生产率，它们就会发挥作用，提供可以避免减速和停机的任何帮助，在必要时保持系统正常快速工作。
Knight指出：“大多数情况下问题都在本地解决，也有很少的情况，系统错误是通过远程站点来解决的。如果高层级发生错误，影响信息网络的骨干，那么可以由命令中心解决。”
车辆配置单
Gutmann详细阐述道：“只要发现报警，我们立即给现场打电话，查询到底发生什么情况。如果是他们可以处理的问题，或者他们正在将某个设备停机，准备校准或者处于停产检修阶段，那么没有问题。如果更像是有某些故障发生，我们就派遣队伍深入车间，帮助工人解决故障设备，我们的技师和有工厂现场经验的人员负责查错 ，并修复故障设备，使其重新工作。”
通用汽车的全球制造支持架构
图片来源：CONTROL ENGINERRING根据GM信息整理
GM的全球命令和控制中心通过三个区域命令和控制中心与世界各地的185家工厂通讯。
GM公司的生产处于高复杂度、高容量状态。有如此多的可选项，汽车用户越来越多地希望根据自己的需要设计自己的汽车。同时GM的生产线可以大量生产，其数量是其他大规模生产先驱们难以望其项背的。只有公司的IT网络从上至下，遍及各处，才可实现，可以跟踪从车辆订单产生到送达客户的每一个时间点。
每一辆汽车都具有选项各异的配置单，随着汽车走过每一个装配过程，“电脑精灵”时刻跟踪。例如，当无线电安装好，精灵会搜集关于无线电厂家、型号、序列号、安装人员以及测试数据等信息。同样的数据采集操作也会在其他的装配过程中使用。
通过使用精灵，一台车辆可以追溯从离开工厂那天到装配并完成最终测试那天，来自于世界各地的供应商的每一个物理零件作为一台完整汽车的一部分在MI 的Lansing的工厂中装配成组件。同样的，汽车的信息精灵也会搜集零件制造厂的信息。
位于MI Lansing的装配
工厂中，机器人系统和人类协同工作，发挥了比单独一方要大得多的作用。这里，
机器人托举工人，将其置于车体内部完成工作，避免空间狭小和拥挤以及喷涂不匀。图片来源：通用汽车
GM的网络是具有全球规模的企业内部互联网，深入每一个独立的车间，收集信息，详细到每一个螺栓拉紧空气枪的最终扭矩值。所有这些数据都被压缩到企业数据库中。
从现在起的5年之内，如果某台汽车的某个螺栓出了问题，GM将能够找到是谁安装的这枚螺栓，使用了哪把空气枪，空气枪的扭矩设定值为多少，是否达到了那个设定扭矩值，以及谁检查的。
虽然信息系统如此强大，然而确定未来责任的归属并不是Gutmann所说的全球IT体系结构的目的。它的目的是提供密切的沟通，连接生产系统，为相关人员提供支持，解决技术问题，防止生产率受到影响。
GM的 North American Information Systems & Services公司的过程信息官员David Scott指出：“每秒的停产会带来120美元的损失，损失的时间更是无法用金钱衡量。”
Knight说道：“出于控制的要求，我们采用通用的体系结构驱动关键部分：处理器、机器人、传送带、机械和电子设计以及控制软硬件。”
Gutmann说GM公司所做的第一件事就是技术标准化。“然后，我们开始聚焦于技术之后的过程，以及技术如何应用到工厂车间。”
专用自动化系统可以精确地将沉重的车体置于底盘之上。图片来源：通用汽车
结构、重复性和优秀的员工
Gutmann 解释道：“我们在控制网络中寻址IP设备的方法已经标准化了，我们在区分车间信息优先级的方法以及监控网络的方法也已经标准化了。所以，查错、监控、增添移除设备等任务背后的所有进程都被标准化了，遍布于世界的员工们，都培训同样的技能即可。”
“对我们来说，网络工程和引擎线工程没有什么区别，都具有同样的规则、同种类体系结构以及同种类的重复性。我们时刻在学习，当需要改造的时候，我们希望确保下一家工厂或者下一次升级能反映我们的最新所学。”
当然，网络体系结构仅仅是提供了技术，真正带来价值的是人员。毫无例外，RC3 和GC3处的人员都是从生产第一线选择出来的。Gutmann说道：“我们努力对这些人员重新培训，让他们能够接纳这种新技术，更重要的是，我们努力让这些人明确他们的工作到底是什么。”
通常，大约85%的GM公司IT部门员工都曾工作于生产制造领域或者与生产制造相关的控制领域，Gutmann说道：“我认为这意义重大，其一，你明白事件的重要性：如果问题发生，必须全力以赴，直至问题解决。其次，我认为你需要学习一点失效安全的知识，学很多强壮性的知识，这样设计出来的东西才能使损耗最小化。”
Gutmann总结道：“随着我们考虑在工厂车间中采用某些新IT技术，我逐渐明白关键之一是永远要以生产制造为基础，而这恰恰是很多人失误的地方。当考虑工厂环境的设计时，应该从层级结构着手：控制范围到控制人员、到所处区域、到区域所属工厂、到自动化，如果是手工流水线，就到人员自己，甚至到贸易和工作在这个环境中的所有人。标准化的系统和过程完成标准化的工作，来自不同功能团队的人员跨功能调度，组成一个团队，这一切对于你希望拥有的工作环境都是至关重要的。”
翻译：辛磊夫
