開啟全新的“開放自動化”時代

龐邢健

開啟全新的“開放自動化”時代

自160年前的第一次工業(yè)革命以來，工業(yè)的發(fā)展推動著人類社會以前所未有的速度前進(jìn)。而20世紀(jì)60年代誕生的PLC系統(tǒng)，更是將工業(yè)效率提升到全新的水平。不可否認(rèn)，當(dāng)前的封閉式工業(yè)自動化系統(tǒng)架構(gòu)以其穩(wěn)定、安全的特點，非常適合工業(yè)需求。

但在此過程中，有一個問題一直存在。各類封閉的專有自動化協(xié)議導(dǎo)致各個自動化硬件廠商需要選擇性站隊，提高了軟硬件開發(fā)成本;已建工廠最終用戶則必須在原有協(xié)議基礎(chǔ)上選擇設(shè)備，無法快速重用已有的程序資產(chǎn)，阻礙了效率的提升，而且升級和維護(hù)成本高昂;新建工廠則需要承擔(dān)大量的非必要工程工作，還要承擔(dān)創(chuàng)新型制造工廠設(shè)計延期交付的風(fēng)險，無法適合市場提出的敏捷性、高效的挑戰(zhàn);工業(yè)領(lǐng)域一直因缺乏適應(yīng)性、模塊化和互操作性而備受困擾，這些問題同時也阻礙了行業(yè)的創(chuàng)新。

因此，無論從哪個方面看，工業(yè)企業(yè)都需要立即考慮使用開放式工業(yè)自動化標(biāo)準(zhǔn)以確保自己的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是面向未來的。

作為全球能源管理和自動化領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家，施耐德電氣正在引領(lǐng)開放自動化標(biāo)準(zhǔn)的大踏步前進(jìn)，并于2020年推出以軟件為中心的全新工業(yè)自動化系統(tǒng)EcoStruxure開放自動化平臺（EcoStruxure Automation Expert），向“軟件定義自動化”和開放自動化架構(gòu)邁出了堅實的一步。

圖：施耐德電氣在2020進(jìn)博會上面向中國市場推出EcoStruxure開放自動化平臺

什么是開放自動化

開放自動化是由基于IEC61499標(biāo)準(zhǔn)的“即插即用”自動化軟件組件而組成的系統(tǒng)，它通過一種行之有效的方式來解決客戶遇到的特定問題。IEC61499標(biāo)準(zhǔn)定義了系統(tǒng)架構(gòu)將采用“功能塊”的方式進(jìn)行搭建，功能塊是可重用軟件組件，它像樂高積木一樣，將工業(yè)算法及行業(yè)專業(yè)知識封裝在一種可以理解的形式中，方便重復(fù)使用的同時，可以降低非軟件專業(yè)人士的編程門檻。同時，基于功能塊的使用，可以打破原有軟件與硬件通過協(xié)議的深度綁定，實現(xiàn)軟硬件解耦，為高效架構(gòu)和高效工程提供可能，并從根本上提高系統(tǒng)的敏捷性和可擴(kuò)展性。在自動化層采用基于IEC61499的標(biāo)準(zhǔn)，將為整個行業(yè)的發(fā)展和升級創(chuàng)造無限機(jī)遇。

互操作性（Interoperability）運行來自不同廠商的設(shè)備能夠通過通信系交互;

可移植性（Portability）定義IEC61499項（也就是功能塊、應(yīng)用、系統(tǒng)配置）的交換格式;

可配置性（Configurability）允許來自不同廠商的軟件工具相互配置設(shè)備。

不僅如此，隨著IT技術(shù)與OT技術(shù)的逐步融合，開放性平臺為IT的融入增加了更多可能性，將使更多致力于工業(yè)的IT企業(yè)可以快速融入，敏捷開發(fā)。

面向?qū)ο缶幊蹋I(lǐng)工程效率革命

EcoStruxure開放自動化平臺的發(fā)布意味著我們向全新的旅程邁出了第一步。要充分發(fā)揮下一代產(chǎn)業(yè)的潛力，就必須采用全新的思維模式。

利用IEC61499面向?qū)ο蟮奶匦?，該系統(tǒng)將實時控制功能與人機(jī)界面等其他方面相結(jié)合，并使用CAT軟件組件對資產(chǎn)進(jìn)行建模。

這種以資產(chǎn)為中心的方法可將成本和性能改善至前所未有的水平，并消除各類工具的重復(fù)任務(wù)，使工程師得以解放，以便他們更好地進(jìn)行創(chuàng)新。相較于當(dāng)今自動化系統(tǒng)的基準(zhǔn)，EcoStruxure開放自動化平臺執(zhí)行傳統(tǒng)自動化任務(wù)所需的時間縮短了2至7倍。

ARC顧問集團(tuán)（ARC）近期發(fā)布的白皮書《開放自動化之路》表示，施耐德電氣的EcoStruxure開放自動化平臺基于開放自動化原理和IEC61499標(biāo)準(zhǔn)，既是高效的控制系統(tǒng)設(shè)計工具，也是“未來時代的前驅(qū)”，自動化軟件在可移植性和硬件獨立性方面將達(dá)到全新水平。數(shù)據(jù)對比則更加驗證了這一結(jié)論：與當(dāng)前的自動化工程系統(tǒng)相比，EcoStruxure開放自動化平臺可將工程小時數(shù)減少68%。ARC認(rèn)為，如果能應(yīng)用于工業(yè)自動化的安裝設(shè)備上，每年可節(jié)省數(shù)十億美元的成本。在工廠的整個生命周期內(nèi)，節(jié)省下來的成本可能會更多。

作為EcoStruxure開放自動化平臺的第一批使用者，資深技術(shù)專家、IT技術(shù)獨立研究者姚遠(yuǎn)對該平臺的靈活性和兼容性給出高度評價，認(rèn)為這一開放系統(tǒng)能夠“在跨操作系統(tǒng)的各類硬件架構(gòu)上運行，讓開發(fā)大數(shù)據(jù)分析、AI等應(yīng)用變得十分方便”。

遵循通用型、開放式標(biāo)準(zhǔn)對于確保多廠商互操作性以及在從制造、生產(chǎn)到最終客戶的整個供應(yīng)鏈中實現(xiàn)無縫銜接至關(guān)重要。如今，我們應(yīng)該舉行業(yè)之力充分采用在代碼和功能塊上具有可移植性的開放式實現(xiàn)技術(shù)，從而形成更緊密的聯(lián)系。

軟硬件解耦，引領(lǐng)運營效率革命

從計算機(jī)、手機(jī)、汽車等技術(shù)的發(fā)展中能夠看出，每一次軟件與硬件的解耦都能帶來效率的極大提升。

例如，從手機(jī)非智能發(fā)展到智能，經(jīng)歷了軟件系統(tǒng)脫離硬件設(shè)定的過程，擺脫了按鍵的限制，各種SaaS軟件、手寫、手勢控制等功能才成為了可能。

同樣，自動化應(yīng)用程序與硬件分離將帶來前所未有的靈活性。EcoStruxure開放自動化平臺原生支持以資產(chǎn)為中心的設(shè)計方法。應(yīng)用程序基于現(xiàn)成的資產(chǎn)模型創(chuàng)建，消除了低價值的重復(fù)任務(wù)，輕松封裝和復(fù)用可移植的自動化對象，從而大幅提升工程效率。這樣將工程師的時間從重復(fù)性編程中解放出來，讓他們能夠?qū)Ｗ⒂诟邇r值的工程應(yīng)用和創(chuàng)新。將這種革命性方法與基于事件的網(wǎng)絡(luò)跨平臺運行相結(jié)合，意味著用戶可以快速適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，而不必?fù)?dān)心停機(jī)所帶來的時間和經(jīng)濟(jì)成本。

EcoStruxure開放自動化平臺支持傳統(tǒng)的自動化平臺，如Modicon PLC、Altivay變頻器和PC，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的多驅(qū)動控制算法可以編程并分配到驅(qū)動控制器。此外，它還包括一款虛擬化軟件控制器，運行在安裝了Docker的Linux容器中，來支持跨邊緣計算架構(gòu)的分布式信息和控制系統(tǒng)。

圖：EcoStruxture開方女自動化平臺，以軟件為中心的全新自動化系統(tǒng)

開發(fā)和運行環(huán)境，引領(lǐng)工業(yè)生態(tài)革命

開放自動化平臺，將使IT和OT各個生態(tài)圈中的角色更快融合在一起。

EcoStruxure開放自動化平臺支持主流IT最佳實踐，集成IT應(yīng)用程序、工具和工業(yè)技術(shù)更加容易。這種原生的IT/OT融合使用戶能夠?qū)⑿录夹g(shù)無縫集成到控制系統(tǒng)架構(gòu)中，而無需繁重的工程工作或引入高耦合、非內(nèi)聚的系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。使IT界更易進(jìn)入OT領(lǐng)域。

同時，支持IEC61499的開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境，將使具有工業(yè)專有知識的個人與企業(yè)更容易將知識轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，形成庫文件以產(chǎn)品的方式在應(yīng)用市場進(jìn)行售賣，從而將鼓勵更多集成商、專業(yè)技術(shù)擁有者專注在專業(yè)領(lǐng)域。不僅如此，硬件開發(fā)者的開發(fā)成本將極大降低，只要開發(fā)出符合標(biāo)準(zhǔn)的硬件并使用運行環(huán)境（Runtime），將使硬件無縫集成到系統(tǒng)架構(gòu)，并為用戶提供更多硬件選擇。

施耐德電氣也真誠邀請全球各地的工業(yè)軟硬件開發(fā)人員，都能根據(jù)IEC61499標(biāo)準(zhǔn)來創(chuàng)建軟件組件和解決方案，也能夠更輕松地與EcoStruxure開放自動化平臺進(jìn)行互操作。

借助EcoStruxure開放自動化平臺，用戶可以實現(xiàn)以下目標(biāo)：

·邁向100%工程效率

·實現(xiàn)100%運營效率

·應(yīng)對100%未來挑戰(zhàn)

開放自動化將助力實現(xiàn)與第四次工業(yè)革命的無限可能

作為一個全新領(lǐng)域，開放自動化的發(fā)展、壯大離不開合作伙伴相互協(xié)作與生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建、擴(kuò)展，而EcoStruxure開放自動化平臺將有助于自動化行業(yè)逐漸改善運營狀態(tài)，跟上數(shù)字化發(fā)展速度。

EcoStruxure開放自動化平臺的發(fā)布既是倡議，也是實踐。通過對軟件和硬件進(jìn)行解耦，推動工業(yè)自動化領(lǐng)域“即插即用”，切實解決廠商之間應(yīng)用軟件的可移植性、可配置性和互操作性問題，促進(jìn)工程設(shè)計與運營領(lǐng)域的效率躍升。施耐德電氣已向全行業(yè)發(fā)出邀約，共同在開放自動化愿景下培育全新生態(tài)系統(tǒng)，激發(fā)新創(chuàng)造源泉。越來越多企業(yè)、開發(fā)者、組織將輕松參與到與EcoStruxure開放自動化平臺的互動中，以開放為核心共同構(gòu)筑數(shù)字化時代自動化的新篇章。

責(zé)任編輯：徐培炎