制造業的轉型升級勢在必行,工業自動化領域是時候做出改變了。
1、工業4.0機遇開啟
近年來,無論是德國“工業4.0”、中國的制造業轉型升級,還是美國的“工業互聯網計劃”、日本的“超智能社會5.0藍圖”等國內外重大戰略的提出,都在試圖向智能制造邁進,并顯現出越來越大的機遇前景。
2020年,隨著疫情后經濟的復蘇,在數字經濟和新基建的雙重推動下,智能制造轉型升級的步伐將進一步加速。當前,工業企業不僅追求降本提質增效,還需要通過數字化、智能化轉型帶來業務模式、管理模式乃至商業模式的創新。
面對不同工業企業在升級轉型中的各種需求,要從何處著手解決?人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代技術正在掀起對傳統工業的智能革命,自動化行業也由此進入全新的發展階段,先進的信息技術、通信網絡技術和運營技術的融合,正在推動自動化及其工業應用的發展。
致力于成為工業企業實現高效和可持續發展的數字化伙伴,施耐德電氣在數字化轉型方面一直躬身力行。11月5日進博會期間,施耐德電氣在華發布EcoStruxure開放自動化平臺(EcoStruxure? Automation Expert),可謂應需而生。
據介紹,EcoStruxure開放自動化平臺是以軟件為中心,基于IEC 61499標準的“即插即用”的全新工業自動化系統。它能夠使自動化應用程序以資產為中心、可移植、經驗證的軟件組件來構建,而無需依賴底層硬件基礎設施。這種以資產為中心的方法,可將系統的成本和性能改善至前所未有的水平,為整個行業的發展和升級創造無限機遇。
2、邁入“軟件驅動自動化”時代
長遠來看,工業領域的數字化無疑將成為未來發展方向,也是“中國制造”走向“中國智造”的必經之路。
然而,這對于企業來說卻是一塊難啃的骨頭。因為每一個場景下的數字化改造,都將牽扯出產業鏈上下游、廠內廠外等一系列復雜問題,比如IT與OT難以融合打通。而傳統自動化架構雖然促使工業發展到當下的水平,卻無法面向未來提供至關重要的敏捷性和韌性。
具體來看,傳統自動化系統大多采用專有的設計,自動化系統供應商各自為政,各類封閉的專有自動化平臺對效率形成一定障礙,不利于多元化自動化系統集成,而且升級和維護成本高昂。工業領域也因一直缺乏適應性、模塊化和互操作性而備受困擾,這些問題也阻礙了行業吸收先進技術快速創新。
隨著設備的老舊以及生產復雜性的提升,IT技術的飛躍發展,打破軟件跟硬件的捆綁,使企業能夠靈活構架和升級自動化系統,正是最終用戶的迫切需要。
工業自動化必須要走向開放。業界專家彭瑜曾直言,“建立全開放、互操作的自動化系統,才是工業自動化的出路。”施耐德電氣全球執行副總裁、工業自動化業務負責人何維克也曾表示:“IT界已經意識到開放式操作平臺的諸多益處,現在工業界也意識到了。為了充分實現工業4.0的愿景,我們需要重新設想技術模型,將平臺開放,將軟件與硬件解耦,并從根本上提高系統的敏捷性和可擴展性。”
一直以來,自動化制造商都缺乏一種能完整規范控制系統配置和組態的語言。IEC 61499標準定義了分布式控制系統的通用模型,以功能塊構建的事件驅動型任務為特征,為建立開放、互操作的自動化系統奠定了基礎,使得實現應用程序的可移植性、系統的互操作性、工廠生產的靈活性等成為可能,同時還解決了軟件和硬件獨立性的問題。
基于IEC 61499標準和開放自動化原理,施耐德電氣率先推出EcoStruxure開放自動化平臺(EcoStruxure? Automation Expert),以軟件為中心,打破專有系統的限制,在可移植性、可配置性、互操作性等方面達到了全新水平,給自動化行業帶來了革新。首先,自動化應用程序與硬件分離將帶來前所未有的靈活性,改變了多少年來控制硬件與軟件一直緊緊捆綁在一起的狀態。其次,集成IT應用程序、工具和工業技術更加容易。再次,原生支持以資產為中心的設計方法。
工業領域市場分散,自動化廠商不僅需要掌握核心技術,還需要深入工業一線持續深耕了解其真正需求和痛點,同時重視技術的平臺化、開放性、兼容性和易用性。EcoStruxure開放自動化平臺的推出,通過對軟件和硬件解耦推動實現即插即生產,將切實解決廠商之間應用軟件的可移植性、可配置性和互操作性問題,幫助具備不同自動化基礎的企業輕松實現數字化轉型,提供了涵蓋食品飲料、物流等多個行業豐富的可復用的行業庫,實現效率、靈活性和可持續性的飛躍,達到前所未有的卓越運營水平。
相較于當今的自動化系統,EcoStruxure開放自動化平臺可將執行傳統自動化任務所需的時間縮短2-7倍,將用戶開發應用創新程序的速度提升3倍,排除故障的速度提升6倍。
以飲料行業為例,涵蓋儲存、傳送帶、灌裝等多環節的資產被容納到一個動態資產模型中,可實現各工程相互的連續性和總體設計的便利化。今年工博會,施耐德電氣更是將一座微縮型“飲料工廠”搬到現場,手機掃碼定制飲料口味后,即可實現靈活排產、訂單管理、定制化生產、配方管理,讓工廠的動態全方位可視化,大大提升了工廠的運營效率。
在物流行業,工程師可利用輸送線、移栽、轉向等行業功能塊,快速實現系統的工程設計、測試和調整,縮短系統投入運行所需的時間。目前,該開放自動化平臺已經應用于施耐德電氣位于上海的智慧物流中心,幫助其在效率提升以及能源節約方面取得跨越式增長。
3、工業自動化的未來
作為一家有180多年歷史的企業,施耐德電氣的發展史其實就是一部轉型史。19世紀,施耐德電氣從事鋼鐵工業、重型機械工業、鐵路、輪船建造業,制造了法國第一臺火車、第一艘蒸汽機船、埃菲爾鐵塔上的所有鋼鐵制件;20世紀,施耐德電氣聚焦電力與控制領域;進入21世紀之后,又將業務方向調整為能源管理與自動化領域,十多年前開始進入數字化階段,從產品數字化做起,并鞏固頂層數字化服務能力,轉變成為軟硬件一體化的數字化轉型推動者。
近幾年,產業各界對于發展工業互聯網的呼聲越來越高,以谷歌、微軟、亞馬遜、阿里、華為等為代表,互聯網巨頭,IT廠商,軟件大鱷紛紛侵入老牌自動化廠商的地盤,越來越多的玩家相繼入局。國內市場中,除了有GE、西門子、PTC、施耐德電氣等國際巨頭盤踞其中,更有樹根互聯、海爾卡奧斯、阿里云、華為云、工業富聯等數百個平臺提供商在高歌猛進。
對于傳統工業巨頭而言,轉型陣痛無可避免,但優勢也很明顯。相比“輕資產”的互聯網企業,施耐德電氣不但為OEM提供解決方案,自己也坐擁包括智能斷路器,可編程控制器和變頻器在內的無數硬件設備,能夠真正觸及海量的數據資源。更重要的是,工業領域細分行業應用千差萬別,傳統巨頭在行業Know-how及專業技術上有著深厚的行業積累,這些都是互聯網公司難以企及的。
“從離散、到混合,再到流程行業,我們的經驗橫跨了幾乎所有的工業行業,尤其是石化、油氣、電力、建材、水、食品飲料、機械制造、電子、汽車、物流等,都是我們所熟悉的行業。”龐邢健表示,這是EcoStruxure自動化平臺的競爭力之一。與此同時,施耐德電氣還有一個遠端的400多人專家庫,可以幫助工程師診斷復雜性事件。目前,施耐德電氣正在采用“AI訓練”的方式讓機器去學習這些老專家的經驗,從而將“人的經驗”進一步轉化成“系統的經驗”。
伴隨人工智能、云計算、機器學習、邊緣架構等先進技術的發展,建構一個基于標準的、開放的、可互操作的工業自動化架構,才能在日益復雜的數字化世界中把握前進方向。工業自動化走向開放是無法阻擋的必然趨勢,只有這樣才能真正實現IT與OT的深度融合,工業4.0、智能制造、工業互聯網等概念才能真正落地。
施耐德電氣認為,隨著計算能力和互聯互通程度的不斷提升,軟件將作為關鍵因素驅動工業自動化實現工業4.0無限可能。當大部分公司還處在觀望或起步階段,施耐德電氣率先基于IEC 61499標準推出EcoStruxure開放自動化平臺,賦能樓宇、工業、基礎設施、數據中心四大終端市場等領域數字化轉型升級。
而這僅僅是實現開放自動化的第一步,開放自動化的發展必然離不開合作伙伴的相互協作與生態系統的構建。如今,施耐德電氣正在引領開放自動化標準的大范圍推進,推動整個行業的工業用戶、廠商、原始設備制造商、系統集成商和總包商擁抱開放自動化愿景,形成協同創新的生態圈。
未來,開放的工業自動化將不斷吸納融入AI、大數據、5G、邊緣計算、AR/VR等新一代技術,提高系統的敏捷性和可擴展性,向更高層次邁進。對此,彭瑜也給出了信心十足的判斷:“從現在起到未來的5至10年間,工業自動化格局一定會發生大的變化。”