一旦工業領域實現了開放自動化,無論在成本控制、生產效率、業務價值還是投資回收上,都會有無限可能。

IT的世界,是一個日新月異高速變化的世界。我們手機里的應用軟件,經常幾周就能更新一個版本;人們常用的智能硬件,往往一年就會推出性能更高的產品……這種速度,是傳統工業自動化領域望塵莫及的。之所以能如此,離不開IT領域通過軟硬件解耦實現不同硬件、不同系統之間的互聯互通互操作、軟件可移植和復用。

與之相比,工業自動化領域的產品還不能像IT產品那樣即插即用,也沒有任何一款控制器能做到和其他控制器互相通用,各控制器的編程代碼也不能復用……這些“不夠開放”的自動化雖然與技術發展的歷史原因有關,但更主要的是與各大廠商精心構筑的技術“護城河”有關。

如今,以施耐德電氣為代表的工業巨頭正在試圖打通這些“護城河”。2020年,施耐德電氣推出了全新的自動化系統,EcoStruxure開放自動化平臺(EcoStruxure? Automation Expert),向“軟件定義自動化”和開放自動化架構邁出了堅實的一步。2021年5月20日,施耐德電氣又正式發布了該平臺的V21．1版本,進一步完善了以軟件為中心的開放自動化系統。實踐證明,該系統的采用為快消品、制藥和物流等企業帶來了立竿見影的效益。

施耐德電氣正式發布V21．1版EcoStruxure?開放自動化平臺

為什么行業需要開放自動化平臺?

開放自動化并不是施耐德電氣提出的概念,早在1993年,國際電工委(IEC)就制定了用于統一PLC,DCS,IPC,CNC和SCADA編程系統的國際標準IEC 61131-3,但其是面向單個設備的編程標準。為了滿足日益復雜的工業系統的要求以及可復用、可移植和可操作等的需求,IEC從2000年開始開發面向分布式控制系統的標準IEC 61499,并在2005年完成發布。所以可以說,IEC 61499正是當前開放自動化的統一標準。

施耐德電氣推出的開放自動化平臺就是原生支持IEC 61499標準的開發平臺,換言之,只要是按照IEC 61499標準來開發的軟件或者功能塊、行業庫都可以在這個平臺里面使用。只要是支持IEC 61499運行環境的硬件,都可以用這個平臺來編程、組態。

那么,為什么要大力推動開放自動化平臺呢?施耐德電氣副總裁、下一代工業自動化孵化器團隊負責人John Conway在接受物聯網智庫采訪時從兩個維度給予了解答。

其一是客戶本身的需要。施耐德電氣已經在各種各樣的論壇和會議中傾聽到了客戶的聲音,他們在工廠的實際運行中因為“封閉”而吃盡了苦頭。比如,機器控制會有一套平臺,生產控制會有一套平臺,生產管理會有一套平臺,這些平臺采用不同的工具、不同的數據庫、不同的數據源,即使是出自大牌廠商的產品,之間完全互通也并非易事,更不用說這些平臺可能來自不同的廠商。這對于客戶來講,需要做很多重復性的工作,實現起來成本很高。他們非常希望有一個統一開放的平臺來解決這些問題。

其二則是順應當前工業4．0/智能制造的大勢。其實智能制造等相關概念已經提出了很久,但卻始終沒有進入大規模應用階段,不同廠商之間的各自為政就是其中很大的阻礙。為了真正推動工業4．0時代的到來,IT技術需要不斷融入到OT技術之中,設備與設備、設備與產線、產線與產線、產線與工廠之間的互聯互通互操作就顯得比以前任何時期更為重要,這亟需真正的開放式自動化系統來全面支持未來的數字化創新。

推動開放自動化有哪些阻礙?

回望移動互聯網的發展,因為硬件和軟件的分離和解耦,使得做軟件的開發者不用再死磕硬件,而能夠專注于應用功能的實現,由此催生了視頻、外賣、支付、打車等豐富多彩的SaaS應用。

我們可以很容易的想象,一旦工業領域實現了開放自動化,無論在成本控制、生產效率、業務價值還是投資回收上,都會有無限可能。比如工程師可以將一個AGV小車或者一個機械手的控制封裝成一個功能塊,在每次用到AGV小車或者機械手的時候,直接在軟件中拉出這個功能塊就可以了,無需再次編程。

然而，即使擁有諸多優勢,但整個行業在推進開發自動化的過程中依然會遇到不小的阻力。

一方面,開放自動化是對傳統OT工程師思維范式和工作方式的顛覆。曾經,工業領域要使用云計算、大數據和人工智能等先進IT技術,需要通過OT技術把數據收集起來,通過IT的協議轉換傳輸上去,再經過數據的清洗和計算后返回。在這個過程中,做IT和做OT的工程師往往難以理解對方的邏輯。

在John Conway看來,如今年輕一代的OT工程師已經對IT技術和概念越發熟悉了,所以他們應該能夠非常快速地接受EcoStruxure開放自動化平臺等概念。對于老一輩工程師而言,施耐德電氣則會助力他們把自動化方面的知識以軟件組件的方式留存下來,打包成“盒子”傳承給年輕一代的工程師們。

另一方面,業界也有不少人在擔心開放是否會導致安全隱患的增多。眾所周知,傳統自動化世界一直是封閉、專用且龐大復雜的,這些特性在很長一段時間里確保了自動化系統的高度安全可靠運行,但如今越來越成為一種負擔。開放的固然好處顯而易見,然而開放自動化平臺應該如何保障軟硬件的安全性以及整個生態圈的安全性?

對此,施耐德電氣工業自動化業務產品管理全球總監張開石表示:“我們提倡的是開放自動化,不等同于開源自動化,工業開源是一種非常不負責的理念。自動化領域的開放,是指一個自動化系統能夠和其他系統、其他廠商的硬件很方便的集成和融合,就是所謂的橫向集成;另外還需要能夠非常方便的將一些新的技術,比如大數據分析、物聯網、人工智能等入到整個工業控制系統之中,這就是所謂的縱向集成。”

開放自動化平臺的行業應用

據施耐德電氣介紹,其新版EcoStruxure開放自動化平臺針對快消品、制藥和物流等行業已經有了豐富的功能塊。而且,該平臺采用敏捷開發的方式,每年都會進行兩個版本以上的更新發布,逐步豐富其功能和行業庫。當前,已經有不少客戶通過該平臺獲益匪淺。

比如,基伊埃集團(GEA)是食品加工行業規模最大的技術供應商之一,業務涉足諸多產業。該公司重點聚焦于技術、組件和可持續解決方案,以滿足不同最終用戶市場的復雜生產流程對上市時間及敏捷性的高要求。EcoStruxure開放自動化平臺極大簡化了IT與OT之間的集成,使基伊埃及其客戶的敏捷性顯著提升。

GEA自動化與控制業務負責人Matthias Wiemann表示:“實現IT與OT的結合是基伊埃的愿景之一,EcoStruxure開放自動化平臺助力我們實現對客戶的承諾。攜手施耐德電氣,我們采用EcoStruxure開放自動化平臺在諸多項目上展開合作,在加快上市速度的同時提升了敏捷性,而這正是食品和飲料以及制藥等關鍵行業所需要的。”

在中國,V21．1版EcoStruxure開放自動化平臺提供了全新的中文版本選項。同時,施耐德電氣在其位于上海的智慧物流中心部署了EcoStruxure開放自動化平臺以降低成本并提高效率。得益于軟件與硬件的解耦,根據流量需求的變化來修改輸送線路變得更容易,也更具成本效益。借助EcoStruxure開放自動化平臺,故障識別和排除的速度提升至原來的四倍,錯誤率減少了45%,物流中心吞吐量提高了5．3%。

作為全球最具可持續發展能力的企業和擁有由智能工廠和智慧物流中心組成的端到端網絡的全球制造商,施耐德電氣致力于通過以軟件為中心的開放工業自動化平臺,使各行各業在未來更具生態效益、敏捷性和韌性。隨著EcoStruxure開放自動化平臺新版本的發布,施耐德電氣將持續呼吁制造業和流程工業擁抱開放自動化、可持續發展和數字化帶來的益處,通過新一代工業自動化推動全球經濟復蘇。