一旦工业领域实现了开放自动化,无论在成本控制、生产效率、业务价值还是投资回收上,都会有无限可能。

IT的世界,是一个日新月异高速变化的世界。我们手机里的应用软件,经常几周就能更新一个版本;人们常用的智能硬件,往往一年就会推出性能更高的产品……这种速度,是传统工业自动化领域望尘莫及的。之所以能如此,离不开IT领域通过软硬件解耦实现不同硬件、不同系统之间的互联互通互操作、软件可移植和复用。

与之相比,工业自动化领域的产品还不能像IT产品那样即插即用,也没有任何一款控制器能做到和其他控制器互相通用,各控制器的编程代码也不能复用……这些“不够开放”的自动化虽然与技术发展的历史原因有关,但更主要的是与各大厂商精心构筑的技术“护城河”有关。

如今,以施耐德电气为代表的工业巨头正在试图打通这些“护城河”。2020年,施耐德电气推出了全新的自动化系统,EcoStruxure开放自动化平台(EcoStruxure? Automation Expert),向“软件定义自动化”和开放自动化架构迈出了坚实的一步。2021年5月20日,施耐德电气又正式发布了该平台的V21．1版本,进一步完善了以软件为中心的开放自动化系统。实践证明,该系统的采用为快消品、制药和物流等企业带来了立竿见影的效益。

施耐德电气正式发布V21．1版EcoStruxure?开放自动化平台

为什么行业需要开放自动化平台?

开放自动化并不是施耐德电气提出的概念,早在1993年,国际电工委(IEC)就制定了用于统一PLC,DCS,IPC,CNC和SCADA编程系统的国际标准IEC 61131-3,但其是面向单个设备的编程标准。为了满足日益复杂的工业系统的要求以及可复用、可移植和可操作等的需求,IEC从2000年开始开发面向分布式控制系统的标准IEC 61499,并在2005年完成发布。所以可以说,IEC 61499正是当前开放自动化的统一标准。

施耐德电气推出的开放自动化平台就是原生支持IEC 61499标准的开发平台,换言之,只要是按照IEC 61499标准来开发的软件或者功能块、行业库都可以在这个平台里面使用。只要是支持IEC 61499运行环境的硬件,都可以用这个平台来编程、组态。

那么,为什么要大力推动开放自动化平台呢?施耐德电气副总裁、下一代工业自动化孵化器团队负责人John Conway在接受物联网智库采访时从两个维度给予了解答。

其一是客户本身的需要。施耐德电气已经在各种各样的论坛和会议中倾听到了客户的声音,他们在工厂的实际运行中因为“封闭”而吃尽了苦头。比如,机器控制会有一套平台,生产控制会有一套平台,生产管理会有一套平台,这些平台采用不同的工具、不同的数据库、不同的数据源,即使是出自大牌厂商的产品,之间完全互通也并非易事,更不用说这些平台可能来自不同的厂商。这对于客户来讲,需要做很多重复性的工作,实现起来成本很高。他们非常希望有一个统一开放的平台来解决这些问题。

其二则是顺应当前工业4.0/智能制造的大势。其实智能制造等相关概念已经提出了很久,但却始终没有进入大规模应用阶段,不同厂商之间的各自为政就是其中很大的阻碍。为了真正推动工业4．0时代的到来,IT技术需要不断融入到OT技术之中,设备与设备、设备与产线、产线与产线、产线与工厂之间的互联互通互操作就显得比以前任何时期更为重要,这亟需真正的开放式自动化系统来全面支持未来的数字化创新。

推动开放自动化有哪些阻碍?

回望移动互联网的发展,因为硬件和软件的分离和解耦,使得做软件的开发者不用再死磕硬件,而能够专注于应用功能的实现,由此催生了视频、外卖、支付、打车等丰富多彩的SaaS应用。

我们可以很容易的想象,一旦工业领域实现了开放自动化,无论在成本控制、生产效率、业务价值还是投资回收上,都会有无限可能。比如工程师可以将一个AGV小车或者一个机械手的控制封装成一个功能块,在每次用到AGV小车或者机械手的时候,直接在软件中拉出这个功能块就可以了,无需再次编程。

然而,即使拥有诸多优势,但整个行业在推进开发自动化的过程中依然会遇到不小的阻力。

一方面,开放自动化是对传统OT工程师思维范式和工作方式的颠覆。曾经,工业领域要使用云计算、大数据和人工智能等先进IT技术,需要通过OT技术把数据收集起来,通过IT的协议转换传输上去,再经过数据的清洗和计算后返回。在这个过程中,做IT和做OT的工程师往往难以理解对方的逻辑。

在John Conway看来,如今年轻一代的OT工程师已经对IT技术和概念越发熟悉了,所以他们应该能够非常快速地接受EcoStruxure开放自动化平台等概念。对于老一辈工程师而言,施耐德电气则会助力他们把自动化方面的知识以软件组件的方式留存下来,打包成“盒子”传承给年轻一代的工程师们。

另一方面,业界也有不少人在担心开放是否会导致安全隐患的增多。众所周知,传统自动化世界一直是封闭、专用且庞大复杂的,这些特性在很长一段时间里确保了自动化系统的高度安全可靠运行,但如今越来越成为一种负担。开放的固然好处显而易见,然而开放自动化平台应该如何保障软硬件的安全性以及整个生态圈的安全性?

对此,施耐德电气工业自动化业务产品管理全球总监张开石表示:“我们提倡的是开放自动化,不等同于开源自动化,工业开源是一种非常不负责的理念。自动化领域的开放,是指一个自动化系统能够和其他系统、其他厂商的硬件很方便的集成和融合,就是所谓的横向集成;另外还需要能够非常方便的将一些新的技术,比如大数据分析、物联网、人工智能等入到整个工业控制系统之中,这就是所谓的纵向集成。”

开放自动化平台的行业应用

据施耐德电气介绍,其新版EcoStruxure开放自动化平台针对快消品、制药和物流等行业已经有了丰富的功能块。而且,该平台采用敏捷开发的方式,每年都会进行两个版本以上的更新发布,逐步丰富其功能和行业库。当前,已经有不少客户通过该平台获益匪浅。

比如,基伊埃集团(GEA)是食品加工行业规模最大的技术供应商之一,业务涉足诸多产业。该公司重点聚焦于技术、组件和可持续解决方案,以满足不同最终用户市场的复杂生产流程对上市时间及敏捷性的高要求。EcoStruxure开放自动化平台极大简化了IT与OT之间的集成,使基伊埃及其客户的敏捷性显著提升。

GEA自动化与控制业务负责人Matthias Wiemann表示:“实现IT与OT的结合是基伊埃的愿景之一,EcoStruxure开放自动化平台助力我们实现对客户的承诺。携手施耐德电气,我们采用EcoStruxure开放自动化平台在诸多项目上展开合作,在加快上市速度的同时提升了敏捷性,而这正是食品和饮料以及制药等关键行业所需要的。”

在中国,V21．1版EcoStruxure开放自动化平台提供了全新的中文版本选项。同时,施耐德电气在其位于上海的智慧物流中心部署了EcoStruxure开放自动化平台以降低成本并提高效率。得益于软件与硬件的解耦,根据流量需求的变化来修改输送线路变得更容易,也更具成本效益。借助EcoStruxure开放自动化平台,故障识别和排除的速度提升至原来的四倍,错误率减少了45%,物流中心吞吐量提高了5．3%。

作为全球最具可持续发展能力的企业和拥有由智能工厂和智慧物流中心组成的端到端网络的全球制造商,施耐德电气致力于通过以软件为中心的开放工业自动化平台,使各行各业在未来更具生态效益、敏捷性和韧性。随着EcoStruxure开放自动化平台新版本的发布,施耐德电气将持续呼吁制造业和流程工业拥抱开放自动化、可持续发展和数字化带来的益处,通过新一代工业自动化推动全球经济复苏。