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年前的第一次工業革命以來，工業的發展推動著人類社會以前所未有的速度前進。而20世紀60年代誕生的PLC系統，更是將工業效率提升到全新的水平。不可否認，當前的封閉式工業自動化系統架構以其穩定、安全的特點，非常適合工業需求。

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議導致各個自動化硬件廠商需要選擇性站隊，提高了軟硬件開發成本;已建工廠最終用戶則必須在原有協議基礎上選擇設備，無法快速重用已有的程序資產，阻礙了效率的提升，而且升級和維護成本高昂;新建工廠則需要承擔大量的非必要工程工作，還要承擔創新型制造工廠設計延期交付的風險，無法適合市場提出的敏捷性、高效的挑戰;工業領域一直因缺乏適應性、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的創新。

因此，無論從哪個方面看，工業企業都需要立即考慮使用開放式工業自動化標準以確保自己的系統結構是面向未來的。

作為全球能源管理和自動化領域數字化轉型專家，施耐德電氣正在引領開放自動化標準的大踏步前進，并于2020年推出以軟件為中心的全新工業自動化系統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。

圖：施耐德電氣在2020進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標準的“即插即用”自動化軟件組件而組成的系統，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標準定義了系統架構將采用“功能塊”的方式進行搭建，功能塊是可重用軟件組件，它像樂高積木一樣，將工業算法及行業專業知識封裝在一種可以理解的形式中，方便重復使用的同時，可以降低非軟件專業人士的編程門檻。同時，基于功能塊的使用，可以打破原有軟件與硬件通過協議的深度綁定，實現軟硬件解耦，為高效架構和高效工程提供可能，并從根本上提高系統的敏捷性和可擴展性。在自動化層采用基于IEC61499的標準，將為整個行業的發展和升級創造無限機遇。

互操作性（Interoperability）運行來自不同廠商的設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、應用、系統配置）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備。

不僅如此，隨著IT技術與OT技術的逐步融合，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的IT企業可以快速融入，敏捷開發。

面向對象編程，引領工程效率革命

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

利用IEC61499面向對象的特性，該系統將實時控制功能與人機界面等其他方面相結合，并使用CAT軟件組件對資產進行建模。

這種以資產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任務，使工程師得以解放，以便他們更好地進行創新。相較于當今自動化系統的基準，EcoStruxure開放自動化平臺執行傳統自動化任務所需的時間縮短了2至7倍。

ARC顧問集團（ARC）近期發布的白皮書《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標準，既是高效的控制系統設計工具，也是“未來時代的前驅”，自動化軟件在可移植性和硬件獨立性方面將達到全新水平。數據對比則更加驗證了這一結論：與當前的自動化工程系統相比，EcoStruxure開放自動化平臺可將工程小時數減少68%。ARC認為，如果能應用于工業自動化的安裝設備上，每年可節省數十億美元的成本。在工廠的整個生命周期內，節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，資深技術專家、IT技術獨立研究者姚遠對該平臺的靈活性和兼容性給出高度評價，認為這一開放系統能夠“在跨操作系統的各類硬件架構上運行，讓開發大數據分析、AI等應用變得十分方便”。

遵循通用型、開放式標準對于確保多廠商互操作性以及在從制造、生產到最終客戶的整個供應鏈中實現無縫銜接至關重要。如今，我們應該舉行業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技術，從而形成更緊密的聯系。

軟硬件解耦，引領運營效率革命

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

例如，從手機非智能發展到智能，經歷了軟件系統脫離硬件設定的過程，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為中心的設計方法。應用程序基于現成的資產模型創建，消除了低價值的重復任務，輕松封裝和復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性編程中解放出來，讓他們能夠專注于高價值的工程應用和創新。將這種革命性方法與基于事件的網絡跨平臺運行相結合，意味著用戶可以快速適應不斷變化的業務需求，而不必擔心停機所帶來的時間和經濟成本。

EcoStruxure開放自動化平臺支持傳統的自動化平臺，如Modicon PLC、Altivay變頻器和PC，能夠實現復雜的多驅動控制算法可以編程并分配到驅動控制器。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的分布式信息和控制系統。

圖：EcoStruxture開方女自動化平臺，以軟件為中心的全新自動化系統

開發和運行環境，引領工業生態革命

開放自動化平臺，將使IT和OT各個生態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應用程序、工具和工業技術更加容易。這種原生的IT/OT融合使用戶能夠將新技術無縫集成到控制系統架構中，而無需繁重的工程工作或引入高耦合、非內聚的系統設計技術。使IT界更易進入OT領域。

同時，支持IEC61499的開發環境和運行環境，將使具有工業專有知識的個人與企業更容易將知識轉化為產品，形成庫文件以產品的方式在應用市場進行售賣，從而將鼓勵更多集成商、專業技術擁有者專注在專業領域。不僅如此，硬件開發者的開發成本將極大降低，只要開發出符合標準的硬件并使用運行環境（Runtime），將使硬件無縫集成到系統架構，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軟硬件開發人員，都能根據IEC61499標準來創建軟件組件和解決方案，也能夠更輕松地與EcoStruxure開放自動化平臺進行互操作。

借助EcoStruxure開放自動化平臺，用戶可以實現以下目標：

·邁向100%工程效率

·實現100%運營效率

·應對100%未來挑戰

開放自動化將助力實現與第四次工業革命的無限可能

作為一個全新領域，開放自動化的發展、壯大離不開合作伙伴相互協作與生態系統的構建、擴展，而EcoStruxure開放自動化平臺將有助于自動化行業逐漸改善運營狀態，跟上數字化發展速度。

EcoStruxure開放自動化平臺的發布既是倡議，也是實踐。通過對軟件和硬件進行解耦，推動工業自動化領域“即插即用”，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，促進工程設計與運營領域的效率躍升。施耐德電氣已向全行業發出邀約，共同在開放自動化愿景下培育全新生態系統，激發新創造源泉。越來越多企業、開發者、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筑數字化時代自動化的新篇章。

責任編輯：徐培炎