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工业迎来时代新命题,施耐德电气用开放自动化来回答

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两百多年前,“电话机”的概念正式成型,并逐渐发展为人类社会不可或缺的通讯工具。直到2010年前后智能手机的出现,才真正意义上实现产业的爆发式发展和颠覆性变革。

毫无疑问,智能化或者说智慧化,是产业得以巨大发展的推动力。而这正是未来工业最渴望获得的能力。作为影响人类社会最广、程度最深的产业——工业,其效率的提升,也意味着人类社会有机会得到进一步发展。

在工业智能化的进程上,“开放”为新技术创新奠定了基础。它意味着,打破软硬件的隔阂与限制,加速IT/OT之间的融合,是工业彻底融入数字化浪潮的必要洗礼。但由于工业体系之庞杂、仪器套件之精密,工艺流程之复杂,工业领域的封闭成为过去几十年的客观现状。曾经推动了工业自动化飞速发展的“封闭”,在数字化时代已经成了束缚行业发展的“桎梏”,随着而IT技术在该领域的融合与下沉,“开放”将呈现一个从量变到爆发的过程。

开放自动化将不仅撬动隐藏在未来工业之下的万亿市场,也将掀起工业时代更深层次的灵活性与开放性变革——它追求的是“可复用”、“可移植”、“可重构”以及“可互操作”。

这正是自动化领域的用户渴望加速推动的局面。面对开放自动化这一既定的未来趋势,作为老牌工业自动化厂商的代表,施耐德电气的选择是主动和加速拥抱。这也是EcoStruxure开放自动化平台发布的契机。

在跨入未来工业门槛之前

近年来,随着制造业的转型升级,工业4.0、智能制造和工业互联网等概念大行其道。其根本目的在于优化工业流程、提振工业效率,最终加强工业领域的盈利能力。

然而摆在自动化企业面前的共同问题是:工业自动化界想利用“开放”所带来的优势时仍存在大量门槛和屏障——从系统上来说,工业的自动化架构仍然相对封闭,缺乏一种更开放化和离散性的设计;从细节上而言,PLC 、DCS等控制系统推行已久,但缺乏更通用的控制系统配置和组态语言。

与此同时,两者的软硬件之间深度捆绑,工厂为了避免软硬件升级时通信协议转换无法实现等风险,会选择停留在“封闭”状态。这实际上受到了厂家的限制,因为在此状况下,工厂无法进行更灵活的数据采集,也无法对数字化基础采取更统一的规划,更难以及时部署人工智能等新兴技术,其高质量发展的进程遇到了阻碍。

落实到工厂的自动化部署上,这些问题带来的局限性变得极为具体。例如,系统的封闭和分离直接导致了IT/OT的融合困难,数据难以实现自由且安全的移动,本来应当形成一个完整体系的硬件、传感、控制和信息等模块仅能作为数据孤岛而存在。

究其根本,还是由于传统自动化系统软硬件捆绑的专有性和封闭性,使其IT水平发展在一定程度上受到了限制。但在这个数字化飞速发展的时代,只有能即时升级、长期复用、完成软硬解耦的软件系统,才能够成为产业的优质资产,并帮助产业提振效率。

除了技术发展层面,“开放”实际上也是工业企业的重要发展诉求。在真正的工厂运作中,企业并不希望自己的每一个控制系统都绑定在某个固定厂商的体系范围之内——“封闭”虽然在一定程度上意味着稳定性,但难以应付复杂多变的技术需求。

因此,企业想要更开放的系统,达成智能制造系统的开放化和模块化,这对于流程的效率提升和新技术的及时融入至关重要。他们也期待施耐德电气这种系统级的厂商能够先迈出开放的第一步。

为了满足工业互联网和未来工业时代的诉求,以施耐德电气为代表的一众企业看到了软硬件解耦的机会,这将是工业走向更彻底的开放自动化的重要突破口。

2020年,施耐德电气正式发出开放自动化(Universal Automation)倡议,成为国际自动化界企业中一番极具影响力的表态。为了充分实现未来工业的愿景,这家企业需要重新设想技术模型,将平台开放、软件与硬件解耦,从根本上提高系统的敏捷性和可扩展性。

事实上,已经有更多企业与组织加入到“开放式自动化”这一大势之中,行业已深刻认识到,下一代工业自动化必须摆脱当前受制于专有封闭模式的格局。

当前,多个开放自动化组织达成了高度相通的倡议,包括开放流程自动化论坛(OPAF)、国际过程工业自动化用户协会(NAMUR)、以及开放平台通信基金会(OPC)。其中,OPAF在其O-PAS标准体系中采纳了IEC 61499标准,这也是施耐德电气EcoStruxure开放自动化平台所遵循的标准。

简单而言,开放自动化的出现将让硬件的标准化和软件的通用化在工业领域更容易实现。IT工程师能够更适应OT的运作方式,以更合理便捷的方式进行数据采集,让整个信息化流程实现真正的数字化;而OT工程师也可以在熟悉的环境中利用IT技术的先进性,不必再面对复杂且各不相通的设备标准,进而降低维护成本。

总而言之,OT与IT的融合能够以自然而简便的方式进行。而这将为一座座工厂打开魔力开关,打破数据流转的隔阂,实现无数个细小环节的效率提升,进而带动整个产业链完成开放自动化升级。

开放自动化,从施耐德电气说起

2020年10月,随着施耐德电气对“通用自动化”的倡导,其旗下一款以软件为中心的全新自动化系统——EcoStruxure™ 开放自动化平台(EcoStruxure™ Automation Expert,EAE)正式推出。

据了解,EcoStruxure开放自动化平台是基于IEC 61499标准和开放自动化原理打造,通过将自动化应用程序与硬件分离,打破了专有系统的限制和底层硬件基础设施的依赖,具备可移植性、可配置性、互操作性等特性,真正能够做到“即插即用”。

这意味着工业自动化部署转向以资产为中心的设计方法,集成IT应用程序、工具和工业技术都更加容易,深层次的软硬解耦使其迎来前所未有的灵活性。

施耐德电气的这项发布是面向整个行业呼吁拥抱开放自动化趋势,工业用户、OEM厂商、系统集成商和总包商(EPC)等所有企业和个人都有足够充分理由加入其中。其自身也在不断推行平台的升级进化,到如今已经迭代到V23.0版,并已扩展为集离散、混合和流程工业运营操作于一体的统一控制软件平台。

事实上,工业领域市场庞杂且分散,工业自动化产品一方面要具备足够多的共性,才能完成跨行业覆盖,但另一方面又要有足够的针对性,才能深入改善某个具体行业根本的生产效率问题。这意味着,自动化厂商不仅要掌握核心技术,还要有深刻的洞察力来发现总结发生在工业一线的痛点和需求,并打造相应的解决方案。

那么,EcoStruxure开放自动化平台究竟能为一个行业和一家工厂带来什么?以水务行业为例,基础设施老化、运营成本高、能源消耗大、水资源流失是行业面临的普遍挑战,但对于供水和废水自动化解决方案的现代化改造却依然进展缓慢。该行业真正需要的解决方案,要在降低实施成本的同时,让未来员工更易上手,更关键的是提高运营的可持续性,例如能够大幅降低能源消耗、二氧化碳排放量和水资源浪费。

对于这些问题,EcoStruxure开放自动化平台作为先进的开放自动化解决方案均能解决。在方案实施和实际运营上,IT/OT的深度融合可以让机器制造商、工程师、工厂操作员都有更便捷的操作体验;在运营可持续性上,EcoStruxure开放自动化平台可实现对处理厂以及水收集与分配系统的统一控制,提升整体过程的循环性,最大限度地减少用水量,并实现废水再利用。

水务之外,施耐德电气的自动化方案已经覆盖了更广泛的行业。发布三年来, EcoStruxure开放自动化平台已经逐步应用在食品饮料、物流及环保公用事业、海水淡化、交通等行业。其中,在交通行业,该平台与控制器相结合应用于公用工程隧道中的分布式区域控制单元,帮助新疆的一处地下综合管廊项目减少约30%的工程时间,节省约15%的维护成本。

在众多企业的实际应用表明,EcoStruxure开放自动化平台可将执行传统自动化任务所需的时间缩短2-7倍,将用户开发应用创新程序的速度提升3倍,排除故障的速度提升6倍。这对于工厂一线而言是实实在在的效率提升,也是整个产业实行更彻底的效率变革的大前提。

工业转型的开放化浪潮

以施耐德电气EcoStruxure开放自动化平台为代表的开放自动化,至少给工业领域用户带来了三大优势:工业控制系统的计算能力更强、效率更高,一线对于工业控制系统的部署成本更低、灵活性更强,此外,信息安全也得到了保障。

这种优势是产业奔向未来工业的能力基础,如果没有这一能力基础,产业何谈供应、制造、销售等诸多环节的信息数据化与智慧化?这意味着,开放自动化所引领的信息技术融合,将是工业加入数字化浪潮的必然趋势,这种趋势不可阻挡也不可逆转。

面向产业内部,开放自动化意味着打通隔阂,集结多方力量,共同将市场规模做大。曾几何时,安卓系统通过虚拟抽象层实现了硬件和软件的分离和解耦,应用开发者仅需一个编程接口就可实现适配该操作系统的软件创作,此举打开了一个应用市场的大时代,并带动了智能手机市场的蓬勃增长。

而工业领域的开放自动化让工业体系化整为零,通过软硬解耦让各个组件、模块既能各自发挥最大效率,又能在必要时紧密结合,这为产业链上下游的所有供应商都创造了更大的迭代空间,有机会将核心优势发挥到极致。在行业整体的开放氛围下,企业的应用落地成本大幅收缩、实施限制大幅减少,同时又更容易实现融合互通的合作,市场机会和商业空间都将迎来亮眼增长。

面向跨行业融合,开放自动化也是一场势在必行的行动。当前,AI大模型、深度学习、云计算、5G通信等前沿技术飞速发展,全人类社会都在经历一场前所未有的数字化和智能化变革。作为跟现代社会基础建设绑定与融合最深的行业,工业领域理应建设一套更标准化、更开放、更兼容的自动化架构,才能在未来的智慧世界高效承接来自其他产业的技术成果。

施耐德电气开放自动化平台集成AI技术、过程控制及运动控制实现对凸轮转速及液位高低的控制

基于施耐德电气开放自动化平台、机器视觉及运动控制技术,快速实现魔方还原

也只有一个更开放的未来工业,才能进一步实现IT/OT融合,建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式,紧跟数字时代的信息技术进化,落地工业互联网与未来工业的创想。

不可置否,在以IT技术融合工业世界的征途上,行业玩家各显本领,到底何为最优解还未成定数。不过,施耐德电气看到了既定未来中的开放趋势,打磨了一套与之配备的产品,并为之不断迭代加码。

19世纪,施耐德电气在钢铁工业、重型机械、轮船建造业等行业中建功立业;20世纪,电力与自动化管理业成为其战略中心业务;进入21世纪,施耐德电气迈入能源管理与自动化领域开启新的挑战,并随着数字化浪潮的凸显果断成为软硬件一体化的工业转型推动者。

188年的发展中,施耐德电气面临无数挑战,也曾做过数次重大战略选择,最终都凭借核心技术实力和具有前瞻性的研判顺利完成跨越,并逐步走到行业领导者的地位。面向开放自动化,施耐德电气也将成为推动历史前进的重要一员——开放自动化将是未来工业的必然趋势,企业的参与和融入只是时间早晚的问题,但越早一步介入,就将越快抢得时代的先机。

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