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伴隨信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，工業(yè)企業(yè)對打破傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)封閉性、解放生產(chǎn)力的訴求愈發(fā)高漲，這為基于軟硬件解耦的開放自動化技術(shù)提供了廣泛的用武之地。與此同時，在AI、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)的加持下，工業(yè)軟件與硬件協(xié)同、與場景結(jié)合的應(yīng)用潛能得以進一步釋放，為軟件定義的開放自動化落地創(chuàng)造了成熟的技術(shù)條件。
在施耐德電氣全球高級副總裁、工業(yè)自動化業(yè)務(wù)數(shù)字化工廠負責(zé)人Ali Haj Fraj看來，軟件定義的開放自動化正以不可阻擋之勢推動著傳統(tǒng)工業(yè)自動化模式的轉(zhuǎn)變，為工業(yè)帶來持久且可持續(xù)的積極變化。
施耐德電氣全球高級副總裁、工業(yè)自動化業(yè)務(wù)數(shù)字化工廠負責(zé)人Ali Haj Fraj
軟件定義的開放自動化，為打破生產(chǎn)力束縛而生
近年來，技能短缺、供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)、市場需求多變等難題接踵而至，為工業(yè)企業(yè)帶來了不容小覷的運營壓力。另一方面，隨著業(yè)務(wù)發(fā)展及產(chǎn)線增加，企業(yè)要管理和維護成百上千的硬件設(shè)備，甚至更多，并確保這些設(shè)備能夠無縫協(xié)同工作，這無疑加劇了企業(yè)的運營復(fù)雜性。
因此，工業(yè)企業(yè)必須擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在提高生產(chǎn)力的同時，增強自身靈活性。
然而，如今很多企業(yè)仍高度依賴于幾十年前安裝的自動化系統(tǒng)。受制于專有自動化系統(tǒng)和單一廠商軟硬件深度捆綁的傳統(tǒng)模式，用戶往往無法繞開供應(yīng)商的限制，自由選擇、搭配和應(yīng)用適需的硬件設(shè)備和創(chuàng)新技術(shù)。這一難以被忽視的現(xiàn)實，已然成為企業(yè)深入推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型的最大挑戰(zhàn)之一。
在此背景下，通過對軟件和硬件進行解耦、促使企業(yè)信息技術(shù)（IT）與運營技術(shù)（OT）深度融合的工業(yè)自動化范式，成為時代所需�；谲浖x，企業(yè)在自動化技術(shù)的選擇上將擁有更高的自由度，不僅能夠按需選擇獨立的硬件和軟件，還能將其進行混合、搭配，打造成一個無縫集成的自動化系統(tǒng)，即使是來自不同供應(yīng)商的設(shè)備，也可以自由地進行跨架構(gòu)連接。
換言之，軟件定義的開放自動化從根本上改變了自動化系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)則，并賦予了自動化系統(tǒng)前所未有的“開放”程度，將為全球工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新和運營優(yōu)化帶來巨大影響。
從運營優(yōu)化到人才轉(zhuǎn)型，助力企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
依托軟件定義的開放自動化，工業(yè)企業(yè)能夠顯著增強自身的運營能力，包括可擴展性、適應(yīng)性和彈性等方面的提升，同時更好地應(yīng)對技能短缺的挑戰(zhàn)，順應(yīng)時代發(fā)展。
首先，諸如虛擬控制器這類軟件定義的開放自動化技術(shù)，相比傳統(tǒng)的基于硬件的自動化技術(shù)，更具可擴展性，且便于用戶隨時隨地按需更新——得益于軟硬件解耦這一特性，用戶無需像傳統(tǒng)硬件架構(gòu)一樣，先關(guān)閉系統(tǒng)再進行更新——從而有效減少停機時長，為生產(chǎn)連續(xù)性提供有力保障。
同時，軟件定義的開放自動化能夠增強生產(chǎn)工具的適應(yīng)性和彈性，不僅支持工程師以更加簡單的方式更新程序或重新編程，應(yīng)對不斷變化的市場需求，還允許在非停機的情況下，輕松添加額外的自動化工作負載。例如，當一個控制器出現(xiàn)問題時，自動化系統(tǒng)可立即切換至另一個容器化的虛擬控制器，維持正常運行。
此外，隨著時代和技術(shù)的發(fā)展，自動化工程師們越來越傾向于利用現(xiàn)代化工具，并在高效率的IT環(huán)境中工作，而非使用陳舊過時的技術(shù)和系統(tǒng)。因此，通過采用軟件定義的開放自動化技術(shù)，企業(yè)能夠吸引大批崇尚前沿技術(shù)的新型人才，在加速推動自身人才轉(zhuǎn)型的同時，保持與時俱進。
虛擬化+數(shù)字孿生，加速向“虛擬PLC”過渡
在軟硬件解耦的基礎(chǔ)上，虛擬化、數(shù)字孿生等數(shù)字化技術(shù)得以更廣泛地應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，推動傳統(tǒng)自動化范式的轉(zhuǎn)型升級。究其原因，軟件定義的開放自動化模型支持自動化（例如，可編程邏輯控制器PLC）功能在各種平臺上運行，而無需與專用硬件進行綁定，這為“虛擬PLC”的應(yīng)用提供了得天獨厚的條件，允許其使用幾乎所有可用的計算資源來執(zhí)行所需的自動化功能。
一方面，通過“虛擬化”實踐，企業(yè)能夠進一步簡化許多標準流程并優(yōu)化硬件成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。例如，通過將PLC、人機界面（HMI）和工業(yè)PC（IPC）整合到同一硬件平臺上，企業(yè)能夠節(jié)省更多物理的服務(wù)器，大幅降低硬件維護、操作等運營成本，同時幫助員工專注于更具經(jīng)濟效益的工作，實現(xiàn)業(yè)務(wù)增值。而通過將計算和存儲資源整合至一起，企業(yè)還能大大減少能源用量，降低范圍內(nèi)溫室氣體排放，提升綠色效益。
另一方面，作為軟件定義的開放自動化的重要組成部分，數(shù)字孿生模型在降低企業(yè)運營成本、提高運營效率方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其本質(zhì)是在虛擬世界中為現(xiàn)實資產(chǎn)或過程構(gòu)建數(shù)字化雙胞胎，以精確反映對象的物理模型。在工業(yè)領(lǐng)域，通過構(gòu)建數(shù)字孿生模型，企業(yè)能夠在虛擬環(huán)境中測試和驗證新的工具、機器及流程，進而有效降低失誤率及成本。據(jù)統(tǒng)計，與傳統(tǒng)方式相比，數(shù)字孿生模型能夠幫助企業(yè)節(jié)省高達50%的新產(chǎn)品上市時間，以及高達60%的調(diào)試時間。
如今，工業(yè)用戶借由軟件定義的開放自動化技術(shù)，從傳統(tǒng)物理PLC過渡到“虛擬PLC”，已不再是遙不可及的未來。作為一款與硬件無關(guān)、基于軟件的控制器，虛擬PLC可以在任何Windows或Linux服務(wù)器、IPC或微型計算機上運行，且不再受到軟硬件耦合的限制，它支持多個實例在同一時間、同一硬件中，相互獨立地進行安裝、配置、部署和維護，同時允許在產(chǎn)線不停機的前提下，對生產(chǎn)流程進行調(diào)整優(yōu)化，最大限度減少停機時間、降低成本，幫助企業(yè)更好地應(yīng)對動態(tài)多變的消費需求及市場環(huán)境，提升自身靈活性和敏捷性。
擁抱軟件定義的開放自動化，邁向工業(yè)未來
不難預(yù)見的是，軟件定義的開放自動化正成為打破生產(chǎn)力束縛、深入推動工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“利器”，那么企業(yè)該如何積極擁抱這一技術(shù)趨勢呢？
在這方面，施耐德電氣以軟件定義自動化為基礎(chǔ)的EcoStruxure開放自動化平臺，基于IEC 61499標準對軟硬件進行解耦，能夠有力推動工業(yè)自動化領(lǐng)域“即插即生產(chǎn)”，切實解決廠商之間應(yīng)用軟件的可移植性、可配置性和互操作性問題。經(jīng)過持續(xù)的更新迭代和升級，施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平臺如今正廣泛應(yīng)用于物流、水處理、食品飲料、交通等眾多行業(yè)領(lǐng)域，幫助企業(yè)簡化大量編程工作、優(yōu)化系統(tǒng)適配性并增強創(chuàng)新能力，持續(xù)暢享數(shù)字化發(fā)展紅利。
例如，北京京科倫冷凍設(shè)備有限公司在其智慧冷鏈物流園的建設(shè)項目中，借助施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平臺，對自動化程序進行模塊化和標準化，不僅增強了程序的可復(fù)用性和互操作性，還顯著提高了開發(fā)效率，使得應(yīng)用程序開發(fā)時間縮短了60%，與IT接口方面的工作量節(jié)約開發(fā)時間約80%。而在施耐德電氣上海工廠的高速全自動鉚銀機設(shè)備改造項目中，EcoStruxure開放自動化平臺通過工業(yè)蜂窩網(wǎng)與I/O交互，將原有的硬接線通過無線方式代替，提高了產(chǎn)線的柔性，而EAE Soft dPAC則實現(xiàn)了軟硬件解耦，提高了軟件的可重用性，最終實現(xiàn)了“工業(yè)蜂窩網(wǎng)+虛擬PLC”的創(chuàng)新控制方式，有效解決了老舊設(shè)備的升級難題。
今天，軟件定義的開放自動化正以鮮活的筆觸描繪著未來工業(yè)的生動圖景。作為全球能源管理和自動化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型專家，施耐德電氣將基于軟件定義的開放自動化愿景，繼續(xù)帶來更多開創(chuàng)性的數(shù)字化和自動化解決方案，賦能工業(yè)用戶打造更加“開放”的新質(zhì)生產(chǎn)力，攜手邁向高效與可持續(xù)的未來工業(yè)。
