工業迎來時代新命題,施耐德電氣用開放自動化來回答
兩百多年前,“電話機”的概念正式成型,並逐漸發展爲人類社會不可或缺的通訊工具。直到2010年前後智能手機的出現,才真正意義上實現產業的爆發式發展和顛覆性變革。
毫無疑問,智能化或者說智慧化,是產業得以巨大發展的推動力。而這正是未來工業最渴望獲得的能力。作爲影響人類社會最廣、程度最深的產業——工業,其效率的提升,也意味着人類社會有機會得到進一步發展。
在工業智能化的進程上,“開放”爲新技術創新奠定了基礎。它意味着,打破軟硬件的隔閡與限制,加速IT/OT之間的融合,是工業徹底融入數字化浪潮的必要洗禮。但由於工業體系之龐雜、儀器套件之精密,工藝流程之複雜,工業領域的封閉成爲過去幾十年的客觀現狀。曾經推動了工業自動化飛速發展的“封閉”,在數字化時代已經成了束縛行業發展的“桎梏”,隨着而IT技術在該領域的融合與下沉,“開放”將呈現一個從量變到爆發的過程。
開放自動化將不僅撬動隱藏在未來工業之下的萬億市場,也將掀起工業時代更深層次的靈活性與開放性變革——它追求的是“可複用”、“可移植”、“可重構”以及“可互操作”。
這正是自動化領域的用戶渴望加速推動的局面。面對開放自動化這一既定的未來趨勢,作爲老牌工業自動化廠商的代表,施耐德電氣的選擇是主動和加速擁抱。這也是EcoStruxure開放自動化平臺發佈的契機。
在跨入未來工業門檻之前
近年來,隨着製造業的轉型升級,工業4.0、智能製造和工業互聯網等概念大行其道。其根本目的在於優化工業流程、提振工業效率,最終加強工業領域的盈利能力。
然而擺在自動化企業面前的共同問題是:工業自動化界想利用“開放”所帶來的優勢時仍存在大量門檻和屏障——從系統上來說,工業的自動化架構仍然相對封閉,缺乏一種更開放化和離散性的設計;從細節上而言,PLC 、DCS等控制系統推行已久,但缺乏更通用的控制系統配置和組態語言。
與此同時,兩者的軟硬件之間深度捆綁,工廠爲了避免軟硬件升級時通信協議轉換無法實現等風險,會選擇停留在“封閉”狀態。這實際上受到了廠家的限制,因爲在此狀況下,工廠無法進行更靈活的數據採集,也無法對數字化基礎採取更統一的規劃,更難以及時部署人工智能等新興技術,其高質量發展的進程遇到了阻礙。
落實到工廠的自動化部署上,這些問題帶來的侷限性變得極爲具體。例如,系統的封閉和分離直接導致了IT/OT的融合困難,數據難以實現自由且安全的移動,本來應當形成一個完整體系的硬件、傳感、控制和信息等模塊僅能作爲數據孤島而存在。
究其根本,還是由於傳統自動化系統軟硬件捆綁的專有性和封閉性,使其IT水平發展在一定程度上受到了限制。但在這個數字化飛速發展的時代,只有能即時升級、長期複用、完成軟硬解耦的軟件系統,才能夠成爲產業的優質資產,並幫助產業提振效率。
除了技術發展層面,“開放”實際上也是工業企業的重要發展訴求。在真正的工廠運作中,企業並不希望自己的每一個控制系統都綁定在某個固定廠商的體系範圍之內——“封閉”雖然在一定程度上意味着穩定性,但難以應付複雜多變的技術需求。
因此,企業想要更開放的系統,達成智能製造系統的開放化和模塊化,這對於流程的效率提升和新技術的及時融入至關重要。他們也期待施耐德電氣這種系統級的廠商能夠先邁出開放的第一步。
爲了滿足工業互聯網和未來工業時代的訴求,以施耐德電氣爲代表的一衆企業看到了軟硬件解耦的機會,這將是工業走向更徹底的開放自動化的重要突破口。
2020年,施耐德電氣正式發出開放自動化(Universal Automation)倡議,成爲國際自動化界企業中一番極具影響力的表態。爲了充分實現未來工業的願景,這家企業需要重新設想技術模型,將平臺開放、軟件與硬件解耦,從根本上提高系統的敏捷性和可擴展性。
事實上,已經有更多企業與組織加入到“開放式自動化”這一大勢之中,行業已深刻認識到,下一代工業自動化必須擺脫當前受制於專有封閉模式的格局。
當前,多個開放自動化組織達成了高度相通的倡議,包括開放流程自動化論壇(OPAF)、國際過程工業自動化用戶協會(NAMUR)、以及開放平臺通信基金會(OPC)。其中,OPAF在其O-PAS標準體系中採納了IEC 61499標準,這也是施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平臺所遵循的標準。
簡單而言,開放自動化的出現將讓硬件的標準化和軟件的通用化在工業領域更容易實現。IT工程師能夠更適應OT的運作方式,以更合理便捷的方式進行數據採集,讓整個信息化流程實現真正的數字化;而OT工程師也可以在熟悉的環境中利用IT技術的先進性,不必再面對複雜且各不相通的設備標準,進而降低維護成本。
總而言之,OT與IT的融合能夠以自然而簡便的方式進行。而這將爲一座座工廠打開魔力開關,打破數據流轉的隔閡,實現無數個細小環節的效率提升,進而帶動整個產業鏈完成開放自動化升級。
開放自動化,從施耐德電氣說起
2020年10月,隨着施耐德電氣對“通用自動化”的倡導,其旗下一款以軟件爲中心的全新自動化系統——EcoStruxure™ 開放自動化平臺(EcoStruxure™ Automation Expert,EAE)正式推出。
據瞭解,EcoStruxure開放自動化平臺是基於IEC 61499標準和開放自動化原理打造,通過將自動化應用程序與硬件分離,打破了專有系統的限制和底層硬件基礎設施的依賴,具備可移植性、可配置性、互操作性等特性,真正能夠做到“即插即用”。
這意味着工業自動化部署轉向以資產爲中心的設計方法,集成IT應用程序、工具和工業技術都更加容易,深層次的軟硬解耦使其迎來前所未有的靈活性。
施耐德電氣的這項發佈是面向整個行業呼籲擁抱開放自動化趨勢,工業用戶、OEM廠商、系統集成商和總包商(EPC)等所有企業和個人都有足夠充分理由加入其中。其自身也在不斷推行平臺的升級進化,到如今已經迭代到V23.0版,並已擴展爲集離散、混合和流程工業運營操作於一體的統一控制軟件平臺。
事實上,工業領域市場龐雜且分散,工業自動化產品一方面要具備足夠多的共性,才能完成跨行業覆蓋,但另一方面又要有足夠的針對性,才能深入改善某個具體行業根本的生產效率問題。這意味着,自動化廠商不僅要掌握核心技術,還要有深刻的洞察力來發現總結髮生在工業一線的痛點和需求,並打造相應的解決方案。
那麼,EcoStruxure開放自動化平臺究竟能爲一個行業和一家工廠帶來什麼?以水務行業爲例,基礎設施老化、運營成本高、能源消耗大、水資源流失是行業面臨的普遍挑戰,但對於供水和廢水自動化解決方案的現代化改造卻依然進展緩慢。該行業真正需要的解決方案,要在降低實施成本的同時,讓未來員工更易上手,更關鍵的是提高運營的可持續性,例如能夠大幅降低能源消耗、二氧化碳排放量和水資源浪費。
對於這些問題,EcoStruxure開放自動化平臺作爲先進的開放自動化解決方案均能解決。在方案實施和實際運營上,IT/OT的深度融合可以讓機器製造商、工程師、工廠操作員都有更便捷的操作體驗;在運營可持續性上,EcoStruxure開放自動化平臺可實現對處理廠以及水收集與分配系統的統一控制,提升整體過程的循環性,最大限度地減少用水量,並實現廢水再利用。
水務之外,施耐德電氣的自動化方案已經覆蓋了更廣泛的行業。發佈三年來, EcoStruxure開放自動化平臺已經逐步應用在食品飲料、物流及環保公用事業、海水淡化、交通等行業。其中,在交通行業,該平臺與控制器相結合應用於公用工程隧道中的分佈式區域控制單元,幫助新疆的一處地下綜合管廊項目減少約30%的工程時間,節省約15%的維護成本。
在衆多企業的實際應用表明,EcoStruxure開放自動化平臺可將執行傳統自動化任務所需的時間縮短2-7倍,將用戶開發應用創新程序的速度提升3倍,排除故障的速度提升6倍。這對於工廠一線而言是實實在在的效率提升,也是整個產業實行更徹底的效率變革的大前提。
工業轉型的開放化浪潮
以施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平臺爲代表的開放自動化,至少給工業領域用戶帶來了三大優勢:工業控制系統的計算能力更強、效率更高,一線對於工業控制系統的部署成本更低、靈活性更強,此外,信息安全也得到了保障。
這種優勢是產業奔向未來工業的能力基礎,如果沒有這一能力基礎,產業何談供應、製造、銷售等諸多環節的信息數據化與智慧化?這意味着,開放自動化所引領的信息技術融合,將是工業加入數字化浪潮的必然趨勢,這種趨勢不可阻擋也不可逆轉。
面向產業內部,開放自動化意味着打通隔閡,集結多方力量,共同將市場規模做大。曾幾何時,安卓系統通過虛擬抽象層實現了硬件和軟件的分離和解耦,應用開發者僅需一個編程接口就可實現適配該操作系統的軟件創作,此舉打開了一個應用市場的大時代,並帶動了智能手機市場的蓬勃增長。
而工業領域的開放自動化讓工業體系化整爲零,通過軟硬解耦讓各個組件、模塊既能各自發揮最大效率,又能在必要時緊密結合,這爲產業鏈上下游的所有供應商都創造了更大的迭代空間,有機會將核心優勢發揮到極致。在行業整體的開放氛圍下,企業的應用落地成本大幅收縮、實施限制大幅減少,同時又更容易實現融合互通的合作,市場機會和商業空間都將迎來亮眼增長。
面向跨行業融合,開放自動化也是一場勢在必行的行動。當前,AI大模型、深度學習、雲計算、5G通信等前沿技術飛速發展,全人類社會都在經歷一場前所未有的數字化和智能化變革。作爲跟現代社會基礎建設綁定與融合最深的行業,工業領域理應建設一套更標準化、更開放、更兼容的自動化架構,才能在未來的智慧世界高效承接來自其他產業的技術成果。
施耐德電氣開放自動化平臺集成AI技術、過程控制及運動控制實現對凸輪轉速及液位高低的控制
基於施耐德電氣開放自動化平臺、機器視覺及運動控制技術,快速實現魔方還原
也只有一個更開放的未來工業,才能進一步實現IT/OT融合,建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式,緊跟數字時代的信息技術進化,落地工業互聯網與未來工業的創想。
不可置否,在以IT技術融合工業世界的征途上,行業玩家各顯本領,到底何爲最優解還未成定數。不過,施耐德電氣看到了既定未來中的開放趨勢,打磨了一套與之配備的產品,併爲之不斷迭代加碼。
19世紀,施耐德電氣在鋼鐵工業、重型機械、輪船建造業等行業中建功立業;20世紀,電力與自動化管理業成爲其戰略中心業務;進入21世紀,施耐德電氣邁入能源管理與自動化領域開啓新的挑戰,並隨着數字化浪潮的凸顯果斷成爲軟硬件一體化的工業轉型推動者。
188年的發展中,施耐德電氣面臨無數挑戰,也曾做過數次重大戰略選擇,最終都憑藉核心技術實力和具有前瞻性的研判順利完成跨越,並逐步走到行業領導者的地位。面向開放自動化,施耐德電氣也將成爲推動歷史前進的重要一員——開放自動化將是未來工業的必然趨勢,企業的參與和融入只是時間早晚的問題,但越早一步介入,就將越快搶得時代的先機。