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开放自动化:工业数字化、智能化的“前菜”

本文作者:何思思 2021-05-24 13:48
导语:开放工业自动化,意欲何为?

工业开放自动化将成为未来一大发展趋势。

如今,自动化广泛应用于社会的方方面面,诸如工业、农业、化工等领域。伴随着社会经济的发展,劳动力资源短缺现象越来越严重,劳动力成本上升已经成为了企业发展的主要问题。

企业经营本质是以“盈利”为目的,在这种情况下,为了在保障盈利的情况下降低劳务成本,自动化成为了企业生产经营的主要方式。因为自动化应用不仅可以减少劳动力增加工作效率,还可以在一定程度上较少人类工作的危险性。

众所周知,我国是工业大国,拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,形成了独立完整的现代工业体系,是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。

如此庞杂的工业体系下,劳动力成本陡然上升早已不言而喻。为了实现降本增效,在5G、人工智能、大数据等新一代信息技术的驱动下,工业数字化、智能化成为了主要发展方向。

如今,相对于“工业数字化,工业智能化”而言,工业自动化我们很少提及。

 开放自动化:工业数字化、智能化的“前菜”

何为工业自动化?

工业自动化是指机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称,在工业生产自动化条件下,人只是间接地照管和监督机器进行生产,其是21世纪现代制造领域中重要的技术之一。

据了解,“自动化”这个概念最早引进汽车制造的是福特T型车,通过对流水线作业的改进,制造效率得到了很大的提升。

目前,工业制造队伍不断壮大使自动化的概念在工业领域逐渐加深,在纺织、建材、汽车、电子、钢铁、交通等领域,工业自动化技术涉及这些行业加工过程的单台设备、工段、生产线,甚至整个工厂,是现代工业的基础支撑技术。企业通过引进自动化技术,可实现提高生产效率、保证产品质量、节省人力成本和确保安全等目的。

工业自动化技术与装置已成为现代工业的重要标志。

由此,我们可以看出,工业自动化更多聚焦在控制机器及系统的自动化。

工业自动化最早表现为专有自动化,但是在德国工业4.0概念一出,专有自动化弊端逐渐显现。

首先,对于多数厂商来说,无论是PLC还是DCS控制系统,都是自己独有的技术系统,用户一旦选择了某个厂商的系统,基本就固定了可用的软硬件、架构和技术路线,这样的系统虽然可靠稳定,但是它的缺点和局限性也是显然的。

其次,随着设备的老旧以及生产复杂性的提升,如果要向其他PLC/DCS供应商的系统迁移,硬件和软件不能复用,得重新编程组态,不仅技术上难以实现而且还会面临高昂的成本。

更为重要的是,专有的工业自动化系统无法利用IT技术的进步,专为一个系统而编写的自动化软件应用程序无法在另一个系统上运行,应用代码可移植性不足导致软件创新受阻和投资受损。上游设计工具和下游运营工具在没有巨额投资的情况下无法与自动化系统紧密结合,因此创建覆盖整个流程或设备生命周期的数字化线程几乎不可能实现。

从长远来看,专有自动化系统不仅不会提高企业生产效率,还会增加用户成本,限制了企业使用先进IT技术的能力,延缓企业的工艺生产和工程开发的优化与升级,进而错失佳商机。

专有的封闭的对立面是开放,基于专有自动化系统的弊端,开放自动化呼之欲出。

工业开放自动化,开放在哪里?

开放自动化是由基于IEC61499标准的"即插即用"自动化软件组件而组成的系统,它通过一种行之有效的方式来解决客户遇到的特定问题。

在施耐德电气副总裁、下一代工业自动化孵化器团队负责人John Conway看来,现在的自动化与以前相比,最大的区别是做到了真正意义上的开放。简而言之,以前所谓的“开放自动化”是从数据沟通的角度来说,目前的开放自动化的概念是基于软件组件的概念而来。

在大势所趋下,国内外很多企业都进行着自动化系统的研究。

作为成立百余年的全球能源管理和自动化领域数字化转型专家,谈到为何要推出开放自动化平台?

John Conway从两方面做出了解释:

第一:客户本身的需要。在之前的OPAF开放流程自动化论坛上,很多客户表达他们希望有一个真正开放的平台,可以让他们目前所用的软件和组件、功能块能够有可移植性,可复用性。相比于专有自动化,开放自动化中的复用性对企业来讲是非常重要,这样可以使OT和IT的数据交换变的非常容易,满足客户需求。

第二:工业4.0的概念下,涌现出了很多先驱的技术模块和概念,但始终没有进入大规模生产。其中,各厂商之间自动化系统的专有性成为了一种阻碍。

虽然,现在我们经常说工业4.0时代,在新技术、新产品的不断发展和迭代下,工业4.0想必很快会被工业5.0,6.0所取代。新事物的出现代表着旧事物的消退,对于开放自动化平台的搭建也同样适用。

目前,开放自动化取代了专有自动化,将来也会出现更加开放的自动化系统。

 开放自动化:工业数字化、智能化的“前菜”

V21.1版EcoStruxure™开放自动化平台

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,此次发布的V21.1版EcoStruxure™开放自动化平台(EcoStruxure™ Automation Expert),主要做了三方面的创新升级:

  • 从全球战略来看,中国市场对施耐德电气来说非常重要。相较于20.0版本,V21.1版本增加了简体中文版本。

  • 相较于之前版本,V21.1版本增加了更多功能,比如“即插即用”功能,同时与很多系统集成商以及终端客户做了一些新方案的调试,目前新项目已进入最后的调试阶段。此外还增强了有关信息安全、诊断、发现和调试功能以及扩展库和语言支持。

  • 系统改进方面,与AVEVA剑维软件系统进一步改进,针对EcoStruxure开放自动化平台边缘控制层,通过AVEVA剑维软件的系统平台做了一些SCADA集成。

通过V21.1版本的发布,我们不难看出,其主要是进一步完善了以软件为中心的开放自动化系统。

目前,开放自动化平台在快消品及物流行业已经有了非常好的应用,但我们的目标是打造世界上第一个能够跨离散混合以及流程性行业的一个开放自动化系统,张开石补充道。

显然,开放自动化平台的构建并非一朝一夕就能完成,开放自动化系统在研发过程中也是困难重重。

John Conway坦言,首先,IEC61499标准在行业里面采用会受到阻力;

其次,开放自动化系统的研发可以说是一个颠覆性技术,我们之前比较习惯的控制系统一般都是循环式,扫描式,周期性的,突然之间变成这种很像IT工程师的工作模式,我们需要思维方式和工作方式上有非常大的改变。 

虽不及数智化转型热,但重要性不容忽视  

如今,大大小小的企业都将数字化、智能化转型作为企业发展的终极目标。

殊不知,工业自动化也是工业数字化、智能化转型的关键一环。

John Conway认为,自动化,实际上是控制,不管是控制机器还是控制系统;

数字化,简单来说就是把工厂不管是从运营还是设备,所有的一切都连接到一个数字线程上,从设计到生产再到调试涵盖整个生产的全部过程,生产的全生命周期。数字化转型的目标是让整个生产过程更加有效率,成本更低,更人性化,并且让一切达到最优效果;

智能化,即采用一些最新技术,比如人工智能、机器学习、数据分析,将这些智能技术应用于更复杂的案例和场景。

从John Conway的表述中,我们可以看出,数字化、智能化更倾向于运用新技术实现业务流程化及管理流程化。

而自动化则是针对工厂控制系统的自动化,众所周知,控制系统相当于工业的控制中枢。

雷锋网(公众号:雷锋网)认为,要想更好地发挥控制中枢的作用,就必须打破控制系统原有相对封闭的使用环境,增强自主性、开放性和互联性,而后与互联网拥抱,实现数字化、智能化。

工业数字化、智能化转型固然重要,但工业开放自动化仍需重视。(雷锋网 雷锋网)

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