开启全新的“开放自动化”时代

庞邢健

开启全新的“开放自动化”时代

自160年前的第一次工业革命以来，工业的发展推动着人类社会以前所未有的速度前进。而20世纪60年代诞生的PLC系统，更是将工业效率提升到全新的水平。不可否认，当前的封闭式工业自动化系统架构以其稳定、安全的特点，非常适合工业需求。

但在此过程中，有一个问题一直存在。各类封闭的专有自动化协议导致各个自动化硬件厂商需要选择性站队，提高了软硬件开发成本;已建工厂最终用户则必须在原有协议基础上选择设备，无法快速重用已有的程序资产，阻碍了效率的提升，而且升级和维护成本高昂;新建工厂则需要承担大量的非必要工程工作，还要承担创新型制造工厂设计延期交付的风险，无法适合市场提出的敏捷性、高效的挑战;工业领域一直因缺乏适应性、模块化和互操作性而备受困扰，这些问题同时也阻碍了行业的创新。

因此，无论从哪个方面看，工业企业都需要立即考虑使用开放式工业自动化标准以确保自己的系统结构是面向未来的。

作为全球能源管理和自动化领域数字化转型专家，施耐德电气正在引领开放自动化标准的大踏步前进，并于2020年推出以软件为中心的全新工业自动化系统EcoStruxure开放自动化平台（EcoStruxure Automation Expert），向“软件定义自动化”和开放自动化架构迈出了坚实的一步。

图：施耐德电气在2020进博会上面向中国市场推出EcoStruxure开放自动化平台

什么是开放自动化

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。IEC61499标准定义了系统架构将采用“功能块”的方式进行搭建，功能块是可重用软件组件，它像乐高积木一样，将工业算法及行业专业知识封装在一种可以理解的形式中，方便重复使用的同时，可以降低非软件专业人士的编程门槛。同时，基于功能块的使用，可以打破原有软件与硬件通过协议的深度绑定，实现软硬件解耦，为高效架构和高效工程提供可能，并从根本上提高系统的敏捷性和可扩展性。在自动化层采用基于IEC61499的标准，将为整个行业的发展和升级创造无限机遇。

互操作性（Interoperability）运行来自不同厂商的设备能够通过通信系交互;

可移植性（Portability）定义IEC61499项（也就是功能块、应用、系统配置）的交换格式;

可配置性（Configurability）允许来自不同厂商的软件工具相互配置设备。

不仅如此，随着IT技术与OT技术的逐步融合，开放性平台为IT的融入增加了更多可能性，将使更多致力于工业的IT企业可以快速融入，敏捷开发。

面向对象编程，引领工程效率革命

EcoStruxure开放自动化平台的发布意味着我们向全新的旅程迈出了第一步。要充分发挥下一代产业的潜力，就必须采用全新的思维模式。

利用IEC61499面向对象的特性，该系统将实时控制功能与人机界面等其他方面相结合，并使用CAT软件组件对资产进行建模。

这种以资产为中心的方法可将成本和性能改善至前所未有的水平，并消除各类工具的重复任务，使工程师得以解放，以便他们更好地进行创新。相较于当今自动化系统的基准，EcoStruxure开放自动化平台执行传统自动化任务所需的时间缩短了2至7倍。

ARC顾问集团（ARC）近期发布的白皮书《开放自动化之路》表示，施耐德电气的EcoStruxure开放自动化平台基于开放自动化原理和IEC61499标准，既是高效的控制系统设计工具，也是“未来时代的前驱”，自动化软件在可移植性和硬件独立性方面将达到全新水平。数据对比则更加验证了这一结论：与当前的自动化工程系统相比，EcoStruxure开放自动化平台可将工程小时数减少68%。ARC认为，如果能应用于工业自动化的安装设备上，每年可节省数十亿美元的成本。在工厂的整个生命周期内，节省下来的成本可能会更多。

作为EcoStruxure开放自动化平台的第一批使用者，资深技术专家、IT技术独立研究者姚远对该平台的灵活性和兼容性给出高度评价，认为这一开放系统能够“在跨操作系统的各类硬件架构上运行，让开发大数据分析、AI等应用变得十分方便”。

遵循通用型、开放式标准对于确保多厂商互操作性以及在从制造、生产到最终客户的整个供应链中实现无缝衔接至关重要。如今，我们应该举行业之力充分采用在代码和功能块上具有可移植性的开放式实现技术，从而形成更紧密的联系。

软硬件解耦，引领运营效率革命

从计算机、手机、汽车等技术的发展中能够看出，每一次软件与硬件的解耦都能带来效率的极大提升。

例如，从手机非智能发展到智能，经历了软件系统脱离硬件设定的过程，摆脱了按键的限制，各种SaaS软件、手写、手势控制等功能才成为了可能。

同样，自动化应用程序与硬件分离将带来前所未有的灵活性。EcoStruxure開放自动化平台原生支持以资产为中心的设计方法。应用程序基于现成的资产模型创建，消除了低价值的重复任务，轻松封装和复用可移植的自动化对象，从而大幅提升工程效率。这样将工程师的时间从重复性编程中解放出来，让他们能够专注于高价值的工程应用和创新。将这种革命性方法与基于事件的网络跨平台运行相结合，意味着用户可以快速适应不断变化的业务需求，而不必担心停机所带来的时间和经济成本。

EcoStruxure开放自动化平台支持传统的自动化平台，如Modicon PLC、Altivay变频器和PC，能够实现复杂的多驱动控制算法可以编程并分配到驱动控制器。此外，它还包括一款虚拟化软件控制器，运行在安装了Docker的Linux容器中，来支持跨边缘计算架构的分布式信息和控制系统。

图：EcoStruxture开方女自动化平台，以软件为中心的全新自动化系统

开发和运行环境，引领工业生态革命

开放自动化平台，将使IT和OT各个生态圈中的角色更快融合在一起。

EcoStruxure开放自动化平台支持主流IT最佳实践，集成IT应用程序、工具和工业技术更加容易。这种原生的IT/OT融合使用户能够将新技术无缝集成到控制系统架构中，而无需繁重的工程工作或引入高耦合、非内聚的系统设计技术。使IT界更易进入OT领域。

同时，支持IEC61499的开发环境和运行环境，将使具有工业专有知识的个人与企业更容易将知识转化为产品，形成库文件以产品的方式在应用市场进行售卖，从而将鼓励更多集成商、专业技术拥有者专注在专业领域。不仅如此，硬件开发者的开发成本将极大降低，只要开发出符合标准的硬件并使用运行环境（Runtime），将使硬件无缝集成到系统架构，并为用户提供更多硬件选择。

施耐德电气也真诚邀请全球各地的工业软硬件开发人员，都能根据IEC61499标准来创建软件组件和解决方案，也能够更轻松地与EcoStruxure开放自动化平台进行互操作。

借助EcoStruxure开放自动化平台，用户可以实现以下目标：

·迈向100%工程效率

·实现100%运营效率

·应对100%未来挑战

开放自动化将助力实现与第四次工业革命的无限可能

作为一个全新领域，开放自动化的发展、壮大离不开合作伙伴相互协作与生态系統的构建、扩展，而EcoStruxure开放自动化平台将有助于自动化行业逐渐改善运营状态，跟上数字化发展速度。

EcoStruxure开放自动化平台的发布既是倡议，也是实践。通过对软件和硬件进行解耦，推动工业自动化领域“即插即用”，切实解决厂商之间应用软件的可移植性、可配置性和互操作性问题，促进工程设计与运营领域的效率跃升。施耐德电气已向全行业发出邀约，共同在开放自动化愿景下培育全新生态系统，激发新创造源泉。越来越多企业、开发者、组织将轻松参与到与EcoStruxure开放自动化平台的互动中，以开放为核心共同构筑数字化时代自动化的新篇章。

责任编辑：徐培炎