自動(dòng)化的“新定義”是什么?

文:宋華振2019年第二期

    工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)熱潮洶涌引發(fā)了關(guān)于它究竟姓“工”還是姓“網(wǎng)”的問題,不過(guò),在我看來(lái),這個(gè)問題的糾纏還是有些“自我中心”意識(shí)的,雖然之前我也觀察到IT界缺乏對(duì)工業(yè)的了解。然而,不得不承認(rèn),ICT技術(shù)的確有非常大的潛力為制造業(yè)創(chuàng)造了一些空間,其實(shí),如果我們都站在用戶的角度看問題,我們必須說(shuō),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是必須服務(wù)于客戶價(jià)值的,判斷和選擇實(shí)際上由用戶體驗(yàn)來(lái)決定,而另一方面,侃侃而談并非務(wù)實(shí)之道,解決問題才是王道。

斷代式的發(fā)展對(duì)于自動(dòng)化的誤解

    當(dāng)然,作為一個(gè)自動(dòng)化人,對(duì)當(dāng)前的形勢(shì)也有一些意見,因?yàn)橐粋€(gè)非常普遍的現(xiàn)象,人們都以“斷代史”的方式把制造業(yè)的發(fā)展過(guò)程順序羅列為機(jī)械化、自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化。當(dāng)然,各種羅列不盡相同卻顯然分明地把自動(dòng)化列為一個(gè)過(guò)程,似乎智能化是一個(gè)更高的過(guò)程,而自動(dòng)化只是一個(gè)低級(jí)的過(guò)程。顯然,真實(shí)的工業(yè)并非如此,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)沒有一個(gè)純粹的自動(dòng)化,而沒有機(jī)械、數(shù)字化、智能化,也不會(huì)只有智能化的時(shí)代,而沒有自動(dòng)化的過(guò)程,在邏輯上也“站不住腳”,因?yàn)?,機(jī)械、自動(dòng)化控制、信息系統(tǒng)、智能應(yīng)用往往是一個(gè)垂直的層面考量的問題,而非歷史順序的過(guò)程。因此,不適合以“斷代史”的方式來(lái)定義自動(dòng)化在其中的角色與位置,而且,這種斷代定義也并不符合事實(shí)中自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)相互之間的融合滲透,也不能反映見天自動(dòng)化公司基本上都已經(jīng)是一個(gè)綜合體的事實(shí)。

自動(dòng)化

    自動(dòng)化并非是一個(gè)制造業(yè)中的斷代史,在未來(lái),它一直處于變化中,一直在尋找數(shù)字技術(shù)、智能技術(shù),各種技術(shù)融合來(lái)解決生產(chǎn)問題,難道,自動(dòng)化行業(yè)這個(gè)名字該換換了?

自動(dòng)化遠(yuǎn)非過(guò)去的自動(dòng)化

    事實(shí)上,人們總是會(huì)把自動(dòng)化理解為PLC、伺服驅(qū)動(dòng)、HMI、電機(jī),而事實(shí)上,自動(dòng)化的角色不斷的在延伸,自動(dòng)化行業(yè)接近現(xiàn)場(chǎng),不斷的要去為現(xiàn)場(chǎng)解決問題,這使得自動(dòng)化中的問題變得更為全面,整體,而非局部的產(chǎn)品概念。

比較顯著的幾個(gè)特征,已經(jīng)成為自動(dòng)化發(fā)展的說(shuō)明:

    自動(dòng)化是一個(gè)軟件行業(yè)嗎?

    越來(lái)越多的自動(dòng)化企業(yè)意識(shí)到軟件的重要性,你會(huì)發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)化行業(yè)里存在著無(wú)處不在的軟件,包括幾個(gè)方面:

(1)基礎(chǔ)的RTOS,無(wú)論是RTOS(VxWorks、QNX、μC/OS-II等)還是基于RT-Linux,WindowsEmbedded,至少,缺乏操作系統(tǒng)的純硬件邏輯PLC目前已經(jīng)比較少了,因?yàn)?,需要在這個(gè)基礎(chǔ)上運(yùn)行各種開發(fā)環(huán)境、程序調(diào)度,包括多線程任務(wù)處理,不同任務(wù)等級(jí)。

(2)軟件工程的重要性,傳統(tǒng)基于邏輯的程序一個(gè)程序員一個(gè)循環(huán)可以,但是,今天,我們要寫復(fù)雜的算法,像PLCopenPartIV中機(jī)器人、CNC與定位同步控制,專業(yè)庫(kù)如濾波、基礎(chǔ)軸與CNC、液壓等,再高級(jí)到行業(yè)級(jí)的應(yīng)用算法,都是軟件。

自動(dòng)化

(3)開放的軟件接口:像SIEMENS、B&R、RA這些都有針對(duì)MATLAB/Simulink的建模仿真接口,可以機(jī)電軟一體化設(shè)計(jì),包括數(shù)字孿生技術(shù)的推進(jìn),這些都是軟件。

(4)數(shù)字化平臺(tái)的構(gòu)架:ABBAbility,SIEMENSMindshpere這些自動(dòng)化廠商已經(jīng)延伸到了邊緣側(cè)、私有云端以及后臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)、智能算法的集成階段。

    如果你從上面這些軟件的角度再去看自動(dòng)化,你會(huì)把自動(dòng)化理解為一個(gè)只是賣PLC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)嗎?

數(shù)字化也是自動(dòng)化一直在推進(jìn)的

    當(dāng)然,很多人把數(shù)字化理解為CAD、CAE、CAPP這些軟件稱為數(shù)字化,不過(guò),這是設(shè)計(jì)數(shù)字化部分,而另一個(gè)部分是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)數(shù)字化,工業(yè)數(shù)字化中最直觀的就是現(xiàn)場(chǎng)總線,本身就是為了把現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)數(shù)字化,首先為了便于傳輸(降低干擾),而且也是為了后面的計(jì)算處理更為直接,從最初的Modbus、CAN、Profibus、DeviceNet,CANopen,再發(fā)展到Profinet、POWERLINK、EtherCAT、Ethernet/IP、CC-LinkIE,再到今天的OPCUAoverTSN技術(shù),各家自動(dòng)化廠商一直在推進(jìn)數(shù)字化的進(jìn)程。

    這個(gè)數(shù)字化的進(jìn)程與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用緊密相關(guān),最初,只是為了解決信號(hào)控制問題,傳輸干擾抑制、接線復(fù)雜性、遠(yuǎn)程采集與控制問題,后來(lái)隨著機(jī)器的自動(dòng)化程度提高,對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人等應(yīng)用的需求,提出了實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)—這是對(duì)較為通用的低成本網(wǎng)絡(luò)的需求,而借助于IT技術(shù)實(shí)現(xiàn),再往后發(fā)展,隨著與管理系統(tǒng)的交互、機(jī)器的互聯(lián)的需求而產(chǎn)生了對(duì)“信息”的需求,以及互操作的需求,因此產(chǎn)生了OPCUA,以及TSN為協(xié)同實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸?shù)膯栴}。

    OPCUA的價(jià)值遠(yuǎn)非是一個(gè)互操作的規(guī)范,它是數(shù)字化中關(guān)于信息模型、安全性、傳輸、預(yù)處理、行業(yè)都集成的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

    有些人反映為什么我們的資產(chǎn)管理,包括編碼尚未能夠統(tǒng)一,怎么進(jìn)行車間管理,我告訴他AutoID是OPCUA一個(gè)伴隨協(xié)議,可以解決這個(gè)問題,垂直行業(yè)信息模型—PackML、Euromap可以解決,VDMA還開發(fā)了機(jī)器人與視覺的協(xié)同信息模型,包括工業(yè)4.0的管理殼也基于OPCUA來(lái)實(shí)現(xiàn),最近和OPCUA基金會(huì)的朋友聊過(guò)這個(gè)話題,其實(shí)在MES推進(jìn)中最大的問題在于缺乏OPCUA這樣的統(tǒng)一規(guī)范,因此,MES項(xiàng)目往往會(huì)很大的工程投入,用戶代價(jià)高昂而實(shí)施者卻也因?yàn)楣こ掏度氪蠖麡O低,大家都很艱苦,如果采用OPCUA就會(huì)大幅降低工程成本,數(shù)字化,也需要好的方法和工具??!

智能技術(shù)-很多年前就在做了

    這件事也很有意思,不要今天看到火熱的AI場(chǎng)景,我們就認(rèn)為AI將要如何的重要,其實(shí),工業(yè)里的智能算法早就在進(jìn)行,包括邊緣層的策略分析、路徑優(yōu)化,運(yùn)籌與系統(tǒng)工程的發(fā)展也是數(shù)十年時(shí)間了,包括在PLC里實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)這完全是可行的,因?yàn)榻裉斓腜LC早已不是當(dāng)年的硬件邏輯指令的控制器了,包括像貝加萊基于RTOS+Windows的PLC(可采用C/C++開發(fā))或APROL平臺(tái)(可采用Python編程)都可以,因此,不能再按照傳統(tǒng)的眼光去看待自動(dòng)化。

    而就控制論本身,在數(shù)十年前就已經(jīng)有各種關(guān)于智能化的模型、方法與實(shí)踐,關(guān)鍵在于“經(jīng)濟(jì)性”,就像去年和幾個(gè)朋友談到某公司把十多年前許強(qiáng)博士關(guān)于驅(qū)動(dòng)的智能算法拿出來(lái)用,因?yàn)橐郧斑@樣的算法執(zhí)行所需的處理芯片成本非常高,而今天FPGA成本已經(jīng)很低了,因此,具有經(jīng)濟(jì)性了,同樣,在過(guò)去針對(duì)具有復(fù)雜動(dòng)態(tài)工況下的多回路PID耦合解耦計(jì)算,需要非常較強(qiáng)的處理能力,而傳統(tǒng)上,普通的控制器和PC都沒有這樣的算力,而構(gòu)建一個(gè)高速動(dòng)態(tài)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對(duì)于很多工業(yè)場(chǎng)景而言又是代價(jià)高昂的,而今天ICT技術(shù)使得服務(wù)器、高實(shí)時(shí)響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)、軟件算法的測(cè)試驗(yàn)證都具有了經(jīng)濟(jì)性,才能使得原本自動(dòng)化領(lǐng)域的很多智能化算法能夠被真正投入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,這種應(yīng)用可以有兩種模式,一種是自動(dòng)化系統(tǒng)借助于AI芯片、軟件將算法集成到本地,或者大時(shí)間顆粒的大量數(shù)據(jù)放在云端進(jìn)行計(jì)算,這都取決于哪個(gè)更為經(jīng)濟(jì)適用,而非誰(shuí)的技術(shù)更牛。

    因此,任何的創(chuàng)新都是基于經(jīng)濟(jì)性為先導(dǎo)的,技術(shù)早就存在了,甚至我們今天討論的所有這些問題他們都會(huì)有二三十年以上的歷史淵源了,只是,隨著經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越強(qiáng),這些問題才能被真正投入應(yīng)用而已。

我們一切都服務(wù)于制造業(yè)用戶的價(jià)值創(chuàng)造

    因此,OT和IT在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代姓什么并不重要,一方面,相互要各自發(fā)揮自己的擅長(zhǎng)的,并以開放的心態(tài)相互融合,在規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的接口構(gòu)建上下功夫,相互融合,共同解決問題,但是,自動(dòng)化也的確并非傳統(tǒng)我們理解的就是PLC,伺服驅(qū)動(dòng)與電機(jī)的產(chǎn)品,它早已與數(shù)字化、智能化邊界模糊,正在成為制造業(yè)升級(jí)的核心力量。成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的OICT融合中的落地執(zhí)行者。

 

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