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【 3S MARKET 】 你還在試圖抵擋、抵制數位化嗎?當工業 4.0 正式揭櫫傳統工業走向全數據化的當頭,繼續杯葛任何數位化,必須佩服這樣的勇氣!這篇報導,明確描述自動化行業領域也在數位化……
來源:说东道西 作者:宋华振
工業網路 如此熱潮洶湧,也引發了關於它究竟姓「工」,還是姓「網」的問題,不過,在我看來,這個問題的糾纏,多少各自還是有些「自我中心」意識的。
雖然之前我也的確觀察到 IT 界對工業的缺乏瞭解,而有些自以為是的,然而,不得不承認,ICT技術的確有非常大的潛力,為製造業創造了一些空間。
其實,如果我們都站在使用端的角度看問題—我們必須說,工業網路都是必須服務於客戶,價值的判斷和選擇實際上,由用戶體驗來決定,而另一方面,侃侃而談並非務實之道,解決問題才是王道,大概是因為 OT 端的人,一直在現場忙設備調試運行,沒時間寫 PPT。
斷代式的發展對於自動化的誤解
當然,作為一個自動化人,對於當前的形勢,也有一些意見,因為一個非常普遍的現象,人們都以「斷代史」的方式,把製造業的發展過程,順序羅列為機械化、自動化、數位化、智慧化,當然了, 各種羅列不盡相同,卻顯然分明的,把自動化給列為一個過程,似乎智慧化是一個更高的過程,而自動化只是一個低級的過程 。
顯然,真實的工業並非如此,因為現場沒有一個純粹的自動化,而沒有機械、數位化、智慧化,也不會只有智慧化的時代,而自動化沒有了的過程,在邏輯上這也站不住腳,因為,機械、自動化控制、資訊系統、智慧應用,這往往是一個垂直的層面考量的問題,而非歷史順序的過程。
因此,不適合以「斷代史」的方式,來定義自動化在其中的角色與位置,而且,這種斷代定義,也並不符合事實中,自動化技術與智慧化技術,相互之間的融合滲透,也不能反映見天自動化公司,基本上都已經是一個綜合體的事實。
自動化並非是一個製造業中的斷代史,在未來,它一直處於變化中,一直在尋找數位技術、智慧技術,各種技術融合來解決生產問題,難道,自動化行業這個名字該換換了?
自動化遠非過去的自動化
事實上,人們總是會把自動化理解為 PLC、伺服驅動、HMI、電機,而事實上,自動化的角色不斷的在延伸,自動化行業接近現場,不斷的要去為現場解決問題,這使得自動化中的問題變得更為全面,整體,而非局部的產品概念。
比較顯著的幾個特徵,已經成為自動化發展的說明:
越來越多的自動化企業意識到軟體的重要性,你會發現在自動化行業裡,存在著無處不在的軟體,包括幾個方面:
(1)基礎的RTOS,無論是 RTOS(VxWorks、QNX、μC/OS-II等)還是基於 RT-Linux,Windows Embedded,至少,缺乏操作系統的純硬體邏輯 PLC,目前已經比較少了,因為,需要在這個基礎上,運行各種開發環境、程序調度,包括多線程任務處理,不同任務等級。
(2)軟體工程的重要性,傳統基於邏輯的程式,一個程式員一個循環可以,但是,今天,我們要寫複雜的算法,像PLCopen PartIV 中機器人、CNC 與定位同步控制,專業庫如濾波、基礎軸與 CNC、液壓等,再高級到行業級的應用算法,都是軟體。
(3)開放的軟體接口:像 SIEMENS、B&R、RA這些都有針對 MATLAB/Simulink的建模仿真接口,可以機電軟體化設計,包括數位孿生技術的推進,這些都是軟體。
(4)數位化平台的構架:ABBAbility,SIEMENS Mindshpere這些自動化廠商已經延伸到了邊緣側、私有雲端,以及後台的應用開發、智慧算法的整合階段。
如果你從上面,這些軟體的角度再去看自動化,你會把自動化理解為一個只是賣PLC、電機驅動的行業嗎?
數位化也是自動化一直在推進的
當然,很多人把數體化,理解為 CAD、CAE、CAPP 這些軟體稱為數位化,不過,這是設計數位化部分,而另一個部分是現場營運數位化,工業數位化中最直接的就是現場總線,本身就是為了把現場的信號數位化。
首先為了便於傳輸(降低干擾),而且也是為了後面的計算處理更為直接,從最初的Modbus、CAN、Profibus、DeviceNet,CANopen,再發展到 Profinet、POWERLINK、EtherCAT、Ethernet/IP、CC-Link IE,再到今天的 OPC UA over TSN 技術,各家自動化廠商,一直在推進數位化的進程。
這個數位化的進程,與現場工業應用緊密相關,最初,只是為瞭解決信號控制問題,傳輸干擾抑制、接線複雜性、遠端採集與控制問題,後來隨著機器的自動化程度提高,對於運動控制、機器人等應用的需求,提出了即時乙太網技術 — 這是對較為通用的低成本網路的需求。
而借助於IT技術實現,再往後發展,隨著與管理系統的交互、機器的互聯的需求,而產生了對「資訊」的需求,以及互操作的需求,因此產生了 OPC UA,以及 TSN 為協同即時、非即時數據統一傳輸的問題。
OPC UA 的價值,遠非是一個互操作的規範,它是數位化中關於資訊模型、安全性、傳輸、預處理、行業都整合的規範與標準。
有些人反映,為什麼我們的資產管理,包括編碼尚未能夠統一,怎麼進行車間管理,我告訴他 AutoID 是 OPC UA 一個伴隨協議,可以解決這個問題,垂直行業資訊模型 — PackML、Euromap 可以解決,VDMA 還開發了機器人與視覺的協同資訊模型,包括工業 4.0 的管理殼,也基於 OPC UA 來實現。
最近和 OPC UA 基金會的朋友聊過這個話題,其實在 MES 推進中,最大的問題,在於缺乏 OPC UA 這樣的統一規範,因此,MES 項目往往會很大的工程投入,使用端代價高昂,而供應者卻也因為工程投入大,而盈利極低,大家都很艱苦,如果採用 OPC UA 就會大幅降低工程成本,數位化,也需要好的方法和工具啊!
數位化 - 難道不是自動化人一直在做的事情嗎?
這件事也很有意思,不要今天看到火熱的 AI 場景,我們就認為 AI 將要如何的重要,其實,工業裡的智慧算法,早就在進行,包括邊緣層的策略分析、路徑優化,運籌與系統工程的發展,也是數十年時間了。
包括在 PLC 裡,實現機器學習,這完全是可行的,因為今天的 PLC 早已不是當年的硬體邏輯指令的控制器了,包括像貝加萊基於 RTOS + Windows 的 PLC (可採用 C/C++ 開發)或 APROL 平台(可採用 Python 編程)都可以,因此,不能再按照傳統的眼光去看待自動化。
而就控制論本身,在數十年前就已經有,各種關於智慧化的模型、方法與實踐,關鍵在於「經濟性」,就像去年和幾個朋友談到某公司,把十多年前許強博士,關於驅動的智慧算法拿出來用,因為以前這樣的算法,執行所需的處理晶片成本非常高,而今天 FPGA 成本已經很低了。
因此,具有經濟性了,同樣,在過去針對具有複雜動態工況下的,多迴路 PID 耦合解耦計算,需要非常較強的處理能力,而傳統上,普通的控制器和 PC ,都沒有這樣的算力。
而建構一個高速動態計算網路,對於很多工業場景而言,又是代價高昂的。而今天 ICT 技術使得伺服器、高即時響應網路、軟體算法的測試驗證,都具有了經濟性,才能使得原本自動化領域的很多智慧化算法,能夠被真正投入產業應用。
這種應用可以有兩種模式,一種是自動化系統,借助於 AI 晶片、軟體將算法整合到本地,或者大時間顆粒的大量數據,放在雲端進行計算,這都取決於哪個更為經濟適用,而非誰的技術更牛。
因此,任何的創新,都是基於經濟性為先導的,技術早就存在了,甚至我們今天討論的所有這些問題,他們都會有二三十年以上的歷史淵源了,只是,隨著經濟性越來越強,這些問題才能被真正投入應用而已。
因此,OT 和 IT 在工業網路時代,姓什麼並不重要,一方面,相互要各自發揮自己的擅長的,並以開放的心態相互融合,在規範和標準的接口建構上下功夫,相互融合,共同解決問題。
但是,自動化也的確,並非傳統我們理解的就是PLC,伺服驅動與電機的產品,它早已與數位化、智慧化邊界模糊,正在成為製造業升級的核心力量。成為工業網路的 OICT 融合中的落地執行者。