工业4.0智能制造的软件体系与自动化整体解决方案平台 解决方案, 工业, 软件, 智能, 单机

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【工业4.0时代的难点：工程软件平台】
无自主软件平台，仅单机单功能设计。国内自动化厂商尚未形成整体解决方案平台，例如国外SIEMENS 的 Portal、Rockwell AB 的 Logix、B&R 的 AutomationStudio平台等等。我们必须注意到工业4.0需要的“互联与集成”，无论横向集成、纵向集成还是端对端的工程服务集成，它的所有任务是依赖于“集成”来实现的，一个良好的工程平台会大大提高效率，并且，会消除平台差异所造成的壁垒。我们必须强调的是“单机开发与集成开发对于平台的需求完全不同”，软件平台是第一个问题，它可以大幅度提升集成的效率。

【不开放的软件成为了万物互联的障碍】
传统的互联就是用开关的逻辑互联，一台机器启动，通过物理的开关同时启动另一台设备，但是，如果存在内生的同步关系，时间顺序微秒级的差别，这些逻辑的互联将无法解决。而在工业4.0时代，所有的设备将被互联以协同生产，这个时候，我们会发现即使是总线可以互联，也无法实现软件的互联，因为不同机器所使用的操作系统、开发环境、编程方式等完全不同，让他们互联几乎是不可能完成的任务。必须追求统一标准的软件开发与编程方式，这时候PLCopen就显得意义重大，例如 PLCopen Part 4 协同运动控制概念，CNC与机器人、运动控制的互联，能够实现一个大范围的统一化标准互联自动化工作平台。

【工业4.0与智能制造与IT世界的融合问题】
工业4.0与智能制造不但要在工厂产线上实现互联，还要与消费世界，辅助服务的电力系统、物流配送、分销系统互联，这个时候软件的互联能力将会更高要求：在你的系统里，还必须能够集成IE浏览器访问、FTP、Web、VNC、SNMP等等开放互联世界里的软件，否则，这是无法实现互联的，而这些对于目前欧美自动化系统平台里都是标配的功能。

【目前国内软件集成能力基础薄弱的原因：教育】
教育与培训是一个大的问题，这个问题在互联时代变得更为迫切和必要，就是“软件工程”方面的教育：自动化、机电一体化等专业出来的人几乎没有像计算机软件工程人员那样受过严格的标准化、规范化软件开发训练，即使开发了10数年的人的软件如果在软件工程来看都是可能一塌糊涂，是否换一个人就能看懂？是否具有好的接口、软件的稳定性如何，这些问题都会成为未来互联的潜在风险，在单机上运行的程序会给生产线造成巨大的停机、设备损坏风险。

【软件：未来自动化的核心竞争力】
软件在智能制造与工厂的占比较之以往更多，这不仅伴随着信息及软件技术发展带来更多的资源，同时，也是竞争与软件本身的特性所造成的。1.1 软件是封装Know-How的容器。工艺核心可以通过软件进行封装，如热处理工艺、温度控制工艺、套色、补偿算法等各种行业的Know-How都是以软件形式体现的，机械或以有形方式出现的易于被仿制，而以软件形式的更易于被保护。1.2 软件让同样的硬件基础上发挥其极致功能。为什么使用同样的硬件，我们的制造业却仍然与欧洲的设备有着较大的差距？这更多的体现在人性化设计上，人性化设计可以让同一硬件平台体现出完全不同的客户体验，这种体验带来了用户对系统的极大评价差异，比如：易于设置配方，自动识别并自动计算路径的智能功能、易于维护和诊断的机器设计、对外部文件开放的文件处理能力（如对Word、Excel）等，这些都是通过软件形成的，而且是在同一硬件平台上，软件赋予了机器更为强大的生命。1.3 软件形成了差异化竞争力。不同企业关注于不同的实现方式，以及对机器的理解有着差异，而这些均可以通过软件形式来实现，如：如何对待机器的操作流程，每个企业所面向的客户市场是不同的，即使对注塑机面向医药行业和面向汽车行业就会有大的不同，如何能够实现个性化，软件会非常容易实现这些机器所需的灵活性。

【工业4.0智能制造与软件的关系】
结合之前的S3MART对于智能制造的定义，我们将智能制造与软件的关系进行细分说明，也可以看到软件与智能制造、智能工厂有着非常紧密的关系。结合S3MART与软件结合起来阐述：1、简单、标准与安全S3。1.1 简单(Simplicity)：就像iPhone一样使用简单，仅需拖拽、点击等动作即可，这是用户使用简单，另一方面，软件的开发也要简单，因为对于自动化系统而言，OEM或SI需要在你平台基础上二次开发应用，如果软件平台、模块、封装复杂的话，这也会给软件开发周期和测试方面带来时间的浪费。1.2 标准化(Standardization)。采用标准化的编程、接口对于开发而言就会降低很多难度，如PLCopen的编程、OPC UA接口、XML配方等都是易于实现且快速学习的。1.3 安全性(Safety)。是指系统的功能安全编程，满足IEC61508标准或EN13849等标准的安全编程软件。2、模块化(Modularity)。模块化具有的好处在于能够为机器提供变化与灵活的产线组织能力，模块化采用标准化为基础，平衡软件定制化的高昂成本与灵活性之间的矛盾。3、机器的可用性(Availability)。其实，对于操作机器的人员来说，机器的可用性就是能够适应的不同生产的灵活变化能力，例如：裁切纸张的尺寸，只需要设几个参数，系统即可自行变换裁切轴的速度曲线，而无需更换刀辊，对于灌装系统就是更换一个灌装瓶子的尺寸，灌装曲线即可自动计算，每个细节都可以根据变化来适应，这就是机器的可用性的提高，其实，背后就是大量的模块化与标准化的功能设计，以及智能的计算。4、稳定性（Reliability）。机器的稳定性不仅仅依赖于机械、电气系统硬件，也同样依赖于软件的稳定与可靠，并非软件就没有稳定性问题，软件潜在的bug、未经严格测试验证都会出现问题，这同样会给生产系统带来潜在的风险。5、工艺集成（technology）。工艺集成如印刷的套色、纺织梳棉并条的匀整算法、浆纱机的回潮与牵伸控制、注塑机的射胶保压、挤出的多温区控制、热处理工艺、渗碳渗氮工艺等等，你会发现在每个工业领域的机器和产线集成都会遇到与其工艺相关的软件集成问题，这种工艺软件往往集数十年的行业经验与工程值于一体。归根结底，没有一个行业的设备真的那么容易就实现，这才是自动化真正的难处—将行业工艺集成，其实，每个自动化厂商都是因为在某些领域的先发优势而积累了行业经验，这些关键工艺集成是区分不同自动化厂商能力的分水岭。而这些工艺-基本上都是以软件形式体现的，并非每个在小机器控制领域的自动化厂商能够意识到这个问题。