История развития промышленной автоматизации — это в определенной степени история передачи контроля.
От ранней эпохи жесткой релейной логики до революции цифрового программирования, вызванной ПЛК, и до сегодняшней волны цифрового интеллекта с глубокой интеграцией ИТ и ОТ, каждый переход к технологической парадигме сопровождается нарушением системных границ и переопределением инновационной логики.
Однако, когда алгоритмы искусственного интеллекта пытаются внедриться в ритм производственной линии, когда гибкое производство требует, чтобы оборудование было готово по принципу «подключи и работай», и когда сотрудничество между поставщиками становится нормой, глубоко укоренившиеся закрытые гены в традиционной системе автоматизации — глубокая привязка аппаратного и программного обеспечения, многочисленные барьеры для протоколов связи, разделение данных между миром ИТ и областью ОТ — становятся все более очевидными узкими местами, ограничивающими промышленные инновации.
Открытая, разделенная и повторяемая программно-определяемая автоматизация постепенно превращается из «необязательного» в критический путь промышленной автоматизации к следующему десятилетию.
Итак, кто же будет участвовать в создании открытых правил?
Кто сможет постепенно продвигать «открытость» от концепции к реализуемой промышленной практике?
На этом фоне компания Schneider Electric в этом году провела программу экологического совместного создания EcoStruxure Open Automation Platform (EAE), чтобы провести более обширные совместные исследования для студентов колледжей, отраслевых разработчиков и экологических партнеров, а также предоставить отрасли ориентир для перехода к более открытой системе автоматизации.
1. Закрытая дилемма и открытая проблема: промышленная автоматизация вступает в «эру программно-определяемого»
Оглядываясь назад, можно сказать, что за последние несколько десятилетий традиционная архитектура автоматизации заложила прочный фундамент для повышения эффективности промышленного производства, но лежащая в ее основе логика проектирования сегодня выявила системные ограничения. В закрытой системе логика управления тесно связана с аппаратной частью конкретного производителя, и модернизация часто означает ее снос и запуск заново; протоколы между оборудованием разных марок несовместимы, а стоимость межсоединения остается высокой;
ОТ-сторона стремится к стабильности в реальном времени, а ИТ-сторона — к интеллекту и гибкости, и эти две стороны уже давно находятся в состоянии разделения «одна и та же фабрика, но разные дороги».
Когда предприятия пытаются внедрить новые технологии, такие как визуальный контроль искусственного интеллекта, периферийные вычисления или цифровые двойники, они часто обнаруживают, что эти передовые ИТ-инструменты трудно естественным образом вырастить на традиционной основе автоматизации.
Ключ к решению этой дилеммы заключается в изменении базовой логики автоматизации с «аппаратно-ориентированной» на «программно-определяемую».
По прогнозам IDC: к 2029 году 30% китайских заводов будут централизованно настраивать и управлять системами автоматизации через открытые, виртуализированные и программно-определяемые платформы автоматизации.
Этот прогноз подтверждает необратимую отраслевую тенденцию — управление автоматизацией переходит от закрытой проприетарной системы к открытой программируемой платформе.
Открытая платформа автоматизации EcoStruxure (EAE), запущенная Schneider Electric, представляет собой новое поколение систем автоматизации, основанных на этой концепции.
Платформа основана на архитектуре, управляемой событиями, разрывающей связь между промышленным программным обеспечением и оборудованием, позволяя гибко переносить логику управления между различным оборудованием, например приложениями, достигая истинного принципа «подключи и работай».
Недавно выпущенная версия EAE v26.0 еще больше укрепляет унифицированную архитектуру среды выполнения программного обеспечения и возможности взаимодействия систем, а также представляет поддержку искусственного интеллекта и универсальную среду выполнения HMI на инженерном уровне, что значительно повышает эффективность проектирования и удобство работы с пользователем.
В сочетании с цифровым контроллером Modicon M590 dPAC, который является основным аппаратным обеспечением, объединяющим управление в реальном времени и периферийные вычисления, платформа EAE может легко интегрировать автоматизированное управление, взаимодействие человека с компьютером и приложения расширенного анализа на одном устройстве, создавая технологическую базу «интегрированных вычислений и управления».
Кроме того, Schneider Electric также выпустила первую в отрасли открытую, программно-определяемую распределенную систему управления EcoStruxure Foxboro SDA, которая сочетает в себе существующую высокую надежность Foxboro с гибкостью открытой архитектуры, обеспечивая малорисковый и высокоэффективный путь перехода для модернизации и модернизации перерабатывающих и гибридных отраслей.
Эта технологическая эволюция в совокупности указывает на четкое направление: промышленная автоматизация переходит от эпохи, когда возможности определяются аппаратным обеспечением, к эпохе, когда ценность создается программным обеспечением.
2. Посмотрите на реальную разрушительную силу открытой автоматизации из «вопросов конкуренции».
Развитие технологических платформ в конечном итоге должно быть проверено на реальных проблемах на промышленных объектах. Если техническая архитектура платформы EAE закладывает основу для открытой автоматизации, то план экологического совместного создания EAE, запущенный на этот раз, является одним из средств преобразования технологических преимуществ в промышленную ценность и реагирования на болевые точки отрасли.
В отличие от обычных технических соревнований в отрасли, все вопросы конкуренции в этом плане совместного создания основаны на реальных проблемах бизнеса в области производства энергии, муниципального водоснабжения, перерабатывающих и дискретных отраслей, центров обработки данных и инфраструктуры.
Такая логика проектирования «прийти со сцены, выйти на сцену» делает план совместного создания по своей сути позитивным геном реализации, а также позволяет напрямую отражать технические возможности платформы EAE в жестких сценариях.
В качестве примера возьмем обнаружение визуальных дефектов с помощью ИИ.
Кажется, это обычный сценарий интеллектуального производства, но в традиционной архитектуре он полон проблем. Системы машинного зрения и автоматизированные системы управления часто используют разные языки разработки и протоколы связи, что затрудняет совместную работу в единой среде.
Сложные модели искусственного интеллекта требуют чрезвычайно высокой вычислительной мощности на периферии, и еще сложнее быстро выводить результаты обнаружения и управлять ответными реакциями управления в условиях ограничений ритма производственной линии.
На основе платформы EAE разработчики могут развертывать облегченные модели искусственного интеллекта на периферии и использовать протоколы связи, такие как MQTT, изначально поддерживаемые платформой, для обеспечения взаимодействия данных и интеграции между системами, интеграции визуального контроля, человеко-машинного интерфейса HMI и автоматического управления на одном периферийном устройстве.
Благодаря оркестрации процессов путем перетаскивания выполняется настройка потока данных и связи событий между результатами алгоритма машинного зрения и логикой автоматического управления, что обеспечивает быстрое обнаружение дефектов и реагирование на них, что позволяет ИИ-зрению по-настоящему превратиться из «технического бонсай» в лаборатории в «практический инструмент» на производственной линии.
Давайте рассмотрим проблему точного дозирования при очистке сточных вод. Параметры качества воды постоянно меняются, и традиционный метод регулировки ПИД может легко привести к чрезмерной дозировке или задержке реакции, что не только увеличивает затраты, но и влияет на эффект лечения.
Программно-ориентированная архитектура платформы EAE обеспечивает основу для углубленных отраслевых сценариев адаптивных интеллектуальных алгоритмов дозирования.
Разработчики могут интегрировать интеллектуальные алгоритмы с базовым сбором данных датчиков и управлением исполнительными механизмами, чтобы создать точный замкнутый цикл восприятия, анализа, принятия решений и исполнения.
Мало того, что для компаний водоснабжения с потребностями в групповом управлении, платформа EAE также может полагаться на высокую тиражируемость, чтобы значительно сократить рабочую нагрузку по разработке и сопровождению проектов со схожими процессами в одной группе, обеспечивая переход от одноточечной оптимизации к глобальному повышению эффективности.
Кроме того, план совместного создания охватывает профилактическое обслуживание оборудования, интеллектуальное планирование производства, совместную оптимизацию производственных линий и другие темы конкуренции, которые точно затрагивают высокочастотные болевые точки отрасли.
Реализация и исследование этих сценариев полностью подтверждают основную ценность открытой платформы автоматизации: опора на открытую стандартизированную архитектуру для преодоления традиционных технических барьеров, чтобы передовые цифровые технологии, такие как искусственный интеллект и периферийные вычисления, больше не были плавающими концепциями, а практическими инструментами, которые можно глубоко интегрировать во весь процесс промышленного производства и эффективно решать производственные проблемы.
От точечных технологических прорывов до полной адаптации к сценариям — технические возможности EAE превратили открытую автоматизацию из отраслевой тенденции в реализуемую, проверяемую и воспроизводимую промышленную реальность.
3. Больше, чем просто «гонка»: план совместного творчества меняет промышленную экологию и способствует открытости автоматизации.
Трансформация промышленной автоматизации — это не итерация одной технологии, а всесторонняя реконструкция технологии, экологии и моделей.
План экологического совместного создания EAE компании Schneider Electric отличается от традиционных технологических конкурсов: он направлен не только на определение победителя технического решения, но и на создание отраслевой платформы для решения проблем, которая может связать отраслевые, университетские и исследовательские ресурсы и выдать реализуемые решения.
Систематическая поддержка, оказываемая Schneider Electric участникам, четко описывает полный замкнутый цикл от творческого инкубирования до коммерческой реализации: полное открытие платформы EAE и технических ресурсов, предоставление сертификации разработчиков и технологических партнеров, построение моста для объединения потребностей клиентов и предоставление реальных возможностей проверки проекта. Ожидается также, что превосходные результаты будут включены в официальную систему приложений и кейсов Schneider Electric, а также будут представлены и распространены среди всей отрасли.
В то же время этот план совместного творчества также меняет совместную парадигму промышленных инноваций.
В течение длительного времени университеты и научно-исследовательские институты осваивали передовые алгоритмы, но страдали от отсутствия реальных промышленных сценариев и платформ инженерной проверки; промышленные компании столкнулись с болевыми точками и часто не могут найти подходящие цифровые инструменты; стартапы и девелоперы обладают инновационной энергией, но им сложно преодолеть «последнюю милю» коммерческой реализации.
План экологического совместного творчества EAE использует связующий эффект открытой платформы для объединения инновационных элементов, разбросанных повсюду, в единый поток.
Фактически, прежде чем набирать сотрудников из числа общественности, программа взяла на себя инициативу по набору студентов колледжей в сочетании с программой Go Green Конкурса инноваций в электротехнике и электронной технике, добившись полного охвата цепочки промышленность-университет-исследования.
Университетские команды больше не «работают за закрытыми дверями», а могут напрямую извлечь выгоду из отраслевых знаний Schneider Electric, накопленных за десятилетия глубокого участия в отрасли, использовать реальные промышленные данные для обучения моделей и использовать реальную логику управления для проверки алгоритмов.
Эта новая экологическая модель меняет единую и закрытую модель развития традиционной индустрии автоматизации.
Это больше не одно предприятие, ведущее технологические итерации, а объединение сил промышленности, научных кругов и исследований для совместного участия в технологических инновациях, шлифовке сцены и совершенствовании стандартов, продолжении обогащения экологии приложений платформы EAE, содействии непрерывной итерации и популяризации открытых технологий автоматизации и создании прочной экологической основы для долгосрочного развития отрасли.
4. Открытое совместное творчество знаменует собой следующее десятилетие автоматизации.
Следующее десятилетие промышленной автоматизации – это десятилетие открытости, интеграции и совместного творчества.
Под волной промышленной цифровизации, интеллекта и высокотехнологичного развития закрытые и монополизированные технологические системы со временем будут устранены. Открытая, совместная и постоянно повторяющаяся инновационная экосистема станет основой конкурентоспособности отрасли в будущем.
Когда стены закрытых систем будут разрушены одна за другой и когда определение программного обеспечения станет отраслевым стандартом, тот, кто сможет возглавить создание процветающей экосистемы разработчиков, богатых сценариев приложений и гладкой цепочки сотрудничества между промышленностью, университетами и исследованиями, будет иметь право определять следующую эпоху.
Опираясь на план экологического сотрудничества EAE, компания Schneider Electric превращает открытость своей технологической платформы в мобилизующую силу для экологических инноваций.
Это не только экологический план будущего, но и декларация, призывающая промышленность открыть доступ к автоматизации.
Для большинства промышленных предприятий, разработчиков и системных интеграторов это означает, что открылось новое окно возможностей: вместо пассивного ожидания технологических итераций лучше активно присоединиться к совместному строительству этой открытой экосистемы.
Когда все больше и больше инновационных сил присоединятся к этой открытой экосистеме и когда все больше и больше болевых точек отрасли будут преодолены, проверены и воспроизведены на платформе EAE, следующее десятилетие промышленной автоматизации, несомненно, покажет процветающую картину, которая намного превосходит сегодняшнее воображение.
Когда промышленная автоматизация движется в сторону открытости, ответ на вопрос о лидерстве в следующем десятилетии уже написан в отправной точке этого экологического совместного творчества.
