1、 General General 开放自动化 呼唤变革 General General 摘要 自20世纪中期以来，以计算机为基础的自动化技术推动了工业的发展。现在，我们正处在一个关键的十字路口。我们是应该继续沿用数十年的旧技术，还是应该拥抱软件定义的自动化新时代，充分利用数字化的潜力？我们是要继续墨守陈规，接受旧模式所带来的局限性，比如大量的编程工作，缺乏模块化，适配性不足且难以创新？还是抓住当下机遇摆，脱当前专有、封闭的自动化模式，谱写未来新篇章？在数字化转型：大规模灭绝时代的生存与繁荣一书中，托马斯 西伯尔（Thomas Siebel）提出：“当原有的模式需要进行迭代和演变的时候，企业应当
2、明察。他们必须开拓创新的流程，充分利用丰富资源；必须未雨绸缪，开发具有通用零部件的系统，以应对未来的剧变；加快生产、扩展规模，提高工作效率。”共享源代码是一种将软件或硬件源代码向更广泛社区开放的模式。传统的专有型软件源代码是封闭的且由单一实体控制，而共享源代码的模式带来了更具包容性和协作性的开发过程。我们认为，现在是时候采用共享源代码模式，为工业注入新的活力，如同计算机、智能手机和电子商务等领域所采用的那样。通过技术共享，我们可以构建一个 即插即用式 的自动化应用生态系统，以行之有效的方式解决特定挑战。就像智能手机应用商店里下载应用程序一样简单。软件定义的的自动化将驱动创新，助力企业实现长期可
3、持续增长。开放自动化的时代已来！UNIVERSAL AUTOMATION.ORG 让我们引领 自动化的变革 开放自动化 Life is On|施耐德电气 2 General General 未来工业将更加开放 问题：下述企业有何共同点？一家大型水处理厂的工程师对水循环项目进行了改进，将工程时间缩短了 20%，以解决水资源短缺的问题。一家系统集成商为一家国际快消品公司提供了面向未来市场的运营升级，简化 IT 集成，其中包括部署预测性维护，以更有效地满足日新月异的市场需求。一家全球制造商通过智能仓储运营优化，将资本支出降低了 35%，停工时间缩短了 25%，以提升客户服务。一家永久性碳捕获领域的先
4、驱企业，提高了产量和可扩展性，同时降低工程成本，以应对气候变化挑战。一家智能制冷设备公司通过“封装和复用”自动化资产和数字孪生技术，成功将投产时间缩短了 30%，从而加快产品上市速度，提高投资回报率。答案：开放自动化 点击此处，查看更多案例 开放自动化 Life is On|施耐德电气 3 General General 什么是开放自动化？开放自动化是两方面的结合：它基于自动化标准*的共享源代码实施方法，实现应用程序跨平台的可移植性、可复用性和分布式部署。它是一个由用户、供应商和科研机构组成的独立、非营利性协会组织，负责管理该共享源代码的实现。它以开放自动化组织 UniversalAutoma
5、tion.org (UAO)命名，向所有愿意引领自动化变革的企业或机构开放。*IEC 61499 标准 定义了用于分布式信息和控制系统的高级系统设计语言。IEC 64199 解决了不同供应商应用软件之间的可移植性、可配置性和互操作性。此外，它还促进了软件和硬件的独立性。IEC 61499 标准是对 IEC 61131-3 标准的扩展和强化。UNIVERSAL AUTOMATION.ORG 释放 自动化软件的潜能 开放自动化 Life is On|施耐德电气 4 General General 数字化：工业的巨大飞跃 制造业和过程工业正在经历数字化升级，这将彻底改变人们加工和制造商品以及提供服务
6、的方式。在第四次工业革命中，自动化正与人工智能、机器学习等尖端技术融合，以空前的精准度改善对关键业务、运营和可持续发展变量的实时控制。信息技术（IT）和运营技术（OT）正在融合，成为互联互通的智能系统，能够根据环境的变化迅速调整，同时持续提高效率、生产力、可持续性和财务绩效。“企业内部的数字化信息水平与虚拟世界的呈现能力相结合，有助于提升企业对危机的认知、防控、监测、响应和恢复的能力。鉴于此，我们将数字化视为实现横跨全链条的企业韧性的卓越推动力。”德勤 IT/OT 融合网络也被称为工业物联网（IIoT），用于做出数据驱动的决策，从而持续改善财务绩效。麦肯锡的报告指出，“智能制造有望在 2025
7、 年之前创造高达$3.7 万亿美元的价值，带动各行各业的增长、创新和竞争力提升。”通过弥合 IT 和 OT 之间的鸿沟，制造和加工企业可以实现更快、更高效的生产力，同时赋予其运营灵活性和智能性，以根据需要进行扩展。开放自动化 Life is On|施耐德电气 5 工业物联网（IIoT）IT OT 数据管理和分析 互联互通性与网络化 可视化、数字孪生 数据采集 实时控制 过程监测 General General 释放工业 4.0 的潜力 令人遗憾的是，工业 4.0 的潜力被陈旧而专有的自动化平台所束缚。当下使用的大部分工业自动化架构早在数十年前就已形成。这些以硬件为基础的系统并没有为搭载如今的先
8、进技术和强大的计算能力而开发设计。固有的设计原则使集成异常繁琐，升级成本高昂，并将系统束缚在特定的机器设备上。这些专有系统扼杀了创新，抬高了拥有成本，阻碍了 IT 驱动的行业发展。这些无法在多厂商设备间无缝运行的自动化解决方案阻碍了问题的解决，使企业难以适应快节奏的数字化环境。这会导致工程预算超支、创新受阻和敏捷性降低，最终错失良机。当为一家厂商设计的自动化应用程序无法在其他厂应商的设备上轻松运行时，将会导致：创新陷于停滞，变革步伐缓慢 孤岛化的控制系统需要复杂的工程设计来整合工厂系统 过多的接口导致可靠性降低、停机时间增加和成本上升“数字化和互联互通性方面的创新以及处理能力和设计方面的进步，
9、往往会颠覆市场格局。在智能手机市场，iPhone 和 iTunes 生态系统重塑了消费者的需求和获取产品的方式。2012年，软件定义汽车这一构想首次成为现实，这种汽车可以通过无线方式进行升级被人戏称为车轮上的智能手机。”麦肯锡咨询公司 然而变革是可能的。开放自动化 Life is On|施耐德电气 6 General General 软件定义的自动化 下一代制造和过程运营完全不必以自动化系统架构为中心。相反，自动化系统可以作为一个开放式平台工具，用于实施新的制造和生产模式。数字技术的不断进步、无处不在的数据和广泛的互联互通性的融合，如今使之成为可能。软件定义的自动化使软件无需再与硬件绑定。这为
10、在整个生命周期内（从设计到运营再到供应链乃至更广泛的范围）与企业 IT 系统实现经济高效、简单的互操作性提供了机会。根据 IDC 报告 软件定义的工业自动化，“通过利用由统一虚拟化软件堆栈编排和执行的硬件解决方案组合，数据中心和 IT 领域已经实现了显著的成本节省和 IT 环境优化。目前，这些技术趋势正在推动工业自动化系统构建方式的变革。.一系列重大市场趋势的交汇共振，使得向以软件为中心的自动化的转型势在必行。”软件定义的自动化 可以“通过在共享硬件资源上运行多种封装软件，控制多个硬件设备。这些硬件资源可以是下一代 PLC，也可以是更类似于 IT 的硬件，如坚固耐用或先进的网络设备”。IDC
11、可移植性：软件应用程序或程序无需重大修改即可跨不同计算机系统或平台运行的能力。它确保软件可以在不需要大幅修改代码的情况下，轻松地从一个环境移植或“导出”到另一个环境。这就提升了在各种设备和系统间的灵活性和兼容性。基于共享源代码技术，开发人员可以针对不同平台调适和定制软件，增强软件的可移植性。共享源代码技术还能促进协作，减少对单一供应商的依赖，进一步支持软件可移植性的实现。开放自动化 Life is On|施耐德电气 7 General General 可移植的自动化应用程序 要在以软件为主导的世界中取得成功，可移植性至关重要。在 IT、能源和电信领域，这种模式已经蓬勃发展。这些领域的实践证明，
12、使用共享源代码技术不仅能节省时间和成本，还能促进持续改进并灵活适应不断变化的环境。在业内广泛推进适用于不同供应商的开放自动化平台，将为下一代自动化软件的互操作性和可移植性提供保障。这将使制造商和过程工业能够轻松改造或构建其自动化系统，减少大量的工程设计投入，同时防止不协调的系统设计带来技术债务。即插即生产 开放自动化有助于 OEM、系统集成商和最终用户通过使用低代码图形化工具，将应用程序插接在一起，构建自动化解决方案。即插即用型应用程序备受 IT 和电信市场喜爱，因为它们一经激活即可运行，易于使用（和更新），且稳定可靠。日常生活中，消费者可以根据自己的独特需求，轻松地将应用程序部署到设备上并为
13、生活带来便利；同样地，开放自动化也可以使工厂经理、操作员和工程师部署必要的应用程序和解决方案，以应对独特的业务和运营挑战。所有工业领域的相关方都能从更简单、更省力的后台集成中获益。什么是开放自动化？在当今的运营技术领域，开放有着多重含义。尽管我们已经取得了一些进展，但在业界广泛接受和实施真正的“开放式自动化”之前，还有更多的工作需要完成。在信息技术领域，开放式软件提供了对其内部工作的透明访问，使第三方实体能够进行定制和开发。通过利用网络协议，可互操作的工业系统或设备可相互连接并交换信息（通信）。然而，当今的自动化网络协议并不始终是开放的，或基于标准的，其中一些甚至是专有的。而互操作性并不一定意
14、味着可移植性。可移植的工业应用程序可以在不进行代码更改、修改或重新开发的情况下，在不同平台或设备之间轻松移动或使用，确保在不同环境下的兼容性和顺畅运行。通用应用程序只需编写一次，即可在所有自动化设备（例如 PLC、控制器、工业PC、Docker、服务器等）上重复运行，只要这些自动化设备部署了开放自动化组织（UniversalAutomation.org）的运行时执行引擎。开放自动化 Life is On|施耐德电气 8 技术债务：是指在设计过程中做出妥协或走捷径时所累计产生的成本和复杂性，将导致质量欠佳，使得维护和升级变得困难。它意味着未来要解决缺陷、重构或改进设计时，需要付出额外的代价。Ge
15、neral General 开放自动化 一段时间以来，采用“开放式自动化”的压力在工业各个领域的利益相关者中不断攀升。许多企业都认识到，下一代工业自动化必须摆脱当前受制于专有封闭模式的格局。开放自动化组织（UniversalAutomation.Org）等机构的倡议是高度相通的。例如：开放流程自动化论坛（OPAF）国际过程工业自动化用户协会（NAMUR）开放平台通信基金会（OPC）OPAF 在其 O-PAS 标准体系中采纳了 IEC 61499 标准。开放自动化组织（UniversalAutomation.org）提供了一个独立于供应商的平台，用户可在此平台上以 IEC 61499 软件组件的
16、形式构建 OPAF 模型。OPC 基金会开发了统一的架构平台（OPC UA），用于“在工业自动化领域和其他行业安全可靠地交换数据”。事实上，开放自动化组织分享的技术在部署中已经采用了 OPC UA堆栈。一些自动化供应商以“开放”为噱头来推广自己的产品。但是，并非所有这些产品都具备不受厂商限制的可移植性，即一家厂商的自动化应用可以在另一家厂商的硬件上运行。开放自动化 Life is On|施耐德电气 9 General General 阻碍更多源于历史因素 而非技术 远瞻未来，产业的巨大潜力将激发前进的动力。那么，究竟是什么阻碍了我们迈向工业卓越的崭新境界呢？出人意料的是，这些约束更多的是源自历
17、史和心理层面，而非技术因素。传统的工业自动化厂商抗拒变革是意料之中的。可互操作和可移植应用程序的理念与他们长期以来的商业模式产生冲突。然而，制造和加工企业开始意识到专有自动化系统已经成为增长的障碍和成本，而不是利润的推动力和来源。被风险规避思维所误导和禁锢 从专有模式中获益的供应商可能认为，采用不同厂商各自所擅长的组件来搭建一个系统会增加风险，但事实恰恰相反：如果最终用户能够充分利用多个权威在每个领域的广泛而深入的专业知识，并采用勇于挑战现状的创新者的视角来看待事物，风险便会降低。在基于标准的系统上运行经过实践验证的软件应用程序更加可靠，也更容易扩展和调整，以适应未来的使用要求。相比之下，定制
18、化编程的专有系统维护成本高，升级困难。在IT领域，技术共享的方式可以消除解读书面标准所涉及的风险，并迅速获得广泛的支持。以 Linux 为例，它已在任务关键型应用中使用多年，并得到了庞大生态系统的支持。UniversalAutomation.org 与其他标准化机构有何异同？UniversalAutomation.org 负责管理 IEC 61499 标准的共享源代码实施，并促进其他开放性倡议的加速实现。经实践证明，标准化的软件组件库有助于开放自动化设备快速实施其他开放标准。这与现代IT 软件系统的功能相呼应。开放自动化 Life is On|施耐德电气 10 General General
19、开放自动化让所有人受益 现实情况是，系统集成商和工程总包商已经在用来自不同供应商的组件构建解决方案。只是这比想象中要困难得多。从专有自动化模式转向开放自动化模式，不仅使最终用户受益，同时也为愿意创新的企业在基于软件创新构建新价值的竞争中带来先发优势。开放自动化为经过验证的软件应用程序创造了市场需求，这些应用程序可为用户带来独特的价值，同时为供应商创造新的收入来源。传统自动化供应商可通过重新评估其独特的增值能力，并战略性地革新商业模式，来提升其在数字世界中的竞争力。随着自动化系统变得更加灵活，并证明其能够为最终用户创造价值，良性循环将会形成，对自动化系统的投资也势将随之增加。这将有利于催生新的商
20、业模式，触达新客户，开拓新市场。黑莓手机（BlackBerry）就是一个典型案例，反映出共享源代码模式对商业成功的影响。作为智能手机的先驱，黑莓手机最初凭借其安全的信息和电子邮件功能实现了可观增长。然而，随着苹果的 iPhone 和搭载谷歌 Android系统的移动设备等竞品的异军突起，黑莓手机的市场份额大幅下滑。导致这场溃败的一个关键因素就是黑莓手机专有的软件平台。当竞争对手发力应用程序开发生态系统时，黑莓手机仍固步自封，其设备只能使用专为其平台构建的应用程序。这意味着开发人员不得不为黑莓手机开发独立的应用程序。相较于 iOS 和 Android 强大的应用程序商店，黑莓手机的选择更少，且开
21、发进展缓慢。“数字化和互联互通方面的创新以及处理能力和设计方面的进步，往往会颠覆市场格局。在智能手机市场，iPhone 和 iTunes 生态系统重塑了消费者的需求和获取产品方式。2012 年，软件定义汽车这一构想首次成为现实，这种汽车可以通过无线方式进行更新被称为车轮上的智能手机。”麦肯锡咨询公司 实现自动化流程的闭环“闭环过程控制一向是自动化的基石。然而，随着基于更复杂、集成度更高的数据模型来测量和预测运营结果的系统不断发展，闭环方法也必须随之演进。要想在任何领域达到最高的成熟度，需要将两者合二为一。如今，许多企业力求更有效地利用数据来开展运营工作，而这必然需要借助以人工智能驱动的数据模型
22、来实现自动化流程的闭环。”IDC 开放自动化 Life is On|施耐德电气 11 General General 一切都将改变 凭借对开放自动化优势的信心，施耐德电气推出了全球首创的开放自动化产品。EcoStruxure 开放自动化平台 是一个以软件为中心的工业自动化平台。它采用独立于硬件的设计和控制方法，实现了不同厂商应用程序之间更高效的互操作性、可移植性和复用性。它还可以根据用户的具体自动化需求定义架构。通过将软件层与硬件解耦，并采用分散化的自动化工程设计方法，它在工业运行的整个生命周期内实现了可移植性，并促进了 IT/OT 的融合。ARC 在其发布的开放自动化之路报告中指出：“当今对
23、更高生产灵活性和生产力的要求，意味着控制系统软件的开发必须向 IT 软件开发看齐。在工业4.0 时代，必须以更有效的方式管理软件资源。EcoStruxure 开放自动化平台的推出旨在填补这一空缺。”“EcoStruxure 开放自动化平台堪称工业自动化领域的一次重大变革。其以软件为中心的即插即用式架构，使用户能够轻松集成最适合其独特需求的解决方案，不受供应商限制。”弗若斯特沙利文 开放自动化 Life is On|施耐德电气 12 General General 超越上一代人所了解的自动化 历经半个世纪的发展，如今正是软件（而非硬件）将自动化技术推向了新高度。我们可以通过可移植的即插即用应用生
24、态系统，实现操作上的阶跃式改进，使用户能够自由选择和集成同类最佳技术，而不受厂商的限制。我们坚信，开放自动化将掀起一股创新浪潮，开创随心所选自动化的新时代。能够在任何开放自动化兼容硬件上运行的可移植、互操作、即插即用的应用程序，将创造出一个完全不受厂商限制的环境，并优化成本和性能。积极接纳开放自动化技术的工业企业将会在生产力、效率和可持续发展方面实现浩然之变，而这正是十年前我们所梦寐以求的。“根据我们的分析，许多当今最先进的制造技术趋势，如数字孪生、自学习机器人和可自行编程的设备等，在未来将变得司空见惯。这些趋势将为工业自动化开启“以软件为中心的”的新时代。”麦肯锡咨询公司“标准化的自动化系统
25、层具有巨大的经济价值。ARC 研究估计，全球供应商 DCS 服务市场年均规模在 70 亿至 80 亿美元之间，而最终用户每年大约要花费 200 亿至 300亿美元来维护已安装的系统。通过建立标准化的自动化层，可以节省相当大的开支。除了节约成本之外，标准化还能让技术娴熟的工艺工程师和技术人员将更多精力放在生产改进上，无需再花费精力来重写代码。”ARC 顾问集团 开放自动化 Life is On|施耐德电气 13 General General Life is On|施耐德电气 14 共赴产业变革之旅 我们可以跨越封闭、专有的自动化系统的局限，这些局限一直束缚着我们的发展。然而，工业 4.0 所构
26、想的一切，并不是任何一家企业能够独力完成的。要在这一新时代蓬勃发展，我们需要建立一个协同合作的扩展生态圈，与其他合作者形成合力。如今之际，我们必须携手合作，勇于创新，为工业带来持久而可持续的积极变化。加入我们，共赴开放自动化的未来！关于 UniversalAutomation.org UniversalAutomation.Org 由一批工业届领袖和先驱者联合创立，旨在推动自动化领域的发展。IT 和OT 软件供应商、终端用户、系统集成商、OEM、初创企业和高等教育机构历史性地在产品和解决方案中共享一个通用的自动化软件层。UniversalAutomation.Org 成员正致力于开发几乎可以在
27、所有硬件上运行的可互操作、可移植的自动化软件，为自动化软件开发打造一个完全不依赖供应商的生态系统。通过将信息技术和运营技术相融合，并采用共享源代码，该组织力争释放工业 4.0 的全部潜力。欲了解更多信息或加入致力于产生巨大影响力的团队，请访问 UniversalAutomation.org 开放自动化 General General 其它资源： 2024 施耐德电气保留所有权利。Life Is On Schneider Electric 是施耐德电气有限公司、其子公司和联合公司的商标及财产。 EcoStruxure 开放自动化平台在线演示 UniversalAutomation.org 简介 工业自动化是否将迎来一个转折点？（麦肯锡咨询公司）施耐德电气因其开放自动化系统实现了互操作性并提高了效率而受到弗若斯特沙利文盛赞（弗若斯特沙利文）软件定义的自动化 (IDC)开放自动化之路（ARC 顾问集团）工业 4.0，第四次工业革命和 4IR 的内涵是什么？（麦肯锡咨询公司）开放自动化：开启自动化行业新纪元(IIoT World)施耐德电气（中国）有限公司 北京市朝阳区望京东路 6 号 施耐德电气大厦 邮编:100102 电话:(010)8434 6699 传真:(010)8450 1130
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