相比突飛猛進(jìn)、日新月異的IT世界，自動化領(lǐng)域的開放要“遲緩”得多。封閉、專用，這些特質(zhì)長期以來為工業(yè)自動化系統(tǒng)的安全可靠運行保駕護(hù)航。但隨著工業(yè)4.0向縱深發(fā)展，它越來越成為一種負(fù)擔(dān)和掣肘——互不兼容的專有自動化系統(tǒng)、單一廠商軟硬件深度捆綁的傳統(tǒng)模式，已令工業(yè)企業(yè)難以適應(yīng)數(shù)字時代的挑戰(zhàn)。

由于個性化生產(chǎn)時代的產(chǎn)品換型越來越靈活、生產(chǎn)工藝流程的調(diào)整優(yōu)化越來越頻繁，工業(yè)界對開放式自動化的呼吁和訴求日益強烈。新冠疫情發(fā)生之后，從根本上提高自動化系統(tǒng)敏捷性的現(xiàn)實需求進(jìn)一步推動著這項顛覆性變革的到來：擺脫相對封閉的專有系統(tǒng)，迎接更開闊的工業(yè)未來。

在5月20日舉辦的2021“推動可持續(xù)，加速數(shù)字化”創(chuàng)新峰會——綠色智能制造峰會上，跨國工業(yè)巨頭施耐德電氣正式發(fā)布V21.1版EcoStruxure?開放自動化平臺（EcoStruxure? Automation Expert），進(jìn)一步完善了以軟件為中心的開放自動化系統(tǒng)。實踐證明，該系統(tǒng)的采用為食品飲料、制藥和物流等行業(yè)帶來了立竿見影的效益。

去年10月，施耐德電氣公布其開放自動化愿景，并推出全新工業(yè)自動化系統(tǒng)EcoStruxure開放自動化平臺，引發(fā)業(yè)內(nèi)熱議。時隔7個月推出的V21.1版除了新增更多“即插即用”的功能模塊外，還面向中國市場提供了全新的中文版本選項。

IT界從開放式操作平臺中獲得了諸多益處、激發(fā)出活躍創(chuàng)新，現(xiàn)在，工業(yè)界也意識到了全開放的重要性。為什么必須從封閉走向開放？開放是否會帶來安全隱患？開放自動化如何重繪工業(yè)創(chuàng)新圖景？多位工業(yè)領(lǐng)域資深專家予以了深入解答。

開放自動化的背后：工業(yè)界呼吁一場更徹底的革新

時至今日，自動化的產(chǎn)品還不能做到IT產(chǎn)品那樣的即插即用。市場上現(xiàn)有的工業(yè)自動化系統(tǒng)往往“各自為政”，不同廠商的設(shè)備及系統(tǒng)要進(jìn)行融合所須付出的成本高昂。即便是同一廠商開發(fā)的多套硬件系統(tǒng)之間也難以互聯(lián)互通，軟硬件緊密耦合，軟件只能在特定類型的可編程邏輯控制器（PLC）和I/O上運行，編程代碼不能復(fù)用和移植。這些都極大阻礙了工程開發(fā)效率和運營效率的提升。

上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，固然存在技術(shù)演變的歷史因素，但更主要的是各自動化廠商構(gòu)筑了堅實的“護(hù)城河”：用戶一旦選擇了某個廠商的系統(tǒng)，也就幾乎固定了可用的軟硬件、架構(gòu)和技術(shù)路線。

或許你對工業(yè)4.0、數(shù)字孿生、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等詞匯已耳熟能詳，但如果無法打破壁壘，這些目標(biāo)只能成為鏡花水月。要真正實現(xiàn)IT與OT的深度融合，必須填平這道“護(hù)城河”，進(jìn)行一場徹底的自我革新。

施耐德電氣認(rèn)為，當(dāng)今市面上的“開放式自動化”還不夠開放，可互操作和方便移植的應(yīng)用軟件將是下一代工業(yè)的重要支撐?，F(xiàn)在，是時候在工業(yè)自動化領(lǐng)域大膽拓展開放的新天地了。

施耐德電氣提出的開放自動化由基于IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的各種即插即用自動化軟件組件組成?！巴ㄟ^對硬件和軟件全生命周期的解耦，EcoStruxure開放自動化平臺支持使用以資產(chǎn)為中心、可移植、經(jīng)驗證可使用的軟件組件來構(gòu)建自動化應(yīng)用程序，而無需依賴底層硬件基礎(chǔ)設(shè)施。這種以軟件為中心的方法大大降低了成本，同時提升了性能，并通過自動化執(zhí)行低價值任務(wù)及消除工具之間的任務(wù)重復(fù)，使工程師得以自由創(chuàng)新。”施耐德電氣全球高級副總裁，下一代自動化負(fù)責(zé)人Fabrice Jadot說道。

在用戶層面，強烈的開放需求已然顯現(xiàn)。

“如果說在2014年以前還僅僅是像?？松梨冢‥xxonMobil）一部分工程技術(shù)人員希望沖破現(xiàn)有的硬件軟件捆綁的分散控制系統(tǒng)（distributed control system，DCS）帶來的許多負(fù)擔(dān)，那么經(jīng)過多年的不懈努力，如今這已經(jīng)為包括默克（Merck）、杜邦（Dupont）、殼牌（Shell）、巴斯夫（BASF）、喬治亞太平洋（Georgia Pacific）和?？松梨诘却笮凸I(yè)制造商對傳統(tǒng)流程自動化供應(yīng)商提出了新的要求：要求它們采用開放、互操作和原生安全的IT/OT融合解決方案，即將信息技術(shù)IT和操作技術(shù)OT統(tǒng)一并融合為一個管理和控制的單一系統(tǒng)?！盤LCopen中國組織名譽主席、中國智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化工作組專家、工信部智能制造標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)工作組專家彭瑜指出，建立全開放、互操作的自動化系統(tǒng)，才是工業(yè)自動化的出路。

施耐德電氣副總裁、開放自動化及合作業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人John Conway解釋說，該公司倡導(dǎo)的開放自動化與我們過去所討論的開放自動化，兩者的概念、內(nèi)涵存在區(qū)別。以前所謂的“開放自動化”更多是從數(shù)據(jù)溝通角度而言，目前所討論的開放自動化，是基于軟件組件的概念，不同的軟件組件就是不同功能模塊。

開放自動化能帶來什么？

開放自動化旨在釋放工業(yè)4.0所展望的無限可能性，全面提高工業(yè)運營的效率、韌性、生產(chǎn)力、敏捷性和可持續(xù)性。

工業(yè)領(lǐng)域著名咨詢機構(gòu)ARC顧問集團在《開放自動化之路》報告中對此進(jìn)行了詳盡剖析。ARC認(rèn)為，運營技術(shù)（OT）領(lǐng)域可以通過模仿信息技術(shù)（IT）領(lǐng)域和創(chuàng)建IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)化自動化層而受益，該層可以像Linux標(biāo)準(zhǔn)化IT執(zhí)行環(huán)境那樣跨廠商進(jìn)行移植?！皹?biāo)準(zhǔn)化的自動化系統(tǒng)層在經(jīng)濟上非常有價值?！崩纾麄€行業(yè)的最終用戶每年要花費200億~300億美元來為客戶提供服務(wù)。通過標(biāo)準(zhǔn)化自動化層，能夠避免很大一部分開支，通過消除廠商鎖定和打開自動化創(chuàng)新的大門，可節(jié)省寶貴的工程時間。

ARC白皮書援引一項第三方研究表明，與當(dāng)前的自動化工程系統(tǒng)相比，EcoStruxure開放自動化平臺可將工程小時數(shù)減少68%。ARC預(yù)測，如果能應(yīng)用于工業(yè)自動化的安裝基礎(chǔ)上，每年可節(jié)省數(shù)十億美元的成本。在工廠的整個生命周期內(nèi)，節(jié)省下來的成本可能會更多，因為軟件成為了可復(fù)用、長期存在的資產(chǎn)。

這些效益并不是停留在紙面的數(shù)字而已。

施耐德電氣在其位于上海的智慧物流中心部署了EcoStruxure開放自動化平臺以降低成本并提高效率。得益于軟件與硬件的解耦，根據(jù)流量需求的變化來修改輸送線路變得更容易，也更具成本效益。借助EcoStruxure開放自動化平臺，故障識別和排除的速度提升至原來的四倍，錯誤率減少了45%，物流中心吞吐量提高了5.3%。

基伊埃集團（GEA）是食品加工行業(yè)規(guī)模最大的技術(shù)供應(yīng)商之一，業(yè)務(wù)涉足諸多產(chǎn)業(yè)。EcoStruxure開放自動化平臺極大簡化了IT與OT之間的集成，使基伊埃及其客戶的敏捷性顯著提升。GEA自動化與控制業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Matthias Wiemann表示：“實現(xiàn)IT與OT的結(jié)合是基伊埃的愿景之一，EcoStruxure開放自動化平臺助力我們實現(xiàn)對客戶的承諾。攜手施耐德電氣，我們采用EcoStruxure開放自動化平臺在諸多項目上展開合作，在加快上市速度的同時提升了敏捷性，而這正是食品和飲料以及制藥等關(guān)鍵行業(yè)所需要的?！?/p>

“我們希望將EcoStruxure開放自動化平臺打造成為一個能夠涵蓋離散、混合以及流程行業(yè)的，強大的開放自動化系統(tǒng)?！睋?jù)施耐德電氣工業(yè)自動化業(yè)務(wù)產(chǎn)品管理全球總監(jiān)張開石透露，EcoStruxure開放自動化平臺從食品飲料和物流行業(yè)出發(fā)，今年內(nèi)將擴展到水和污水處理行業(yè)。今后幾年，每三到六個月就會推出一個新版本，不斷擴大所覆蓋的行業(yè)。

但是，任何一項顛覆性創(chuàng)新，從設(shè)想、試驗、落地到推廣過程中，都會因打破原有的思維定勢和利益格局而遭遇阻礙。盡管開放自動化的呼聲越來越高，但它也概莫能外。

對此，John Conway保持高度清醒?！澳壳皝砜醋畲蟮奶魬?zhàn)來自兩方面，首先是IEC61499整個標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)里面采用會受到阻力。第二個可能比較大的挑戰(zhàn)，因為這是一項顛覆性的技術(shù)，我們之前比較習(xí)慣的控制系統(tǒng)一般都是循環(huán)式、掃描式、周期性的，突然之間變成這種很像IT工程師的工作模式，人們的思維方式和工作方式上面臨非常大的改變。”

開放了的自動化還安全嗎？

開放，往往意味著易受外來入侵，會帶來不穩(wěn)定、不安全，而穩(wěn)定可靠是自動化領(lǐng)域的“命門”。開放自動化固然能帶來大量靈活性和成本優(yōu)勢，但開放，是否意味著存在安全隱患？

“自動化系統(tǒng)的開放性和信息安全性不互相矛盾，相反，兩者對于我們來說是相輔相成的?！睆堥_石解釋說，討論信息安全存在一個大前提，那就是現(xiàn)有大多系統(tǒng)之間無法做到原生的互聯(lián)互通以及軟件代碼的復(fù)用，但是，IT技術(shù)大幅度的開發(fā)，IT和OT之間的連接需求越來越多、越來越普遍。

他表示，現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)在最初提出設(shè)計時并沒有信息安全的概念，“導(dǎo)致現(xiàn)在的情況是大量的信息安全措施主要通過打補丁的方式。從EcoStruxure開放自動化平臺本身來講，信息安全壓力相較于現(xiàn)有的自動化系統(tǒng)要更小?！?/p>

為什么這么說？據(jù)介紹，EcoStruxure開放自動化平臺在研發(fā)環(huán)節(jié)就采取端到端的信息安全理念，從最底層的互聯(lián)互通產(chǎn)品到邊緣控制再到軟件與數(shù)字化服務(wù)層，產(chǎn)品開發(fā)注重信息安全，同時，EcoStruxure開放自動化平臺更多安全等級認(rèn)證，也正在逐步推進(jìn)中。

張開石強調(diào)，從整個工業(yè)自動化生態(tài)圈來說，施耐德電氣目前所提倡的開放自動化不等同于開源自動化?！拔覀儦g迎所有的技術(shù)支持商、開發(fā)者來開發(fā)不同的功能塊，但必然存在一套嚴(yán)格的審核機制來確保工業(yè)信息安全。”

在一個真正開放的工業(yè)生態(tài)圈內(nèi)，人的角色，也將被重塑。對于老一輩工程師而言，他們所擁有的自動化領(lǐng)域?qū)I(yè)知識將以軟件組件形式封裝留存下來，年輕一代的工程師與其說是控制工程師，不如用“數(shù)據(jù)工程師”來形容他們更為貼切。

這種傳承，有助于企業(yè)人才的勞動力技能轉(zhuǎn)型，也有利于彌補傳統(tǒng)的自動化勞動力和專業(yè)技能短缺。同時，封裝功能塊大大降低了工程復(fù)雜系數(shù)，IT與OT融合將變得更加原生。

作為自動化領(lǐng)域頭部力量，為什么施耐德電氣是最積極推動開放自動化的廠商？這其實與其開放和協(xié)作基因密不可分。

“早在90年代，我們就已經(jīng)將以太網(wǎng)用于工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)時，很多公司都認(rèn)為施耐德電氣的做法比較瘋狂。但是后來，以太網(wǎng)的確成為了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的一個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?！盝ohn Conway說，之所以推出開放自動化平臺，一方面是看到市場對更開放的平臺存在強烈需求。另一方面，是工業(yè)4.0概念之下出現(xiàn)過非常多先驅(qū)的技術(shù)模塊和概念，但始終沒有進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)，究其原因，各個不同廠商之間自動化系統(tǒng)的專有性已經(jīng)變成一種阻礙。

因此，要完全實現(xiàn)第四次工業(yè)革命的藍(lán)圖，必須從根本上改變現(xiàn)有的技術(shù)模型，從龐大的工程工作、缺乏模塊化以及其他各種阻礙因素中解放出來。

開放自動化，這場非同尋常的跨時代變革已經(jīng)來臨。