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施耐德电气:以开放和软件定义,引领工业自动化变革

发布时间2023-07-02人气:22

工业自动化是现代工业革命的核心。通过自动化,工厂实现了劳动效率提升、生产规模扩大以及产品质量上的优化。然而,传统的工业自动化系统往往是封闭和专有的,软硬件强力捆绑导致了兼容性差、缺乏互操作性、难以升级迭代等问题,系统限制已经日渐成为阻碍企业享受数字化红利的拦路虎。

尤其在工业4.0提出以后,很多ICT技术被引入到OT中,为了与越来越先进开放的IT世界融合,工业自动化领域必须解开束缚,打破“各自为政”的壁垒,以更加“开放”的姿态,迎接创新和变革。

在施耐德电气2023年创新峰会上,施耐德电气高级副总裁、工业自动化业务中国区负责人庞邢健表示,“工业转型的下一步是充分利用数字化工具,融合能源、自动化和软件这三大因素,并贯穿企业从设计建造到运营维护的全生命周期,从单个工厂到整个产业链,与生态伙伴携手共赴开放、高效与韧性、可持续、以人为本的未来工业。”

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基于新标准,推出开放自动化平台

其实开放自动化并不是一个新概念,早在1993年,国际电工委(IEC)就制定了用于统一PLC、DCS、IPC、CNC和SCADA编程系统的国际标准IEC 61131-3,为工业自动化走向开放奠定了基础,如今这一标准已经在大量工业控制场合得到广泛应用。

但IEC 61131-3标准适合单机运行,要实现分布式控制的设计不仅工作量大,还需要大量的手动修改,难以满足当下日益复杂的工业系统的要求。为了实现可复用、可移植和可操作的需求,IEC开发了面向分布式控制系统的标准IEC 61499。

施耐德电气工业自动化中国区业务市场总监杨航认为,从IEC61311标准到IEC61499标准,是技术趋势的必然结果,到了这个节点我们就需要做出变化。这是一个国际技术联盟的共同努力,施耐德电气也愿意担当其中一个推动者。

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  施德电气工业自动化中国区业务市场总监杨航

“我们正在业界积极推动IEC61499的使用,并在2020年推出了基于IEC61499标准的EcoStruxure开放自动化平台,通过软硬件解耦,突破现有系统限制,让IT/OT真正融合,推动工业自动化产品也能像IT产品那样‘即插即用’。平台是敏捷开发的方式,每年都会有两个以上版本的更新发布,目前已迭代至V23.0版本。”

说到新版本,杨航介绍,EcoStruxure开放自动化平台V23.0版进一步扩展为集离散、混合和流程工业运营操作于一体的统一控制软件平台。具体有四大更新,第一,强化与AVEVA系统平台融合,可复用现有应用图形,加快系统设计。第二,增加用于程序自动化逻辑设计的图形化界面编辑器,提升运营效率。第三,开放自动化人机界面(HMI)和归档功能,兼容Windows和Linux操作系统,支持跨系统灵活部署。第四,简化并减少35%的工程组态工作量。

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杨航透露,EcoStruxure开放自动化平台推出近3年来,收到了全球各个行业总包商、设备制造商、系统集成商和用户的积极反馈。目前在食品饮料、物流、水务及环保公用事业、海水淡化等行业获得了广泛运用,帮助客户提升了业务灵活性与可持续发展能力。

以专注冷链物流和仓储的国内企业京科伦为例,企业借助EcoStruxure开放自动化平台更高效地分析、编辑或更新系统,满足了客户对服务灵活性的需求。调试时间缩短30%,产能得到切实提升。

位于上海的施耐德电气智慧物流中心部署EcoStruxure 开放自动化平台后,输电线路在面临不断变化的运输要求时能实现更容易、更经济的调整。故障识别和排查速度提升至原来的四倍,错误率减少了45%,吞吐量提升5.3%。

在“开放性”之外,施耐德电气认为,未来的工业自动化还将更加“以软件为中心”。

以软件为中心,让工业自动化系统更智能

未来工业需要一种数字化思维方式,而软件和数据是其中的关键。

以软件为中心,即软件定义,就是用软件去定义系统的功能,用软件给硬件赋能,实现系统运行效率和能量效率的优化。本质就是在硬件资源数字化、标准化的基础上,实现应用软件与硬件的深度融合,推动应用软件向个性化方向发展、硬件资源向标准化方向发展、系统功能向智能化方向发展。

以软件为中心的自动化系统可以降低运营成本,提高灵活性,提升工业企业的可持续发展前景。杨航说,越来越多的设备开始以软件为中心,在提高性能的同时支持远程操作和服务。

他指出,现在厂商间的差异已经慢慢集中在边缘计算层和软件层,这打破了厂商之间的壁垒,只要符合标准,就可以用同一套软件去驱动不同厂商的硬件运行。当然,这还是一个新技术,尤其是软件方面,大家算法不同,有快有慢,需要很多场景去试验。

比如说,在管廊、隧道这样相对简单的应用场景中,工业自动化系统只需要具备控制风机、进风量、灯光等简单的功能。在这类场景,开放的、以软件为中心的优势就能很好地发挥出来。只要做好一套系统,就可以把库或模型应用到其他场景中,实现复用,无需再重新编程,极大减少了工程量。供热场景也是一样的道理。

还有在分布式I/O场景中,以软件为中心的工业自动化系统,可以节省大量硬件成本,因为硬件不一定要用PLC,用工控机就可以,计算逻辑都在软件里,只需要算力。而且在未来,当需要采集更多的IT数据时,对算力的要求会更高,对控制的要求反倒不高。这个时候用工控机就能节省大量的PLC成本。这种方式目前已经应用到了施耐德电气上海智慧物流中心。

本土化研发和生产,强化“中国中心”

作为一家法国企业,施耐德电气已在中国深耕36年。在这三十多年里,中国的创新能力不断增强,施耐德电气将前沿技术和本土智慧充分结合,帮助中国企业实现高效和可持续的发展。

杨航走访过很多OEM厂商,在他看来,“现在中国的自动化控制行业百花齐放,国内的OEM厂商已经有足够的资格来挑剔供应商,对价格、性能以及定制化的要求都很高。为了得到更多的国际份额,国内厂商走的是高性价比路线。”

除了对价格敏感,国内厂商对产品性能和定制化的要求也很高。以伺服为例,这一使用场景对精度和速度有着极高的标准,客户需要你的速度稳定性、易用性、应变性、应用性都达到非常高的水平。

为了满足中国本土用户的需求,施耐德电气持续加码在中国的投入,建立了集技术、研发、销售支持为一体的中国中心(China Hub),极大缩短了产品上市时间,强化了中国研发、中国首发。

杨航举例说,此次在创新峰会上展示的Lexium 18伺服驱动器,就是由施耐德电气工业自动化中国研发中心根据本土需求研发设计,并在施耐德电气无锡工厂规模化生产的。接下来我们还会推出跟Lexium 18伺服同一系列的总线、控制器产品,形成一个完整的链条,逐渐完善伺服行业。

此外,施耐德电气观察到,数字化转型大势下,行业内很多人对如何做数字化其实是困惑的。不同行业、不同企业的自动化水平和管理水平各不相同,有些行业工艺复杂,数据分析很困难,作为供应商单纯提供软件产品并不能解决他们的问题。施耐德电气中国区做出了一个决定——引入咨询。

施耐德电气将自身从生产到预测、管理的工业全流程业务经验提炼出一套咨询体系,结合中国市场的需求和本土人才资源,推出了双碳咨询、绿色智能制造咨询、精益咨询、供应链咨询等服务,通过大量走访和交流,帮助客户去分析现状、诊断问题,制定解决方案。

当下数实融合不断加速,工业企业需要加强产业链上下游各环节的协同和共享。施耐德电气秉承开放创新的理念,面向系统集成商合作伙伴推出了工业SI同盟全球项目,与生态伙伴共同探索创新技术,为终端客户创造更大价值。自去年落地中国以来,已经帮助一批中国企业链接施耐德电气全球资源,加速了自身数字化转型进程,在激烈的市场竞争中赢得先机。


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