数字化引领下的自动化（开放自动化与数字化创新）

技术供应商正在接受开放自动化。例如，最近推出的 Bosch Rexroth ctrlX 自动化平台，就是遵循了开放自动化原则。该系统基于 Linux 操作系统，是一个开放的工业自动化平台，允许客户在他们认为合适的任何地方，最大程度地自由应用或调整他们的控制系统。图片来源：Bosch Rexroth

作者 | Allen Tubbs

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随着开放自动化的进步、开源设计以及更易于实施、更灵活的自动化系统，数字化创新正在为制造企业带来更好的客户体验。

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录像带倒带机与工业机器控制有什么相关性？让我们思考一下硬件与软件所扮演的角色。机器有一个用于控制整个过程的控制器（硬件），要从硬件故障中恢复，需要精准的替换该控制器。要更换硬件，客户必须等待厂家发货，或者再保留一个完全相同的备件，该备件只在将来需要的时候才使用，但这会占据宝贵的资源。然后，根据任何给定设施中不同控制器的数量，确定备件的系数。这些边缘资产被称为“备品备件”，是自动化或其它工厂已经付费但未使用的组件。这不是一个理想的解决方案。

“请注意倒带”，是在 Blockbuster 音像店的门上、墙上、磁带上和电影盒上常见的礼貌建议（如果音像店磁带没有完全倒带，这些标志总是比商店服务员的犀利的目光来得更友好）。音像店的终结不仅仅是技术原因，更好的客户体验加速了它的灭亡。Netflix 进入市场并告诉客户将滞纳金、倒带和走出家门来租影碟忘到脑后吧。

通过创建全新的业务模式，并开始使用数字化技术来为客户带来更好的体验，Netflix 创建了一个家庭数字商店，让客户可以更方便地租用视频。他们从硬件（塑料磁带和 DVD 光盘）转向完全数字化的在线内容。由于硬件不再是观看电影的必要条件，客户体验得到了极大的改善，同时产品可用性也得到了提高。

由于机器控制的专业性，一直以来，自动化系统的备品备件以及未使用资产的都是一个亟需解决的问题。机器控制需要实时处理器、专用的通信硬件和专有操作系统软件，这些软件通常需要针对特定处理器进行配置和设计。所有这些软件和硬件组合成一个产品包。例如， 就某些自动化供应商的 PLC 产品而言，有超过 160 种类型的硬件。

维护一系列的控制硬件对最终用户来说是昂贵的，其实对供应商来说成本也不低。硬件开发和维护、UL 和 CE 评级的认证成本、文档开发、生命周期管理等都会产生额外成本。备品备件资产的过时、老化也是一个问题。这 种模式不可能进行全线技术升级。

Netflix 打破了电影发行的常态，刚开始时并不容易。Netflix 注重客户体验，现在已经发展成为拥有超过 1.8 亿订户的行业领先的流媒体内容服务商。旧模式达到了应用极限，必须开发出新模式，以实现更高的效率和价值水平。一些在 IT 软件方面已经很流行的软件技术变革，开始在 OT 软件中发挥作用。

“一次编写、随处运行”，是 Sun Microsystems 在 90 年代提出的概念，这代表了创建依赖硬件的软件的变革。这个想法是 ：代码应可以在个人电脑、移动和嵌入式设备或服务器上运行，只需最少的更改（如果需要的话）。将软件从硬件中解放出来的这一小步，为硬件标准化打开了大门，这样就只要满足运行软件所需的处理器和内存需求即可。一旦如此，硬件价格就会急剧下降，而可用性会大大提高。

从软件的角度来看，容器化软件也使硬件和软件分离变得更容易。不再需要专有操作系统来运行控制系统。容器包含应用程序代码和运行所需的选项，而无需单独安装支持软件。由此开始将软件分解成可管理的块，并允许开发人员专注于构建他们的价值，而不是重复开发系统支持代码。开发人员可以将操作系统留给专家处理，而使用 Docker、Kubernetes 和 Linux Containers 等容器系统，单独部署与其相关的软件。

开源软件 (OSS) 正在帮助开发人员将复杂的应用组合在一起，而无需从头开始开发。借用 Java 的概念，OSS 可以描述为“一次 编写、多处使用”。OSS 的一个好处是代码只需编写一次，后期维护由一大群开发人员进行。比如开源消息队列遥测传输 (MQTT) 代理 Mosquitto。它允许开发人员使用 MQTT 代理功能，而无需为应用开发唯一的代理。这样可以节省大量的工程时间，开发团队就可以有更多时间来专注于实现价值。

工业控制器的价值正在从物理硬件转移到数字化内容。不再将控制器的价值绑定到特定硬件，而是将工业控制的价值从物理容器中解放出来。没有必要将有价值的资产留在备品备件仓库等待将来使用。

容器化软件在系统价值和专有硬件的必要性之间设置了距离。不再需要与操作系统的直接交互以及与硬件系统的复杂纠缠。这样就可以有更多选择，还降低了成本。开源软件与容器化软件的作用相似，但与关切点联系更紧密。开源软件消除了专有系统固有的冗余，允许专注于价值流。更多地关注价值流而更少关注冗余支持功能，可以降低总体成本并提高最终产品的质量。

工业自动化供应商正在拥抱开放式自动化。通过构建 Linux 操作系统，控制自动化平台可以遵循开放式工业自动化原则。开放式自动化体系结构允许客户最大限度地将其控制系统灵活地移动到他们认为合适的任何方向。

时间敏感网络（TSN）、5G（下一代无 线通信）和区块链等新技术将推动我们在数字化内容道路上走得更远，但在工业制造业中没有必要遵循 Netflix 模式。显而易见的是，从物理硬件到数字化内容的转变正在顺利进 行，而对客户体验的关注将推动其朝着正确的方向发展。

关键概念：

■ 从物理硬件到数字化内容的转变正在顺利进行。

■ 通过构建 Linux 操作系统，控制自动化平台可以遵循开放式工业自动化原则。

■ 开源软件正在帮助开发人员将复杂的应用组合在一起。

思考一下：

您是否正在实施开放自动化，以降低开发成本并提高易用性和灵活性？