本报记者谭伦上海报道
距离经济学家威廉·拉佐尼克提出“历次工业革命都起源于车间”的17年后，现代工业在2024年又一次来到变革前夜。随着5G、边缘计算、人工智能等前沿技术融入车间制造产线，现代工业控制系统再度迎来一场巨变，而这次的关键词，则是——开放。
过去50多年来，以自动化为核心技术的工业控制系统一直在制造领域扮演关键角色。借助于现代计算机与信息技术的参与，工业企业的生产进入了精简高效的数字化时代，但与之而来的是，由专用的自动化控制器及有线网络和通信设备组建的传统工控系统生态也在逐步变得固化，构建一个开放的自动化系统正在成为全球工业界的共识。
“这正是我们所畅想的未来工业的愿景之一。”9月24日，“CIIF2024中国国际工业博览会”在上海拉开帷幕。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丁晓红向《中国经营报》记者表示，软件定义、开放的工业自动化以及由之推动的绿色可持续，正在成为未来工业演进形态中的重要特征。
作为成立于1836年的全球能源管理、工业自动化和数字化解决方案巨头，施耐德电气一直致力于帮助全球工业企业打造面向未来的新型竞争力，这也促使其成为最早思考并积极拥抱未来工业的践行者。丁晓红表示，今天，5G、人工智能、数字孪生等前沿创新技术的发展，使得打造软件定义、开放的自动化工控系统，并实现工业企业效率提升、持续优化和可持续性成为可能。
而这一理念，也与我国大力倡导推进新质生产力发展和新型工业化的政策相契合。记者注意到，继党的二十大报告明确提出，到2035年要基本实现新型工业化的目标后，今年多地《政府工作报告》都将2024年锚定为培育新兴产业、未来产业的关键一年，聚焦发展新质生产力，培育产业新动能，成为我国加速迈向未来工业的重要驱动力。
在此背景下，本届展会期间，施耐德电气也在2023年推出《5G+PLC深度融合解决方案白皮书》的基础上，再度携手信通院等伙伴发布了《工业蜂窝网赋能的开放自动化解决方案》，分享其在工业蜂窝网与边缘算力赋能开放自动化的应用实践，为业界提供了迈向未来工业的创新思路。
打破壁垒：自动化由封闭走向开放
长期以来，PLC（可编程逻辑控制器）作为工业自动化的核心控制器，成为工控厂家争夺市场的利器。但由于传统PLC功能和性能与其硬件紧密相关，不同厂商之间的软硬件难以互换和移植，这也使得工控厂商围绕PLC形成了一个封闭的软硬件生态圈。
而纷繁复杂的工业通信协议，则加剧了传统工控系统架构下的这一壁垒。传统工业网络不同层级间的网络协议各不相同，进一步增加了产线工业设备互联的限制。据统计，目前工业通信协议的国际标准已超过30种。随着万物智联、海量数据和多样性应用需求的不断增长，传统工业控制系统算力灵活性短板日益凸显。“这也使得减少对特定硬软件依赖、建立一种更开放的工控系统架构，成为工业企业的迫切需求。”丁晓红认为，采用软件定义的新型开放自动化架构，已成为工业产学研界的共识。
为此，作为产业一方，施耐德电气以更为积极的先行者角色参与了这一研发进程，并收获成果。2023年，施耐德电气成功推出了5G+PLC产线改造实践，通过引入5G网络，率先将传统PLC南向连接变成无线，首度开启了通向开放自动化的标志性进程。
到了今年，这一进程更进一步，加入工业蜂窝网为开放自动化赋能。丁晓红介绍，今年成果的最大特征之一，就是将硬件控制的PLC换成了软件平台，也就是软件定义的自动化。
这套软件定义的自动化方案，即施耐德电气EcoStruxure开放自动化平台，是开放自动化系统架构的一个实例。它由基于IEC61499标准的各种即插即用的自动化软件组件组成，无须依赖底层硬件基础设施就能实现控制功能，通过对硬件和软件全生命周期的解耦，带来可移植、可配置、互操作等开放自动化系统的所有特征。
据了解，自2020年发布以来，EcoStruxure开放自动化平台以3—6个月为一个周期持续迭代，至今已经更新至V24.0版。最新版本在易用性、高可靠、广泛通信连接、系统与规模扩展、原生集成AI功能等五个方面得到了强化。截至目前，该平台已经在交通、基础设施、水、物流、厂务系统、离散工业生产线、数据中心等多个行业得到广泛应用。
收益几何：一条工业产线的蜕变
一个基于软件定义的开放自动化系统，将如何给工业企业带来实际收益？ 位于上海市普陀区绥德路的施耐德电气工厂内一条柔性产线的升级提供了力证。
在这条针对接触器的全自动柔性装配线上，磁悬浮轨道配合机械手有序递送着需要装配的产品元件。AI视觉与虚拟化控制技术相结合，对相机拍摄的产品图片进行预测分析，准确筛拣出存在质量缺陷的产品。
这条装配线过去传统方案的整体信息流冗长复杂，工业AI相机也价值不菲、运营复杂。经过改造后，施耐德电气将工业蜂窝网与开放自动化平台相结合，将模型训练算法、推理算法分别部署在AI引擎和边缘算力平台中，从而节省了单独部署AI相机以及软件所需的成本。
丁晓红告诉记者：“系统中的视觉、机器人控制、I/O以及文档管理等功能融合一体，打破了原有的分层壁垒。这一方面大大降低了成本，另一方面由于使用自身的视觉算法，设备调试周期大幅缩短，效率也得到更大的提升。”
在另一台用于将银触点铆合到接触器上的全自动铆银机上，实体PLC硬件设备已被虚拟PLC取代。由于这台铆银机传统所用的PLC已经运行10年以上且已停产。一旦出现故障，维修或替换将面临困难，甚至可能造成生产线的长时间停顿，影响生产计划和交货周期。而更令人头疼的是，实体PLC与软件程序一对一的绑定关系使程序不能复用，设备改造升级成本高，同时由于老旧的PLC缺少相关的一些通信功能，数据采集也十分困难。
为了解决这些问题，施耐德电气采用工业蜂窝网+虚拟PLC的方式对原有系统架构进行改造。通过这套方案的核心——EcoStruxure开放自动化平台，工业蜂窝网实现了与I/O系统的交互，并将原有的硬接线以无线方式取代，提高了产线的柔性。而开放自动化平台则实现了软硬件解耦，提高了软件的可重用性。
该系统已于2024年3月正式进入商用环境下运行，成功验证了工业蜂窝网赋能的开放自动化方案可以在高速设备（CT<5s）上使用，改造前后设备产品质量保持一致。据测算，10台自动铆银机可降低改造成本高达75万元，柔性产线改造后产品上市时间缩短了64%。
三位一体：通向可持续的未来工业
“这种改变，也意味着工厂不再需要为每个工站配备一台实体PLC，大大降低了产线的投资成本，并实现了控制功能的集中化。”在提及工业蜂窝网赋能的开放自动化所带来的最大收益时，丁晓红指出，这种改变能给企业带来实实在在的效率提升，并为工业的可持续转型打下坚实基础。
记者注意到，这家施耐德电气上海工厂始建于1996年，在2018年被工业和信息化部评为国家级“绿色工厂”，该工厂从减排到低碳，再从低碳到零碳，经过多年努力，如今已成为施耐德电气在华的“零碳工厂”和先进智能工厂代表。截至目前，施耐德电气在中国的30家工厂和物流中心中，已有19家“零碳工厂”，15家工信部认定的“绿色工厂”，14家第三方认证的“碳中和”工厂。
“借助工业软件，可以实现工艺流程的优化和能源效率的提升；而在自动化系统的助力下，优化流程、能源和资源利用都将有的放矢。”丁晓红强调。更为重要的是，作为业界耳熟能详的“能源管理专家”，施耐德电气能够通过能源的精准管理、优化和脱碳，创造可观的生态效益，最终帮助企业迈向可持续发展。在这一过程中，工业软件、自动化系统和能源管理缺一不可。
丁晓红透露，根据施耐德电气项目实践，通过能源与自动化的融合，将工艺性能和电能消耗进行整合管理，企业的资本支出将减少20%、停机时间减少15%、碳足迹减少7%—12%，同时盈利能力增加3%。
“作为可持续践行者，施耐德电气自身在这方面的努力从未停歇。”丁晓红在工博会上强调，碳排放既是全球话题，也是目前国内各行各业的关注重点。施耐德电气一直致力于帮助客户降碳，甚至通过诸如“零碳计划”等行动来帮助供应商降碳。这也是施耐德电气未来工业三大愿景之一——工业可持续的重要内容。
值得注意的是，就在今年8月，中共中央、国务院印发《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，首次对加快经济社会发展全面绿色转型进行系统部署。意见提出，到2030年，节能环保产业规模达到15万亿元左右，同时，围绕构建绿色低碳高质量发展空间格局、加快产业结构绿色低碳转型、稳妥推进能源绿色低碳转型。
丁晓红表示，作为行业赋能者，施耐德电气始终致力于帮助中国企业打造面向未来的绿色竞争力。截至目前，施耐德电气可持续影响力收入在全球总营收中的占比增至74%，帮助全球客户减少或避免了6.05亿吨碳排放，到2025年这两个数字将分别达到80%和8亿吨。
“对于今天的工业伙伴而言，可持续发展的目标正变得越来越迫切，其重要性也在企业的竞争力和影响力中愈加凸显。工业领域的创新不仅仅要着眼于当下的经营目标，还需要为未来的可持续挑战做好未雨绸缪的准备。”面向未来，丁晓红强调，施耐德电气希望真正以创新为驱动，与更多生态伙伴携手，共同打造迈向未来工业的可持续影响力。
