开放自动化——工业自动化的未来

1、开放是不可逆转的发展趋势

放眼IT回首过去30年，互联网云计算在世界各地非常流行，这导致了整个社会生产组织、商业组织甚至社会团体的无数创新和逆转。其成功的基石根植于开放互联网标准和云计算标准的实施，使互联网的应用可以存在和增长，创造了一个强大、充满活力和创造力的平台，并使全部客户都能从中受益。

近年来，在工业领域，由工业4.0、工业互联网所驱动的概念、软件、产品和开放架构的实施，正在重新定义工业和离散制造业的自动化构造——向更为开放的方向迈进。这一趋势是不可逆转的，并把继续提升整个行业的效率和营运能力。但实际上，工业自动化行业正在接纳它“开放”趋势，这并不是先知，PLC跟DCS在70年代就已经开始应用推广，但一直缺乏完整的规范化控制系统配备和组态语言。DCS，PLC硬件和软件的结合造成不同制造商的商品不兼容和互相操作。此外，在升级系统和软件时，客户只能依靠原始制造商。一旦缺乏服务(如配件无法提供，新软件技术难以引入等)，终端用户将无能为力。面对工业自动化行业，这一堡垒极大地制约了进一步的高质量发展。

随着这些问题在业内逐渐达成共识，终端用户对开放式自动化控制系统的呼吁和要求也越来越强烈。开放自动化的目的是开放、互相操作和内部安全IT/OT集成解决方法，集成单一的管控系统，解决用户和行业面临的棘手问题。因此看得出，只有当工业自动化加快时，IT该领域学习开放的概念，一般接纳多个供应商的开放标准，为最终用户提供普遍的产品和供应商选择，意识到这种竞争是创新的驱动力，能让工业应用开发人员使用这些标准，建立各种应用可能难以建立，工业自动化能够实现定性的飞跃。

2、从开放流程自动化论坛（OPAF）谈起

2016年，在客户对开放流程自动化的强烈需求下，美国终端用户主动组织下一代开放流程行业自动化系统OPA规范活动。与此同时，欧洲也为中小型制造企业发起了动议Daedalus该项目旨在积极试着在离散制造中使用分布式智能控制系统。经过五年的推广，该项目已处在实用阶段。

其中，OPA规范化活动具有鲜明的特点。比如，它完全吸收和继承了工业OT/IT标准的目前结果对所有利益相关者持开放态度，并始终注意联系实际状况进行验证。标准的制定还必须经得住实验床和工业设备实验的检验和验证。OPA规范化的目的是妥协DCS从传统的Ll、L2、L3系统架构发展为开放过程自动化的双层系统架构——下层OT数据中心主要包括各种虚拟中心DCN，即数字控制节点；ASP，即先进的计算平台。可安置在平台上SCADA，HMI和MES等候，同时通过符合OPA通讯架构，连接各种通讯架构，连接各种通讯架构DCN能够执行数字计算节点DCS，PLC同时，目前功能也可以用DCS，PLC通过DCN接口，连接到整个系统。

2016年，埃克森美孚（ExxonMobil）开放流程自动化论坛，面向流程工业控制系统（OPAF）。致力于运用最新的分布式云计算技术和虚拟技术，重新定义了20多年来不变的构造，包含DCS，PLC，先进控制与提升操作息息相关MES。
为了验证OPA埃克森美孚与洛马合作建立了四个关键性能（互操作、互换、组态移植和应用移植）的系统集成实验室，10家企业参与（ABB，ANSYS，AspenTech，InductiveAutomation，Intel，nxtControl，RStahl，RTI，SchneiderElectric和WindRiver）。旨在探索核心技术的可行性，验证不同供应商提供的硬件软件系统集成能否正常运转。

通过实验室验证，不同硬件和软件部件的可执行性、可互换性、组态和应用程序的移植性都取得了良好的效果。因此，埃克森美孚进一步制定了开放过程自动化的研发计划，该计划已于2021年进入中试阶段。预计2023年将结束所有中试~商业部署始于2026年。

3、工业系统编排的挑战

在明确了开放自动化的目的以后，怎么管理开放自动化系统是一个重要的挑战。所以，2020年上半年，埃克森美孚和加州CPLANE.ai对整个开放式自动化系统进行云、集成和管理。2020年上半年，试验也取得了良好的效果。那么，什么是工业系统的编排？

过去，系统编排技术被大规模使用IT在工业中，在复杂的工业体系中使用是一种非常新的尝试和挑战。工业布置系统是一个系统集成，为大型工业复杂系统提供数字生命周期管理，主要管理系统中的所有计算元素、软件堆栈、控制应用程序、网络和容器。随着下一代工业控制系统的快速改进和数字技术日益复杂的过渡，定制工业系统的系统安排将成为由多个供应商组成的开放控制系统。

当第一阶段开始时，我们应该找到不同的DCN，重新输入系统要求，智能布署各种可用的计算部件；
在第二操作阶段，需要对问题进行监控和自动发觉，自动修复问题，维持可扩展性，同时也可以进行维护和升级；
第三个进化阶段是需要增加、功能升级和能力拓展的阶段。

4、共创开放自动化机不可失

毫无疑问，随着开放自动化生态体系的悄然扩张，工业自动化也正在从目前的传统硬件和软件捆绑转变为根据最终用户的需配备。从传统的金字塔、多层分级系统到统一、独立于制造商的控制系统一体化，系统得到了普遍的应用IT和OT选用的IT/OT整合行业或经营标准的方案转型。

转型可能需要很长时间，但从目前的发展势头来看，永远不会超过10年。因此，工业自动化供应商有独特的机会，站在自动化控制进步的正确一面，开发基于开放标准的系统，参加开放标准生态建设。把握时机的关键是付诸行动。我国广大的自动化工作者，也必须要有清醒的认识和态度，不能够躺平，等待先进工业国家完成转型之后才付诸行动是不可取的。幸运的是，中国越来越多的自动化企业和开发人员关注这一趋势，请关注并使用开放式自动化标准。如果有更多的组织、人员和热情从奢谈工业互联网转向务实和落地，必不可少的前提一定是共享开放自动化的标准，共筑开放自动化的生态系统，共创开放自动化的未来。

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