物联网工程就业方向六种逻辑输入设备

　　目前，工业企业大多“住在”一个由不同供应商使用特定软硬件创造，需要耗费额外的资源和财力管理各种不同设备的异构环境中

　　目前，工业企业大多“住在”一个由不同供应商使用特定软硬件创造，需要耗费额外的资源和财力管理各种不同设备的异构环境中。工业等设备有没有可能也贴上“开放”的标签？有没有可能朝着接口开放化、硬件标准化、软件通用化、网络智能化的方向迈进？UAP（Unified Automation Platform六种逻辑输入设备，统一自动化平台）是其中的一次前瞻性尝试，本文将是国内首次为你揭开UAP的面纱。

　　比如在通讯领域，为了解决标准以太网具有不确定性、无法用于工业现场的弊病，各个公司都开发了自己的专属现场总线或者工业以太网通讯协议，但彼此之间互不兼容，造成了明显的市场割据。

　　TSN和OPC-UA等技术体系的快速发展，实现了通讯标准与技术服务商的解耦，扩展了通用化组件的应用范畴。对于TSN这一趋势，我曾在文章《实时物联网RT-IoT终于有了自己的专属通讯网络TSN》中，进行过国内首次的全面解析。

　　典型的工业，比如PLC（可编程逻辑）、DCS（分布式控制系统）的操作系统都是异构的、I/O输入输出设备也是异构的，各个供应商的专有架构很难融合。

　　因此工业企业大多“住在”一个由不同供应商使用特定软硬件创造，需要耗费额外的资源和财力管理各种不同设备的异构环境中。

　　工业等设备有没有可能也贴上“开放”的标签？有没有可能朝着接口开放化、硬件标准化、软件通用化、网络智能化的方向迈进？

　　面对这样一个虽艰险但诱人的方向，革新的势力正在默默探索和推进，UAP（Unified Automation Platform，统一自动化平台）是其中的一次前瞻性尝试。

　　精通工业控制需要身怀各种绝技。因为在大型工业控制系统中，往往存在数百甚至上千个异构的硬件模块单元，他们分别来自不同自动化厂商。

　　西门子、施耐德、三菱、欧姆龙…他们使用的操作系统五花八门，比如各种经过裁剪的实时操作系统，VxWorks、Lynx、QNX、RT-Linux…还有Windows Embedded。

　　这些担任着工厂生产线上“大脑”的重任，可以说是自动化的稳定性之基础和智能化之核心。如果把“Opening Soon”摆在一贯显示“We’re Closed”的出没的地方，总有一种违和感。

　　人为制造的割据势力，令工业很长时间内无法冲破传统的封闭架构，触及到开放融合和敏捷开发带来的红利。

　　其次，工程不再需要依赖任何特定的硬件和拓扑，实现硬件与软件解耦，两者相互独立。工程师只使用一种工具就能配置所有的控制应用、HMI/SCADA系统和I/O连接，为工业互联网IIoT应用程序提供所需的基础架构。相关的软件和程序可以实现规模化管理，尤其在迭代或升级过程中，降低成本和提高效率。

　　最后，通讯走向标准化，通过南向接口，化解来自不同供应商组件之间的互操作性难题；通过北向接口，开发丰富的应用和服务六种逻辑输入设备，创造将云原生、DevOps等IT技术融入OT的可能性，享受由工艺技术更新和工业互联网带来的各种创新。

　　想象一下，工业自动化金字塔架构中的控制层，也就是PLC和DCS出没的领域，将变得越来越开放。这种变化无疑是颠覆性的，对于传统自动化厂商来说，这并不是好消息。因此中小玩家，根本无力撼动这个固化的市场。

　　根据Contemporary Control的报道，1968年，作为相近时期PLC的发明者之一，Dick Morley及其团队研制成功并推出了全球第一台PLC--莫迪康084，打造了工业自动化史上最重要的发明之一。后来，施耐德收购莫迪康品牌，联手创造了多款经典PLC产品。

　　如今，施耐德默默的推进UAP这个大胆的想法，相关研发尚处于静默期，据悉2020年左右将会逐步推向市场。

　　根据国内工业自动化市场的发展历程，上世纪80-90年代为PLC等产品的导入期，2000年前后PLC迎来高速增长期，按照PLC普遍10-15年的生命周期，未来3-5年将迎来PLC和DCS更新换代的高峰，也将是UAP等新技术发展的重要窗口期，将对行业格局产生深远影响。

　　根据公开信息显示，施耐德的这项秘密计划尚处探索阶段，该公司选择率先从流程工业起步物联网工程就业方向，经由开放过程自动化架构OPA（Open Process Automation）落地，数年之后才会逐渐扩展到离散工业，演进为贯穿整个自动化领域的UAP。

　　为什么选择从流程工业起步？这里借鉴上海工业自动化仪表研究院彭瑜老师的观点，“离散”的招数，“流程”早就见过了。他曾经提及美国工业圈的一种说法：在实现工业4.0的进程中，流程工业已经在飞行，而离散制造业还在办登机手续。以OPC UA技术为例，最早就是运用于流程工业，并取得显著成效后才被引入离散制造业。因此从流程工业起步，是一种可行且靠谱的做法。

　　施耐德和埃森克美孚，作为开放过程自动化社区OPAF的核心成员，致力于推进OPA架构，标准化现场设备的基本输入输出，及监管控制功能块的执行。OPA的成功需要调动最广泛的力量，目前OPAF社区已有超过110个成员，包括最终用户、软硬件供应商、系统集成商等。

　　为什么美孚也是开放自动化的重要力量之一？因为油气项目普遍非常庞大，工厂历史悠久，各个“朝代”的控制系统迭代周期不齐，老旧和新秀系统并存，面对成百上千的异构控制设备，流程行业比谁都头疼。同时因为使用量大，话语权亦强，实现的效益有利于锁定在企业内部。

　　OPAF正在进行的工作，运用最新的云计算技术重新定义DCS和PLC，还包括与优化运营密切相关的先进控制和MES。从2016年启动至今，现在开放过程自动化OPA架构已经从概念阶段，进入技术原型项目的落地阶段。

　　项目中的功能主要通过DCS和PLC来实现，这些不同大小的每个可以支持大约100-1,000个功能块。美孚认为自动化系统应该力求“极简”，使用更多、更紧凑的分布式。这些小型化的硬件设备每个可以控制1-2个闭环，从而创建用于流程自动化的微型服务。

　　此次原型项目的目标在于，基于标准的OPA架构，验证软硬件的解耦、应用程序开发与执行相互分离的可行性和先进性。证明了多厂商设备无需借助网关或转换器，完成互可操作的可行性。支持在厂商之间无需修改底层逻辑，自由更换组件的可行性、配置和应用的可移植性，以及应用开发的灵活性六种逻辑输入设备。

　　尤其值得注意的是在2017年被施耐德收购的NXT，该公司是基于IEC 61499标准的自动化解决方案提供商。IEC 61499标准虽然并不广为所知，但其对应的是当今几乎全部应用中的分布式自动化系统，实现了硬件与软件的分离。NXT把所有相关的自动化任务，集成于一个统一的方案之内，可以说打造了一款最为高效、最节约成本的分布式自动化架构工程工具。

　　新的NXT软件现已集成到施耐德的新一代物联网架构EcoStruxure中，作为边缘控制层的一部分物联网工程就业方向。据闻，施耐德正在考虑是否将NXT软件开源，以获得更为广泛的应用。

　　软件正在吞噬世界，工业领域的研究机构ARC Advisory Group对OPA的前景持有相当乐观的态度。ARC分析师认为，开放是一个必然趋势，OPA整合了工业控制领域的各种开放力量，这种整合代表了新技术从独立摸索走向商业化融合落地阶段的转变。

　　ARC资深咨询专家Harrry Frobes评论说：“自从在1970年代PLC和DCS进入自动化领域之后，控制层的自动化硬件和软件结构从没变动，一直围绕着式的自动化硬件和软件在演进。这与1970年代的小型计算机市场非常类似：当时，几乎每一个小型机的供应商都是以硬件软件的应用方式和软件工具，以及自己的渠道伙伴和软件供应商进入和占领市场。OPA已经对这一高度垂直集成的业务模型形成威胁，极有可能使其接近它使命的终点。”

　　铁打的趋势，流水的领域。与工业OT领域的演进模式雷同，CT领域的“基站”正处于从封闭到开放的转折点上，若提取两者的“公约项”进行得失分析，则颇具借鉴价值。

　　2018年6月，全球知名的5家运营商共同签署文件，成立O-RAN联盟，后来扩展到12家。其目标是推动Open RAN，即无线接入网设备的接口开放化、硬件标准化、软件开源化和网络智能化。这一做法让CT领域可以利用通用器件的规模效应，降低基站硬件的综合成本，同时激励软件和硬件创新。

　　一石激起千层浪，围绕O-RAN的创新产品不断涌现。随着Open RAN的持续推进，2019年2月底，中兴通讯宣布与中国移动研究院签署O-RAN开放智能无线网络研究合作备忘录。

　　虽有不少厂商在积极推进Open RAN，但目前的解决方案大多停留在demo阶段，离真正商用还有较长的路要走。

　　首先，O-RAN的主要推动力量是运营商，具有充足市场话语权和前期投入的财务实力，但在推进中仍遇重重困难。而UAP不仅技术本身面临很多不确定性，且背后的推动助力并不那么“强势”，它是否能够取得业界知名企业的广泛支持，以及能否顺利推进，还属未知。

　　其次六种逻辑输入设备，O-RAN和UAP同样推崇硬件的通用化，颠覆原有的市场格局，让更多的新生力量参与角逐。但工业领域对硬件可靠性和稳定性的要求较高，一般的中小玩家很难入局，即便产品面世也还需要经历长期的业界严格测试，才会获得这场高配游戏的入场券。这个少则5年，普遍8-10年的漫长市场准入周期，并非一般玩家所能承担。

　　再次， UAP意味着硬件的差异化迅速缩小，自动化厂家需要通过应用和服务实现商业价值。而工业领域对于开放型生态的建设刚刚起步，开发者数量严严严重不足，几乎没有企业能够做到DevOps，人才缺口或又成为企业创新的一大挑战。

　　最后，工业界有自己的演进步调，UAP的推进策略和节奏尤为关键。虽然从流程工业起步是个不错的开端，但其中的关键技术是否成熟，各个阶段的研发成果是否能够顺利发布，落地项目是否能够达到市场预期，还需要建立清醒的认识，用事实说话。

　　硬件的标准化、软件的通用化…很多在IT领域看似轻而易举的事情，放到CT或者OT就变成难于上青天，这与行业本身对技术、对结果以及行业全局的严苛属性高度相关。

　　解决工业中普遍存在的异构难题，推进控制系统的开放化，是不容置疑的发展趋势，星辰大海迟早会到达。在UAP这个充满挑战的机遇面前，有一些人已经起步物联网工程就业方向，你是否看好，或者有独到见解、或更深的思考？

　　最后，衷心感谢华为集团标准与产业部首席产业规划专家史扬、“智造商”专栏创始人郑宇铭在成文过程中对我的大力支持。

　　1.一小批人正在给工业等设备贴上“开放”的标签，推动PLC、DCS朝着接口开放化、硬件标准化、软件通用化、网络智能化的方向迈进。

　　2.作为UAP的率先尝试，开放过程自动化OPA架构已经从概念阶段物联网工程就业方向，进入技术原型项目的落地阶段。

免责声明：本站所有信息均搜集自互联网，并不代表本站观点，本站不对其真实合法性负责。如有信息侵犯了您的权益，请告知，本站将立刻处理。联系QQ：1640731186