自台

　　“未来”是个让人满怀憧憬的词汇。

　　再逢岁末年初，似乎还未来得及和2014挥手作别，2015就已经蓦然到来。在过去的一年里，制造业领域的各项技术得到了进一步的精进，多个行业的发展趋势也更为显现。而对于“工业4.0”以及“工业互联网”等多个制造业的蓝图愿景，也正在落地和实践中日渐清晰。

　　然而，万变不离其宗。2014年，来自全球的工业自动化“高手”们，依然在其传统的领域不断地进行精耕，他们都在一条看不见终点的技术道路上，向着“未来制造”前行着。

　　艰难，但从未止步。

　　工业软件开出的繁花硕果

　　自台计算被发明以来，计算机硬件和信息技术的发展全有目共睹。速度更快、体积更小、成本更低……得益于数十年来信息产业陡峭的增长曲线，上的诸多产业在其中纷纷获益。

　　作为支撑国家乃至正常运转的重要领域，工业和制造业在借助信息技术加速发展的同时，也发现了其自身转型和进阶机会。而具有强大创新能力的企业，无疑将在转型和进阶的过程中扮演先驱者的角色。

　　初见美国国家仪器公司（以下简称“NI”），其简洁明快的蓝白logo便让人印象深刻。以“帮助全工程师和科学家解决各类工程难题”为己任的NI，会将每年总收益的16%重新投入研发。修于内而形于外，在强大的研发力量支持下，NI实现了对仪器软件设计的“再定义”。

　　通过长期的行业观察，NI发现仪器行业的设计模式较为单一，通常由有测量需求的工程师和科学家首先从供应商那里购买功能固定的硬件，之后再在标准的台式PC上使用软件来扩展硬件的功能，从而实现信号处理、决策和自动化等。

　　“尽管模块化仪器大幅提高了灵活性，但模块化和独立仪器的功能仍是由供应商提供的嵌入式固件来定义，用户无法修改固件来满足其特定应用需求。”来自NI美洲区的技术市场总监Richard McDonell有着资深的行业经验，“而NI的新产品可开发具备高度灵活性和可自定义的仪器。在其帮助下，用户可轻易地使用一台设备创建数百个自定义的仪器模型。”

　　凭借行业的FPGA技术以及NI LabVIEW等直观的系统设计软件，NI具备了设计开源软件和固件的能力，让软件控制信号的数字化成为可能。

　　“通过使用灵活的软件设计方法来替代功能固定的厂商定义硬件，用户可自由地设计符合其特定需求的仪器功能，而无需去询问如何操作仪器才能实现厂商定义的功能。”谈及此，Richard McDonell表示，软件设计的仪器的应用和潜力是显而易见的，这类似于用户定义的智能手机的发展，“过去，我们从未想到在单个设备就能够实现各种各样的应用。 而当款智能手机上市时，全球大多数人仍认为它仅仅是一个电话；那么当软件设计的仪器变成主流后，我们对仪器的看法又会怎样变化呢？”

　　无独有偶，作为西门子工业自动化事业部的旗下机构，Siemens PLM Software成为了全球的产品生命周期管理（PLM）软件与服务提供商。在西门子看来，PLM是把更多创意转化为成功产品的平台。“PLM能提供以数字化方式创建、验证和管理详细产品与过程数据所需的应用深度和广度，支持持续创新。”西门子PLM Software大中华区首席执行官兼董事总经理梁乃明表示：“越尖端的科技产品越需要用一些优越的科技手段来辅助，而我们的PLM解决方案及其他工业软件对高科技制造尤其有针对性。”

　　数十年如一日精研“PC控制技术”的倍福则深谙厚积薄发之道，在推动工业软件发展的道路上走出了一条属于自己的道路。谈及PC控制技术，倍福公司中国区董事总经理梁力强如数家珍：“伴随着IT产业的蓬勃发展，PC控制技术为企业自动化控制提供了多样化的选择。倍福发展自动化控制技术，是站在了IT产业巨人肩上，这无疑满足了企业从智能化设备到智慧工厂的需求。”

　　以倍福的明星软件TwinCAT为例，这一款基于Windows操作系统的开放和可扩展的自动化软件，实现了PC对传统PLC和运动控制器的替代。让一台可兼容的PC摇身一变，成为一个带多PLC系统、NC轴控制、编程环境、兼容接口和操作站的实时控制器。

　　信息安全的“达摩克利斯之剑”

　　工业软件给制造业带来的变革让业界惊叹，但伴着工业控制系统的日渐开放，安全又成为了一把悬在每一个工业企业头上的“达摩克利斯之剑”。

　　2015年新年伊始，一份来自德国联邦信息安全办公室的报告让工业信息安全蒙上了一层灰暗。经证实，德国境内的一间钢厂受到了黑客攻击，该工厂的控制系统遭到了黑客的操控和干扰，其物理设施被严重损坏，给工厂造成了巨额的损失。此次事件成为了继“震网”之后第二起经证实的、完全由数字化手段攻击导致设备出现物理故障的事件。

　　在中国自动化学会专家咨询工作委员会主任孙柏林看来，网络已经成为了现实的映像：“同许多新技术一样，网络同样是一把“双刃剑”，网络安全风险随着网络空间对现实的强力渗透扩张而变得日趋严峻。我国工业控制系统信息安全态势严峻。”

　　早在2010年，罗克韦尔自动化就与思科签署了新协议，该协议允许罗克韦尔自动化支持并提供融入了各种思科基础架构解决方案的服务。而在罗克韦尔自动化与思科的战略合作架构中，工业信息安全方面的内容成为了其重要的组成部分。

　　为了延续其“全场优化”的思维方式，罗克韦尔自动化确定了“以分层安全架构来完整地实现工业信息安全”的理念；而思科则以身份服务引擎等一系列高针对性的相关技术为分层安全架构提供支撑。

　　“安全性对于工业控制系统非常重要，我们意识到要确保安全，不能仅靠单点解决方案。我们必须建立安全架构，并对这一架构进行分层。”罗克韦尔自动化副总裁兼先进技术及首席技术官Sujeet Chand博士表示，罗克韦尔自动化现在已经拥有了安全参考架构，并发布了多款安全产品，并且还在开展多项计划，来构建分层安全架构。

　　思科物联网事业部副总裁兼总经理Guido Jouret则表示安全解决方案的亮点之一在于“身份服务引擎”这一理念：“确保安全不仅需要从物理上控制对某些设备的访问，还需要了解允许何人在何地进行何种操作以及允许使用哪些应用程序。我们的身份服务引擎技术能够进行异常的控制，能够让我们了解和控制何人进行何种操作。”

　　国际先进的工业信息安全保障技术固然让人欣喜，但在国内，限于制造业发展水平和企业经营者的安全意识，我国在安全技术和信息安全解决方案方面却均落后于其他国家。而令人眼前一亮的是，这一情况在近期得到了改观。

　　2014年12月1日，中国电子信息产业集团有限公司第六研究所举办了“工业控制系统信息安全技术国家工程实验室”揭牌暨理事会和技术委员会成立大会。自此，我国在解决工控领域信息安全相关问题方面，有了属于自己的专业队伍。

　　在追求信息安全的道路上，似乎永远没有终点。中国电子信息产业集团有限公司董事长芮晓武在揭牌仪式上深情地说：“今天，发改委批准的家由企业科研机构承担的工控系统信息安全技术国家工程实验室挂牌了。未来，相信在联合创新的指导思想下，我们也会取得比计算机和互联网安全更加迅捷、广泛而巨大的成果。”

　　从“智慧机器”到“万物互联”

　　近几年，关于工业制造业的观点和政策方针层出不穷。从我国多年以来一直倡导的“两化融合”到美国主导的“第三次工业革命”，再到德国政府提出的“工业4.0”。这些国家层面上提出的制造业振兴战略，让工业制造业中的智能概念红极一时；同时，这些高屋建瓴的政策方针，也让诸多工业企业嗅到了机会的味道。

　　早在2013年便提出“智能技术 智慧跨越”的ABB，自然对“智慧机器”有着更加深刻的理解和实践。2014年9月9日，ABB面向未来的人机协作产品YuMi 双臂机器人横空出世。这款首台真正实现人机协作、兼具创新性和人性化设计的双臂机器人，竟然具备了人所拥有的“视觉”和“触觉”。从机械手表的精密部件到手机、平板电脑以及台式电脑零件的处理，YuMi都能以其性轻松应对，甚至连穿针引线都不在话下。

　　ABB离散自动化与运动控制业务部全球负责人白天恩表示：“YuMi将会改变人类对制造和工业过程的许多固有想法。YuMi将会带来无限可能，将我们带入一个令人激动的全新工业自动化时代。”

　　而对于美国的工业巨擘GE而言，早在两年前，其就提出了“工业互联网”的概念。在GE全球研发中心实时控制研究室经理付旭看来，“工业互联网”是工业系统与计算、分析、自动化控制、感应技术以及互联网连接融合，通过智能机器间的连接并终将人机连接，并结合软件和大数据分析，重构全球工业、激发生产力，让更美好、更快速、更安全、更清洁且更经济。

　　在“工业互联网”的庞大概念下，GE正在全力推进其关键技术的前沿性探索和实质性开发，如智慧机器、大数据分析、网络平台和网络安全等，付旭谈到：“‘工业互联网’将使得机器与机器、机器与人、乃至机器与业务运营之间建立连接，以使航空、铁路、医院、制造和能源公司能够更运营、降低成本。”

　　毋庸置疑，自动化和控制技术是现有工业系统的传统技术，但更是不可或缺的关键技术。付旭表示，为了进一步满足“智慧机器”的要求，GE也在传统的自动化和控制技术上进行升级。如基于模型的控制技术、基于模型的故障诊断技术、软件定义的机器技术、工业互联网的控制平台等等，充分将工程师对物理对象的认知、建模和软件技术、网络信息技术结合，从而让机器的性能、寿命、经济性等达到极限。

　　回顾过去很多高科技产品的诞生、改进到实用，科技的发展日新月异，在工业互联网时代的工业系统将变得非常庞大。“到2025年，我们预计会有约五百亿台能够联网的机器，其带来的经济效益相当可观。”通过基于现实的了解与判断，付旭做出了这样令人振奋的预期。

　　于是，一幅美妙的工业蓝图在GE画笔的描绘下已经依稀可见：在未来，单台机器将变得更加有智慧，从而具备自诊断、自优化、自学习和自交互的功能；工业网络也将变得更加统一和开放，机器和人都可以方便的连接到网络上，进行便捷的信息交互；而联网后产生的大数据以及相应的分析技术，还可帮助全球工业系统实现在性能、效率和寿命等方面的局部甚至全局优。

　　据介绍，GE正在全力推进基于模型的控制技术、基于模型的故障诊断技术、软件定义机器技术、工业互联网的控制平台、大数据分析技术等等的开发和实用。立足现实，展望未来，付旭充满了憧憬：“随着这些技术的逐步成熟和完善，工业互联网的架构将更加清晰，越来越多的智能设备、智能工厂将出现在工业领域和我们的生活中，间接或直接地为我们创造更清洁、更和更安全的地球。”

　　对此，孙柏林则认为，随着移动互联网、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的迅猛发展和深度融合，传统的生产、生活方式乃至人们的思维、消费方式正在发生变化。“互联是一种思维，是一种考虑未来的方法。互联网的出现，为传统产业插上互联网的‘翅膀’。”谈及此，他话锋一转，提到了业界关注的另一热点：“此外，‘绿化’是许多企业明确的转型方向。作为一种综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，绿色制造过程要考虑环境和资源的因素，尽可能地做到对环境的污染小，对资源的消耗量也小。”

　　炙手可热的“节能环保”

　　在包括工业制造业在内的众多领域，节能似乎是个没有止境的话题。

　　全球能源产业在历经了长达数十年的野蛮生长之后，地球所蕴藏的能源已经捉襟见肘。危机之下，对能源的紧迫感成为了节能环保技术发展的源动力。

　　在过去的2014年里，以“善用其效 尽享其能”为理念的全球能效管理专家施耐德电气，展开了以“御者尊享 服务全程”为主题的全国巡展活动，巡展陆续在杭州、南京、北京、西安、济南、武汉、成都、广州、乌鲁木齐等十个城市展开，向终用户重点展示施耐德电气以服务为导向的变频器系列——ATV御程系列 (ATV Process)。

　　与传统变频器截然不同，ATV御程系列集成了工业以太网通讯协议与网页服务器，无需额外软件，工厂操作人员即可在任何地方通过智能手机、平板电脑或其它无线设备访问设备，获取实时在线数据，从而实现多种内置的服务功能。

　　通过施耐德电气的ATV御程系列，用户可以准确计量、记录和直观显示工厂能源使用数据，并基于数据信息进行整合和分析，从而及时解决设备级到企业级的能耗漏洞，达到使用能效的优化状态。据统计，通过的能源及电机的，ATV御程系列可以为用户节省高达8%的额外能源。

　　除上述提到的“能源管理服务”外，这款产品还具有允许用户随时随地了解设备的运行状况的“资产管理服务”和方便用户对核心过程进行的“工艺性能优化服务”。

　　施耐德电气中国变频器市场部总监胡晓表示：“ATV御程系列通过将自动化和业务系统的融合向下扩展至变速交流变频器，ATV御程系列进一步帮助企业打破原有的信息壁垒，使工业用户可以通过网络实现对核心过程的及完善，优化总体系统性能和能耗水平。”

　　凭借ATV御程系列，施耐德电气在节能环保的道路上得以更进一步。而其在“善用其效 尽享其能”的理念让人很容易联想起与其理念有着异曲同工之妙的三菱电机集团。

　　自成立以来的近百年岁月里，三菱电机集团三菱电机集团坚持在产品研发方面的投入，在竞争激烈和纷繁复杂的工业市场上，树立起了“精于节能 尽心环保”的旗帜。2014年11月27日，三菱电机集团在安徽省合肥市举办了“三菱电机集团绿色创新技术展2014”。在展会上的“工厂可视化展区”中，三菱电机集团演示了其是如何有效地利用能源信息，从而提高生产率和削减成本的。

　　据了解，三菱电机集团不仅是综合的FA产品供应商，同时也是节能解决方案的供应商。他们每一年都在不同领域和不同行业帮助客户实现综合成本的降低。

　　从站在信息技术“巨人”肩膀上的工业软件，到保障生产和制造安全的防护手段；从“有知觉”的智慧设备及工业互联网，再到“节能”这个工业界的永恒话题。我们看到众多的企业都在各自的领域孜孜不倦地奋力前行着，都在尽其所能地希望将“未来制造”握在手中。

　　然而，未来正因其不可预知而充满魅力，我们可从今天的行业的发展趋势和规律中，到它的的蛛丝马迹，依稀看到“未来制造”的绚丽模样。

　　而你，准备好了吗？