【貝加萊視角】工業軟件的核心在知識復用

來源:智匯工業

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關鍵詞:貝加萊 工業軟件

    ?最近一段時間對于工業軟件的討論日趨熱烈,然而,大部分討論工業軟件的都是在前端數字化設計部分、信息化部分的產業人士,事實上,工業軟件的重要性,對于運營端的企業來說,這已經是早已既定的事實,因此,從工業自動化的人眼中看到的工業就是“軟件”產業,并且,軟件的核心在于“知識復用”。


    工業軟件是知識的凝聚

    對于每個行業,機器都有其生命,如果說機械的設計是一種外在的骨肉,那么軟件則是它的知識凝聚,也包括了智慧。

    對于不同材質的塑料顆粒在加熱熔化后進入模腔中后,會需要什么樣的注射速度、溫度、壓力、保壓時間,以生成合格的壁厚、規格不同的制品,這些需要大量的工程積累,成千上萬的塑料原料類型,幾千種紙張薄膜的類型、紗線由不同的面紗組成,我們每天接觸大量不同的生產設備,可能就一個彈簧、一個螺絲都會讓我們看到成百上千種,大量的材料不同、規格不同、精度、強度…各種物理變量要求不同的產品的加工過程如何被生產制造,這需要積累大量的經驗。

    這些經驗通過數學建模、測試驗證、形成軟件,無論是為了設計這個機器,還是機器加工產品的工藝,或者開發控制器,這些都需要借助于大量的軟件—本質上而言,工業軟件是工業知識的凝聚,所有的工程問題都可以歸結為數學問題,在數學上可以被描述的問題,就可以寫成軟件,而軟件就可以繼承、復用,成為工業再開發的基礎,而歐美制造業之所以發達,其工業軟件之所以強大,就是因為經過上百年的積累,才形成今天這樣的工業軟件強競爭格局。


    軟件是封裝Know-How的容器

    今天,機械制造而言,他們機器的差異都體現在了工藝的知識積累上,之所以軟件成為一種Know-How的容器在于以下幾個方面:

    (1)軟件賦予了機器靈活性:通過電子凸輪曲線設計,單一的刀輥裁切可以勝任不同的尺寸規格的變化,而通過意匠圖,不同的花色可以在經編機上實現切換,這些都是軟件知識所體現的靈活性。

    (2)軟件讓相同硬件上實現差異化競爭力:今天機械制造業所采用的控制器都已經越來越低的成本,而對于自動化廠商而言,盡管我們已經可以使用到全球最為領先的控制器硬件,但是,對于如何形成差異,則需要企業具有創新的設計,包括工藝、易用性上的思考、維護便利性、產品適應性,而這些都是可以通過軟件來實現的。

    (3)軟件讓機器擴展疆界:從傳統的機理模型,乃至今天的數據驅動型的應用,如尋優、預測性維護、基于視覺的產品缺陷檢測等,這些機器學習與人工智能方法本身也是一種軟件知識的體現,將我們隊工藝的基礎模型,和AI在不確定、非線性問題上的處理能力,進一步優化生產的品質,和個性化時代的機器開發。

    軟件提高了機器與系統開發的效率

    快速變化的市場對于機器響應市場需求的迫切需求,而這就是對于“智能”的需求,智能的核心在于“響應變化的市場需求”,通過自感知、自判斷、控制自動決策來適應生產的變化,而這些“變化”更對今天的系統工程應用提出了更高的要求。

    有人觀點認為數字化設計實現了機器0-1的創新突破,而工程平臺其實在實現1-N的突破,即,平臺將對工業的知識、操作習慣、經驗、模型、測試方法等等以軟件模塊的形式封裝,以便今后變化的機器可以共享“共性”模塊,這是降低整個新機器的局部設計變化的最高效方法。

    為什么說軟件提高了機器與系統開發的效率?這需要從幾個視角來看:

    (1)組件技術讓機器從開發到配置

    (2)建模仿真設計可復用的組件

    (3)應對變化

    (4)實現測試與驗證的效率

    工業自動化的軟件價值體

    整個工業自動化,從其軟件所涉及的范圍來看,它也包含了完整的軟件價值體系支撐。


    (1)自身

    從上圖我們可以看到,對于工業運行系統而言,其應用包含了兩個大的部分:

    的控制工藝應用與運行這些軟件的runtime環境,以及開發環境的軟件平臺,這些包括底層的控制系統的實時操作系統RTOS、Runtime運行時、開發環境、集成于環境的工藝軟件、服務于開發的測試、仿真環境。


    (2)通過開放的連接實現的接口,如可以通過FUM/FMI與數字化設計軟件(如Industrial Physics、Dassalt、MapSim、PTC等)、也可以通過OPC UA與機器學習等任務進行接口連接、或通過標準的Web技術與Internet軟件如IE瀏覽器等實現基于Web的訪問、FTP、VNC服務等。

    貝加萊的Automation Studio就是這樣一個工業軟件集成開發平臺,它聚焦于為機器與產線用戶提供面向所有控制對象和全流程的軟件開發。

    Automation Studio集成了RTOS、runtime、工藝庫、開放的接口連接于一體,是目前全球自動化領域為數不多的自主開發的全集成開發平臺。

    軟件組件技術-軟件復用

    貝加萊的mapp技術即是基于軟件復用思想而開發的組件,其設計思想在于通過標準化與模塊化來提高系統軟件開發的效率并降低成本。

    Automation Studio提供了基礎平臺后,mapp則是基于它為行業用戶提供的專業庫、行業庫,基于標準的PLCopen封裝,mapp實現了多層次的組件開發,這些組件可配置為一個機器的軟件。其思想類似于AppStore,即在平臺上開發一個個的工業app,以解決不同的應用問題,而一個機器的軟件由這些app配置來完成。

    mapp就是工業知識的凝聚,它包含了:

    mappMOTION:針對機器人、CNC和定位同步控制,均可實現控制;

    mappControl:針對閉環控制、張力、溫度、液壓等實現標準應用的封裝;

    mappService:提供了針對機器與產線服務的遠程診斷與維護、日志、報警、安全訪問等功能;

    mappVIEW:針對機器開發非常滿足User-friendly的HMI畫面;

    mapp….

    mapp是工業知識的凝聚、Automation Studio是強大的自主創新開發平臺,而開放的連接使得自動化系統與數字化設計、數字化運營、機器學習等構成了完整的智能制造全架構。


    (審核編輯: 林靜)

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