面对 2020 年突如其来的疫情影响，众多工业企业面临供应链、停产等挑战，如何在全新一年寻找安全和高效的工作方式？
工业物联网可连接工业资源、数据和系统，灵活配置工业制造、在生产过程按需执行、并帮助优化制造过程等，帮助企业来实现资源的高效利用，是新型工业领域的数字化神经中枢。更随着运营技术（OT）和信息技术（IT）的融合趋势，给工业企业提供更多发展空间。
据普华有策信息咨询《2021-2026年工业互联网行业供需现状及投资前景预测报告》显示，2019 年中国工业互联网市场规模增长到 6100 亿元，预计到 2021 年，中国工业互联网市场规模将达 7960 亿元。
后疫情时代，工业企业和开发者如何在不确定性中立足不败？由 CSDN 重磅打造的高端对话栏目「大咖来了」第八期中，我们邀请到 CSDN 创始人&董事长、极客帮创投创始合伙人蒋涛，施耐德电气高级副总裁、工业自动化业务中国区负责人庞邢健，资深技术专家、IT 技术独立研究者姚远，以《开放与融合，大咖话 IIoT 新机遇》为题，从企业、技术等角度洞察工业物联网发展现状，直面开发者在工业物联网上的现状难题，分享优秀落地应用经验，帮助企业和开发者捋清思路，提高生产效率。一是企业如何在不确定中，在疫情当下表现出更好的韧性；二是企业面临巨大的成本和生产效率问题，该如何提高产能效率，提高生产效率，进而实现企业效率提升？三是疫情的出现与人类和自然界博弈相关，可持续发展该如何进行？因此，自工业 4.0 时代开始，企业面临数字化转型难题，以及如何提高韧性、效率、加快可持续发展的挑战。与此同时，疫情推动企业数字化转型，有句话为：“疫情是企业最大的CDO（首席数字官）”。可以说数字化是企业未来面对不确定性的唯一出路。施耐德电气根据多年洞察工业行业发展，面对数字化、工业互联网、IT/OT融合趋势，在离散工业、混合工业、流程工业上均提出“四维融合”理念：一是能源和自动化融合。过去能源和自动化融合是相对分离的两个话题，但如果企业没有数字化和自动化的技术手段，那么能源效率提升将存在问题的。二是从终端到云端垂直维度的融合。近年来大家在讨论工业云，假如将所有数据采集起来后存放在云端，其实对工业企业的价值不大的。我们需要从自动化、信息化、智慧化等维度来观察，如何更好地做到从终端到云端垂直维度的融合。三是全生命周期数据的融合。数字化不仅贯穿在企业的设计和建设阶段，还应在CAPEX（投资成本）投资阶段、OPEX（营运资本）运营阶段等均需要考虑数字化。四是从厂级管理到企业级集团级管理的维度实现数据打通。我们观察到全球企业不断地在整合、并购、业务拓展，如此一来将给企业带来较大的管理难度。毕竟要完成从车间级别到工厂级管理，从工厂级管理到企业集团管理等维度上的数据打通。为了让工业企业真正从数字化获益，就必须对工业技术模型有所变革。尽管这几年来，工业自动化体系取得一些发展和进步，但在 IT 和 OT 融合存在“IT 不理解 OT”“OT 不理解 IT”等障碍。自动化从上个世纪五六十年代蓬勃发展到今天，革命性变化还没有完全结束，我们认为企业自动化开放程度有待于提高，如一些厂家采用封闭的通信协议和..将限制行业发展，给开发者带来生产力、敏捷性上的障碍和挑战。后疫情时代如何实现工业自动化往更高水平发展？不仅要有更加合适且灵活的硬件架构，还需有可复用可移植的软件体系，用软件来去定义和驱动自动化。随着计算能力和互联互通能力的不断提高，实现软硬件解耦，实现企业不同的自动化系统、IT 和 OT 系统在可互操作性、可移植性的应用软件将成为工业尤其自动化发展的主要推动力量。蒋涛：去年我参观了长沙的头部工厂企业，我发现这些工厂拥有很好的环境，基本实现自动化生产，人非常少，似乎工厂变得和我们传统印象里不太一样了。当然这可能是头部企业的自动化程度较高，但它代表了未来工厂的发展趋势。2012-2017 年间我主要从事投资，当时我们投资方向为移动互联网、云计算、大数据等领域，如今我发现原来和我们一起投资上述领域的基金都转投工业互联网。如我们合作紧密的宽带产业基金最近投了几家工业物联网企业，均发展得不错，又如英诺天使投资基于云 MES 的工业互联网服务商。2020 年，约有 70 多起和工业物联网相关的投资，虽然疫情对制造业影响大，但我们观察到 VC 投资热情不减，投资笔数、投资金额相比 2019 年都有不小增长，说明投资人看到了该领域的巨大发展潜力。同时我们观察到仍有一些因素在制约行业的发展，如标准不统一、自动化不统一等，又如工厂和行业里没有统一的看板，常常依靠经验来治理。不过随着大家对工业物联网的关注，相信上述困难在不久的将来会被克服掉的。姚远：作为开发者最欣喜的是，2020 年传统控制系统大厂商主动拥抱开放，如施耐德电气最新推出 EcoStruxure 开放自动化..（EcoStruxure Automation Expert）。在 IT 领域，大家对开放系统并不陌生，对开源、云..、容器、敏捷开发、软硬件解耦等技术耳熟能详，而传统控制领域推出开放自动化系统却是一件新鲜事。因为自动化系统相对封闭，尽管自动化系统厂商提供硬件 PLC、传感器、变频器、运动控制卡、HMI 软件、电缆、SCADA（数据采集与监视控制系统）等技术，但各厂家存在不兼容现象。一些工业互联网..仍停留在通过网关将 ModBus 接口 PLC 接入云端的简单应用模式 。当 IT 工程师们怀揣着大数据、AI 等新技术，幻想进入工业领域改变世界时，我们发现难以获取自动控制系统中的数据，面临“大数据没有数据”的尴尬。而开放系统给工业物联网应用打开了一扇门。如 EcoStruxure 开放自动化..使用TCP/IP、OPC UA 开放性协议与外界互联，使用 IEC61499 功能块方式编程，提供开放、编写功能块库的方法。原先只能在PLC 硬件上运行的运行时（runtime） 程序可以作为软件运行时（Soft runtime） 的方式在 Docker 运行。这就意味着我们可以将 EcoStruxure 开放自动化..运行时部署在边缘服务器和云端。这类开放系统的推出，我认为将带来会形成新的生态系统，自动控制领域的用户、IT 工程师、集成商从简单的使用组态软件和硬件集成，转变成为软件、功能块库的开发者和提供者。众多 IT 工程师和企业从过去“门外的野蛮人”，变成了开发商和增值服务提供商。IT 和 OT 成为一家人，大融合时代即将到来。
开发者和企业在工业生产中的挑战
庞邢健：刚才姚老师提到在过去这些年中，真正有开放..的厂家不多。其实施耐德电气不是第一次提出“开放融合”理念：回顾历史，施耐德电气是第一个推出 PLC、第一个提出来 ModBus，第一个将 ModBus 开放变成国际标准自动化通信协议的厂商。当以太网变成工业通信协议主流后，Modbus TCP 是第一个变成国际标准的 Modbus 以太网协议。最近，第一个在中国将 Modbus 在网络信息安全的通信协议变成国标的开放协议即将实现，目前已进入到国家的工业网络信息安全通信协议上了。另外，施耐德电气在上个世纪九十年代提出“透明工厂”理念，即帮助企业打通从 IT 到 OT，从 OT 到 IT 的数据。但与此同时，我们观察到开发者和企业在工业生产中遇到不少困难和痛点：当自动化工程师或设备制造商选择一家厂商后，工程师开发习惯相对固化，用户切换不同系统的成本较高。以物流行业为例，很难保证设备厂家均在同一个应用场景上，物流行业设备数量种类繁多，如输送、堆垛机、交叉分拣等设备本身执行的任务复杂，高度自动化要求高。如果不同的设备厂家想在打通各系统这难度非常大，另外，用户还需寻找额外的系统集成商来打通各品牌，其数据交换实时性也较差。第二个挑战是项目交付和运营速度快，其交付时间压力较大，有限的工程师需要参与到很多项目的设计和实施中去，需面向各种不同类型的设备和系统，实施不同的软件开发和硬件架构的组态。人工难免有出错风险，且重复工作无法产生附加值，亟需将工程师从繁琐的工作中解放出来。从用户角度来讲，经常面对众多不同设备、产线和产品。如快销行业，现在越来越多厂商想采用自动化标准的设备，很难确保不同产线、不同设备使用的自动化技术架构是相同的。如果用相对统一的系统设计和开发..，快销品行业可快速满足灵活的市场和用户需求，还可调整设备和生产线进行更好的组态，或面向不同产品能灵活把设备重新搭建起来，实现快速灵活的部署。如果我们用统一系统设计开发..，从整厂到单一设备，在组态、数字化、控制上建模，为后续运营以及资产管理提供更高效率。随着工业 4.0 的发展，工程开发将越来越开放，企业和开发者随时可因市场所需、因消费者所需、因用户所需来完成系统进行快速改造、升级，这是开放自动化..可给用户带来的巨大优势。三是劳动力生产也在发生深刻变化，传统企业招工越来越难，大家不愿意进入工厂工作。所以未来如何沉淀运营知识和生产经验，延续企业发展亟待解决的劳动力赋能问题，需要通过对企业运营数字化资源来管理自动化系统，而不是现在过多的或仅依赖于专业自动化工程师去解决问题。这是呼应刚才姚老师提到的，让 IT 未来更好赋能 OT。蒋涛：工业物联网需经历从自动化到数字化，从数字化到智能化的演进过程。我们需要让封闭能力释放，让全行业把资产资源开放，这才会有更大舞台和空间发展，挖掘潜藏价值。但其中的难度比想象大，我举两个例子：我们曾和一工业物联网..合作过，但在落地时遇到一些挑战，一是技术、标准的确立，开放..生态建设需耐心和时间；二是客户在接受新开放..时，往往如“开着飞机要换引擎”，那么客户的买单意愿有多少？要花费多长时间这些投资可取得较好的ROI？当然每一家都说“我们会帮助它提升”。我们曾投资过一家初创公司，它观察到某行业产线设备有监控仪器，可监控设备的运行、老化等情况，但它是分散记录的，仅靠现场工程师做记录来分析，数据不统一。后来他们开发了一个产品，当碰到一堆异构系统不开放时，也可将数据调出来汇总和分析，客户使用该产品就可明白生产上线需多长时间、花多少钱。以上两个难题是交错的，技术上如何做到更容易、更开放、标准更统一；另外针对客户的痛点，其买单意愿也是很关键的。
IEC61499 标准是连接 OT 的“最后一公里”姚远：从 IT 工程师的角度来看，IEC61499 标准中规范的功能块是一种图形化的数据流程序设计方法。这种编程方式简单、直观。事实上，有许多的软件都采用图形化编程方式，如 IBM 的NodeRED ，NI 公司的 LabVIEW 等。在工业控制领域，很早以前就引入了图形化编程——梯形图，随后又添加功能块方式、结构化文本等，形成了 IEC61131-3 标准。IEC61499 有以下特点：一是面向分布式工业测量与控制的标准，是一种分布式系统编程方式；二是基于事件的概念，使程序设计具有确定性和实时性，这个事件像硬件脉冲一样，便于编程。为什么我们采用 IEC61499？四年前，我们采用一工业物联网架构来写软件，做容器、App、微服务等。最后我们在工业物联网里实现了低代码的工业 App，大家只要编一点点代码就能了。但到工业界推广时发现一个问题：大家要的不是“low-code”而是“no-code”，工业领域不能编写任何程序，因为他们不会 Python、Go、C++。如果没有桥梁通到 OT 行业，再“low-code”，哪怕只写一条指令，都无法在自动控制领域去推广。所以我们选择 IEC61499，因为它采用工业自动化控制领域里工程师所习惯的方式，长期适应梯形图，适用功能态的方式构架应用程序，该标准最大的特点是和让使用者保持以前的习惯。IEC61499 标准采用面向对象程序设计的的编程理念和软件组件化思想。在运行时内部，功能块对应的是软件的组件，类似 C++ 的类和对象。如此一来，我们只需把各功能做全，用的依然是 OT 工程师所熟悉的方法，这点非常重要！如果没有这东西，就推广不了这项目。因此很多人认为 IEC61499 是连接 OT 的“最后一公里”。我们观察到在一些行业推广该标准时，现场工程师能接受的。IEC61499 标准面向分布式系统，其设计理念跟以前不太一样。传统的分布式系统或分散控制是确定功能要求，有多少台设备采用什么协议，然后为每个设备编程序，编完程序再联调，整个过程的效率不高，改动起来很困难。IEC61499 不一样，它是从总体上画图，将一个功能块分解部署到硬件 PLC 上，将另一块部署到另一 PLC，从整理设计到分别部署的自顶向下设计思路。如今，IEC61499 标准诞生有 15 年了，原来是学术研究居多，真正应用到商品化，在工业领域里长期运营的系统非常少。我知道做得较好的是 nxtControl，施耐德电气独具慧眼，几年前收购了 nxtControl，EcoStruxure开放自动化..便是基于 nxtControl，融合施耐德电气的新技术研发而成。庞邢健：施耐德电气收购 nxtControl，就是看重当 IT 和 OT 融合时，如何给开发者在工程设计有更多自由空间，利用 IT 技术解决用户、开发者、设备制造商在硬件架构的局限，把更多精力投入到企业云中，而不是让大家基于固定架构或固定设备，后期很难调整。未来的工业时代是开放的时代，如果没有开放自动化..，怎么实现工业 4.0 所提出的无限可能性？但在 IT 和 OT 融合的过程中，我们绝不是“门外的野蛮人”。值得一提的是，大家不能简单把 IEC61499 理解为替代 IEC61131-3，IEC61499 传承 IEC61131-3 并扩展，所有 IEC61131-3 开发的功能块在 IEC61499 上都可被复用，其颠覆 IEC61131-3 所支持的 PLC 时序扫描技术，这个颠覆并不是把过去完全否认，而是很好的继承。IEC61499 支持很多底层自动化硬件，赋能现有硬件资产，帮助架构和分配自动化运营从单一设备到整体系统，使得用户更自主选择供应商。对于蒋总提到的投资回报分析以及未来业务模式，以 IEC61499 为例的软件驱动业务模型，可以脱离传统自动化企业一次性将所有成本放在硬件上。将来软件和硬件可更好地平衡成本和架构，而我相信开发者的总开发成本应为明显下降。进一步延伸，用户可考虑用“软件订阅模式”——为了使用付费而不是为了拥有去付费，用订阅模式使用户在拥有一次性成本和联动基于应用付费的可能性。姚老师提到 IEC61499 对很多现有技术工程师能用高级语言去编程，未来我们会进一步添加高级语言如 C++、Python 等语言集成到开发体系中，实现提升工程师能力。
庞邢健：去年底，施耐德电气在进博会上正式发布 EcoStruxure 开放自动化..。此次面向中国市场发布的同时，除了通用应用程序库，针对食品饮料和物流自动化两个高速发展的行业，EcoStruxure开放自动化..还提供了细分的行业库，为总包商、设备制造商、系统集成商和最终用户带来工程和运营效率的优化。如在乳品行业中，涵盖储存、传送带、灌装等多环节的资产被容纳到一个动态资产模型中，可实现各工程相互的连续性和总体设计的便利化；在物流行业，工程师可利用输送线、移载、转向等行业功能块，快速实现系统的工程设计、测试和调整，缩短系统投入运行所需的时间。姚远：十分感谢施耐德电气让我有幸成为 EcoStruxure 开放自动化..的第一批试用者。我拿到开发包后，在开发环境下编写 IEC61499 功能块应用程序，配置系统，部署到 Windows 10 下的软件运行（soft dPAC）中运行，测试人机接口设计、HMI 运行时、OPC UA 接口。我将这些内容分享在 CSDN（http://blog.csdn.net/yaojiawan）上，其中有文章的阅读量超 2000，之前我的文章阅读量大概是几百，从这说明CSDN 用户对 EcoStruxure 开放自动化..挺关注。EcoStruxure 开放自动化..给我的惊喜蛮大，这个..不仅包含 Windows 10 下的软件运行时（soft dPAC），还有 Linux ..上的软件运行时，且在 Docker 中运行的。另外还有Arm hf 版本，这下让我们高兴坏了。我们一鼓作气地在树莓 PI4，国产瑞芯微 RK3399 PC，全志H6 ..上安装了该..的SoftdPAC。我的小伙伴还将 Soft dpac 安装到 ST 公司小型嵌入式处理器 STM32MP157C ..上，还把它放在阿里云上。从这我们看到，施耐德的开放系统确实可以实现“到处运行”。不仅如此，我们用 Go 语言编写了软件的网关，通过 TCP 协议将 IEC61499 的功能块应用与Docker 中其他微服务连接起来，使用 MQTT 协议与物联网.. TICK 连接在一起。连上后用 influxDB 时序数据库把大数据联起来，在此基础上，开发大数据分析，AI等应用就十分方便了。总体来讲，EcoStruxure 开放自动化..是我们想要的..，我们可以在该..上“玩”出花样来，希望更多 IT 工程师关注它。庞邢健：作为新技术的出现，首先要考虑如何让大家对它感兴趣，像姚老师等专家将 EcoStruxure 开放自动化..装到不同硬件架构上“玩”，也让我们十分惊喜。说明该..开放性很强，占用系统资源非常小。最终我们还是要回归到业务，那么我们能给客户带来什么？对开发者、系统集成商、设备制造商而言，EcoStruxure 开放自动化..将大大提升工程效率，迈向 100% 工程效率，大幅度减少无效时间、无效工作。对于用户而言，实现 100% 运营效率，打通开发和运营系统，提升运营效率。如此一来，可加速 IT 和 OT 融合，应对 100% 未来挑战。EcoStruxure 开放自动化..能够带来的直接优势包括：应用程序创建速度提高2~3倍
故障排除和系统诊断的速度提高2~6倍
应用程序映射到新硬件资源的速度提高2~7倍
后续欢迎更多像姚老师等开发者来“玩”EcoStruxure 开放自动化..，并提意见。（点击阅读原文可免费申请试用）
如今 EcoStruxure 开放自动化..不断迭代优化，自 2020 年 11 月发布第一个版本后，今年我们将不断升级新版本。如今有国际厂商加入 IEC61499 标准上，支持 IEC61499 开放自动化。我们欢迎更多的国内自动化厂商加入进来，实现真正开放的数字化生态圈，共同为客户创造价值，实现自我价值。姚远：工业自动控制领域有长期的传统和内部的逻辑，如果简单地将 IT 最新技术引到 OT 领域是困难的，也没效果。所以在引入低/无代码技术时，需用 OT 工程师熟悉的编程方式，否则即使让他写一条命令，他也不愿意写。IT 工程师先要和大厂的开发系统相互融合、相互了解，共建合作共赢生态系统。
我们公司在培养原来做前端的工程师使用 IEC61499 时，大家没有障碍地使用，因为它主要是逻辑、模型，不涉及很多细节。有了 EcoStruxure 开放自动化..，可让这些原来做前端的人也来做硬件，这是一个 IT 融合 OT 较大的进步。蒋涛：过去标准不统一，但听了庞总和姚老师介绍 IEC61499 标准、EcoStruxure 开放自动化..后，我在想着会不会给工业自动化第三方开发商带来一些机会？因为现在看到下一个大趋势：越来越多的自动化工厂，带来更多数字化，那么数字化后需更多的工业 App，那么这些工业物联网的应用开发商是否有发展壮大的机会？庞邢健：对的，从多年前开始大家有这样的想法，为何没有实现？正如姚老师说的，IT 到 OT 的“最后一公里”没有打通。由于 IT 人员对 OT 技术不熟悉，对于工艺、设备硬件理解可能存在一些欠缺，所以单纯从 IT 角度开发出来的 App，对企业的运营和工程很难真正的帮助。过去有企业尝试用现在 AppStore 的理念照搬到工业 AppStore，但并没有成功。所以我们希望能通过 IEC61499 标准、EcoStruxure 开放自动化..，将这“最后一公里”打通。在实现“打通”的道路上，大家使用哪种交通工具进入到哪条车道，解决哪个问题，我们欢迎更多开发者和用户一起参与进这..，一起提需求、解决问题、繁荣生态。庞邢健：上文提到的“四维融合”中关键的一个融合是云边协同融合。一些人对工业物联网误解为“工业物联网代表云”，所以研发出很多工业物联网..，想通过各式手段将获取数据放到云上。后来大家拿到数据后发现并没有用处，相反，企业偶尔出现问题时对它造成非常大的损失。所以未来我们要聚焦解决具体工业场景上，从如何真正提升效率、赋能用户等角度来解决问题。工业互联网本身绝不仅是工业云，需真正把 IT 和 OT 融合起来，用 IT 赋能 OT 技术，使得基于 IEC61499 标准、EcoStruxure 开放自动化..，实现工业互联网带来的互联网思维、带来的..化价值。蒋涛：我认为工业物联网拥有很大的商机和潜力，我们可以举行俱乐部等活动，将这些对工业物联网感兴趣的开发者聚集起来，探索 EcoStruxure 开放自动化..等新工具和技术。姚远：长期以来，众多的自动化集成公司主要是代理硬件产品，现场安装维护和简单配置和组态设计，这类公司的同质化现象严重。开放性系统是一种基于软件为中心的系统，融合先进的IT技术，能够为客户提供增值服务，未来的自动控制系统中软件将成为核心竞争能力。因此，传统的自动控制集成商要与时俱进，引进一些年轻的 IT 工程师，提升公司在开放自动化..下的软件开发能力。现在，CSDN 用户可申请免费试用施耐德电气开放自动化..！即日起至 1 月 25 日，若您希望深度体验施耐德电气 EcoStruxure 开放自动化..，点击【阅读原文】填写报名信息，施耐德电气将在报名结束后抽选 5 位用户获取免费体验名额！
