近年來，開放自動化技術(shù)作為一股打破傳統(tǒng)技術(shù)桎梏、推動IT與OT融合的強勁技術(shù)潮流，不斷刷新著工廠智能化的發(fā)展面貌。在日益開放、智能、協(xié)同的技術(shù)環(huán)境下，開放自動化技術(shù)與工業(yè)蜂窩網(wǎng)、邊緣計算乃至人工智能等技術(shù)加速融合，推動工廠智能化走向深入。
在這一背景下，產(chǎn)業(yè)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者施耐德電氣深耕開放自動化領(lǐng)域，早在5年前就推出開放自動化平臺，并通過持續(xù)創(chuàng)新加速賦能工業(yè)場景，取得階段性進展。作為重要成果的展示，施耐德電氣近日聯(lián)合中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團有限公司、北京華勝銳盈科技有限公司、瀾兔數(shù)界(上海)科技有限公司，攜手編寫了《開放自動化賦能工廠智能化解決方案》報告，并在2025年工博會現(xiàn)場隆重發(fā)布。
本報告是“5G邊緣計算”系列的第三部，在前兩部報告充分評估各項創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用價值的基礎(chǔ)上，深入探討了開放自動化技術(shù)如何賦能智能工廠建設(shè)，為千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型呈獻出更具普適性的專業(yè)指南。
從政策引導(dǎo)到架構(gòu)塑形，智能工廠建設(shè)加速推進
當(dāng)前，我國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成效顯著，數(shù)字經(jīng)濟已成為經(jīng)濟增長核心引擎。截至2024年二季度，工業(yè)企業(yè)關(guān)鍵工序數(shù)字化率達64.9%，數(shù)字化工具研發(fā)普及率達83.1%。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵路徑，已覆蓋49個國民經(jīng)濟大類，支撐“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”項目超1.7萬個，成為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的重要載體。
在這一背景下，來自政策層面的頂層設(shè)計，為加速推動智能工廠建設(shè)指明了方向。近期，工信部等聯(lián)合推出的《智能工廠梯度培育行動實施方案》規(guī)劃了智能工廠從基礎(chǔ)級到領(lǐng)航級的“進階升級”之路;與此同時，《打造“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程升級版實施方案》明確提出到2027年建設(shè)1萬個5G工廠，并強調(diào)支持開放自動化技術(shù)創(chuàng)新與虛擬化控制器研發(fā)，為技術(shù)落地提供了指引。
作為承接這一建設(shè)方向的具體規(guī)劃，報告清晰地勾勒出了智能工廠的理想架構(gòu)，把智能工廠劃分為設(shè)備設(shè)施、智能工廠底座、生產(chǎn)管控、經(jīng)營管理及多模式創(chuàng)新這相輔相成的五大層級。
其中，設(shè)備設(shè)施層以制造裝備與智能儀器儀表為核心，通過嵌入式傳感器實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控與反饋;智能工廠底座則整合了以5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為核心的先進工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)信息安全防護及開放自動化系統(tǒng)，以構(gòu)建高可靠、低時延的泛在互聯(lián)架構(gòu);生產(chǎn)管控層貫穿工廠建設(shè)與運營全周期，實現(xiàn)工藝數(shù)字化設(shè)計、數(shù)字孿生構(gòu)建及全流程閉環(huán)管理;經(jīng)營管理層聚焦供應(yīng)鏈協(xié)同、營銷精準化及可持續(xù)發(fā)展;多模式創(chuàng)新層則可以為數(shù)據(jù)驅(qū)動的研發(fā)、彈性供應(yīng)鏈及大規(guī)模個性化定制提供支撐。
立足現(xiàn)實，報告還清晰地剖析出了智能工廠建設(shè)面臨的諸多核心挑戰(zhàn)和現(xiàn)實痛點。例如，在數(shù)據(jù)層面，不僅工業(yè)通信協(xié)議的碎片化嚴重影響了設(shè)備的互聯(lián)互通性，業(yè)務(wù)流程對應(yīng)的系統(tǒng)碎片化也限制了跨層級數(shù)據(jù)傳遞的效率;而在算力層面，傳統(tǒng)PLC/DCS的分層分域部署模式導(dǎo)致算力資源孤立，難以滿足工業(yè)視覺檢測等場景的毫秒級響應(yīng)需求。
開放自動化平臺筑基，全方位賦能智能工廠應(yīng)用
那么，工業(yè)用戶應(yīng)如何有效地應(yīng)對諸多挑戰(zhàn)，切實推進建設(shè)智能工廠的業(yè)務(wù)實踐呢?
在這方面，方興未艾的開放自動化技術(shù)，為智能工廠的落地開辟出了一條創(chuàng)新的實現(xiàn)路徑。通過構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準、廣泛兼容且可延展的架構(gòu)，開放自動化平臺不僅能實現(xiàn)IT與OT的深度融合，為智能工廠的核心環(huán)節(jié)構(gòu)建出系統(tǒng)性的解決方案，還能夠有針對性地解決生產(chǎn)作業(yè)、設(shè)備管理、質(zhì)量管控、倉儲物流及能碳管理等各個層面的挑戰(zhàn)，成為有效破解傳統(tǒng)制造模式效率瓶頸與協(xié)同難題的“金鑰匙”。
比如，在生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)，開放自動化平臺可以利用虛擬PLC替代硬件PLC實現(xiàn)軟硬件解耦，并結(jié)合智能制造系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)產(chǎn)線，通過智能交互與風(fēng)險感知技術(shù)優(yōu)化人機協(xié)作流程，依托設(shè)備機理與數(shù)據(jù)混合建模技術(shù)實時優(yōu)化工藝參數(shù)。
在倉儲物流環(huán)節(jié)，開放自動化平臺可以打通倉儲與生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，支持動態(tài)路徑優(yōu)化與庫存智能調(diào)度。并通過標(biāo)準化容器管理、實時數(shù)據(jù)同步及智能算法預(yù)測需求波動，有效提升倉儲空間利用率與物料周轉(zhuǎn)效率，降低庫存積壓風(fēng)險與人工操作安全隱患。
在能碳管理環(huán)節(jié)，能源智能管控系統(tǒng)可以依托開放自動化平臺實時整合多源能碳數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析與AI技術(shù)實現(xiàn)能耗預(yù)測、碳排放核算及優(yōu)化方案生成。通過引入碳資產(chǎn)全生命周期管理系統(tǒng)及開放自動化平臺，還能夠?qū)崟r采集、整合能碳數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精準核算與深度分析，從而有效提升企業(yè)碳資產(chǎn)管理能力，增強綠色競爭力。
在這方面，躋身全國首批卓越級智能工廠的河南許繼儀表有限公司，正是利用開放自動化技術(shù)賦能智能工廠建設(shè)的典型標(biāo)桿之一。
通過采用施耐德電氣EcoStruxure開放自動化平臺(以下簡稱“EAE平臺”)作為5G網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)線終端與IDFE工業(yè)數(shù)字聚變生態(tài)軟件的中間樞紐，許繼儀表智能工廠將實體物理工廠產(chǎn)線設(shè)備運行實況與高精度的數(shù)字虛擬模型進行深度融合，構(gòu)建出了實時同步、精準映射、智能預(yù)警的孿生環(huán)境，實現(xiàn)了對生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線及工廠運營狀態(tài)的全面數(shù)字化管理。
得益于EAE平臺的深度賦能，許繼儀表智能工廠一舉打通了設(shè)備運行數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及生產(chǎn)管理系統(tǒng)，為設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)控、異常預(yù)警與故障預(yù)測、智能巡檢及遠程運維等場景提供了有力支撐，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率、設(shè)備利用率與安全管理水平的全面提升。這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型，帶來了交付周期縮短60%、產(chǎn)品合格率提升至99.99%的卓越成效，顯著增強了許繼儀表的市場競爭力。
以創(chuàng)新架構(gòu)及生態(tài)建設(shè)，解鎖全新價值空間
開放自動化技術(shù)趨勢為智能工廠建設(shè)帶來的價值，不僅僅在于為各個應(yīng)用場景的解決方案提供了更加開放、靈活的技術(shù)環(huán)境。更重要的意義在于，它基于前所未有的創(chuàng)新架構(gòu)，對傳統(tǒng)的工業(yè)控制體系和生態(tài)協(xié)同模式進行了重構(gòu)，為更加廣泛的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型解鎖了廣闊無垠的價值空間。
在技術(shù)層面，開放自動化系統(tǒng)的創(chuàng)新功能架構(gòu)以分層設(shè)計、模塊化集成、標(biāo)準化協(xié)議為核心，實現(xiàn)了“云-邊-端”協(xié)同優(yōu)化，構(gòu)建出靈活、可擴展的智能工業(yè)自動化體系。中國聯(lián)通大數(shù)據(jù)首席科學(xué)家范濟安談道：“這一架構(gòu)不僅能夠提升系統(tǒng)靈活性，更能夠充分發(fā)揮工業(yè)蜂窩網(wǎng)允許多制式設(shè)備接入、簡化網(wǎng)絡(luò)部署等優(yōu)勢，并通過邊緣計算與云邊協(xié)同實現(xiàn)智能算法下沉，從而為實時優(yōu)化與預(yù)測性維護提供算力支撐，有力保障智能工廠可靠、高效運轉(zhuǎn)。”
在此基礎(chǔ)上，這一創(chuàng)新架構(gòu)還有力地促進了多維技術(shù)的融合，為智能工廠面向未來的持續(xù)進化奠定了堅實基礎(chǔ)。北京華勝銳盈科技有限公司總經(jīng)理王宇男談道：“首先，開放自動化架構(gòu)促進了算力與網(wǎng)絡(luò)的深度協(xié)同，通過算力動態(tài)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)智能編排，使得算力資源配置得到了有效優(yōu)化;其次，人工智能的分層部署，為復(fù)雜AI模型在邊緣節(jié)點的輕量化部署和終端設(shè)備配備輕量智能提供了可能性。最后，協(xié)議與接口的統(tǒng)一化在實現(xiàn)OT與IT協(xié)議互通的同時，也為基于數(shù)據(jù)標(biāo)準化的跨層級協(xié)同分析帶來了便利。”
為智能工廠建設(shè)帶來顛覆式創(chuàng)新的，不僅僅是技術(shù)架構(gòu)的迭代，還有構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)所激發(fā)的巨大潛能。今天，以生態(tài)共建、協(xié)作共創(chuàng)為特征的“交響曲”，正在迅速取代過度依賴一家企業(yè)獨立創(chuàng)新的“獨奏曲”，成為工廠智能化創(chuàng)新實踐的主流范式。
在這方面，開放自動化積極倡導(dǎo)通過多方協(xié)同實現(xiàn)技術(shù)融合與價值共創(chuàng)。無論是系統(tǒng)集成商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商、云服務(wù)商、智能裝備提供商還是應(yīng)用開發(fā)商，都可以在多元、融合、互動的開放自動化生態(tài)中找到自己獨特的生態(tài)位，并通過緊密協(xié)同，形成技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)升級的良性循環(huán)，為智能工廠提供全鏈條支撐。
瀾兔數(shù)界(上海)科技有限公司創(chuàng)始人劉嘯天指出：“開放自動化生態(tài)有效實現(xiàn)了技術(shù)標(biāo)準化、資源集約化、服務(wù)場景化的能力進化。這些變化不僅打破了傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)的封閉性，還能夠結(jié)合各方專長將云、網(wǎng)、邊、端的資源進行優(yōu)化配置，提升算力與網(wǎng)絡(luò)利用率，并通過模塊化應(yīng)用快速響應(yīng)行業(yè)需求，降低智能工廠在今后的升級成本。”
未來，這一生態(tài)還將持續(xù)吸引科研機構(gòu)、標(biāo)準組織等更多參與者，共同探索AI與開放自動化、5G-A，TSN等新技術(shù)融合，不斷推動智能制造向“全域互聯(lián)、自主決策”的領(lǐng)航級目標(biāo)邁進。
今天，中國工業(yè)的數(shù)字化變革正面臨中流擊水的關(guān)鍵時刻，而開放自動化的技術(shù)與生態(tài)，正不斷引導(dǎo)千行百業(yè)駛向價值躍遷的新藍海。正如施耐德電氣集團董事、高級副總裁、工業(yè)自動化業(yè)務(wù)中國區(qū)負責(zé)人丁曉紅談到的：“開放自動化為加速技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展搭建了關(guān)鍵橋梁，成為了打造領(lǐng)航智能工廠的核心動力。未來，施耐德電氣將繼續(xù)以擁抱變革，以持續(xù)創(chuàng)新的技術(shù)推動進步，以合作的精神凝聚力量，攜手生態(tài)伙伴為新型工業(yè)化進程貢獻力量，助力中國制造闊步邁入高端化、綠色化、智能化的高質(zhì)量發(fā)展之路。”
（來源：施耐德電氣）
