在工業(yè)4.0的浪潮中，技術(shù)的革新不斷推動(dòng)著制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。施耐德電氣作為全球能源管理和自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，攜手中國(guó)信息通信研究院、中國(guó)聯(lián)通和華勝銳盈，在第24屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上聯(lián)合發(fā)布了《工業(yè)蜂窩網(wǎng)賦能的開放自動(dòng)化解決方案》報(bào)告。這份報(bào)告不僅深入解讀了新型工業(yè)化趨勢(shì)下的技術(shù)融合優(yōu)勢(shì)，更展示了施耐德電氣如何通過(guò)算、網(wǎng)、控技術(shù)的融合，為制造業(yè)帶來(lái)效率提升與徹底的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

技術(shù)融合：工業(yè)自動(dòng)化的新篇章

隨著國(guó)家新型工業(yè)化政策的指引，“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的解決方案正逐步從外圍輔助環(huán)節(jié)向生產(chǎn)控制核心環(huán)節(jié)滲透，意圖打破傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)的封閉現(xiàn)狀，提高生產(chǎn)過(guò)程的柔性和透明性。施耐德電氣的開放自動(dòng)化技術(shù)、工業(yè)蜂窩網(wǎng)技術(shù)，以及邊緣算力平臺(tái)技術(shù)的快速發(fā)展，正在加速這一變革的實(shí)現(xiàn)。

在這一變革中，開放自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)新理念成為了核心。施耐德電氣EcoStruxure開放自動(dòng)化平臺(tái)（EcoStruxure Automation Expert，簡(jiǎn)稱EAE）便是這一理念的實(shí)踐典范。EAE基于IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)軟硬件全生命周期的解耦，實(shí)現(xiàn)了即插即用的生產(chǎn)模式，提高了工程效率，并支持了IT/OT的原生融合。

工業(yè)蜂窩網(wǎng)的部署，是實(shí)現(xiàn)開放自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。這種網(wǎng)絡(luò)不僅為工業(yè)企業(yè)提供了高可靠、廣連接、低功耗、低成本的無(wú)線專網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，也支持了面向5G-A、6G等技術(shù)的長(zhǎng)期演進(jìn)和升級(jí)。這種網(wǎng)絡(luò)的部署，提高了生產(chǎn)的靈活性，也為工業(yè)控制算法的分布式部署提供了可能。

施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)區(qū)開放自動(dòng)化業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)申紅鋒介紹，施耐德電氣和合作伙伴在今年的實(shí)際應(yīng)用中，將控制系統(tǒng)南向鏈接的無(wú)線化進(jìn)一步延伸至控制虛擬化及平臺(tái)生態(tài)化。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)連接也從5G專網(wǎng)迭代至融合了5G、4G（含Cat.1、Cat.4等)和NB-IoT等多種網(wǎng)絡(luò)制式的工業(yè)蜂窩網(wǎng)。

 施耐德電氣工業(yè)自動(dòng)化中國(guó)區(qū)開放自動(dòng)化業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)申紅鋒

“之所以進(jìn)行這兩方面的迭代，是因?yàn)樗鼈兦『梅祥_放自動(dòng)化系統(tǒng)本身的發(fā)展需求。”申紅鋒解釋道，“有了網(wǎng)絡(luò)和算力平臺(tái)的加持，開放自動(dòng)化的愿景得以更好地實(shí)現(xiàn)?！币环矫?，雖然5G進(jìn)入南向的能力已經(jīng)得到驗(yàn)證，但并不是所有設(shè)備都需要用到5G的高速率、大帶寬特性。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用十分復(fù)雜，不同場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的指標(biāo)要求并不相同——有的終端對(duì)速率要求不高，但對(duì)功耗非常敏感；有的終端部署數(shù)量較多，希望成本更加經(jīng)濟(jì)。對(duì)此，施耐德電氣與合作伙伴提出了“工業(yè)蜂窩網(wǎng)”這一概念。這樣既能滿足不同智能制造場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)能力的差異化要求，還兼具易用、安全、合規(guī)、低功耗等特點(diǎn)。

另一方面，傳統(tǒng)實(shí)體PLC的“重任”可以由采用超融合架構(gòu)的工業(yè)邊緣算力平臺(tái)來(lái)承接。北京華勝銳盈科技有限公司總經(jīng)理、創(chuàng)始合伙人王宇男認(rèn)為，超融合對(duì)工業(yè)企業(yè)客戶而言是最完美的一種選擇：“超融合一來(lái)能夠有效降低從設(shè)備采購(gòu)到維護(hù)的成本，二來(lái)可以根據(jù)企業(yè)需求的增長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)快速、靈活的擴(kuò)容，具有高度開放、高可用、易于擴(kuò)展、彈性伸縮、便于維護(hù)和管理等優(yōu)勢(shì)。”

事實(shí)上，施耐德電氣EcoStruxure開放自動(dòng)化平臺(tái)（EAE）作為開放自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)的典型實(shí)例，自2020年發(fā)布以來(lái)，施耐德電氣EcoStruxure開放自動(dòng)化平臺(tái)以3-6個(gè)月為一個(gè)周期持續(xù)迭代，至今已經(jīng)更新至V24.0版。

申紅鋒介紹，“全新升級(jí)的版本在‘高、大、穩(wěn)、廣、易’這五個(gè)方面得到了強(qiáng)化——‘高’指的是整合工業(yè)視覺算法、數(shù)字孿生等高級(jí)應(yīng)用；‘大’意味著更大的系統(tǒng)規(guī)模，目前每個(gè)解決方案可支持超過(guò)5000個(gè)I/O；‘穩(wěn)’意味著系統(tǒng)可靠性的進(jìn)一步提升；‘廣’是指平臺(tái)能夠支持Profinet、MQTT、OPC-UA、Modbus等更加廣泛的通信協(xié)議；‘易’則是通過(guò)提升易用性為用戶帶來(lái)更好的開發(fā)體驗(yàn)。目前，該平臺(tái)已經(jīng)在交通基礎(chǔ)設(shè)施、水與污水處理、地下管廊、隧道、物流、廠務(wù)系統(tǒng)、離散工業(yè)生產(chǎn)線、數(shù)據(jù)中心等多個(gè)行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。”

綠色智能：未來(lái)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展

在施耐德電氣上海工廠的探訪中，我們得以一窺這一變革的前沿實(shí)踐。工廠自1996年建立以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)成為施耐德電氣在華的“零碳工廠”和先進(jìn)智能工廠代表。2022年，該工廠被上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)評(píng)定為“上海市智能工廠”。同期，獲得“上海市普陀區(qū)質(zhì)量金獎(jiǎng)組織獎(jiǎng)”。

施耐德電氣上海工廠至今已有28年的歷史，隨著自動(dòng)化程度的逐步提高，許多設(shè)備處于逐步演變的過(guò)程中，一些老設(shè)備自然需要進(jìn)行升級(jí)改造。設(shè)備的更新?lián)Q代不僅僅是硬件的升級(jí)，更是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程的優(yōu)化和再造。

施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國(guó)區(qū)低壓產(chǎn)品事業(yè)部副總裁應(yīng)鵬介紹：“施耐德電氣上海工廠之所以要部署工業(yè)蜂窩網(wǎng)和開放自動(dòng)化平臺(tái)，主要?jiǎng)恿υ从趦纱笮枨螅阂皇菍?duì)自動(dòng)化設(shè)備改造，二是對(duì)產(chǎn)線柔性化升級(jí)。然而，在這個(gè)過(guò)程中，由于硬件的PLC和工站的強(qiáng)綁定，IT和OT之間相對(duì)割裂，會(huì)在時(shí)間和成本方面帶來(lái)挑戰(zhàn)?！?/p>

 施耐德電氣全球供應(yīng)鏈中國(guó)區(qū)低壓產(chǎn)品事業(yè)部副總裁應(yīng)鵬

其中，在高速全自動(dòng)鉚銀機(jī)設(shè)備改造項(xiàng)目中，其所用PLC運(yùn)行了10年以上且已停產(chǎn)，系統(tǒng)生命周期到達(dá)終點(diǎn)。這意味著一旦出現(xiàn)故障，維修或替換將面臨困難，甚至可能造成生產(chǎn)線的長(zhǎng)時(shí)間停頓，影響生產(chǎn)計(jì)劃和交貨周期。更令人頭疼的是，實(shí)體PLC與軟件程序一對(duì)一的綁定關(guān)系使得程序不能復(fù)用，不僅設(shè)備改造升級(jí)成本高，而且由于老舊的PLC缺少相關(guān)的一些通信功能，導(dǎo)致設(shè)備數(shù)據(jù)采集困難。

在改造過(guò)程中，施耐德電氣不僅要解決硬件的PLC和工站緊綁定的問題，還要解決IT與OT之間的信息孤島現(xiàn)象。此外，傳統(tǒng)老設(shè)備更常用的有線通訊方式在靈活性上存在不足，這在一定程度上限制了生產(chǎn)的靈活性和擴(kuò)展性。施耐德電氣上海工廠的線體改造案例，展示了開放自動(dòng)化與工業(yè)蜂窩網(wǎng)方案在實(shí)際應(yīng)用中的顯著成效。通過(guò)軟硬件解耦，減少了對(duì)PLC數(shù)量的依賴，降低了固定資產(chǎn)投資，提高了運(yùn)維效率。同時(shí)，改造后的系統(tǒng)具備更高的移動(dòng)性和靈活性，能夠快速部署，覆蓋范圍更廣，支持大規(guī)模的設(shè)備連接。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的日益增長(zhǎng)，開放自動(dòng)化的前景愈發(fā)廣闊。施耐德電氣的開放自動(dòng)化平臺(tái)，不僅在分布式過(guò)程控制、基礎(chǔ)設(shè)施、新能源汽車、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域得到應(yīng)用，更在倉(cāng)儲(chǔ)、物流、工廠離散裝備行業(yè)等實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化設(shè)備的改造。在開放自動(dòng)化的浪潮中，施耐德電氣基于其前瞻性的技術(shù)視野和深厚的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，必將推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的革新，為制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了新的思路和實(shí)踐路徑而隨著更多生態(tài)伙伴的加入，開放自動(dòng)化將在全球范圍內(nèi)掀起一場(chǎng)新的工業(yè)革命。