工业互联网向纵深跃迁，2021将是“软件定义工控”拐点之年 - 工控网

作者:彭昭(物联网智库创始人&云及资本合作伙伴)

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导 读

与数码相机取代胶卷相机类似，目前科技领域的一个明显趋势是软件正在吞噬世界，软件定义网络、软件定义存储、软件定义数据中心。。。工业界正处于“软件定义工业控制”变革的前夕。可以预测，未来的工业控制模式将发生重大变化。有远见的企业正在加速拥抱软件。一切都只是时间问题。

哈佛商学院教授克里斯坦森在《创新者的困境》一书中介绍的柯达被超越的故事至今记忆犹新。

1975年，“胶卷相机之王”柯达公司的一名工程师日夜制造了一台类似“面包盒”的机器，这是历史上第一台数码相机。

尽管柯达拥有数码相机的发明者，但柯达却把这项技术“藏起来”了。

因为有了这个设备，就不用胶卷就可以拍照了。这完全动摇了柯达的发展基础。当时柯达曾经占据摄影胶卷市场90%的市场份额。

大势难挡，数码相机的“封杀”让柯达错过了创新的机会。

这个故事的结果也很清楚——最后，柯达在2012年申请破产，宣布这家拥有131年历史的巨无霸公司退出了历史舞台。

类似于用数码相机代替胶卷相机，目前科技领域的一个明显趋势是软件正在吞噬世界，软件定义网络，软件定义存储，软件定义数据中心...

工业界正处于“软件定义工业控制”改革的前夕。

工业是一个深层次的领域，可以不断划分。从整体设备和生产线出发，有显示面板、控制器、变频器、交换机、执行器、底部传感器和各种传动器件

通过软件的推广和创新，工业互联网更容易从信息层渗透到控制层和传感层。

可以预测，未来的工业控制模式将发生重大变化，有远见的企业正在加速对软件的拥抱，一切都只是时间问题。

然而，在当今的工业控制领域，仍有许多“黑匣子”来完成各种离散控制、过程控制和运动控制。这些黑匣子中的控制硬件与软件紧密相连，其核心技术由几家传统的工业自动化巨头控制。

虽然基于软件的控制器已经提出了一段时间，但情况并没有太大变化，工业控制的“江湖”仍然是一个特殊硬件的世界。

原因是“软件定义工控”的星火还没有达到足够的“燎原”热，技术的稳定成熟和市场的推动力需要时间酝酿。

然而，随着虚拟化技术、实时操作系统和边缘计算能力的进步，基于软件的控制系统被用来取代“黑匣子”，成为工业控制领域蓬勃发展的明确力量，由此产生的变化将非常深远。

最近，我观察到了一些“软件定义工业控制”的拐点信号。多年后的变化可能来自2021年。

因此，本文记录了这些信号，并留待未来的判断。

01

信号1:逐渐接近10倍

克里斯坦森提出的颠覆性创新描述了规模小、资源少的公司成功挑战在位大企业的过程。

大公司往往专注于改善高端市场的产品和服务。成功的颠覆性创新企业专注于被忽视的细分市场，从低端或特定场景开始，通过提供具有成本效益或使用感觉更好的产品获得立足点。

创新型企业在获得部分市场的认可后，逐渐向高端主流市场移动，当大多数用户开始接受新产品和服务时，就会出现颠覆。

然而，如果一个新产品想要成功，它必须比以前的产品好10倍，这样用户才能真正有足够的理由使用新产品。

虽然传统的工业控制器满足了高端市场的大部分需求，但基于软件的控制器正以更灵活的结构和更高的成本性能进入一些细分市场。

最近，一位德国工程师在著名杂志SPS上描述了他们使用基于软件的控制器、操作传送带和堆垛机来自动控制和管理工厂内部物流的过程。

工程师带领包括他在内的三人研发团队在压力大、任务重、调试时间紧的情况下开始工作。

他们面临着一个高度灵活的场景，软件程序需要根据需要更新，切换时间非常有限，很难找到能够直接满足需求的现成产品。上图是工厂仓库的照片。

艺术家很大胆，因为他们读了一个长博客，介绍了一个基于软件的控制器解决方案，他们开始了一次看似“不可靠”的在线下载控制程序和在YouTube观看视频学习调试方法的旅程。

这种做法有两个直接的好处，即系统软件的平台化和应用软件的多样化。硬件资源可以通过软件统一控制、配置和分配。应用软件可以提供更灵活、更高效的外部服务，而不受硬件资源的限制。

最后，基于云软件的控制器取得了6倍的好成绩。

配置过去需要两个小时的物流控制系统现在只需要20分钟，速度提高了6倍。虽然距离10倍还有差距，但至少已经上路了。

02

信号2:成本下降了一半以上

另一家名为KINGSTAR的公司发布了一份基于8轴运动控制场景的白皮书，比较了基于硬件的运动控制方案和基于软件的精确运动控制方案。

结果显而易见。使用基于软件的运动控制只需要一般的工业控制机或计算机作为硬件，就可以显著降低整体所有权成本。成本只有原来的44%，节省了56%。

而且基于软件的运动控制方案使用更加灵活，在计算能力上具有更高的性能和更好的可扩展性。

这份白皮书还表明，过去被认为对实时性和稳定性要求非常严格的运动控制场景也有可能被基于软件的解决方案所取代。

通过软件 工控机 与原有专用硬件控制器相比，实时操作系统的组合可以实现性能。

03

信号3:销售以5倍的速度扩张

Iot是一家市场分析公司 Analytics比较了倍福和罗克韦尔的销售情况，是基于软件控制技术的主要供应商之一。

倍福的优势在于软控制器，罗克韦尔的优势在于硬控制器，两者的对比可以称为软硬世界的两个代表。

虽然起步基数很小，但自2000年以来，倍福的销售复合年增长率约为15%，而罗克韦尔的工厂自动化业务部门的复合年增长率仅为3%，倍福的年增长率为5倍。

由于这种增长率的差异，倍福和罗克韦尔工厂自动化业务的销售额从2000年的不到5%增长到目前的30%以上。

进一步研究表明，从2019年到2025年，基于软件的工业控制系统比例预计将翻一番，从整个工业控制器市场的3个．5%增加到7%。

已经点燃了星星之火。

写在最后

最早在1985年，随着Windows的发布，第一批基于软件的工业控制器诞生了，但当时没有一个能够在市场上站稳脚跟。

Windows系统常见的问题是蓝屏、死机和易受攻击。当时，虚拟化、容器化和边缘计算是不可能的。

随着时间的推移，今天的技术环境发生了颠覆性的变化。实时操作系统、容器技术、各种开源软件、低成本边缘计算硬件…触手可及。

在去年的工业博览会上，第一个使用5G通过云软件控制的工业控制解决方案正式出现。

在2021年，软件定义工控有可能迎来真正的春天。

对于这个新事物，不妨给它更多的宽容和耐心，市场最终会做出自己的选择。

参考资料:

1． Updates für Codesys-Steuerungs applikationen, 600% schneller über die Cloud,来源:SPS magazin

2． Soft PLCs: The industrial innovator’s dilemma,来源:IoT Analytics

3． Software vs Hardware Machine Control: Cost and Performance Compared,来源:KINGSTAR

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