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      發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，全方位推進(jìn)工業(yè)智能化，是加快推進(jìn)新型工業(yè)化的必然選擇，是中國工業(yè)制造業(yè)邁向中高端的重要路徑。

      智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)棧，他們共同的底座是工業(yè)控制系統(tǒng)，如工控機(jī)、控制器、PLC（可編程邏輯控制器）等。但是，這些基于傳統(tǒng)架構(gòu)、廣泛應(yīng)用的控制設(shè)備在新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求下，已成為處理大量實(shí)時數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間，設(shè)備和工廠之間的數(shù)據(jù)交換和實(shí)時控制的“堵點(diǎn)”。

      不僅如此，中國工業(yè)制造業(yè)的“上游”，也就是工業(yè)通用自動化市場，長期以來國外品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，國產(chǎn)化率較低。中國工業(yè)制造業(yè)要邁向新型工業(yè)化，需要從根本上“升維”，以自主技術(shù)“打穿”通用自動化市場，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。

中科時代CEO馬君

      這是一條新路。中科時代（深圳）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有限公司（下稱“中科時代”）CEO馬君在接受中國工業(yè)報專訪時說，（工業(yè)）自動化的未來就是計(jì)算機(jī)化，并且是IT與OT的深度融合，“算控一體”。

      工業(yè)控制架構(gòu)迭代呼之欲出

      工業(yè)控制系統(tǒng)通常指上位機(jī)+下位機(jī)分體式架構(gòu)，由工控機(jī)（工業(yè)電腦）、多種PLC控制器等共同組成。上位機(jī)（Host Computer）是指具有計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力的計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)的監(jiān)控、指令下發(fā)、數(shù)據(jù)采集、處理分析以及用戶交互。下位機(jī)（Slave Device）則是在控制系統(tǒng)中直接與傳感器、執(zhí)行器等硬件相連的設(shè)備或控制器。

     上位機(jī)的硬件通常包括個人電腦、工業(yè)PC或服務(wù)器，他們通過各種通信接口與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。下位機(jī)通常負(fù)責(zé)執(zhí)行上位機(jī)的控制指令（任務(wù)），如開關(guān)信號的輸出、模擬量的調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)的采集等。多年來，上位機(jī)+下位機(jī)架構(gòu)支撐了現(xiàn)代工業(yè)的長足發(fā)展。

      與此同時，一種新型架構(gòu)也隨著PC的問世而逐漸發(fā)展起來。1986年，工業(yè)控制領(lǐng)域知名企業(yè)德國倍福推出全球首個PC架構(gòu)（一種計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)）的控制系統(tǒng)。倍福的理念就是“所有工作由一個平臺上的軟件完成”。沿著這一主線，倍福、奧地利貝利萊、巴赫曼公司等發(fā)展成為PC架構(gòu)工業(yè)控制系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者。

      PC架構(gòu)的工業(yè)控制系統(tǒng)，就是把工業(yè)現(xiàn)場上位機(jī)及其復(fù)雜應(yīng)用，包括人機(jī)交互軟件（HMI）、AI算法、上位機(jī)專用軟件、數(shù)據(jù)庫等，“搬”到算力更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)里運(yùn)行。同時，把下位機(jī)如PLC、運(yùn)動控制器和運(yùn)動控制卡里運(yùn)行的控制程序，也“搬”到計(jì)算機(jī)里。通過軟件控制，實(shí)現(xiàn)一個計(jì)算平臺運(yùn)行。

      發(fā)展到今天，工業(yè)控制系統(tǒng)兩種架構(gòu)同時存在，但卻形成傳統(tǒng)分體式架構(gòu)“一家獨(dú)大”的格局。盡管如此，一方面，PC架構(gòu)的工業(yè)控制系統(tǒng)已在新能源等部分行業(yè)和場景占據(jù)優(yōu)勢；另一方面，新的契機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)，這就是新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

      當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)視覺、工業(yè)機(jī)器人等深入應(yīng)用，人、機(jī)、料、法、環(huán)全面連接，工業(yè)現(xiàn)場越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)量急劇增加，對控制系統(tǒng)的算力與控制能力提出了更高的要求。傳統(tǒng)架構(gòu)已無法滿足工業(yè)設(shè)備的數(shù)據(jù)交互和實(shí)時控制需求，即便提升工控機(jī)的算力，也無法解決系統(tǒng)復(fù)雜性與實(shí)時性難題。

      在需求側(cè)，工業(yè)控制系統(tǒng)的架構(gòu)迭代開始走向轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

      高端控制系統(tǒng)國產(chǎn)化迫在眉睫

      工業(yè)控制系統(tǒng)通過綜合運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其他信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，以達(dá)到穩(wěn)定、安全以及降本、提質(zhì)、增效、降耗等目的，其實(shí)現(xiàn)需要軟件、硬件、系統(tǒng)等協(xié)同運(yùn)行。

      從產(chǎn)業(yè)鏈的角度，工業(yè)制造業(yè)可以分為“上游”“中游”和下游。上游即工業(yè)控制系統(tǒng)，包括工業(yè)計(jì)算設(shè)備如工控機(jī)、PLC控制器、IO設(shè)備、伺服產(chǎn)品等，他們是工業(yè)體系的核心。中游即各種生產(chǎn)設(shè)備、裝備，如通用機(jī)械、3C電子設(shè)備、光伏設(shè)備、鋰電設(shè)備制造。下游就是工廠。

      如果說工業(yè)自動化是現(xiàn)代工業(yè)的基石，那么工業(yè)控制系統(tǒng)就是現(xiàn)代工業(yè)的支柱。遺憾的是，中國連續(xù)11年成為全球制造業(yè)大國，但工業(yè)通用自動化產(chǎn)業(yè)自主能力欠佳，上游產(chǎn)業(yè)非常薄弱。特別是在中高端制造場景，工業(yè)控制系統(tǒng)國產(chǎn)化率較低。 

      根據(jù)《PC control》全球自動化公司排名，前50強(qiáng)中無中國企業(yè)身影。排名領(lǐng)先企業(yè)如西門子、艾默生、ABB、施耐德、羅克韋爾、霍尼韋爾等，基本分布在美國、德國、奧地利、日本、英國等歐美地區(qū)。

      在國內(nèi)，具有自主技術(shù)和產(chǎn)品的上游上市公司并不多見。匯川技術(shù)、浙大中控、柏楚電子，以及雷賽智能、東土科技、和利時、合川技術(shù)、信捷電氣等，這些企業(yè)大部分行業(yè)垂直。在中高端制造場景，我國工業(yè)控制系統(tǒng)企業(yè)與國外品牌存在很大的差距。

      此外，從技術(shù)路線和產(chǎn)品層面看，放眼國內(nèi)，基于傳統(tǒng)架構(gòu)，提供通用工業(yè)自動化產(chǎn)品的廠商非常多，但基于PC和軟件定義的工業(yè)控制系統(tǒng)卻鮮有企業(yè)涉足。

      中國航空工業(yè)集團(tuán)信息技術(shù)中心原首席顧問寧振波多次指出中國智能制造“缺芯少魂”，這是指缺乏自主芯片與工業(yè)軟件。而缺乏自主工業(yè)控制系統(tǒng)，工業(yè)就沒有“大腦”。我國工業(yè)制造業(yè)要邁向中高端，工控尤其是高端工控系統(tǒng)的國產(chǎn)化已迫在眉睫。

      算控一體：中科時代換道突圍

      2022年，中科時代推出首款工業(yè)智能計(jì)算機(jī)（“工智機(jī)”）產(chǎn)品，以算控一體的獨(dú)有理念和技術(shù)路線，迅速獲得市場認(rèn)可。兩年后，公司產(chǎn)品已擴(kuò)展到機(jī)架式、嵌入式等多種類型。

      據(jù)介紹，與傳統(tǒng)的上位機(jī)+下位機(jī)組合相比，“工智機(jī)”將計(jì)算與控制相結(jié)合，通過一套控制器搭配一套軟件和一套程序，可同時具備運(yùn)動控制、邏輯控制、機(jī)器視覺、組態(tài)顯示等功能，能夠使工業(yè)控制設(shè)備更好地適應(yīng)復(fù)雜和多變的生產(chǎn)環(huán)境，并具有更高的實(shí)時性和算力可伸縮性。

      “工智機(jī)”不僅有效解決了OT與IT之間的融合難題，還具備解決傳統(tǒng)工控存在的大算力需求無法滿足、程序相互干擾，以及高成本和可靠性不足等關(guān)鍵問題的能力。

      馬君告訴中國工業(yè)報記者，算控一體帶來了四大好處：一是使工業(yè)計(jì)算的硬件成本大幅下降；二是系統(tǒng)運(yùn)行性能大幅提升；三是一個IDE環(huán)境（集成開發(fā)環(huán)境）實(shí)現(xiàn)混合編程，編程效率大幅提高；四是由于PC架構(gòu)可以讓控制程序運(yùn)行速度更快、抖動更低，這使機(jī)械制造更穩(wěn)定，有利于實(shí)現(xiàn)高端制造。

       “工智機(jī)”技術(shù)源自中科院計(jì)算所，其基于國家重點(diǎn)行業(yè)、重大課題的研發(fā)，誕生了工業(yè)智能計(jì)算機(jī)+軟件定義的技術(shù)體系，變革當(dāng)前由傳統(tǒng)PLC、運(yùn)動控制器、工業(yè)電腦、邊緣服務(wù)器主導(dǎo)的工業(yè)計(jì)算市場格局。

       “換道超車”。這一技術(shù)體系也成為中科時代篤定的技術(shù)路線。得益于此前中科院計(jì)算所投入的多年心血，這份厚積薄發(fā)也給了中科時代將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)和底氣。

       據(jù)悉，中科時代第一款“工智機(jī)”，采用了同為中科院計(jì)算所孵化的海光x86 CPU以及寒武紀(jì)GPU。面向未來，公司將讓全線產(chǎn)品走向100%國產(chǎn)化，打破長久以來高端工業(yè)計(jì)算設(shè)備的“卡脖子”困境。

      “傳統(tǒng)工業(yè)自動化的終局”

      對企業(yè)而言，看清大勢，選擇賽道，有時并不難，難的在于如何建立自已的核心優(yōu)勢，將最好的產(chǎn)品、技術(shù)、服務(wù)真正落實(shí)，贏得客戶，得到資本市場的認(rèn)可。

      中科時代位居工業(yè)制造業(yè)上游，是一個非常大的賽道，并且工業(yè)上游足夠重要，是新型工業(yè)化的基礎(chǔ)。工業(yè)控制系統(tǒng)邁向計(jì)算機(jī)化，更將是一次巨大的產(chǎn)業(yè)躍遷機(jī)會。例如云計(jì)算、智能手機(jī)、智能汽車，其計(jì)算機(jī)化就體現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)躍遷的鮮明特征。

      數(shù)據(jù)顯示，在一個有關(guān)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（公司）的熱度排名中，中科時代公司位居前列。過去兩年來，公司完成總計(jì)超3億元A輪及A+輪融資，側(cè)面說明資本市場對公司的發(fā)展方向和愿景的認(rèn)可。

      新架構(gòu)的成長很強(qiáng)勁。馬君指出，在新增市場，PC架構(gòu)占有率大概是20%，而且還在不斷上升。目前，中科時代的產(chǎn)品已經(jīng)在先進(jìn)制造（半導(dǎo)體、激光、3C電子）、新能源（光伏、風(fēng)電）、流程工業(yè)（石油、鋼鐵）等行業(yè)拿到了標(biāo)桿客戶的批量訂單。

      當(dāng)前，軟件定義工業(yè)控制已成業(yè)界關(guān)鍵課題。傳統(tǒng)架構(gòu)的代表企業(yè)西門子公司全球CEO博樂仁（Roland Busch）曾說，工業(yè)制造轉(zhuǎn)型升級有四大方向，首當(dāng)其沖就是軟件定義PLC。西門子已開啟轉(zhuǎn)型，方向之一就是軟件化。

      隨著智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，連接與融合正在重構(gòu)工業(yè)數(shù)字化、智能化，業(yè)務(wù)重構(gòu)、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)、價值重構(gòu)接連不斷。從上往下，從業(yè)務(wù)到管理到車間到產(chǎn)線，數(shù)據(jù)驅(qū)動工業(yè)制造業(yè)升級，必將面臨工業(yè)控制層的轉(zhuǎn)型。IT與OT融合，是工業(yè)邁向智能化的必然選擇。

       “這將是傳統(tǒng)工業(yè)自動化的終局?！瘪R君說。