自動(dòng)化顯然已經(jīng)是一個(gè)軟件行業(yè)

沒(méi)錯，這是真的，如果你覺(jué)得自動(dòng)化行業(yè)是一個(gè)銷(xiāo)售PLC、電機與驅動(dòng)的行業(yè)，那顯然是上個(gè)世紀的事情，在過(guò)去的20年里，自動(dòng)化的軟件屬性變得越來(lái)越強，這表現在多方面：

（1）行業(yè)工藝Know-How的封裝成為了自動(dòng)化競爭的焦點(diǎn)

無(wú)論對于機器制造業(yè)的用戶(hù)還是流程工業(yè)的用戶(hù)，作為自動(dòng)化廠(chǎng)商，你必須有豐富的行業(yè)經(jīng)驗，這些會(huì )在各個(gè)垂直行業(yè)有不同的體現，就像流程工業(yè)里對溫度的PID調節的各種算法，以及在機器控制中的印刷套色、燙金跳步算法一樣，都是需要非常多的積累才能實(shí)現。

（2）與數字技術(shù)的融合中的軟件

不僅包括自身的軟件，也包括能夠與開(kāi)放的軟件互聯(lián)能力，包括CAD、CAE軟件的接口如CATIA、SolideWorks，以及控制系統建模仿真的軟件如MATLAB/Simulink，包括電氣圖紙的EPLAN、伺服選型的ServoSoft，甚至包括塑料工業(yè)的MoldSoft等。

（3）平臺軟件

集成開(kāi)發(fā)平臺也是節省學(xué)習成本、提高項目品質(zhì)、版本管控的利器，這些是為了提高開(kāi)發(fā)效率，從項目的配置、仿真、編程、測試、維護等，集成開(kāi)發(fā)平臺可以構成一個(gè)強大的應用支撐平臺，形成長(cháng)期可持續的機器開(kāi)發(fā)。

圖1-軟件正在成為自動(dòng)化的重要競爭力構成

因此，對于機器或系統應用開(kāi)發(fā)而言，自動(dòng)化的軟件正在成為競爭，硬件的標準與統一會(huì )使得其成本不斷下降，然而，差異卻來(lái)自于“軟件”所體現的能力。

“銀彈技術(shù)”是否存在？

然而,軟件開(kāi)發(fā)并非易事，許多軟件開(kāi)發(fā)項目所遭遇的情形正如Brooks在其著(zhù)作《人月神話(huà)》中所形容的：“……正像一只逃亡的野獸落到泥潭中做垂死掙扎，越是掙扎，陷得越深，最后無(wú)法逃脫滅頂的災難”，程序設計工作正像一個(gè)泥潭…這一問(wèn)題被形容為“軟件危機”，具體表現包括開(kāi)發(fā)進(jìn)度難以預測、開(kāi)發(fā)成本難以控制、用戶(hù)對產(chǎn)品功能難以滿(mǎn)意、產(chǎn)品質(zhì)量難以保證、軟件難以維護。

圖2-軟件工程著(zhù)作《人月神話(huà)》

因此，Brooks在《人月神話(huà)》這本書(shū)中寫(xiě)到“沒(méi)有任何一種獨立的技術(shù)或管理上的進(jìn)步，能夠獨立地承諾在十年內使生產(chǎn)效率、可靠性、簡(jiǎn)潔性獲得數量級上的進(jìn)步”。同時(shí)，他也有一個(gè)論斷即“沒(méi)有銀彈”—銀彈是一個(gè)歐洲中世紀的神話(huà)，一個(gè)怪物可以扮成人，但在你不注意的時(shí)候會(huì )成為一個(gè)怪物吃掉人，而只有經(jīng)過(guò)銀子制成的彈頭才能射殺這個(gè)怪物，因此，銀彈被寓意為“解決問(wèn)題的本質(zhì)辦法”。

根據IEEE的軟件工程知識體系對于軟件項目管理所面臨的特殊困難進(jìn)行了總結，具體如下：

（1） 客戶(hù)經(jīng)常不知道需要什么或者哪些是可行的；

（2） 客戶(hù)經(jīng)常缺少對于軟件工程所固有的復雜性的認識，特別是需求變更的影響；

（3） 對于問(wèn)題理解的不斷加深以及情況的變化經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生新的軟件需求或需求的變化；

（4） 由于需求變化，軟件經(jīng)常是以一種迭代化序列化的過(guò)程構建的；

（5） 軟件工程必須將創(chuàng )造性和規范性?xún)蓚€(gè)方面相結合，在兩者之間維持平衡常常很困難；

（6） 軟件開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新性和復雜性經(jīng)常很高；

（7） 軟件開(kāi)發(fā)的基礎技術(shù)變化非?？?。

如何在快速響應和穩定可靠間尋求平衡？

對比IEEE關(guān)于軟件工程的難題，你會(huì )發(fā)現，這些問(wèn)題在工業(yè)領(lǐng)域逐漸變得普遍，在傳統上PLC的邏輯順序控制并不會(huì )產(chǎn)生那么多復雜的問(wèn)題，而今天，在PLC產(chǎn)生后的50年后，我們會(huì )發(fā)現機器軟件變得較之過(guò)去復雜度提高了很多倍，因為更多的回路調節、行業(yè)工藝算法、數據、通信、安全的程序需要協(xié)同，而機器人、CNC也被納入了統一的運動(dòng)控制架構，這些都使得機器程序變得更為復雜，而新的方法如建模仿真等工具也與自動(dòng)化緊密融合，而工業(yè)領(lǐng)域又特別強調“穩定”、“經(jīng)驗證”、“認證”過(guò)的技術(shù)，這些都使得軟件較之過(guò)去更為重要。

如何應對這些復雜的自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)呢？

答案在于軟件復用與組件技術(shù)

隨著(zhù)軟件工程的發(fā)展，軟件復用與組件技術(shù)越來(lái)越多的為產(chǎn)業(yè)所采用，因此，Brooks后來(lái)又表示“的確存在銀彈”，即，通過(guò)軟件復用和組件技術(shù)可以實(shí)現高效開(kāi)發(fā)，降低軟件的各種難題。

軟件復用和組件即標準化與模塊化的軟件開(kāi)發(fā)思想，模塊化是為了應對變化，而標準化是為了降低開(kāi)發(fā)所需的成本，模塊的標準化需要進(jìn)行平衡，不能過(guò)多的模塊會(huì )讓系統連接復雜，而過(guò)于緊密的模塊間關(guān)系則會(huì )讓重構變得復雜，因此，如何平衡必須借助于“高內聚、低耦合”，通過(guò)模塊化可以實(shí)現軟件復用，而組件即是標準化的開(kāi)發(fā)，使得機器應用可以像標準機械件一樣組裝為一臺機器。

mapp-高效應用開(kāi)發(fā)利器

mapp-正是基于軟件復用與組件技術(shù)而開(kāi)發(fā)，它類(lèi)似于iPhone的App思想，由不同應用的App來(lái)實(shí)現各種功能，共同組建為一個(gè)整體的應用，mapp=Modular Application，貝加萊在2011年即開(kāi)始推動(dòng)這項艱苦卓絕的工程，將其在各個(gè)領(lǐng)域的Know-How進(jìn)行封裝為模塊化的標準件。

圖3-mapp基本原理

每個(gè)機器都會(huì )有共性軟件，由如圖3，我們可以看到針對不同的機器抽取的共性包括：

（1）機電對象：包括軸的控制，如軸的定位控制，多軸同步（電子齒輪、電子凸輪等）、以及按照PLCopen Part IV所定義的“協(xié)同運動(dòng)控制”，將CNC和機器人納入統一的運動(dòng)控制架構下，這些是屬于機電一體控制對象。

（2）行業(yè)相關(guān)集成：對于不同的行業(yè)，如印刷有套色、張力等mapp模塊，而包裝則由電子凸輪裁切、色標檢測、灌裝曲線(xiàn)等工藝模塊，塑料行業(yè)則包括了射膠成型過(guò)程的各個(gè)控制模塊如熔膠、射膠、保壓等，每個(gè)垂直行業(yè)都有其特色的模塊構成。

（3）基礎設施：這個(gè)基礎設施并非是物理的，而是指類(lèi)似于機器的配方管理、用戶(hù)管理、文件、報警等，包括mappVIEW基于Web技術(shù)的HMI開(kāi)發(fā)。

（4）基于Web的診斷技術(shù)：通過(guò)IT技術(shù)，機器可以被遠程訪(fǎng)問(wèn)用于機器的診斷與維護，包括安全的數據傳輸。

不斷擴展的mapp

貝加萊自開(kāi)始開(kāi)發(fā)mapp架構后，持續開(kāi)發(fā)了針對眾多領(lǐng)域的mapp模塊

圖4-mapp組件由各種領(lǐng)域的應用共同構成

mapp由非常多的系列構成

mappControl：針對控制如溫度、液壓、薄膜卷取、機械手等的控制

mappCRANE

mappPLASTIC

mappTemperature

mappHydrulic

……

具體到mappPLASTIC，又有更多的模塊，如圖5所示

針對料斗稱(chēng)重、熔膠、螺桿、開(kāi)模、鎖模、頂出等控制，而針對印刷行業(yè)則有包括色標檢測、收放卷張力控制、套色控制、虛擬主軸同步、溫度控制等模塊構成。

圖5-mappPLASTIC的模塊

mapp為機器開(kāi)發(fā)帶來(lái)創(chuàng )新與效率

mapp的目的在于將重復的軟件開(kāi)發(fā)工作提取共性，然后降低重復工作的量，而將力量專(zhuān)注于“創(chuàng )新”—即，組織機器的應對變化的能力，結構、流程、邏輯、順序等，而基本的開(kāi)發(fā)則完全由搭積木方式快速完成。

mapp開(kāi)發(fā)，結合貝加萊Automation Studio與建模仿真軟件如MATLAB/Simulink、MapSim、IndustryPhysics等的集成，可以為您提供高速的機器開(kāi)發(fā)，測試與驗證、虛擬調試能力，這些都可以加強企業(yè)的差異化競爭力的形成。

mapp的效率

由于無(wú)需重復開(kāi)發(fā)，因此，整個(gè)機器的開(kāi)發(fā)效率可以得到大幅度提高，包括機器的Time to Market也會(huì )縮短，整體為企業(yè)贏(yíng)得競爭力。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構的創(chuàng )新驅動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團全球機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶(hù)提供機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續的創(chuàng )新精神，為客戶(hù)提供更為簡(jiǎn)化以及超出預期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。