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自動化顯然已經(jīng)是一個軟件行業(yè)

沒錯，這是真的，如果你覺得自動化行業(yè)是一個銷售PLC、電機與驅(qū)動的行業(yè)，那顯然是上個世紀(jì)的事情，在過去的20年里，自動化的軟件屬性變得越來越強，這表現(xiàn)在多方面：

（1）行業(yè)工藝Know-How的封裝成為了自動化競爭的焦點

無論對于機器制造業(yè)的用戶還是流程工業(yè)的用戶，作為自動化廠商，你必須有豐富的行業(yè)經(jīng)驗，這些會在各個垂直行業(yè)有不同的體現(xiàn)，就像流程工業(yè)里對溫度的PID調(diào)節(jié)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現(xiàn)。

（2）與數(shù)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(tǒng)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

集成開發(fā)平臺也是節(jié)省學(xué)習(xí)成本、提高項目品質(zhì)、版本管控的利器，這些是為了提高開發(fā)效率，從項目的配置、仿真、編程、測試、維護等，集成開發(fā)平臺可以構(gòu)成一個強大的應(yīng)用支撐平臺，形成長期可持續(xù)的機器開發(fā)。

圖1-軟件正在成為自動化的重要競爭力構(gòu)成

因此，對于機器或系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)而言，自動化的軟件正在成為競爭，硬件的標(biāo)準(zhǔn)與統(tǒng)一會使得其成本不斷下降，然而，差異卻來自于“軟件”所體現(xiàn)的能力。

“銀彈技術(shù)”是否存在？

然而,軟件開發(fā)并非易事，許多軟件開發(fā)項目所遭遇的情形正如Brooks在其著作《人月神話》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，最后無法逃脫滅頂?shù)臑?zāi)難”，程序設(shè)計工作正像一個泥潭…這一問題被形容為“軟件危機”，具體表現(xiàn)包括開發(fā)進度難以預(yù)測、開發(fā)成本難以控制、用戶對產(chǎn)品功能難以滿意、產(chǎn)品質(zhì)量難以保證、軟件難以維護。

圖2-軟件工程著作《人月神話》

因此，Brooks在《人月神話》這本書中寫到“沒有任何一種獨立的技術(shù)或管理上的進步，能夠獨立地承諾在十年內(nèi)使生產(chǎn)效率、可靠性、簡潔性獲得數(shù)量級上的進步”。同時，他也有一個論斷即“沒有銀彈”—銀彈是一個歐洲中世紀(jì)的神話，一個怪物可以扮成人，但在你不注意的時候會成為一個怪物吃掉人，而只有經(jīng)過銀子制成的彈頭才能射殺這個怪物，因此，銀彈被寓意為“解決問題的本質(zhì)辦法”。

根據(jù)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行了總結(jié)，具體如下：

（1） 客戶經(jīng)常不知道需要什么或者哪些是可行的；

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

（3） 對于問題理解的不斷加深以及情況的變化經(jīng)常會產(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程構(gòu)建的；

（5） 軟件工程必須將創(chuàng)造性和規(guī)范性兩個方面相結(jié)合，在兩者之間維持平衡常常很困難；

（6） 軟件開發(fā)的創(chuàng)新性和復(fù)雜性經(jīng)常很高；

（7） 軟件開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)變化非常快。

如何在快速響應(yīng)和穩(wěn)定可靠間尋求平衡？

對比IEEE關(guān)于軟件工程的難題，你會發(fā)現(xiàn)，這些問題在工業(yè)領(lǐng)域逐漸變得普遍，在傳統(tǒng)上PLC的邏輯順序控制并不會產(chǎn)生那么多復(fù)雜的問題，而今天，在PLC產(chǎn)生后的50年后，我們會發(fā)現(xiàn)機器軟件變得較之過去復(fù)雜度提高了很多倍，因為更多的回路調(diào)節(jié)、行業(yè)工藝算法、數(shù)據(jù)、通信、安全的程序需要協(xié)同，而機器人、CNC也被納入了統(tǒng)一的運動控制架構(gòu)，這些都使得機器程序變得更為復(fù)雜，而新的方法如建模仿真等工具也與自動化緊密融合，而工業(yè)領(lǐng)域又特別強調(diào)“穩(wěn)定”、“經(jīng)驗證”、“認(rèn)證”過的技術(shù)，這些都使得軟件較之過去更為重要。

如何應(yīng)對這些復(fù)雜的自動化軟件開發(fā)呢？

答案在于軟件復(fù)用與組件技術(shù)

隨著軟件工程的發(fā)展，軟件復(fù)用與組件技術(shù)越來越多的為產(chǎn)業(yè)所采用，因此，Brooks后來又表示“的確存在銀彈”，即，通過軟件復(fù)用和組件技術(shù)可以實現(xiàn)高效開發(fā)，降低軟件的各種難題。

軟件復(fù)用和組件即標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化的軟件開發(fā)思想，模塊化是為了應(yīng)對變化，而標(biāo)準(zhǔn)化是為了降低開發(fā)所需的成本，模塊的標(biāo)準(zhǔn)化需要進行平衡，不能過多的模塊會讓系統(tǒng)連接復(fù)雜，而過于緊密的模塊間關(guān)系則會讓重構(gòu)變得復(fù)雜，因此，如何平衡必須借助于“高內(nèi)聚、低耦合”，通過模塊化可以實現(xiàn)軟件復(fù)用，而組件即是標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)，使得機器應(yīng)用可以像標(biāo)準(zhǔn)機械件一樣組裝為一臺機器。

mapp-高效應(yīng)用開發(fā)利器

mapp-正是基于軟件復(fù)用與組件技術(shù)而開發(fā)，它類似于iPhone的App思想，由不同應(yīng)用的App來實現(xiàn)各種功能，共同組建為一個整體的應(yīng)用，mapp=Modular Application，貝加萊在2011年即開始推動這項艱苦卓絕的工程，將其在各個領(lǐng)域的Know-How進行封裝為模塊化的標(biāo)準(zhǔn)件。

圖3-mapp基本原理

每個機器都會有共性軟件，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)同運動控制”，將CNC和機器人納入統(tǒng)一的運動控制架構(gòu)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(biāo)檢測、灌裝曲線等工藝模塊，塑料行業(yè)則包括了射膠成型過程的各個控制模塊如熔膠、射膠、保壓等，每個垂直行業(yè)都有其特色的模塊構(gòu)成。

（3）基礎(chǔ)設(shè)施：這個基礎(chǔ)設(shè)施并非是物理的，而是指類似于機器的配方管理、用戶管理、文件、報警等，包括mappVIEW基于Web技術(shù)的HMI開發(fā)。

（4）基于Web的診斷技術(shù)：通過IT技術(shù)，機器可以被遠程訪問用于機器的診斷與維護，包括安全的數(shù)據(jù)傳輸。

不斷擴展的mapp

貝加萊自開始開發(fā)mapp架構(gòu)后，持續(xù)開發(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(yīng)用共同構(gòu)成

mapp由非常多的系列構(gòu)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

針對料斗稱重、熔膠、螺桿、開模、鎖模、頂出等控制，而針對印刷行業(yè)則有包括色標(biāo)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(gòu)成。

圖5-mappPLASTIC的模塊

mapp為機器開發(fā)帶來創(chuàng)新與效率

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

mapp開發(fā)，結(jié)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發(fā)，測試與驗證、虛擬調(diào)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

由于無需重復(fù)開發(fā)，因此，整個機器的開發(fā)效率可以得到大幅度提高，包括機器的Time to Market也會縮短，整體為企業(yè)贏得競爭力。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團全球機器與工廠自動化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進的工程能力，為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及貝加萊強大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動化工程的未來。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。