【自动化】自动化显然已经是个软件行业了

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【自动化】自动化显然已经是个软件行业了

2019 年 4 月 25 日 产业智能官

自动化显然已经是一个软件行业

没错，这是真的，如果你觉得自动化行业是一个销售PLC、电机与驱动的行业，那显然是上个世纪的事情，在过去的20年里，自动化的软件属性变得越来越强，这表现在非常多的方面：

（1）行业工艺Know-How的封装成为了自动化竞争的焦点

无论对于机器制造业的用户还是流程工业的用户，作为自动化厂商，你必须有丰富的行业经验，这些会在各个垂直行业有不同的体现，就像流程工业里对温度的PID调节的各种算法，以及在机器控制中的印刷套色、烫金跳步算法一样，都是需要非常多的积累才能实现。

（2）与数字技术的融合中的软件

不仅包括自身的软件，也包括能够与开放的软件互联能力，包括CAD、CAE软件的接口如CATIA、SolideWorks，以及控制系统建模仿真的软件如MATLAB/Simulink，包括电气图纸的EPLAN、伺服选型的ServoSoft，甚至包括塑料工业的MoldSoft等。

（3）平台软件

集成开发平台也是节省学习成本、提高项目品质、版本管控的利器，这些是为了提高开发效率，从项目的配置、仿真、编程、测试、维护等，集成开发平台可以构成一个强大的应用支撑平台，形成长期可持续的机器开发。

❖ 图1-软件正在成为自动化的重要竞争力构成

因此，对于机器或系统应用开发而言，自动化的软件正在成为竞争，硬件的标准与统一会使得其成本不断下降，然而，差异却来自于“软件”所体现的能力。

“银弹技术”是否存在？

然而,软件开发并非易事，许多软件开发项目所遭遇的情形正如Frederick P Brooks在其著作《人月神话》中所形容的：“……正像一只逃亡的野兽落到泥潭中做垂死挣扎，越是挣扎，陷得越深，最后无法逃脱灭顶的灾难”，程序设计工作正像一个泥潭…这一问题被形容为“软件危机”，具体表现包括开发进度难以预测、开发成本难以控制、用户对产品功能难以满意、产品质量难以保证、软件难以维护。

❖ 图2-软件工程著作《人月神话》

因此，Brooks在《人月神话》这本书中写到“没有任何一种独立的技术或管理上的进步，能够独立地承诺在十年内使生产效率、可靠性、简洁性获得数量级上的进步”。同时，他也有一个论断即“没有银弹”—银弹是一个欧洲中世纪的神话，一个怪物可以扮成人，但在你不注意的时候会成为一个怪物吃掉人，而只有经过银子制成的弹头才能射杀这个怪物，因此，银弹被寓意为“解决问题的本质办法”。

根据IEEE的软件工程知识体系对于软件项目管理所面临的特殊困难进行了总结，具体如下：

（1）客户经常不知道需要什么或者哪些是可行的；

（2）客户经常缺少对于软件工程所固有的复杂性的认识，特别是需求变更的影响；

（3）对于问题理解的不断加深以及情况的变化经常会产生新的软件需求或需求的变化；

（4）由于需求变化，软件经常是以一种迭代化序列化的过程构建的；（5）软件工程必须将创造性和规范性两个方面相结合，在两者之间维持平衡常常很困难；

（6）软件开发的创新性和复杂性经常很高；

（7）软件开发的基础技术变化非常快。

如何在快速响应和稳定可靠间寻求平衡？

对比IEEE关于软件工程的难题，你会发现，这些问题在工业领域逐渐变得普遍，在传统上PLC的逻辑顺序控制并不会产生那么多复杂的问题，而今天，在PLC产生后的50年后，我们会发现机器软件变得较之过去复杂度提高了很多倍，因为更多的回路调节、行业工艺算法、数据、通信、安全的程序需要协同，而机器人、CNC也被纳入了统一的运动控制架构，这些都使得机器程序变得更为复杂，而新的方法如建模仿真等工具也与自动化紧密融合，而工业领域又特别强调“稳定”、“经验证”、“认证”过的技术，这些都使得软件较之过去更为重要。

如何应对这些复杂的自动化软件开发呢？

答案在于软件复用与组件技术

随着软件工程的发展，软件复用与组件技术越来越多的为产业所采用，因此，Brooks后来又表示“的确存在银弹”，即，通过软件复用和组件技术可以实现高效开发，降低软件的各种难题。

软件复用和组件即标准化与模块化的软件开发思想，模块化是为了应对变化，而标准化是为了降低开发所需的成本，模块的标准化需要进行平衡，不能过多的模块会让系统连接复杂，而过于紧密的模块间关系则会让重构变得复杂，因此，如何平衡必须借助于“高内聚、低耦合”，通过模块化可以实现软件复用，而组件即是标准化的开发，使得机器应用可以像标准机械件一样组装为一台机器。

mapp——高效应用开发利器

mapp-正是基于软件复用与组件技术而开发，它类似于iPhone的App思想，由不同应用的App来实现各种功能，共同组建为一个整体的应用，mapp=Modular Application，贝加莱在2011年即开始推动这项艰苦卓绝的工程，将其在各个领域的Know-How进行封装为模块化的标准件。

❖ 图3-mapp基本原理

每个机器都会有共性软件，由如图3，我们可以看到针对不同的机器抽取的共性包括：

（1）机电对象：包括轴的控制，如轴的定位控制，多轴同步（电子齿轮、电子凸轮等）、以及按照PLCopen Part IV所定义的“协同运动控制”，将CNC和机器人纳入统一的运动控制架构下，这些是属于机电一体控制对象。

（2）行业相关集成：对于不同的行业，如印刷有套色、张力等mapp模块，而包装则由电子凸轮裁切、色标检测、灌装曲线等工艺模块，塑料行业则包括了射胶成型过程的各个控制模块如熔胶、射胶、保压等，每个垂直行业都有其特色的模块构成。

（3）基础设施：这个基础设施并非是物理的，而是指类似于机器的配方管理、用户管理、文件、报警等，包括mappVIEW基于Web技术的HMI开发。

（4）基于Web的诊断技术：通过IT技术，机器可以被远程访问用于机器的诊断与维护，包括安全的数据传输。

不断扩展的mapp

贝加莱自开始开发mapp架构后，持续开发了针对众多领域的mapp模块

❖ 图4-mapp组件由各种领域的应用共同构成

mapp由非常多的系列构成

mappControl：针对控制如温度、液压、薄膜卷取、机械手等的控制

mappCRANE
mappPLASTIC
mappTemperature
mappHydrulic
……

具体到mappPLASTIC，又有更多的模块，如图5所示

针对料斗称重、熔胶、螺杆、开模、锁模、顶出等控制，而针对印刷行业则有包括色标检测、收放卷张力控制、套色控制、虚拟主轴同步、温度控制等模块构成。

❖

mapp为机器开发带来创新与效率

mapp的目的在于将重复的软件开发工作提取共性，然后降低重复工作的量，而将力量专注于“创新”—即，组织机器的应对变化的能力，结构、流程、逻辑、顺序等，而基本的开发则完全由搭积木方式快速完成。

mapp开发，结合贝加莱Automation Studio与建模仿真软件如MATLAB/Simulink、MapSim、Industry Physics等的集成，可以为您提供高速的机器开发，测试与验证、虚拟调试能力，这些都可以加强企业的差异化竞争力的形成。

mapp的效率

由于无需重复开发，因此，整个机器的开发效率可以得到大幅度提高，包括机器的Time to Market也会缩短，整体为企业赢得竞争力。

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