作者 | 石林才

工業(yè)AI，無(wú)疑是今年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)最大的熱點(diǎn)，幾乎在每個(gè)廠商展臺(tái)都能看到。在西門子展臺(tái)，當(dāng)然也不例外，除以機(jī)器學(xué)習(xí)為代表的傳統(tǒng)AI外，生成式AI更是融入到了各個(gè)工業(yè)場(chǎng)景，在西門子展臺(tái)共有7個(gè)展區(qū)能看到Industrial Copilot的身影，包括了Industrial Copilot for Operations、Maintenance Copilot Senseye、Insights Hub Production Copilot和Industrial Copilot for Engineering等，可以說(shuō)，AI已經(jīng)是一個(gè)無(wú)處不在的存在。

但今年西門子展臺(tái)最大的一個(gè)看點(diǎn)是，西門子將“軟件定義自動(dòng)化”作為漢諾威展會(huì)的展示重點(diǎn)，介紹“軟件定義自動(dòng)化”的展板竟達(dá)近十處。據(jù)西門子介紹，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的下一步是工業(yè)元宇宙，在元宇宙里面實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)生產(chǎn)（Autonomous Production），而軟件定義自動(dòng)化和數(shù)字孿生、工業(yè)AI一起成為了工業(yè)元宇宙的三大支柱。

▲西門子工業(yè)元宇宙路線圖

01

“軟件定義”

本來(lái)就是工業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)方向

所謂“軟件定義”，就是用軟件給硬件賦能，定義系統(tǒng)的功能，軟件是核心，硬件則是通用的。最早提出“軟件定義”的，是IT領(lǐng)域的“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”，后來(lái)有了“軟件定義計(jì)算機(jī)”、“軟件定義存儲(chǔ)”，甚至是“軟件定義一切”，還有現(xiàn)在流行的“軟件定義汽車”。

早期為了降低制造的復(fù)雜度和成本，電子設(shè)備的功能都固化在硬件里，可以稱之為硬件定義。但后來(lái)隨著多樣化、靈活性的需求，軟件定義開始興起，它的主要特征是軟件與硬件解耦，硬件被標(biāo)準(zhǔn)化和虛擬化。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，“軟件定義”其實(shí)也已存在多年，自從上世紀(jì)九十年代“基于PC的控制技術(shù)”的興起，軟件定義控制一直就發(fā)展迅速。

但西門子一直以來(lái)并沒有發(fā)力“軟件定義”，其自1958年以來(lái)不斷演進(jìn)的“硬件定義的” SIMATIC 控制器，憑借其穩(wěn)定、可靠的性能和強(qiáng)大的生態(tài)，占據(jù)了全球近三分之一的工廠市場(chǎng)，而其提出的“全集成自動(dòng)化”的理念以及隨之推出的集PLC編程、HMI組態(tài)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)于一體的TIA博途軟件平臺(tái)，更是成為了業(yè)界爭(zhēng)相效仿的標(biāo)桿。所以西門子過(guò)去雖然也也推出了Software Controller系列產(chǎn)品，但在中國(guó)市場(chǎng)并未大力推廣“軟件定義”。

02

巨頭轉(zhuǎn)向

扛起“軟件定義自動(dòng)化”大旗

然而，巨頭對(duì)技術(shù)趨勢(shì)的把握是敏銳且精準(zhǔn)的。隨著軟件技術(shù)的進(jìn)步和AI等新技術(shù)的應(yīng)用，“軟件定義”具備了更大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。于是在2023年，西門子低調(diào)推出了其首款虛擬 PLC——S7-1500V，功能與硬件PLC SIMATIC S7-1500完全一致，啟動(dòng)了“軟件定義”實(shí)質(zhì)性的一步。

▲西門子首款虛擬PLC S7-1500V

▲西門子虛擬PLC S7-1500V的部署架構(gòu)

西門子的“軟件定義自動(dòng)化”不僅僅是虛擬PLC，還包括了HMI的虛擬化、交換機(jī)的虛擬化等一整套“軟件”解決方案。它們都無(wú)需依賴特定硬件，通過(guò)軟件模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，可以極大地提高系統(tǒng)的靈活性與可擴(kuò)展性。

▲西門子工廠自動(dòng)化控制器產(chǎn)品路線圖

這次漢諾威展會(huì)，西門子就展出了其“軟件定義自動(dòng)化”在奧迪的 B?llinger H?fe工廠的應(yīng)用案例。西門子的vPLC這一“工廠大腦”被首次用于實(shí)際生產(chǎn)控制，工廠里的機(jī)器人、生產(chǎn)線等的控制，不再依賴部署在機(jī)器或機(jī)器人旁的傳統(tǒng)硬件，而是由遠(yuǎn)在10公里外的數(shù)據(jù)中心的虛擬控制器遠(yuǎn)程控制，控制網(wǎng)絡(luò)采用西門子的 PROFINET RT傳輸，時(shí)延控制到了1ms，可以很好地滿足現(xiàn)場(chǎng)控制的需要。

▲西門子vPLC在奧迪B?llinger H?fe工廠的應(yīng)用架構(gòu)

03

“軟件定義自動(dòng)化”

開啟一個(gè)“新的世界”

當(dāng)然西門子的vPLC也是完全兼容TIA 博途，功能和操作和SIMATIC S7-1500 PLC 一樣，所以對(duì)于OT工程師來(lái)說(shuō)，還是可以采用熟悉的工具來(lái)編程操作。但在此次漢諾威展上，我們看到了西門子更大的“野心”，那就是西門子正在利用“軟件定義自動(dòng)化”構(gòu)建一個(gè)新的自動(dòng)化世界。

▲西門子提供的兩個(gè)“自動(dòng)化世界”-硬件定義世界和軟件定義世界

“傳統(tǒng)的硬件控制器、HMI和TIA 博途，這是OT工程師所熟悉和喜歡的世界，而我們正在構(gòu)建一個(gè)以軟件定義為中心的新的世界！”在西門子展臺(tái)，工作人員介紹說(shuō)，在新的世界里，底層是以虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行時(shí)，包括虛擬控制和HMI，在其之上是西門子的工業(yè)邊緣管理平臺(tái)（IEM），這是一個(gè)應(yīng)用和設(shè)備管理平臺(tái)，可以集中管理所有接入的邊緣設(shè)備，處理邊緣端的各類數(shù)據(jù)，還可以從后端系統(tǒng)下載各類邊緣應(yīng)用程序，并安裝到邊緣設(shè)備。

而對(duì)于控制器編程和系統(tǒng)組態(tài)，則是采用西門子最新的SIMATIC AX編程開發(fā)平臺(tái)和Unified Elements，這都是基于VS Code面向IT人員的編程和組態(tài)工具，具備現(xiàn)代 IT 編程的所有優(yōu)勢(shì)。 

▲西門子工業(yè)邊緣管理平臺(tái)（IEM）