CODESYS 副总经理孙伟杰：IT 与 OT 融合助力实现工业智能

12月17号，“2021年中国运动控制/直驱产业高峰论坛”在深圳隆重举行，五百多名业内人士汇聚一堂，共谋行业发展大计。在主论坛环节，CODESYS软件集团（中国）副总经理孙伟杰先生做“IT与OT融合助力实现工业智能”的主题演讲，深入介绍了CODESYS在软件方面实现IT和OT融合以及助推工业智能发展的情况。

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工业智能及作用

随着近几年AI技术、物联网（IoT）、云计算（Cloud computing）、数字孪生（Digital twins）、5G通讯的发展，催生了智能制造和工业互联网，最终形成了工业领域的智能化发展趋势，又被称为“工业智能”。

工业智能这一概念是随着人工智能技术和信息技术的不断发展，以及其与工业应用的不断融合而出现的。工业智能贯穿在工业生产链中，服务于工业产业链上游、下游的各个生产阶段，以工业数据为基础，以人工智能算法为核心，同时辅助一些其他先进信息技术，如最新的互联网、5G等等，实现工业产业链各个环节的工业智能，目的是重塑工业形态，提升了工业能力。

在工业发展的过程中，第一次工业革命是机械化，第二次工业革命是电气化，第三次是自动化化，而在目前阶段，网络化、数字化、智能化是发展的重点。

工业智能技术可优化制造业产业结构。一方面，工业智能将逐步淘汰某些制造业相对落后的部门（单元）。工业智能会替代某些产品的功能，这类产品所属的行业则会随之不断萎缩直至消失。制造业中一些传统机械装备及与之配套的零部件制造可能面临市场萎缩的风险，不具有工业智能功能的传统电子信息产品也将面临巨大的升级压力。

另一方面，工业智能将彻底改造某些行业。工业智能与传统制造产品融合，短期内体现为提供一些新的功能，但最终会彻底颠覆产品和产业的架构。例如，工业智能驱动的无人驾驶取代传统汽车后，交通系统、法律法规、汽车的销售和使用方式，以及以汽车为核心的商业生态系统都会发生革命性变化。未来，智能化将成为绝大多数产品的标准基础功能之一，几乎所有的制造业产品都将因其改变。同时，工业智能及相关行业将发展为新的支柱产业。作为一项通用目的技术，工业智能在各个产业、各个领域都有巨大的应用空间。许多新技术随着技术成熟和市场需求扩大，最后会演化为新的行业，工业智能及相关支持技术和衍生服务也必将发展成为一个规模庞大的产业体系。

工业智能还将提高制造业生产效率：

• 工业智能可提高制造业智能化水平，延长工厂开工时间。使用更多的智能机器人意味着工厂和车间可以实现更长的作业时间，企业不需要负担多余的加班费用就能够让工厂24小时开工运转，美国、日本、德国等国家都已经出现了不停工的“无人工厂”；

• 工业智能可促进生产与需求的匹配，提高生产线的柔性。工业智能通过预测市场趋势，在整个产业链上科学安排生产计划，使各个环节在满足需求的前提下保持最低库存，甚至是“零库存”，同时提高需求与产品的匹配效率；

• 工业智能可提升质检水平，提高产品良品率。工业智能在生产线各个环节全面实时监控，与传统方式相比，工业智能对生产过程的监控能大幅度提高企业对产品质量的监管和控制能力，降低产品不良率，提高生产效率。有的企业采用工业智能对产品生产过程进行全面质检，每年可增加上亿元利润。

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IT与OT融合推动工业智能发展

OT(Operational Technology)指的是操作技术，是工厂内的自动化控制系统操作专员为自动化控制系统提供支持，确保生产正常进行的专业技术。OT被认为是现代智能工厂的支柱。它控制着工厂的基础设施，并使工厂生产线正常运转。随着更多的机器和组件相互连接，OT 的重要性得到了增强。通过提供工厂车间的实时信息，物联网 (IoT）正在模糊办公室和车间工厂之间的界限。

IT(Information Technology）即信息技术，是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称，主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。对所有智能企业，IT都是必不可少的。从客户关系管理，到管理信息系统到电子邮件，一切都是在IT 基础架构上运行的。

构建在新一代信息技术（新IT）上的人工智能技术主要支撑实现“智能化”，而基于OT技术的工业生产是智能技术的“落地舞台”。

IT和OT的融合一直在进行中，只不过前期进行比较慢，这几年随着新技术的发展，进行比较快，包括软件的分层、现场层、控制层、管理层、ERP管理等等，都是IT、OT融合的体现，IT和OT的融合必然是一种趋势。

在自动化和信息化方面，从纯粹的人工操作到自动化生产，从手工记录到无纸化车间，随着信息化、自动化水平的提升，数字化、智能化、网络化工厂的特点及优势最终体现在以下几个方面：

1）综合运用OPC UA技术、数字孪生技术、大数据技术、人工智能技术、5G技术等；

2）柔性自动化生产；

3）信息和自动化设施融合；

4）动态感知、实时分析、自主学习、持续优化；

5）从大规模生产转变为定制化小批量生产。

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IT与OT的融合需要工业软件助推

工业软件本质是将工业知识软件化，它将企业在产品的规划、设计、生产、销售、服务等核心流程中的经验积淀融合在软件系统中，用以提升企业全流程的工作效率。

CODESYS在IT方面的解决方案包括：

• CODESYS Edge Gateway -- 连接工业现场设备与云服务的工业边缘网关；

• CODESYS OPC UA -- 跨厂商与跨平台的新一代工业以太网技术；

• CODESYS IIoT库 – 丰富的工业物联网通信协议包；

• CODESYS IoT Hub – 轻松实现工业现场设备与云服务的消息交换。

CODESYS在OT方面的解决方案有：

• CODESYS 开发系统 -- 基于IEC 61131-3 的控制系统编程开发平台；

• CODESYS Runtime -- 基于IEC 61131-3 标准的控制器实时运行系统；

• CODESYS 可视化 -- HMI界面开发集成在IEC 61131-3 编程开发环境中；

• CODESYS 现场总线 -- 支持数十种主流现场总线协议；

• CODESYS Motion+CNC -- 将运动控制与逻辑控制合二为一；

• CODESYS Safety -- 基于IEC 61508 标准的安全控制器的解决方案。

CODESYS基于大数据与工业物联网技术的智能工业云解决方案，可以实现从设备端（控制器）到云端整体解决方案。

在设备端，我们提供运行在设备上的工业级实时系统内核Runtime、可视化组件（实现网络可视化编程）以及工业实时总线。同时，OPC UA Server作为CODESYS Runtime的组件之一，可实现不同硬件架构或不同操作系统的设备之间以及设备与工厂之间的数据交换和传输。设备端与云端通过OPC UA通信，可以真正实时地、跨时区地将过程数据上传到云端，实现基于人工智能算法的数据分析、数据监控、数据存储、机器学习等功能。

在IT与OT融合的趋势下，CODESYS作为开放式控制系统平台软件，结合数字孪生、大数据、工业云、人工智能技术，形成了涵盖设备控制、边缘计算及云边协同的整套IoT解决方案。其满足工业现场数据基于物联网协议的数据采集，基于人工智能算法的数据优化、数据分析，基于云平台的数据存储、深度学习等功能。

在制造业中，重要数据来源于设备端，CODESYS软件为数字化工厂的搭建提供了设备层关键技术，使得控制变得更加智能化，做到“动态感知、实时分析”。同时，这对数据驱动决策优化，CODESYS IoT方案通过设备层数据感知实现生产管理环节优化，实现了基于设备端、边缘端、云端的分布式协同控制架构。