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林  偉

1  引言
自20世紀80年代初期誕生至今，組態軟件已有近20年的發展歷史。應該說組態軟件作為一種應用軟件，是隨著PC機的興起而不斷發展的。80年代的組態軟件大都運行在DOS環境下，圖形界面的功能不是很強。90年代，隨著微軟的Windows 3.0風靡全球，以Wonderware公司的InTouch為代表的人機界面軟件開創了Windows下運行工控軟件的先河，切合了用戶的需求，使該公司訊速在不長的時間內成為全球最大的獨立組態軟件廠商，而在80年代靠DOS版組態軟件起家，后又向OS/2移植的公司基本上都逐漸沒落了。
那么，到底什么是組態軟件？它應該具備哪些功能和特征呢？
首先，組態軟件主要包括人機界面軟件（HMI），如InTouch、iFix、組態王等；基于PC的控制軟件，統稱軟PLC或軟邏輯，如亞控的KingAct以及即將推出的組態王嵌入版、西門子的WinAC等；生產執
行管理軟件，許多專家也將這一類軟件歸為MES（Manufacturing Execution System），如Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等，另外，與通用辦公自動化軟件相比，組態軟件還應包括相應的服務。
其次，組態軟件應具備如下功能及特征：工業過程動態可視化；數據采集和管理；過程監控報警；報表功能；為其他企業級程序提供數據；簡單的回路調節；批次處理；SPC過程質量控制；符合IEC1131-3標準。
2  組態軟件在全球及國內市場的發展狀況
在全球范圍內，組態軟件市場已比較成熟，年增長速度大約在9%左右。
目前，全球知名的組態軟件廠商不足20家，但前6家占據了整個市場75%的份額。它們分別是Wonderware、Siemens、Intellution、Rockwell、GE Fanuc、Citech。

圖1  ARC對于亞洲自動化軟件市場增長的預測

亞洲由于中國和印度是發展中的大國，組態軟件的應用潛力比較大，所以整個亞洲年增長速度大約在15%左右，當然其基數也比較低。圖1是ARC對于亞洲組態軟件市場增長率的預測。
國內市場可細分為高端和中低端。高端市場基本上由國外品牌的軟件占有，如一些國家級的大項目、大型企業的主生產線控制等。高端市場的特點是裝機量小，但單機銷售額大，目前國外品牌的軟件年裝機量沒有一家能超過1000套。中低端市場基本由國產軟件占有，亞控的組態王獨占鰲頭，占據了60%以上的份額，年裝機量5000套左右，但單機銷售額只有國外品牌的1/10~1/2。
國內有近10家組態軟件公司，與國外軟件相比，最大的差距并不是在技術和品牌上，而是在企業的經營策略上，如國內不少組態軟件廠商不懂差異化經營，主要競爭手段就是低價和免費服務；許多廠商還抱著“只要有市場占有率，利潤自然來”的產品時代的觀念，不惜代價擴大市場占有率，這使得國內雖然廠家眾多，但大多處于虧損或維持狀態，不能健康發展，也不能夠保證給用戶帶來長期的利益。
3  組態軟件的發展趨勢
在組態軟件賴以普及發展的諸多因素中，有技術層面的，也有商業層面的，但制造業的需求是決定性的。制造業的發展，帶來了對組態軟件需求的提升；也決定了組態軟件將由過去單純的組態監控功能，向著更高和更廣的層面發展。
未來，組態軟件的發展將主要表現為如下一些特征：
(1)  開放性技術
組態軟件正逐漸成為協作生產制造過程中不同階段的核心系統，無論是用戶還是硬件供應商都將組態軟件作為全廠范圍內信息收集和集成的工具，這就要求組態軟件大量采用“標準化技術”，如OPC、DDE、ActiveX控件、COM/DCOM等，使組態軟件演變成軟件平臺，在軟件功能不能滿足用戶特殊需要時，用戶可以根據自己的需要進行二次開發。組態軟件采用標準化技術還便于將局部的功能進行互連。在全廠范圍內，不同廠家的組態軟件也可以實現互連。
(2)  構造全廠信息平臺
ERP是國內炙手可熱的話題，但目前的ERP主要應用在商業企業的財務、銷售、物流等方面。在國內外的企業生產中，還沒有多少企業能夠將生產信息和ERP系統整合到一起，使生產效率和市場效益最大化，也就是說在工業現場和ERP之間存在著鴻溝，如何使實時歷史數據能夠進入企業信息管理系統，是現代信息工廠迫在眉睫的需求。隨著大型數據庫技術的日益成熟，全球主要的自動化廠商已發展了相關平臺，使組態軟件向著生產制造和管理信息系統的方向發展。組態軟件已經成為構造全廠信息平臺的承上啟下的重要組成部分。在未來企業的信息化進程中，組態軟件將成為中間件，因為組態軟件廠商在既了解企業工藝、控制及生產制造需求，又能完成現場歷史數據的記錄、存儲及為ERP提供生產實時數據方面有著得天獨厚的優勢。
(3)  瘦客戶技術
2001年是許多網站的“冬天”，網站的紛紛倒閉并不意味著網絡技術本身存在問題，恰恰相反，網絡技術尤其是瘦客戶技術卻給組態軟件帶來了“春天”。因為組態軟件正在從單機向客戶服務器方向發展，使得通過Internet/Intranet觀察和控制生產過程的需求成為可能并且急劇增長。瘦客戶技術使得用戶可以在企業的任何地方都可以方便的獲取信息。而且，在企業IT人才和資源比較缺乏的情況下，使用瘦客戶技術只需要對服務器端進行維護升級，可以使系統安裝和維護費用大幅度降低。2001年，在貴州鋁廠的熱電廠，北京長峰公司利用組態王的Internet版將上千個數據點匯總到一起，并且通過Intranet向外發布，允許100個用戶同時瀏覽查看，取得了良好的效果。
(4)  基于平板電腦和PDA的人機界面解決方案
液晶價格在不斷下降，平板電腦的制造技術日益成熟，預裝了WinCE的平板電腦在價格上、功能上、可靠性上比傳統的工控機都顯示出巨大的優勢，尤其在一些控制要求相對簡單且需要人機界面的場合，平板電腦大有取代工控機的趨勢，這種趨勢近幾年日益明顯，將組態軟件移植到平板電腦上，不失為一個絕佳的選擇。平板電腦還有很好的擴展，帶有現場總線接口的平板電腦不僅具有美觀的人機界面，還可以同時兼顧分布式現場控制。另外，數字終端已具備越來越強的功能和智能化，像現在可以看到的預裝了WinCE的PDA，它具備非常好的圖形能力。藍牙技術發展迅速，據專家預測，其未來的傳輸距離可達100m，軟件方面，以XML為基礎的WML語言標準已經建立。這些技術的發展為無線的人機界面解決方案提供了先決條件。和其他技術相比，無線的人機界面具有更低的費用，更快的連接、更容易地獲取重要的生產信息等優點。典型的無線WEB產品由手持式PC和預裝的HMI客戶端軟件組成。目前在手持式PC上，WinCE的市場占有率上升很快，相比之下，原來的Palm操作系統市場逐漸萎縮。
(5)  嵌入式應用軟件
目前的嵌入式應用軟件主要基于DOS和各種實時多任務操作系統，大多應用在一些特殊場合和特殊設備上，隨著現代制造業的發展，對這些特殊設備的控制也提出了更多的要求，尤其是人機界面和復雜控制方面的需求，PC的小型化、WinCE的發展為滿足這種需求奠定了基礎。為嵌入式系統量身定制的微型化的人機界面軟件是組態軟件廠商的新的發展方向。
(6)  軟硬件整體解決方案
家樂福是大家都很熟悉的一家法國公司，1963年，其第一家超級市場在巴黎郊區開張，30年內，家樂富已發展成為一個年銷售額290億美元、市值約200億美元的國際連鎖超市集團。家樂福之所以能迅速發展并成功，關鍵是他為客戶提供了優異的效率，這就是現在一種比較成功的商業模式“one-stop-shopping”，即所謂的“一站式購買”，在工控行業就是軟硬件整體解決方案。西門子、GE、RockWell是傳統的PLC提供商，但短短幾年時間，他們都在HMI市場獲得巨大成功，像西門子的WinCC更是超越眾多老牌的產品成為世界第二。Wonderware在1998年被英國Invensys并購，Intellution在1995年被愛默生電氣并購，這都是軟硬件整體解決方案的最好例證。所以，組態軟件廠商與硬件廠商合作，為用戶提供軟硬件整體解決方案將是未來組態軟件發展的一大特征。
(7)  大規模定制
全球組態軟件廠商大多基于微軟的Windows平臺，技術也類似，產品功能上難以形成巨大的差距，不可能產生壟斷性的核心技術，即決定性的技術優勢已經難以建立。所以，個性化方案和服務在競爭中日益重要。隨著現代工業“小批量、多品種”特征的形成，今后的組態軟件將朝著針對特殊行業和生產過程的大規模定制方向發展。即用特殊定制的產品來代替標準化的產品。如亞控針對電力的輸配電行業的特殊需求開發了“組態王電力版”。
(8)  以客戶為導向的軟件設計
如何站在客戶的角度來設計軟件是所有組態軟件廠商都應面對的挑戰，組態軟件涉及從控制、人機界面到生產管理的多個層次，相應存在著多個模塊，如亞控目前有組態王和軟邏輯兩大產品模塊，保持了不同模塊的一致性，能有效地減少用戶學習的時間。相同的數據結構也便于產品在企業內集成。這種一致性不僅表現在外觀和感受上，還表現在兼容性、平臺、編程工具、數據訪問、控制引擎及E-Business等諸多方面。例如西門子的WinCC和編程軟件STEP7使用了相同的數據結構，所以用戶只需將系統中的數據點定義一次。
(9)  成為全球供應商
WTO將給國內的自動化廠商帶來深刻的影響，一方面國門對外打開，另一方面，國外的市場對國內的自動化廠商也已打開。因為目前中國的市場份額只占全球的3%，所以成為全球組態軟件供應商對于國內組態軟件公司的發展至關重要。另外，國內越來越多的系統集成商和設備制造商在未來可能成為世界級的公司，他們的產品向全球銷售時，他們更需要世界級的軟件廠商向他們提供產品和服務，這對國內的組態軟件生產商是一個很好的發展機遇。
4  結語
在自動化領域，由于軟件技術與硬件技術、IT的聯系最為緊密，所以，其發展是最快捷，也最令人眼花繚亂的。組態軟件面世20年，與最初相比，其內涵和外延都已大大擴展，那么未來的10年、20年呢？對其發展趨勢的展望也是一個仁者見仁、智者見智的話題，究竟是“正”還是“誤”，若干年以后才能證明。筆者自90年代初開始接觸組態軟件技術，并在這一領域內耕耘了近10年，在此主要從技術與商務的角度談了自己的看法，權當拋磚引玉。也希望業內的人士都來關心組態軟件，為該產業的發展作出貢獻。