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自動(dòng)化顯然已經(jīng)是一個(gè)軟件行業(yè)

沒(méi)錯(cuò)，這是真的，如果你覺(jué)得自動(dòng)化行業(yè)是一個(gè)銷售PLC、電機(jī)與驅(qū)動(dòng)的行業(yè)，那顯然是上個(gè)世紀(jì)的事情，在過(guò)去的20年里，自動(dòng)化的軟件屬性變得越來(lái)越強(qiáng)，這表現(xiàn)在多方面：

（1）行業(yè)工藝Know-How的封裝成為了自動(dòng)化競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)

無(wú)論對(duì)于機(jī)器制造業(yè)的用戶還是流程工業(yè)的用戶，作為自動(dòng)化廠商，你必須有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，這些會(huì)在各個(gè)垂直行業(yè)有不同的體現(xiàn)，就像流程工業(yè)里對(duì)溫度的PID調(diào)節(jié)的各種算法，以及在機(jī)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(shí)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(tái)軟件

集成開發(fā)平臺(tái)也是節(jié)省學(xué)習(xí)成本、提高項(xiàng)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(xiàng)目的配置、仿真、編程、測(cè)試、維護(hù)等，集成開發(fā)平臺(tái)可以構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)大的應(yīng)用支撐平臺(tái)，形成長(zhǎng)期可持續(xù)的機(jī)器開發(fā)。

圖1-軟件正在成為自動(dòng)化的重要競(jìng)爭(zhēng)力構(gòu)成

因此，對(duì)于機(jī)器或系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)而言，自動(dòng)化的軟件正在成為競(jìng)爭(zhēng)，硬件的標(biāo)準(zhǔn)與統(tǒng)一會(huì)使得其成本不斷下降，然而，差異卻來(lái)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(xiàng)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(wú)法逃脫滅頂?shù)臑?zāi)難”，程序設(shè)計(jì)工作正像一個(gè)泥潭…這一問(wèn)題被形容為“軟件危機(jī)”，具體表現(xiàn)包括開發(fā)進(jìn)度難以預(yù)測(cè)、開發(fā)成本難以控制、用戶對(duì)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(hù)。

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(méi)有任何一種獨(dú)立的技術(shù)或管理上的進(jìn)步，能夠獨(dú)立地承諾在十年內(nèi)使生產(chǎn)效率、可靠性、簡(jiǎn)潔性獲得數(shù)量級(jí)上的進(jìn)步”。同時(shí)，他也有一個(gè)論斷即“沒(méi)有銀彈”—銀彈是一個(gè)歐洲中世紀(jì)的神話，一個(gè)怪物可以扮成人，但在你不注意的時(shí)候會(huì)成為一個(gè)怪物吃掉人，而只有經(jīng)過(guò)銀子制成的彈頭才能射殺這個(gè)怪物，因此，銀彈被寓意為“解決問(wèn)題的本質(zhì)辦法”。

根據(jù)IEEE的軟件工程知識(shí)體系對(duì)于軟件項(xiàng)目管理所面臨的特殊困難進(jìn)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(duì)于軟件工程所固有的復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)，特別是需求變更的影響；

（3） 對(duì)于問(wèn)題理解的不斷加深以及情況的變化經(jīng)常會(huì)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(guò)程構(gòu)建的；

（5） 軟件工程必須將創(chuàng)造性和規(guī)范性兩個(gè)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(duì)比IEEE關(guān)于軟件工程的難題，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些問(wèn)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(huì)產(chǎn)生那么多復(fù)雜的問(wèn)題，而今天，在PLC產(chǎn)生后的50年后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器軟件變得較之過(guò)去復(fù)雜度提高了很多倍，因?yàn)楦嗟幕芈氛{(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(jī)器人、CNC也被納入了統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)，這些都使得機(jī)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(dòng)化緊密融合，而工業(yè)領(lǐng)域又特別強(qiáng)調(diào)“穩(wěn)定”、“經(jīng)驗(yàn)證”、“認(rèn)證”過(guò)的技術(shù)，這些都使得軟件較之過(guò)去更為重要。

如何應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜的自動(dòng)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(lái)越多的為產(chǎn)業(yè)所采用，因此，Brooks后來(lái)又表示“的確存在銀彈”，即，通過(guò)軟件復(fù)用和組件技術(shù)可以實(shí)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(duì)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(jìn)行平衡，不能過(guò)多的模塊會(huì)讓系統(tǒng)連接復(fù)雜，而過(guò)于緊密的模塊間關(guān)系則會(huì)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(guò)模塊化可以實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用，而組件即是標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)，使得機(jī)器應(yīng)用可以像標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械件一樣組裝為一臺(tái)機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能，共同組建為一個(gè)整體的應(yīng)用，mapp=Modular Application，貝加萊在2011年即開始推動(dòng)這項(xiàng)艱苦卓絕的工程，將其在各個(gè)領(lǐng)域的Know-How進(jìn)行封裝為模塊化的標(biāo)準(zhǔn)件。

圖3-mapp基本原理

每個(gè)機(jī)器都會(huì)有共性軟件，由如圖3，我們可以看到針對(duì)不同的機(jī)器抽取的共性包括：

（1）機(jī)電對(duì)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(yùn)動(dòng)控制”，將CNC和機(jī)器人納入統(tǒng)一的運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)下，這些是屬于機(jī)電一體控制對(duì)象。

（2）行業(yè)相關(guān)集成：對(duì)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(cè)、灌裝曲線等工藝模塊，塑料行業(yè)則包括了射膠成型過(guò)程的各個(gè)控制模塊如熔膠、射膠、保壓等，每個(gè)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(gè)基礎(chǔ)設(shè)施并非是物理的，而是指類似于機(jī)器的配方管理、用戶管理、文件、報(bào)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(guò)IT技術(shù)，機(jī)器可以被遠(yuǎn)程訪問(wèn)用于機(jī)器的診斷與維護(hù)，包括安全的數(shù)據(jù)傳輸。

不斷擴(kuò)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(duì)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(duì)控制如溫度、液壓、薄膜卷取、機(jī)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(duì)料斗稱重、熔膠、螺桿、開模、鎖模、頂出等控制，而針對(duì)印刷行業(yè)則有包括色標(biāo)檢測(cè)、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(jī)器開發(fā)帶來(lái)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(jī)器的應(yīng)對(duì)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(jī)器開發(fā)，測(cè)試與驗(yàn)證、虛擬調(diào)試能力，這些都可以加強(qiáng)企業(yè)的差異化競(jìng)爭(zhēng)力的形成。

mapp的效率

由于無(wú)需重復(fù)開發(fā)，因此，整個(gè)機(jī)器的開發(fā)效率可以得到大幅度提高，包括機(jī)器的Time to Market也會(huì)縮短，整體為企業(yè)贏得競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一個(gè)總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型自動(dòng)化企業(yè)，2017年7月，貝加萊成為ABB集團(tuán)全球機(jī)器與工廠自動(dòng)化業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力，為各個(gè)產(chǎn)業(yè)客戶提供機(jī)器與工廠自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。通過(guò)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(qiáng)大的Automation Studio軟件開發(fā)環(huán)境，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神，為客戶提供更為簡(jiǎn)化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。