工业自动化发展成熟 软件设计人员面临全新挑战
- 吴冠仪
-
随着物联网(IoT)快速发展，家庭和工作场所的互联设备实现了无限的可能性。事实上，根据一份行业报告显示，至2020年，可连接到互联网的智能设备将超过500亿部。虽然人们关注的焦点是这些互联设备将如何改变我们的生活，但也有一个工业领域必将因为IoT和物物相连而经历一场深刻的变革。这个领域就是工业自动化。
工业自动化近年来一直在经历快速的技术转型。事实上，自从机器至机器(M2M)技术在几十年前问世以来，工业自动化一直处于稳定向上的发展态势，但仍然受制于车间内的基本通信条件。
随着业界掀起了通常称为工业物联网或(IIoT)或「工业 4.0」的新一波工业自动化浪潮，如西门子和通用电气等主要工业自动化制造商都在致力满足用户的互通性需求，不仅是设备之间的互通性，还包括线上的设施和运营机构之间的互通性。工业4.0不仅仅是指将几部独立设备连接到基础设施，它还涉及到这些设备怎样连接。这一波新浪潮带来了工业供应链的各个环节之间的更多的交互和数据交换，从车间的终端节点(传感器、执行器、聚合器等)开始，在整个IoT企业中传送数据，最终传送到云数据中心。此外也不要忘记，随着云在工业4.0中发挥更加关键的作用，网络完全也变得更加重要。
障碍仍然存在
毋庸置疑，IoT和工业自动化已经取得了长足的发展，很多公司掌握了大量数据，并且简化了运营流程，从而提高成本效率、缩小外形参数和减少能源消耗。但随着工业4.0的到来，嵌入式系统复杂性的日益增加以及更加复杂的片上系统(SoC)架构的相继问世，我们现在正处于一个关键的时刻。
为了保持竞争力，工业自动化制造商必须解决以下问题，首先是全球市场竞争日趋激烈，这促使制造商将注意力放在成本缩减上，包括投资和运营开支，再来是安全问题， 由于设备和局域网 (LAN) 之间的连通性增加，所交换数据的价值日益提高，网络恐怖主义成为我们非常担忧的现实问题，这也促使制造商高度重视各种安全问题。
应对挑战
可靠的工业自动化系统解决方案不仅要应对上述趋势，还要确保工业自动化制造商能够提升产品竞争力，缩短产品开发时间，当然还要最大程度地减小IIoT系统启动的工作量和成本。实现这些目标最终将有助于制造商更加快速高效地将产品推向市场。此外，在从旧系统迁移到IIoT时，公司希望整合当前的嵌入式设计，以优化软件复用，扩大工业产品线，同时缩减产品尺寸以及降低能源消耗。
如果工业自动化解决方案的核心将在商用实时操作系统(RTOS)上运行，建议选择适用于各种工业自动化设备和系统的具有可扩展性并经过完全优化的RTOS。任何一款性能优良的RTOS都应该包括用于应用程序分离的使用者空间进程模型，可对需要更高安全性的特定应用程序进行分区。您选择的RTOS应该提供各种连接和安全选项，其中包括最新的安全认证。至少必须通过IEC 61508认证。除此之外，还建议RTOS应该兼容其他类型的通信认证，以建立针对网络安全的工业控制。
对于考虑实施IIoT解决方案，对工业软件工程师或公司首席财务官而言意味着什麽？首先，通过收敛，公司有机会创造更丰厚的利润。适合工业自动化的IIoT解决方案包含很多经过测试和验证的技术收敛。这会带来很多益处，包括加快系统启动和减少安全性漏洞。这种方法让企业能够将更多时间投入到产品或市场差异化方面；公司能够专注于建立战略和竞争差异。最后，如果选择包含多种运行时环境、整合工具和协力厂商技术的平台，将能够构建工业自动化解决方案。利用它，可以轻松添加新产品线或功能、延长产品生命周期、缩小产品外形参数以及降低能源消耗。
对于希望以最低风险利用旧系统的工业自动化系统嵌入式开发人员而言，现在正是充分利用IoT和工业4.0的良机。 (本文由Mentor Graphics嵌入式系统部门主管Warren Kurisu提供，记者吴冠仪整理)
