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贝加莱工业自动化（上海）有限公司 宋华振
1 自动化行业企业价值的转移
对于传统自动化厂商而言，正面临新的挑战，其不仅要提供硬件芯片，像Intel和FPGA厂商、存储厂商还要为厂商提供实现I/O、控制器、总线的集成，包括软件中间服务企业如Infoteam、KW-Software等，这也使得自动化企业间的控制器变得同质化，价格竞争也成为了必然。
对于传统自动化企业而言，还面临另一个问题就是客户需求的变化和内部不同架构的产品之间的融合问题，这个挑战极其巨大，基于产品设计而非基于方案的考虑，使得产品在历史上产生了局限性，很多时候这种局限性被赋予了更具价格竞争力的外衣。因此，这是一把双刃剑，在客户需求并不复杂时，这是优势，当客户的需求变化时，就是局限。
客户的需求的确在不断变化，产品生命周期变得更短，机器必须具有足够的柔性，而系统必须快速响应变化，这些如果依赖于硬件则意味着批量小而又种类多，造成成本上升，基于标准与通用的硬件，而由软件形成差异化，则是新的价值实现。
贝加莱（Bernecker&Rainer）对于软件的价值理解极为深刻，这来源于其客户价值战略的需求并具有最为完整的软件体系设计。
2 软件是企业综合价值的载体
对于自动化企业而言，必须将其价值用软件方式进行封装，这包括工艺软件、专业的功能库，集成的开发平台、开放的软件和软件的开放性、软件安全与质量保障等以及软件工程与项目管理、服务等共同构成企业的软件价值体系，如图1所示。软件价值体系非一日之功，这来源于前瞻的思想和架构设计，并非是一蹴而就。
3 软件平台的集成能力
对于装备自动化而言，控制系统除了性能要求越来越高，其功能变得更为复杂，新的智能型装备对于自动化提出了如下的需求：
图1 软件价值体系
• 远程诊断与维护；
• 基于建模的仿真分析；
• 复杂控制，包括工艺算法集成、运动控制、安全、液压、实时以太网技术、智能传感器等；
• 具有管控一体化集成能力如OPC UA；
• 开放软件集成功能如C++,Visual Studio软件开发。
尤其在电子半导体设备领域，对于工艺的需求更为迫切。在目前自动化市场，贝加莱的Automation Studio兼具这些前沿的软件集成能力，它可以实现对复杂机器控制的开发。
4 开放软件与软件开放性开放软件是指来自IT技术、标准化的软件集成能力，这代表着对开放市场资源的应用能力，但是，这不意味着需要开发一个这样的软件，而是预留接口，使得其可以通过集成纳入整个机器的开发，这包括以下几方面的体现：
4.1 MATLAB/Simulink集成
对于Automation Studio而言，可以基于建模的方式设计控制器，并通过代码生成工具生成C代码、ST代码，然后可以被导入至控制器从而实现硬件在环测试，直接运行控制器，进而提高开发效率，对于风力发电、机器人惯量前馈、色标套色等行业集成图1 软件价值体系功能而言，这样的集成能力会缩短开发周期和成本。
4.2 EPLAN导入
这使得由EPLAN这样的电柜设计软件配置的系统可以被导入导出，EPLAN被广泛应用于盘柜的设计，这样缩短了工程过程。
软件的开放性是指自定义库的开发能力，对系统资源的使用，进而缩短开发所需周期，基于AutomationStudio可以实现开发者自己根据机器实际而自定义的专用功能块，通过代码重用率提高效率。
4.3 开放的软件开发
Automation Studio开发者可以使用已有的标准库，例如：
• G代码自定义；
• CNC和机器人解释器自定义；
• 液压控制的控制自定义；
• 专业算法如套色、张力、匀整算法的自定义开发。
它提供了基础库的自定义开发、专业库如滤波算法、温控以及行业库的算法设计，这些都是开放性的库，可以被用于针对不同行业的应用进行快速开发。
5 代码重用思想——提高软件开发效率必由之路
PLC、DCS的硬件模块化已经毋庸置疑，但是，机器与装备的设计模块化也带来了新的需求，即，软件的模块化。当机器根据客户需求进行重组时，模块化的软件则需要能够适应这种变化来进行重组。因此，这对于软件模块化提出了新的需求——模块化软件遵循“高内聚，低耦合”的设计思想，即，模块之间耦合度低从而降低软件设计中的模块之间的重组所需的代价，从而实现模块化软件的重用。
5.1 高内聚
高内聚即这个模块的内部元素具有统一和高度一致性的功能，例如：为实现温控的元素、整定、显示接口等，能够在一个功能块较为完整地满足应用需求。
5.2 低耦合
简言之，就是一个完整的子系统，模块与模块之间，尽可能地使其相互独立存在。也就是说，让每个模块，尽可能地独立完成某个特定的子功能。模块与模块之间的接口，尽量的少而简单。如果某两个模块间的关系比较复杂的话，最好对之进一步模块划分，这样有利于维护和组合，基于现场总线的开发更容易实现接口的标准化。
6 软件质量控制与代码安全
6.1 质量控制
标准化软件，降低代码的风险，采用标准化软件可以避免软件不合理而造成的重复修改，提升代码利用率，这包括PLCopen标准库、厂商提供的标准库，这些经过长期工程验证的代码能够确保代码的质量，不会造成潜在的软件风险。vvvv6.2 代码安全——Know-how的封装
对于很多具有自主创新的企业而言，这是一个非常迫切的需求，在很多时候甚至是决定性的选择系统的因素，B&R的AutomationStudio为企业提供了不同级别的软件安全控制机制，包括：
• 多级安全保护，项目和代码的安全可以同时得到保障；
• 编译机造成的无法复制，由于基于编译器的二进制代码生成和下载运行机制，使得复制与拷贝变得不可能，这样也确保了代码的安全和自主知识产权的安全。
7 行业库的集成
软件竞争力的核心在于行业工艺库，针对印刷的张力、卷取、套色控制，纺织的匀整、吹瓶壁厚、金属加工里的蛙跳等，这些构成了一个公司对于行业的积累和深度理解，这正是一个公司能够赢得客户的核心竞争力与系统价值。
行业库的集成基于软件平台来实现，具有一定的前提条件，将之前几个软件的考量因素均予以融合才能实现如此强大的软件能力。
7.1 模块化设计
高内聚使得行业库具有独特的工艺特性元素构成，满足行业特定控制需求，例如：印刷套色、张力、采样色标、信号处理等模块分别针对不同的情况，张力可以针对摆辊、开环等控制，色标则针对不同的色标进行处理，而套色则根据速度、加速度的变化、偏差值进行调节，这些由低耦合，而模块内高内聚构成的模块为印刷行业实现快速的开发。
7.2 仿真与建模
模块化功能可以基于MATLAB/Simulink进行建模生成，这种方式的开发会随着不同机器的变化在仿真系统快速地实现原型分析，而无需硬件的反复测试，甚至是无头绪的测试，可以模拟极端情况进行仿真而这些都是传统开发所不具备的。
8 结语
软件价值不仅仅是一个技术问题，也是一个全局把握机器开发的思想问题，只有那些渗透着创新精神的企业才能专注于这项卓越的智能开发平台的建设。
作者简介
宋华振（1972-）男，现任贝加莱工业自动化（上海）有限公司市场部经理、工程师，主要技术专长为运动控制和实时通信技术。
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