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从封闭到开放自动化:通向全球未来工业的一场技术革命

——从施耐德电气工厂智能化解决方案看工业转型新路径

2025-10-19 10:41:05来源:施耐德电气 关键词:施耐德电气PLC设备阅读量:2559

导读:当前,全球制造业正深陷“转型悖论”的困境。过去以PLC 现场总线为代表的“黑箱式”控制体系,因软硬一体、协议闭塞与扩展受限,更在面对大规模数据赋能、AI模型下沉与工业蜂窝网络接入时,逐步显露出“数据孤岛”“网络壁垒”“算力瓶颈”三大顽疾,这也如同无形的枷锁,让柔性生产、跨域协同、全球供应链调度成为难以落地的概念。
  2011年,当“工业4.0”的概念首度诞生于德国汉诺威工业博览会之际,彼时的全球工业界或未料到14年后的人工智能浪潮会如此快速地渗入现代工厂的一条条产线:通过5G信号实时传输PLC设备数据,云平台自动调度边缘算力完成AI质检,不同品牌的传感器通过标准化接口实现无缝协同。这一幕,通过2025年上海工博会施耐德电气展出的智能翻牌机和睿动IOT魔方机器人变成现实。
 
  这也是施耐德电气同期发布的《开放自动化赋能工厂智能化解决方案》的实景演示。作为产业技术的全球领导者,多年来深耕开放自动化领域、并在5年前就推出开放自动化平台的施耐德电气,也将这场全球工业正在经历的变革清晰地呈现在业界眼前。
 
  当前,全球制造业正深陷“转型悖论”的困境。过去以PLC+现场总线为代表的“黑箱式”控制体系,因软硬一体、协议闭塞与扩展受限,更在面对大规模数据赋能、AI模型下沉与工业蜂窝网络接入时,逐步显露出“数据孤岛”“网络壁垒”“算力瓶颈”三大顽疾,这也如同无形的枷锁,让柔性生产、跨域协同、全球供应链调度成为难以落地的概念。
 
  而开放自动化技术的引入,则通过在控制层采用软件定义的方法和开放标准,实现了IT技术与OT(运营技术)的深度融合。《开放自动化赋能工厂智能化解决方案》指出,依托IEC 61499、OPC UA等标准,施耐德电气EcoStruxure开放自动化平台(以下简称EAE平台)实现了控制逻辑与硬件解耦,可在工业PC、边缘网关间自由迁移,同时通过5G与TSN融合构建确定性网络,解决跨域通信时延问题;此外借助“云-边-端”算力协同,让AI推理在车间级实现毫秒级响应。
 
  这一范式转变,不仅为实现真正的“柔性制造”提供了技术保障,更重要的是,它为工业数智化转型提供了加速器,将价值创造的焦点从固定资产投资(CapEx)转向了软件服务和创新(OpEx)。因此,开放自动化已不再是一个技术选择,而是制造业体系应对未来挑战、实现战略制高点的必要前提。
 
  智能化浪潮驱动:开放自动化成为转型共识
 
  叩问开放自动化在全球兴起的原因,离不开产业演进的深层需求。当前,世界制造业数字化转型已从节点型的“设备智能化”迈向全面型的“智能工厂”,但传统工业控制系统在数据、网络、算力的三大结构性瓶颈却成为制约这一进程的最大束缚。
 
  开放自动化的破局逻辑,正是围绕以上痛点提出的系统化解法。据《开放自动化赋能工厂智能化解决方案》介绍,与传统系统“硬件绑定软件”的封闭模式不同,软件定义自动化将控制逻辑从专有硬件中分离出来,形成可在多种硬件平台(工业PC、边缘网关、实时虚拟化环境)之间迁移和调度的逻辑层;同时,通过标准化接口(基于IEC 61499、OPC UA、TSN等)实现IT/OT的协议互通;此外,通过边云协同把AI推理与数据服务按需调度到最合适的位置,从而在确保确定性控制的同时把智能能力普遍覆盖到产线和设备。
 
  站在宏观的全球视角,开放自动化的兴起更符合多个层面的利益动因。一方面,世界许多制造强国正在将智能制造作为提升产业链韧性的重要手段——在这一进程中,开放标准与可组合平台能够避免单一供应商锁定,从而形成多主体竞争下的创新生态。
 
  另一方面,系统集成商与软件厂商则看到了通过平台化服务向客户提供“设备-平台-服务”一体化价值的商业机会,开放架构有利于把散落在系统集成商、独立软件厂商(ISV)和云服务商的创新整合成可交付的工业解决方案。以施耐德电气为例,其近年来通过生态伙伴计划扩展其合作网络,已在多个行业场景形成联合开发与交付能力,佐证了开放自动化已经从概念走向生态化实践。
 
  在此背景下,开放自动化成为一条回应全球制造业普遍痛点的可行路径,也是一种面向长期可演进性的架构选择——通过标准化、模块化与生态化,既降低企业数字化改造的门槛,又为规模化的智能能力下沉提供了长期可维护的技术基础。
 
  “网、算、控”技术融合与生态协同:探索智能工厂创新实践
 
  如果说需求的牵引成为开放自动化的起因,但想将开放自动化从试验床推向规模落地,则需要三类技术的深度融合:工业蜂窝网(含5G/私有网络与TSN)保障确定性和带宽;边云协同与轻量化AI推理平台提供算力与模型下沉能力;软件定义控制与标准化接口保证系统的互操作与快速部署。
 
  施耐德电气最新发布的《开放自动化赋能工厂智能化解决方案》,为开放自动化勾勒出了清晰的落地蓝图——以多维技术融合打破传统边界,以生态协同释放产业价值。施耐德电气EAE平台在这一技术栈上做出了工程化整合,并与运营商、边缘算力提供商和软件伙伴联合发表系列报告,描绘了“从网络到算力再到控制逻辑”的闭环路线图。
 
  网络层面,工业蜂窝网的引入,让车间通信从有线总线扩展到无线工业蜂窝成为可行。然而无线网络能否进入控制环路,关键在于能否保证“时间敏感性”与“确定性”。解决方案之一是把5G与TSN结合:TSN在局域网层提供确定性时间调度,5G负责广域无线覆盖,二者通过网关与边缘设备协同,能够在保证实时性的前提下释放布线成本并提高部署灵活性。
 
  其次,开放自动化架构强调“云-边-端”三层算力协同。非实时的数据分析与模型训练在云端进行,实时推理和快速闭环优化在边缘节点或边缘容器中执行,而直接的I/O与高速控制仍在本地控制器或专用实时环境中完成。为此,硬件平台需要支持轻量化AI模型的容器化部署、模型热更新与在线指标回传机制。
 
  此外,针对软件定义控制与协议互通,传统PLC通常把控制逻辑、工程工具与硬件绑定,限制了控制策略的快速迭代,而软件定义自动化则把控制逻辑以可复用的软件模块形式管理,支持版本化、回滚、分布式部署以及在异构硬件上的迁移。配合IEC 61499等面向资产的标准,工程师可以像管理IT微服务那样管理控制逻辑,显著提高工程效率与系统可维护性。
 
  EAE平台正是以这一思路试图建立一个多供应商互操作的控制软件生态,使得第三方算法、设备驱动和垂直行业应用可以在统一的平台之上快速集成。这种开放自动化带来的基础,则为硬件技术突破提供了更广阔的舞台。
 
  从创新到体系重塑:释放全球产业新价值
 
  放眼全球,从德国工业4.0到美国先进制造业伙伴计划,从中国“智改数转”到东盟制造业升级战略,开放自动化已成为全球工业强国的共同选择。这场由开放自动化引领的创新浪潮,正在引发全球制造业的系统性变革,其价值早已超越单一技术升级,迈向产业体系的深度重塑。
 
  过去,智能化改造往往是大型龙头企业的专属——因为其高昂的工程成本与对单一解决方案的依赖。开放自动化通过标准接口、模块化控制与生态市场机制,把“可复用的控制模块+行业化应用”变成像软件商店一样可以被采购与集成的资产,从而让中小企业以更低的成本获得定制化智能化能力。这一点对于制造业基数大、生态分散的国家尤为重要:当改造门槛降低,智能化的边际收益能够在更广泛的企业间累积,从而带动整体产业链效率的提升与价值链的再分配。
 
  在开放架构下,设备制造商、系统集成商、软件商与云服务提供商之间出现了更多基于平台的价值分配方式:设备不再只是卖断的单品,而是成为数据与服务的源头,平台提供商通过生态治理把这些数据与服务整合并向终端用户交付综合能力。对系统集成商而言,能力边界从单纯的工程交付向持续运营与优化服务延伸;对软件与AI厂商而言,开放平台提供了产品化、规模化的出口。
 
  施耐德电气《开放自动化赋能工厂智能化解决方案》的发布,让业界再度关注到这场变革的价值——重塑制造业的核心竞争力:当控制逻辑不再被硬件束缚,创新速度将提升数倍;当数据不再被协议割裂,协同效率将实现质变;当生态不再被壁垒阻隔,产业活力将充分释放。
 
  以开放自动化为代表的这场技术变革,正加速推动全球制造业从封闭、孤立、经验驱动的模式,向开放、协同、算法驱动的新纪元迈进,为全球工业体系的高质量发展注入源源不断的新动能。
 
  正如施耐德电气集团董事、高级副总裁、工业自动化业务中国区负责人丁晓红所言,真正的工业智能化,势必以软硬件的融合、IT与OT的融合作为实现基础,方能实现从感知层到决策层、从设备端到云端的智能贯通。而2025年工博会的这场开放自动化浪潮,也已在全球范围内拉开序幕。
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