制造商對(duì)關(guān)燈工廠 (lights-out manufacturing) 有一個(gè)愿景，在這個(gè)愿景中，生產(chǎn)力是由軟件而非硬件定義。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，工廠產(chǎn)線需要更像數(shù)據(jù)中心的延伸—這對(duì)工業(yè)電腦和其連接的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是個(gè)重大的改變。

其中一個(gè)最大的轉(zhuǎn)變將是從專(zhuān)用的單一功能設(shè)備控制器轉(zhuǎn)向通用的多功能硬件。英特蒙的 CEO Jeff Hibbard 表示：”過(guò)去，你會(huì)看到這些自動(dòng)化的孤島—只能執(zhí)行單一任務(wù)的專(zhuān)用設(shè)備。而現(xiàn)在，你會(huì)看到開(kāi)放系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型，這些系統(tǒng)還能以不同的方式重復(fù)使用。你不需要調(diào)整你的世界，只需要調(diào)整執(zhí)行工作的方式就能達(dá)到。”

隨著智能工廠從固定功能轉(zhuǎn)向通用系統(tǒng)，軟件提供了能根據(jù) insights 信息而實(shí)時(shí)采取行動(dòng)的靈活性。Hibbard 表示：”IT 將負(fù)責(zé)從 PC 到云端的控制，而 OT 則掌控從主板到實(shí)時(shí)處理的部分。這就是當(dāng)前正在發(fā)生的融合趨勢(shì)。”

開(kāi)啟智能工廠

但我們要如何在最小程度影響制造營(yíng)運(yùn)的情況下，轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的工業(yè)運(yùn)算平臺(tái)呢?其實(shí)目前有許多可行方案，包括虛擬化、容器 (containers)，甚至是 Windows 的實(shí)時(shí)擴(kuò)展 (圖1)。

圖1: 新一代工業(yè)電腦平臺(tái)的升級(jí)正在開(kāi)啟智能工廠的大門(mén)。(來(lái)源: Intel®)

其中一種轉(zhuǎn)移方式是通過(guò)全面更新硬件和軟件來(lái)重新開(kāi)始。雖然這可能減少軟件的占用空間，但為了支持舊有設(shè)備、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序，仍需投入大量時(shí)間與精力。

另一種選擇是在新硬件上繼續(xù)使用現(xiàn)有的應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)等。這可以通過(guò)虛擬機(jī)監(jiān)視器 (Hypervisor) 來(lái)達(dá)成，Hypervisor 是一種可抽象化硬件的軟件層，使既有程序代碼能夠像是在舊硬件上一樣的運(yùn)行。

還有一種可能是阻力最小的途徑—一個(gè)預(yù)先集成的開(kāi)放平臺(tái)，使開(kāi)發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂谔峁┚哂懈郊觾r(jià)值的應(yīng)用程序。英特蒙透過(guò) API 和一個(gè)運(yùn)行在多處理器平臺(tái)上的實(shí)時(shí)內(nèi)核擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)這條路徑 (圖 2)。

圖2. 英特蒙集成環(huán)境在實(shí)時(shí)平臺(tái)上支持 Windows-based 的應(yīng)用程序。(來(lái)源：英特蒙)

Hibbard 表示：”為了讓這個(gè)概念更具體，Android 和 iPhone 平臺(tái)就是很好的例子。這兩個(gè)平臺(tái)提供所有必要的基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)算資源，集成各種組件，并確?；ゲ僮餍耘c穩(wěn)定性。應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員則可以專(zhuān)注于在應(yīng)用程序中實(shí)踐他們的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。”

制造業(yè)中阻力最小的途徑?一個(gè)預(yù)先集成的開(kāi)放平臺(tái)，使開(kāi)發(fā)人員能夠?qū)Ｗ⒂谔峁┧麄兙吒郊觾r(jià)值的應(yīng)用程序。

Linux 與 Windows

雖然許多實(shí)時(shí)系統(tǒng)是基于 Linux，但英特蒙在最開(kāi)始的時(shí)候藉由 Windows 實(shí)時(shí)擴(kuò)展功能提供了不同的方法。以 Windows 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)具有許多優(yōu)勢(shì)，其中之一是讓開(kāi)發(fā)人員、OEM 廠家和設(shè)備業(yè)者能夠使用各種運(yùn)行在 Windows 上的視覺(jué)系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)套件、數(shù)字孿生和其他工業(yè)應(yīng)用程序。

更廣泛的 Windows 生態(tài)系統(tǒng)也是一大優(yōu)勢(shì)，能夠輕易找到打造智能工廠所需要的開(kāi)發(fā)人員、工具和套件。而從 IT 的角度來(lái)看，Windows-based 的工業(yè)電腦 (IPC) 也符合他們將工廠視為服務(wù)器機(jī)房延伸的概念。

Hibbard 解釋道：”如果我想打造一臺(tái)新設(shè)備，只需要將這個(gè)套件放進(jìn)設(shè)備，然后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)設(shè)備就會(huì)開(kāi)始運(yùn)作，因?yàn)槲覀円呀?jīng)完成了所有設(shè)定。這樣一來(lái)你就能享受到微軟 Windows 強(qiáng)大應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。”

這個(gè)軟件自動(dòng)化平臺(tái)提供了自定義通訊路徑以連接舊有設(shè)備的能力。Hibbard 表示：”如果你想要升級(jí)，還有方法能建立組件然后拖放到包含舊技術(shù)的布局 (pallet) 中。”

智能集成與網(wǎng)絡(luò)鏈接

無(wú)論采取哪種方法，如何減少硬件數(shù)量都是一個(gè)重要的考慮，這正是 Windows 在 Intel® 平臺(tái)上的靈活性和強(qiáng)大性能所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。Hibbard 說(shuō)明：”當(dāng)你只集成一臺(tái)設(shè)備時(shí)，可以使用 Intel Atom® 處理器。但當(dāng)你為了使用一臺(tái) PC 處理整個(gè)產(chǎn)線的設(shè)備工作量而開(kāi)始增加更多控制器的時(shí)候，就需要 Intel® Core™ 處理器。此外，隨著這些設(shè)備承擔(dān)更多工作，你也可以靈活擴(kuò)展負(fù)載。”

Hibbard 接著表示：”另一個(gè)重要因素是互連性。網(wǎng)絡(luò)鏈接是非常重要的。對(duì)外，我們需要一個(gè)安全的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如 OPC UA 以實(shí)現(xiàn)云端通信。但還有另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，就是工廠產(chǎn)線的實(shí)時(shí)通信，讓所有控制器能夠相互溝通。”

創(chuàng)新實(shí)踐

英特蒙在日本與全球頂尖的表面貼焊技術(shù) (SMT) 公司合作，使他們能夠持續(xù)創(chuàng)新，滿(mǎn)足不斷變化的市場(chǎng)需求，同時(shí)保障現(xiàn)有投資。

由于質(zhì)量與成本控制是首要考慮，SMT 制造商全都在 Windows-based 的 64 位工業(yè)電腦上打造運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，這讓他們能夠降低硬件成本，同時(shí)利用標(biāo)準(zhǔn)的商用現(xiàn)成 (COTS) 通信技術(shù)。

英特蒙的 Windows-based 平臺(tái)提供了能在和 Windows IPC 一樣的電腦上運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的能力。此外，由于英特蒙 RTOS 支持對(duì)稱(chēng)多處理 (SMP)，制造商只需分配更多內(nèi)核給英特蒙 RTOS 來(lái)確保準(zhǔn)確執(zhí)行，就可以同時(shí)增加多個(gè)組件像是運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、軟件 PLC 和更多功能。

這種靈活性和可擴(kuò)展性讓 SMT 制造商能夠應(yīng)對(duì)新的微型化和集成需求，例如只需增加 PC 的內(nèi)核數(shù)量并分配更多內(nèi)核給英特蒙 RTOS 即可。

Hibbard 總結(jié)道：”我們的客戶(hù)例如 SMT 制造商能夠持續(xù)發(fā)展并蓬勃成長(zhǎng)，因?yàn)樗麄兊哪Ｊ绞冀K以全軟件為核心。英特蒙正在推動(dòng)的就是轉(zhuǎn)變成這種軟件導(dǎo)向的模式，這是我們的愿景，也是我們努力的方向。”

（來(lái)源：英特蒙）