工業自動化發展成熟 軟體設計人員面臨全新挑戰
- 吳冠儀
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隨著物聯網(IoT)快速發展，家庭和工作場所的互聯設備實現了無限的可能性。事實上，根據一份行業報告顯示，至2020年，可連接到互聯網的智慧設備將超過500億部。雖然人們關注的焦點是這些互聯設備將如何改變我們的生活，但也有一個工業領域必將因為IoT和物物相連而經歷一場深刻的變革。這個領域就是工業自動化。
工業自動化近年來一直在經歷快速的技術轉型。事實上，自從機器至機器(M2M)技術在幾十年前問世以來，工業自動化一直處於穩定向上的發展態勢，但仍然受制於車間內的基本通信條件。
隨著業界掀起了通常稱為工業物聯網或(IIoT)或「工業 4.0」的新一波工業自動化浪潮，如西門子和通用電氣等主要工業自動化製造商都在致力滿足用戶的互通性需求，不僅是設備之間的互通性，還包括遠端的設施和運營機構之間的互通性。工業4.0不僅僅是指將幾部獨立設備連接到基礎設施，它還涉及到這些設備怎樣連接。這一波新浪潮帶來了工業供應鏈的各個環節之間的更多的交互和資料交換，從車間的終端節點(感測器、執行器、聚合器等)開始，在整個IoT企業中傳送資料，最終傳送到雲資料中心。此外也不要忘記，隨著雲在工業4.0中發揮更加關鍵的作用，網路完全也變得更加重要。
障礙仍然存在
毋庸置疑，IoT和工業自動化已經取得了長足的發展，很多公司掌握了大量資料，並且簡化了運營流程，從而提高成本效率、縮小外形參數和減少能源消耗。但隨著工業4.0的到來，嵌入式系統複雜性的日益增加以及更加複雜的片上系統(SoC)架構的相繼問世，我們現在正處於一個關鍵的時刻。
為了保持競爭力，工業自動化製造商必須解決以下問題，首先是全球市場競爭日趨激烈，這促使製造商將注意力放在成本縮減上，包括投資和運營開支，再來是安全問題， 由於設備和局域網 (LAN) 之間的連通性增加，所交換資料的價值日益提高，網路恐怖主義成為我們非常擔憂的現實問題，這也促使製造商高度重視各種安全問題。
應對挑戰
可靠的工業自動化系統解決方案不僅要應對上述趨勢，還要確保工業自動化製造商能夠提升產品競爭力，縮短產品開發時間，當然還要最大程度地減小IIoT系統啟動的工作量和成本。實現這些目標最終將有助於製造商更加快速高效地將產品推向市場。此外，在從舊系統遷移到IIoT時，公司希望整合當前的嵌入式設計，以優化軟體複用，擴大工業產品線，同時縮減產品尺寸以及降低能源消耗。
如果工業自動化解決方案的核心將在商用即時操作系統(RTOS)上運行，建議選擇適用於各種工業自動化設備和系統的具有可擴展性並經過完全優化的RTOS。任何一款性能優良的RTOS都應該包括用於應用程式分離的使用者空間進程模型，可對需要更高安全性的特定應用程式進行分區。您選擇的RTOS應該提供各種連接和安全選項，其中包括最新的安全認證。至少必須通過IEC 61508認證。除此之外，還建議RTOS應該相容其他類型的通信認證，以建立針對網路安全的工業控制。
對於考慮實施IIoT解決方案，對工業軟體工程師或公司首席財務官而言意味著什麼？首先，通過收斂，公司有機會創造更豐厚的利潤。適合工業自動化的IIoT解決方案包含很多經過測試和驗證的技術收斂。這會帶來很多益處，包括加快系統啟動和減少安全性漏洞。這種方法讓企業能夠將更多時間投入到產品或市場差異化方面；公司能夠專注於建立戰略和競爭差異。最後，如果選擇包含多種運行時環境、集成工具和協力廠商技術的平臺，將能夠構建工業自動化解決方案。利用它，可以輕鬆添加新產品線或功能、延長產品生命週期、縮小產品外形參數以及降低能源消耗。
對於希望以最低風險利用舊系統的工業自動化系統嵌入式開發人員而言，現在正是充分利用IoT和工業4.0的良機。 (本文由Mentor Graphics嵌入式系統部門主管Warren Kurisu提供，記者吳冠儀整理)
