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      發(fā)展先進制造業(yè)，全方位推進工業(yè)智能化，是加快推進新型工業(yè)化的必然選擇，是中國工業(yè)制造業(yè)邁向中高端的重要路徑。

      智能制造、工業(yè)互聯網基于云計算、大數據、人工智能等技術棧，他們共同的底座是工業(yè)控制系統，如工控機、控制器、PLC（可編程邏輯控制器）等。但是，這些基于傳統架構、廣泛應用的控制設備在新的數字化轉型需求下，已成為處理大量實時數據，實現設備與設備之間，設備和工廠之間的數據交換和實時控制的“堵點”。

      不僅如此，中國工業(yè)制造業(yè)的“上游”，也就是工業(yè)通用自動化市場，長期以來國外品牌占據主導地位，國產化率較低。中國工業(yè)制造業(yè)要邁向新型工業(yè)化，需要從根本上“升維”，以自主技術“打穿”通用自動化市場，實現產業(yè)升級。

中科時代CEO馬君

      這是一條新路。中科時代（深圳）計算機系統有限公司（下稱“中科時代”）CEO馬君在接受中國工業(yè)報專訪時說，（工業(yè)）自動化的未來就是計算機化，并且是IT與OT的深度融合，“算控一體”。

      工業(yè)控制架構迭代呼之欲出

      工業(yè)控制系統通常指上位機+下位機分體式架構，由工控機（工業(yè)電腦）、多種PLC控制器等共同組成。上位機（Host Computer）是指具有計算和數據處理能力的計算機，負責整個控制系統的監(jiān)控、指令下發(fā)、數據采集、處理分析以及用戶交互。下位機（Slave Device）則是在控制系統中直接與傳感器、執(zhí)行器等硬件相連的設備或控制器。

     上位機的硬件通常包括個人電腦、工業(yè)PC或服務器，他們通過各種通信接口與下位機進行數據交換。下位機通常負責執(zhí)行上位機的控制指令（任務），如開關信號的輸出、模擬量的調節(jié)、數據的采集等。多年來，上位機+下位機架構支撐了現代工業(yè)的長足發(fā)展。

      與此同時，一種新型架構也隨著PC的問世而逐漸發(fā)展起來。1986年，工業(yè)控制領域知名企業(yè)德國倍福推出全球首個PC架構（一種計算機體系結構）的控制系統。倍福的理念就是“所有工作由一個平臺上的軟件完成”。沿著這一主線，倍福、奧地利貝利萊、巴赫曼公司等發(fā)展成為PC架構工業(yè)控制系統的領導者。

      PC架構的工業(yè)控制系統，就是把工業(yè)現場上位機及其復雜應用，包括人機交互軟件（HMI）、AI算法、上位機專用軟件、數據庫等，“搬”到算力更強的計算機里運行。同時，把下位機如PLC、運動控制器和運動控制卡里運行的控制程序，也“搬”到計算機里。通過軟件控制，實現一個計算平臺運行。

      發(fā)展到今天，工業(yè)控制系統兩種架構同時存在，但卻形成傳統分體式架構“一家獨大”的格局。盡管如此，一方面，PC架構的工業(yè)控制系統已在新能源等部分行業(yè)和場景占據優(yōu)勢；另一方面，新的契機已經出現，這就是新技術的發(fā)展和應用。

      當前，隨著互聯網、云計算、大數據、人工智能等新技術的發(fā)展，工業(yè)視覺、工業(yè)機器人等深入應用，人、機、料、法、環(huán)全面連接，工業(yè)現場越來越復雜，數據量急劇增加，對控制系統的算力與控制能力提出了更高的要求。傳統架構已無法滿足工業(yè)設備的數據交互和實時控制需求，即便提升工控機的算力，也無法解決系統復雜性與實時性難題。

      在需求側，工業(yè)控制系統的架構迭代開始走向轉折點。

      高端控制系統國產化迫在眉睫

      工業(yè)控制系統通過綜合運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，實現對工業(yè)生產過程的檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，以達到穩(wěn)定、安全以及降本、提質、增效、降耗等目的，其實現需要軟件、硬件、系統等協同運行。

      從產業(yè)鏈的角度，工業(yè)制造業(yè)可以分為“上游”“中游”和下游。上游即工業(yè)控制系統，包括工業(yè)計算設備如工控機、PLC控制器、IO設備、伺服產品等，他們是工業(yè)體系的核心。中游即各種生產設備、裝備，如通用機械、3C電子設備、光伏設備、鋰電設備制造。下游就是工廠。

      如果說工業(yè)自動化是現代工業(yè)的基石，那么工業(yè)控制系統就是現代工業(yè)的支柱。遺憾的是，中國連續(xù)11年成為全球制造業(yè)大國，但工業(yè)通用自動化產業(yè)自主能力欠佳，上游產業(yè)非常薄弱。特別是在中高端制造場景，工業(yè)控制系統國產化率較低。 

      根據《PC control》全球自動化公司排名，前50強中無中國企業(yè)身影。排名領先企業(yè)如西門子、艾默生、ABB、施耐德、羅克韋爾、霍尼韋爾等，基本分布在美國、德國、奧地利、日本、英國等歐美地區(qū)。

      在國內，具有自主技術和產品的上游上市公司并不多見。匯川技術、浙大中控、柏楚電子，以及雷賽智能、東土科技、和利時、合川技術、信捷電氣等，這些企業(yè)大部分行業(yè)垂直。在中高端制造場景，我國工業(yè)控制系統企業(yè)與國外品牌存在很大的差距。

      此外，從技術路線和產品層面看，放眼國內，基于傳統架構，提供通用工業(yè)自動化產品的廠商非常多，但基于PC和軟件定義的工業(yè)控制系統卻鮮有企業(yè)涉足。

      中國航空工業(yè)集團信息技術中心原首席顧問寧振波多次指出中國智能制造“缺芯少魂”，這是指缺乏自主芯片與工業(yè)軟件。而缺乏自主工業(yè)控制系統，工業(yè)就沒有“大腦”。我國工業(yè)制造業(yè)要邁向中高端，工控尤其是高端工控系統的國產化已迫在眉睫。

      算控一體：中科時代換道突圍

      2022年，中科時代推出首款工業(yè)智能計算機（“工智機”）產品，以算控一體的獨有理念和技術路線，迅速獲得市場認可。兩年后，公司產品已擴展到機架式、嵌入式等多種類型。

      據介紹，與傳統的上位機+下位機組合相比，“工智機”將計算與控制相結合，通過一套控制器搭配一套軟件和一套程序，可同時具備運動控制、邏輯控制、機器視覺、組態(tài)顯示等功能，能夠使工業(yè)控制設備更好地適應復雜和多變的生產環(huán)境，并具有更高的實時性和算力可伸縮性。

      “工智機”不僅有效解決了OT與IT之間的融合難題，還具備解決傳統工控存在的大算力需求無法滿足、程序相互干擾，以及高成本和可靠性不足等關鍵問題的能力。

      馬君告訴中國工業(yè)報記者，算控一體帶來了四大好處：一是使工業(yè)計算的硬件成本大幅下降；二是系統運行性能大幅提升；三是一個IDE環(huán)境（集成開發(fā)環(huán)境）實現混合編程，編程效率大幅提高；四是由于PC架構可以讓控制程序運行速度更快、抖動更低，這使機械制造更穩(wěn)定，有利于實現高端制造。

       “工智機”技術源自中科院計算所，其基于國家重點行業(yè)、重大課題的研發(fā)，誕生了工業(yè)智能計算機+軟件定義的技術體系，變革當前由傳統PLC、運動控制器、工業(yè)電腦、邊緣服務器主導的工業(yè)計算市場格局。

       “換道超車”。這一技術體系也成為中科時代篤定的技術路線。得益于此前中科院計算所投入的多年心血，這份厚積薄發(fā)也給了中科時代將技術產業(yè)化的基礎和底氣。

       據悉，中科時代第一款“工智機”，采用了同為中科院計算所孵化的海光x86 CPU以及寒武紀GPU。面向未來，公司將讓全線產品走向100%國產化，打破長久以來高端工業(yè)計算設備的“卡脖子”困境。

      “傳統工業(yè)自動化的終局”

      對企業(yè)而言，看清大勢，選擇賽道，有時并不難，難的在于如何建立自已的核心優(yōu)勢，將最好的產品、技術、服務真正落實，贏得客戶，得到資本市場的認可。

      中科時代位居工業(yè)制造業(yè)上游，是一個非常大的賽道，并且工業(yè)上游足夠重要，是新型工業(yè)化的基礎。工業(yè)控制系統邁向計算機化，更將是一次巨大的產業(yè)躍遷機會。例如云計算、智能手機、智能汽車，其計算機化就體現出產業(yè)躍遷的鮮明特征。

      數據顯示，在一個有關創(chuàng)業(yè)項目（公司）的熱度排名中，中科時代公司位居前列。過去兩年來，公司完成總計超3億元A輪及A+輪融資，側面說明資本市場對公司的發(fā)展方向和愿景的認可。

      新架構的成長很強勁。馬君指出，在新增市場，PC架構占有率大概是20%，而且還在不斷上升。目前，中科時代的產品已經在先進制造（半導體、激光、3C電子）、新能源（光伏、風電）、流程工業(yè)（石油、鋼鐵）等行業(yè)拿到了標桿客戶的批量訂單。

      當前，軟件定義工業(yè)控制已成業(yè)界關鍵課題。傳統架構的代表企業(yè)西門子公司全球CEO博樂仁（Roland Busch）曾說，工業(yè)制造轉型升級有四大方向，首當其沖就是軟件定義PLC。西門子已開啟轉型，方向之一就是軟件化。

      隨著智能制造、工業(yè)互聯網的推進，連接與融合正在重構工業(yè)數字化、智能化，業(yè)務重構、產業(yè)重構、價值重構接連不斷。從上往下，從業(yè)務到管理到車間到產線，數據驅動工業(yè)制造業(yè)升級，必將面臨工業(yè)控制層的轉型。IT與OT融合，是工業(yè)邁向智能化的必然選擇。

       “這將是傳統工業(yè)自動化的終局?！瘪R君說。