当下,工业物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术迅速发展,对推动制造业数字化转型起到关键作用,尤其是信息技术对于数据的强大计算和分析能力为制造业发展开辟崭新的发展空间,it和ot的融合越来越受到制造企业的重视。然而在不断融合过程中,我们会发现it从业者大多对开源、云平台、容器、敏捷开发、软硬件解耦等技术耳熟能详,包括对开放系统也早已不陌生。相比之下,ot领域长期处于相对封闭专用的状态,虽然也一直在进行开放自动化的尝试,但进展较为缓慢。
为了更好的促进it与ot深度融合,打破ot的封闭性与专用性,同时让先进的it技术与实践更好地赋能ot。红帽在日前举办了企业开源讲堂,进行了“开源开放平台 工业控制=工业数字化转型的未来”线上直播活动。红帽战略产品推广经理佟一舟分享了工业控制领域数字化转型方向、开源开放平台在工控数字化转型中扮演的角色以及开源技术赋能工业领域转型升级的具体场景和案例,为制造企业探索开放自动化、it/ot深度融合建立通道,帮助企业更好的拥抱数字化转型。
受限专用和封闭,ot域数字化转型“慢半拍”
放眼it行业,由于开源、云计算等技术的应用,有大量通用、开源的平台快速实现各类应用,促使整个社会的生产/商业组织,乃至社会组织都发生了无数创新颠覆的变化。因此在谈到数字化转型这个话题时,红帽战略产品推广经理佟一舟表示制造企业在偏向it(工业数字化域)方面较为活跃,制造企业在通过opc ua等方式进行数据抽取后,基于数据的处理和洞察,呈现出预测性维护、智能检测、数字化围栏、数字孪生等各项应用。
相比之下,传统控制领域相对封闭,一直以来其技术架构可满足自身特征即可,由于工业领域的复杂性,对系统架构的稳定性、可靠性、安全性要求极高。此处与互联网要求的信息安全不同的是,工业领域必须保证生产中的人员和财产安全,所以在架构演进上是自下往上推进,需先保证数据连接、传输可靠、信息成功采集后,再考虑优化智能算法等。这也导致了工业控制域从系统和承载的场景看,更像80年代的大型机,各个控制系统如西门子、施耐德电气之间以“专属网络 专属应用 专属生态”的方式呈现,不同供应商的产品互不兼容。
在佟一舟看来,经历了几十年相对封闭的工业控制域,一方面远远跟不上it技术日益深入渗透到ot技术的趋势,在基础自动化设施实施数字化转型中表现出诸多瓶颈和困难。另一方面一些难以克服的细节弊端也越来越清晰地暴露出来,例如如何识别和验证所有的设备与机器,如何实现不同设备与机器的互联互通,如何共享与调度it与ot系统的计算资源和通讯资源,如何确保it与ot系统通信的安全性以及系统生成数据的完整性等。
对此,佟一舟建议不妨在通讯技术领域和信息技术领域的发展升级中寻找踪迹。在信息技术领域,原本以大型机、小型机和pc分别专注在核心应用、核心外围和非关键应用之上,彼此之间泾渭分明。而基于linux统一技术栈,使得各个硬件之间完全打通,分布式的架构支持各种核心生产需求,同时也迎来了爆发式的应用场景。这与通讯技术领域基于openstack,使任何组织都能够创建和提供在标准化硬件上运行的云计算服务一致。
可以看到,在it与ot融合过程中,非常基础也非常关键的挑战在于,如何让工业控制系统从封闭割裂的技术及生态慢慢走向开放统一的技术生态,使其依托通用的平台层与开放的生态实现控制域的软硬件“打通与解耦”。此举将大大增加控制域的设计、部署、使用、维护灵活性,并可以让工业应用的开发人员得以利用这些标准,创建以前可能难以创建的各类应用,工业控制域才能获得数字化转型的跨越式发展。
打造开源开放平台,红帽架起it/ot融合之桥
由于在现有商业模式下,大多数厂商自动化大都保有着相对封闭和专有的技术体系,用户一旦选择,几乎就固定了可用的软硬件、架构和技术路线。因此符合工控领域特殊要求切开放通用的平台是技术核心,开放一体化的应用及设备生态则是成败关键。
在佟一舟看来,这正是专注于开源的红帽最擅长也是优势的领域。在it数字化转型的过程中,红帽redhat linux及其衍生版是现代it软硬件的连接点;在ct数字化转型进程中,红帽redhat openstack及其衍生版到今天仍然是现代nft软硬件生态的核心。佟一舟介绍作为专注中立的开源凯发k8官网下载的解决方案供应商,红帽100%坚持开源开放,依托中立开放的平台软件建立起全球最大的软硬件生态,专注于提供最好的平台软件30年,凯发k8官网下载的合作伙伴不需要担心红帽业务拓展至生态上下游。
目前,红帽打造了全球第一的跨行业跨领域数字化生态,超过5000种企业级软件与红帽平台软件互相认证,超过6000种企业级硬件(服务器、边缘计算设备)等与红帽平台软件相互认证。包括亚马逊云科技、华为在内的200多家公有云运营商提供红帽软件及技术供客户使用。
面对工业现场的高实时和高可靠要求,红帽通过openshift低延迟配置套件以及linux内核,配合红帽企业级安全套件,可以为制造企业打造通用低延迟系统层。根据实际测试数据显示,专门研发的linux内核实现系统级小于20us(0.000002s)的延时损耗,并且极低的占用资源,在2核2节点即可完成。红帽相关的openshift及linux内核已演进多个版本,从研发开始的完整体系可以保证企业级的信息安全。
释放螺旋效应,以创新活力带来用户价值跃迁
通过将工控领域与it领域的平台软件级打通,红帽将it领域和ot领域的创新能力如dna双螺旋般交织在一起,进而推动企业升级进化。佟一舟介绍通过对多种应用加以封装,如功能性,基于图形组件的设计,跨多个自动化和控制任务执行的分布式自动化应用程序,以及边缘计算设备等等,制造企业可以借助openshift形成统一标准,针对整个工厂环境下的不同程序架构,进行更好的管理。例如制造企业可以在产线级边缘计算根据策略建议形成控制参数调整指令,同时it领域智能化分析产生工控域策略调整建议建议发送至产线级边缘计算设备。
随着工业界对于全开放控制系统的呼吁和诉求日益强烈。在此背景之下,红帽通过开源开放平台很好地解决了不同厂商的软件和硬件独立性的问题,佟一舟表示其具体实践还包括:
· 针对车联网领域,提供结构控制域软硬件的通用准实时工业操作系统并与云 非控制域端 车形成统一平台,为工业控制域带来控制域部署、改造及维护的灵活性;
· 面向集团型企业,提供结构的软硬件的通用边缘计算平台,对跨地域的千、万数量级边缘计算设备的一体化管控;
· 结合自身在开源领域超过30年的实践经验,为客户自演工业领域软件提供研发咨询支撑;
· 为工业领域领域客户建立类似it,ct领域的开放软硬件生态。
毋庸置疑的是,工业自动化正在从传统的各自为战,向着按最终用户的需求配置集成化转变。佟一舟强调只有开放的生态带来一体化的协作,才能带来真正的打通与解耦。对此,红帽也正在加强与erp管理软件供应商sap、oracle等;自动化软件供应商西门子、施耐德电气、罗克韦尔自动化等各个领域的合作,并积极参与构建开放标准的生态,共筑开源开放自动化未来。