工業(yè)軟件正在成為中國制造業(yè)的熱門話題，無論是制造端、裝備制造、自動化領域，大家都開始意識到軟件的重要性，以及軟件背后的知識、基礎理論研究、工程實踐、數據的重要性。這是對于知識、工程、創(chuàng)新、服務、人才的價值認知基礎下的產業(yè)集體行動。這預示著產業(yè)的集體意識覺醒-使得我們走向了更為重要的競爭力重塑軌道上。

　　產業(yè)需求正在發(fā)生的變化

　　數字化轉型與高質量發(fā)展

　　企業(yè)的轉型，要將業(yè)務從低端邁向高端，從低附加值擴展到高附加值、從賺快錢到可持續(xù)發(fā)展的道路。國家層面倡導高質量發(fā)展，而對企業(yè)也同樣要轉型到更具競爭力、應對變化、差異化競爭力的道路上。

圖1-企業(yè)的轉型在于從低端到可持續(xù)的高附加值延伸

　　數字化對于企業(yè)轉型，首先，就是要以數字化的靈活性，代替人在制造中的不確定性，將人的知識和經驗轉換為可復用的軟件。其次，要具有應對市場變化的能力，要將制造實現數字化，因為數字化具有最大的靈活性，通過軟件定義即可實現產線的靈活變化，工業(yè)互聯、數字孿生、邊緣計算都是為解決這些問題。第三，數字化轉型更為看重在智能化技術的人才與服務能力的企業(yè)，因為專業(yè)細分與協(xié)作的利益共同體應對競爭成為了必然。

　　應用復雜性與專業(yè)復雜性

　　上世紀80年代前，制造業(yè)處于大規(guī)模標準件的生產，固定的機械結構，以及通過PLC邏輯控制和電氣傳動機構，即可控制一臺機器的應用。在那個年代，一個電氣工程師即可輕松掌控一臺機器的程序。即使到了90年代后，隨著機器的材料種類的復雜性提高，有了更多的控制工藝的需求，而在印刷、塑料等領域大量的伺服電機應用，也使得多軸同步、電子凸輪的應用變得更為普遍，但即使在這個階段，電氣工程師仍然能夠掌控一臺機器的程序—用IT產業(yè)的術語，這被稱為“全棧工程師”，即，一個工程師即可掌控整個機器的應用程序設計和測試。

圖2-裝備制造業(yè)的自動化與智能化的進程

　　隨著機器變得越來越復雜，自動化的疆域也在不斷的擴展，從過去的梯形圖到算法工程師，從僅需了解邏輯到復雜的工藝算法。從變頻傳動到大量的伺服系統(tǒng)，以及CNC和機器人的應用，乃至再到今天的機電一體化如貝加萊的ACOPOStrak柔性輸送技術、機器視覺，以及采用機器學習、深度學習的缺陷分析、尋優(yōu)應用。

　　已經不存在全棧工程師，而是需要多專業(yè)協(xié)同、不同團隊的協(xié)作，才能滿足從機器到工廠的整體集成需求，這使得“規(guī)劃”、“集成”這類復雜工程問題的專家變得更為迫切的需求。

　　定制化，延伸到應用與服務

　　在30年前，機器還屬于賣方市場的年代，標準的機型是存在的，然而，今天，這已經不存在了，每一個客戶的機器都會不同，甚至一個客戶的不同工廠/車間不停，今年和去年的不同—這種變化來自于市場的壓力，細分市場的差異，也來自于差異化競爭的需要。

　　終端市場的彰顯個性，傳導為制造企業(yè)的個性化生產，而對于機器就變成如何應對變化。這種需求傳導到了自動化行業(yè)，就需要以模塊化的軟件和硬件來快速搭建應用系統(tǒng)。

　　這需要自動化企業(yè)，具有快速搭建應用的能力，這包括軟件的模塊化設計，以及豐富經驗的機電工程師—因為，測試驗證也需要經驗，才能縮短周期。經驗，能夠減少這個探索的過程。

　　應用軟件開發(fā)與工程咨詢與實施服務方面的能力，必然成為未來自動化企業(yè)最為重要的競爭力。因為硬件的差異已經不大，并且橫向科技資源也不具有稀缺性。但是，人才、行業(yè)知識、專業(yè)服務-可以形成自動化企業(yè)的軟實力。

　　自動化軟件與服務有哪些？

　　行業(yè)的工藝Know-How，被封裝為軟件的模塊，這正是工業(yè)軟件的本質-對知識的復用。而服務，則面向裝備的全生命周期，從機器的早期規(guī)劃與設計咨詢、方案開發(fā)、人員培訓、遠程運維、升級改造的全流程。

　　工程前期方案咨詢服務

　　在商業(yè)咨詢領域的顧問，通常擁有豐富的經驗，能夠快速的把握問題，并制定有效的經驗。而同樣，在電氣自動化領域，優(yōu)秀的顧問也同樣能夠為用戶制定有效的系統(tǒng)咨詢服務。

　　以前，電氣系統(tǒng)比較簡單，只要選擇I/O種類、數量、類型、精度（模擬量）等，據此配置CPU和電源的供電能力，然后通信連接HMI、變頻器等。而現在，隨著大量的伺服應用、機器視覺、柔性輸送的應用，這使得前期方案咨詢變得更為復雜，對于自動化廠商的銷售、工程師咨詢服務能力提出了更大的挑戰(zhàn)。

　　精準的電機選型-性能與能耗

　　電機的選型受到機械系統(tǒng)的傳動方式、負載的變化、運動模式（連續(xù)與頻繁加減速）等多種工況場景的影響，這些需要專業(yè)的顧問依據機械系統(tǒng)、產品設定的加工性能（精度、速度、重復精度）等進行計算，并選擇合適的電機與驅動系統(tǒng)，它需要考慮的包括初始采購成本、能源效率、安全等多方面的因素。很多缺乏這方面經驗的，僅依據“銘牌”—參考之前的選型，會給機器帶來諸多的問題，這些服務都會造成損失。

圖3-采用仿真軟件進行精準選型

　　貝加萊的工程師可以借助豐富機器開發(fā)經驗，通過在Automation Studio中內嵌的ServoSoft，以及通過MapleSoft這樣的的軟件建模仿真，來對電機進行精準選型，如圖3。

　　機電融合-需求與能力的匹配

　　隨著ACOPOStrak/ACOPOS 6D的這樣的柔性輸送系統(tǒng)的推出，其必須與制造產線的組裝流程、各個工位的工藝、精益生產所需的節(jié)拍、負載均衡、單件流（One Piece Flow）的設計和調度相關。這需要不但有機電工程師，也同樣需要懂精益制造、行業(yè)工藝的工程師與用戶之間形成“共同語言”的交流。將“需求”與“能力”實現匹配。

圖4-通過發(fā)現生產中的浪費實現效率最大化

　　如圖4，機電工程師需要與工廠制程工程師/IE工程師，共同對生產中的浪費進行挖掘，并制定有效的布局、緩沖設計、分流/匯流、節(jié)拍控制器，來使得產線達到連續(xù)流、柔性化與均衡生產。

　　UI設計-簡約而不簡單

　　客戶總希望“功能足夠強大，而操作又極為簡單”，這來源于像iPhone這樣的簡約設計思想，以及今天“數字原生民”們的生活方式，在觸摸、滑動間的操作，無需操作手冊，即可使用。

圖5-UI設計不僅僅在于美觀

　　UI設計融合工業(yè)與藝術之美，工業(yè)在于能夠標準的操作結構，達到內部、行業(yè)的統(tǒng)一規(guī)范。就像圖5中的UI設計，其實其格局包括了今天“IT與OT”融合所需的參數與信息，在一個頁面內即可完成不同的配置，背后是建模的強大（工藝及信息建模），使得呈現出強大而又簡單的的平衡。

　　機器視覺應用-因地制宜

　　機器視覺并不同于普通的傳感器或I/O，它需要根據被檢測對象的各種特征（反光、透光、折射）、周圍的光源條件、采樣頻率，進行視距、頻閃等的計算，然后進行安裝測試驗證，優(yōu)化。而如果這種經驗缺乏的話，那么，就會意味著大量的工程時間，以及測試中造成不良品帶來成本的上升。

圖6-視覺需要配置不同的場景

　　如圖6在制藥燈檢中，需要對瓶子的蓋子、肩部、底部多個位置進行缺陷檢測，以及瓶身裂紋、懸浮物、纖維等的檢測。而這就需要非常好的相機采樣特征提取、光源設計、學習與訓練模型的應用等，需要專業(yè)的工程師進行設計。

　　所謂“磨刀不誤砍柴工”，要想取得“事半功倍”的效果，而不是“事倍功半”的效果，必須在項目早期的規(guī)劃與設計階段，引入專業(yè)的咨詢，由于現在機器的復雜性，因此，更依賴于專業(yè)的自動化專家參與早期研發(fā)。

　　聯合技術攻關

　　除此前期的工程咨詢變得專業(yè)性不斷加深。而現在，隨著專業(yè)分工和領域知識的需求。很多用戶在開發(fā)創(chuàng)新性機型時，也會傾向于委托開發(fā)形式。因為培養(yǎng)專業(yè)的工程團隊需要長的時間，以及大量的成本，而專業(yè)的自動化企業(yè)，在這方面的經驗可以提高效率、品質，并且更為快速響應。另外，擔心人員流失導致技術的泄露，而不像自動化企業(yè)，其并不需要這樣的知識，并且是能力的輸出，以及采用契約、模塊化封裝來避免Know-How的流失。

　　機電仿真

圖7-機電協(xié)同仿真提升開發(fā)效率

　　貝加萊的機器開發(fā)應用中，也會大量應用到MATLAB/Simulink控制系統(tǒng)的建模仿真、MapleSim的機電仿真、IndustrialPhysics的過程仿真。Automation Studio的控制任務開發(fā)與這些軟件可以通過FMU/FMI、OPC UA實現動態(tài)的協(xié)同仿真，加速機器的開發(fā)。

　　這種時候，需要裝備開發(fā)者的機械工程師、工藝工程師可以與自動化行業(yè)的電氣工程師一同來實現聯合的開發(fā)。

　　數據應用

　　越來越多的基于數據驅動的建模（機器學習、深度學習）用于品質、預測性維護、參數尋優(yōu)。基于這些方法的應用越來越多。

圖8-基于數據驅動建模封裝工業(yè)知識

　　Hypervisor的PC架構也讓實時控制與計算任務同一硬件架構上來實現，而最新發(fā)布的exOS提供了在這方面的軟件平臺能力支持。

　　培訓～不止于技術

　　術業(yè)有專攻，越來越多的用戶開始重視電氣團隊的培養(yǎng)，他們需要更為卓越的工程師，但是，由于工程師的幾個來源，導致了需要專業(yè)的培訓：

　　👉工程師來自于非機電工程專業(yè)；

　　👉缺乏軟件、視覺等新興技術培訓；

　　👉大學缺乏工程思維訓練；

　　卓越的工程師在于借助專業(yè)工具、工程思維與方法，高效的解決問題，如圖9，頂級的工程師在不同階段具有不同的能力需求。

圖9-卓越的工程師是好的頂層設計師

　　而專業(yè)從事機電開發(fā)的自動化企業(yè)，在這方面，訓練出非常強的工程師自我造血能力，這種能力的輸出，也會有助于裝備制造企業(yè)、終端生產企業(yè)來提升自身的機電能力。

　　什么樣的企業(yè)具有這樣的服務能力？

　　但是，也并非所有企業(yè)特別適合或勝任軟件與服務的競爭力打造，而這通常需要具備以下一些條件和特性的。

　　工欲善其事，必先利其器

　　軟件與服務咨詢，必須建立在一個集成架構上，能夠實現可持續(xù)的競爭力塑造。像貝加萊的Automation Studio，就是一個非常強大的的軟件架構支撐軟件與工程服務的能力。

圖10-軟件架構支撐全集成創(chuàng)新性開發(fā)

　　如圖10，在貝加萊的Automation Studio，為大量的基本應用提供mapp的直接復用，因為，這些都是機器的共性部分。而又可以采用C/C++等為“核心技術”、“算法”提供開放的開發(fā)支持，這些都是機器的“個性部分”。以及機電模型的協(xié)作開發(fā)，這是需要探索的部分。在今天，大量邊緣計算、人工智能應用中，exOS又為這種軟件提供工具與平臺支撐，它讓控制系統(tǒng)具有使用Linux世界的開放資源，如Python、Java的代碼及工程師資源。

　　懂你-解決方案型

　　解決方案型企業(yè)不同于產品型企業(yè)，它本身必須具備全局的看待問題的視野，以及在長期的系統(tǒng)級開發(fā)過程中形成的工程能力、行業(yè)認知、專業(yè)應用的積累。

圖11-貝加萊的軟件層次架構

　　貝加萊在中國20余年，一直致力于垂直的行業(yè)解決方案的開發(fā)，因此，訓練出強大的工程服務團隊。并且如圖11，在軟件工程、行業(yè)應用、模塊封裝非常強的積累，這確保提供工程服務的效率。

　　專業(yè)型團隊的養(yǎng)成

　　貝加萊的銷售顧問，幾乎都是機電相關專業(yè)。很多由內部工程師轉崗從事銷售崗位，他們本身對機械對象非常了解，因此，在機電咨詢方面也有著非常深的功底。他們作為與客戶直接的接口，按照垂直行業(yè)劃分，用行業(yè)的語言與行業(yè)用戶溝通，提供適合行業(yè)的機電控制方案。

圖12-專業(yè)的團隊與組織架構

　　按照垂直行業(yè)劃分的應用工程師團隊，可以對用戶所在行業(yè)有快速的需求把握能力、快速的開發(fā)支持，避免犯不必要的錯誤。為了提升橫向的能力，則由機器智能研究院來提供共性算法、機電建模、軟件標準化封裝工作。在工程實踐領域，由超過15年的專家建立底線屏障，他們會評估項目中的風險，難題并避免項目走錯路。

　　卓越工程師培訓

　　自進入中國，貝加萊的工程師就一直接受著領先的工程培訓，并且，通過直接的客戶開發(fā)服務打造出一對“機器”開發(fā)的完美能力。

圖13-專業(yè)的工程師團隊

　　工程師的經驗，能夠為用戶降低開發(fā)中的風險，避免走“彎路”，或者造成“推倒重來”的風險。這基于良好的工程思維訓練，用戶需求導向的設計思維訓練、解構與重構，以及在測試階段的方法與工具使用、實事求是的態(tài)度。

　　少走彎路，避免架構的推倒重來，都會為企業(yè)降低研發(fā)風險、避免成本的浪費、打造出高品質的，能夠贏得市場的產品。

　　專業(yè)的培訓

　　貝加萊的EC培訓（Engineering Camp）是高強度的機電工程師培訓計劃，它在持續(xù)為貝加萊及伙伴打造著專業(yè)的工程師。涵蓋機電控制、軟件規(guī)范、通信、項目管理、溝通等課程模塊。全方位打造工程師能力，這不但為貝加萊提供軟件與服務提供持續(xù)的兵力支撐，也為貝加萊的合作伙伴、用戶提供能力輸出。

圖14-工程師宿營培養(yǎng)卓越工程師團隊

　　專業(yè)培訓，就是打造可具有創(chuàng)新力、嚴格工程規(guī)范的工程師，降低企業(yè)裝備開發(fā)的風險、形成差異化競爭力、降低不穩(wěn)定性。

　　軟件與服務成為未來競爭力的關鍵

　　今天，我們都已經習慣于為自己所購買的手機APP支付費用，也為像愛奇藝、優(yōu)酷視頻、喜馬拉雅支付年費的方式—這種重視軟件和知識產權的氛圍正在形成。對于制造業(yè)而言，同樣如此，優(yōu)秀的企業(yè)正在通過卓越服務贏得客戶，也依靠增值服務獲得新的收入來源。同樣，他們也更愿意為這些來自于專家的知識、企業(yè)積累的軟件、專業(yè)的服務而投入。這一切，代表著產業(yè)走向高質量發(fā)展的顯著信號，也代表著產業(yè)的逐漸成熟、理性和注重自身發(fā)展的品質。

　　自動化，也正在用更為專業(yè)、特色、新穎的服務創(chuàng)新，為用戶帶來其自身的獨特競爭力。并因此，打造軟件與服務能力，正在成為自己未來持續(xù)競爭力的關鍵。