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(lǐng)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(chǔ)理論研究、工程實踐、數(shù)據(jù)的重要性。這是對于知識、工程、創(chuàng)新、服務(wù)、人才的價值認(rèn)知基礎(chǔ)下的產(chǎn)業(yè)集體行動。這預(yù)示著產(chǎn)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(chǎn)業(yè)需求正在發(fā)生的變化

　　數(shù)字化轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展

　　企業(yè)的轉(zhuǎn)型，要將業(yè)務(wù)從低端邁向高端，從低附加值擴(kuò)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(dǎo)高質(zhì)量發(fā)展，而對企業(yè)也同樣要轉(zhuǎn)型到更具競爭力、應(yīng)對變化、差異化競爭力的道路上。

圖1-企業(yè)的轉(zhuǎn)型在于從低端到可持續(xù)的高附加值延伸

　　數(shù)字化對于企業(yè)轉(zhuǎn)型，首先，就是要以數(shù)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(jīng)驗轉(zhuǎn)換為可復(fù)用的軟件。其次，要具有應(yīng)對市場變化的能力，要將制造實現(xiàn)數(shù)字化，因為數(shù)字化具有最大的靈活性，通過軟件定義即可實現(xiàn)產(chǎn)線的靈活變化，工業(yè)互聯(lián)、數(shù)字孿生、邊緣計算都是為解決這些問題。第三，數(shù)字化轉(zhuǎn)型更為看重在智能化技術(shù)的人才與服務(wù)能力的企業(yè)，因為專業(yè)細(xì)分與協(xié)作的利益共同體應(yīng)對競爭成為了必然。

　　應(yīng)用復(fù)雜性與專業(yè)復(fù)雜性

　　上世紀(jì)80年代前，制造業(yè)處于大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)，固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以及通過PLC邏輯控制和電氣傳動機(jī)構(gòu)，即可控制一臺機(jī)器的應(yīng)用。在那個年代，一個電氣工程師即可輕松掌控一臺機(jī)器的程序。即使到了90年代后，隨著機(jī)器的材料種類的復(fù)雜性提高，有了更多的控制工藝的需求，而在印刷、塑料等領(lǐng)域大量的伺服電機(jī)應(yīng)用，也使得多軸同步、電子凸輪的應(yīng)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(jī)器的程序—用IT產(chǎn)業(yè)的術(shù)語，這被稱為“全棧工程師”，即，一個工程師即可掌控整個機(jī)器的應(yīng)用程序設(shè)計和測試。

圖2-裝備制造業(yè)的自動化與智能化的進(jìn)程

　　隨著機(jī)器變得越來越復(fù)雜，自動化的疆域也在不斷的擴(kuò)展，從過去的梯形圖到算法工程師，從僅需了解邏輯到復(fù)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(jī)器人的應(yīng)用，乃至再到今天的機(jī)電一體化如貝加萊的ACOPOStrak柔性輸送技術(shù)、機(jī)器視覺，以及采用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)的缺陷分析、尋優(yōu)應(yīng)用。

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

　　定制化，延伸到應(yīng)用與服務(wù)

　　在30年前，機(jī)器還屬于賣方市場的年代，標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)型是存在的，然而，今天，這已經(jīng)不存在了，每一個客戶的機(jī)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(xì)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(dǎo)為制造企業(yè)的個性化生產(chǎn)，而對于機(jī)器就變成如何應(yīng)對變化。這種需求傳導(dǎo)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(yīng)用系統(tǒng)。

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

　　應(yīng)用軟件開發(fā)與工程咨詢與實施服務(wù)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(jīng)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(wù)-可以形成自動化企業(yè)的軟實力。

　　自動化軟件與服務(wù)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(zhì)-對知識的復(fù)用。而服務(wù)，則面向裝備的全生命周期，從機(jī)器的早期規(guī)劃與設(shè)計咨詢、方案開發(fā)、人員培訓(xùn)、遠(yuǎn)程運維、升級改造的全流程。

　　工程前期方案咨詢服務(wù)

　　在商業(yè)咨詢領(lǐng)域的顧問，通常擁有豐富的經(jīng)驗，能夠快速的把握問題，并制定有效的經(jīng)驗。而同樣，在電氣自動化領(lǐng)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(wù)。

　　以前，電氣系統(tǒng)比較簡單，只要選擇I/O種類、數(shù)量、類型、精度（模擬量）等，據(jù)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(xiàn)在，隨著大量的伺服應(yīng)用、機(jī)器視覺、柔性輸送的應(yīng)用，這使得前期方案咨詢變得更為復(fù)雜，對于自動化廠商的銷售、工程師咨詢服務(wù)能力提出了更大的挑戰(zhàn)。

　　精準(zhǔn)的電機(jī)選型-性能與能耗

　　電機(jī)的選型受到機(jī)械系統(tǒng)的傳動方式、負(fù)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(jù)機(jī)械系統(tǒng)、產(chǎn)品設(shè)定的加工性能（精度、速度、重復(fù)精度）等進(jìn)行計算，并選擇合適的電機(jī)與驅(qū)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(jīng)驗的，僅依據(jù)“銘牌”—參考之前的選型，會給機(jī)器帶來諸多的問題，這些服務(wù)都會造成損失。

圖3-采用仿真軟件進(jìn)行精準(zhǔn)選型

　　貝加萊的工程師可以借助豐富機(jī)器開發(fā)經(jīng)驗，通過在Automation Studio中內(nèi)嵌的ServoSoft，以及通過MapleSoft這樣的的軟件建模仿真，來對電機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)選型，如圖3。

　　機(jī)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(chǎn)線的組裝流程、各個工位的工藝、精益生產(chǎn)所需的節(jié)拍、負(fù)載均衡、單件流（One Piece Flow）的設(shè)計和調(diào)度相關(guān)。這需要不但有機(jī)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(xiàn)匹配。

圖4-通過發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的浪費實現(xiàn)效率最大化

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

　　UI設(shè)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(shè)計思想，以及今天“數(shù)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(shè)計不僅僅在于美觀

　　UI設(shè)計融合工業(yè)與藝術(shù)之美，工業(yè)在于能夠標(biāo)準(zhǔn)的操作結(jié)構(gòu)，達(dá)到內(nèi)部、行業(yè)的統(tǒng)一規(guī)范。就像圖5中的UI設(shè)計，其實其格局包括了今天“IT與OT”融合所需的參數(shù)與信息，在一個頁面內(nèi)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(xiàn)出強大而又簡單的的平衡。

　　機(jī)器視覺應(yīng)用-因地制宜

　　機(jī)器視覺并不同于普通的傳感器或I/O，它需要根據(jù)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(jìn)行視距、頻閃等的計算，然后進(jìn)行安裝測試驗證，優(yōu)化。而如果這種經(jīng)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(jìn)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(jī)采樣特征提取、光源設(shè)計、學(xué)習(xí)與訓(xùn)練模型的應(yīng)用等，需要專業(yè)的工程師進(jìn)行設(shè)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(shè)計階段，引入專業(yè)的咨詢，由于現(xiàn)在機(jī)器的復(fù)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(lián)合技術(shù)攻關(guān)

　　除此前期的工程咨詢變得專業(yè)性不斷加深。而現(xiàn)在，隨著專業(yè)分工和領(lǐng)域知識的需求。很多用戶在開發(fā)創(chuàng)新性機(jī)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(tuán)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(jīng)驗可以提高效率、品質(zhì)，并且更為快速響應(yīng)。另外，擔(dān)心人員流失導(dǎo)致技術(shù)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(jī)電仿真

圖7-機(jī)電協(xié)同仿真提升開發(fā)效率

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

　　這種時候，需要裝備開發(fā)者的機(jī)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(xiàn)聯(lián)合的開發(fā)。

　　數(shù)據(jù)應(yīng)用

　　越來越多的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模（機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)）用于品質(zhì)、預(yù)測性維護(hù)、參數(shù)尋優(yōu)。基于這些方法的應(yīng)用越來越多。

圖8-基于數(shù)據(jù)驅(qū)動建模封裝工業(yè)知識

　　Hypervisor的PC架構(gòu)也讓實時控制與計算任務(wù)同一硬件架構(gòu)上來實現(xiàn)，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(xùn)～不止于技術(shù)

　　術(shù)業(yè)有專攻，越來越多的用戶開始重視電氣團(tuán)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(dǎo)致了需要專業(yè)的培訓(xùn)：

　　👉工程師來自于非機(jī)電工程專業(yè)；

　　👉缺乏軟件、視覺等新興技術(shù)培訓(xùn)；

　　👉大學(xué)缺乏工程思維訓(xùn)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(shè)計師

　　而專業(yè)從事機(jī)電開發(fā)的自動化企業(yè)，在這方面，訓(xùn)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(chǎn)企業(yè)來提升自身的機(jī)電能力。

　　什么樣的企業(yè)具有這樣的服務(wù)能力？

　　但是，也并非所有企業(yè)特別適合或勝任軟件與服務(wù)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(wù)咨詢，必須建立在一個集成架構(gòu)上，能夠?qū)崿F(xiàn)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(gòu)支撐軟件與工程服務(wù)的能力。

圖10-軟件架構(gòu)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(yīng)用提供mapp的直接復(fù)用，因為，這些都是機(jī)器的共性部分。而又可以采用C/C++等為“核心技術(shù)”、“算法”提供開放的開發(fā)支持，這些都是機(jī)器的“個性部分”。以及機(jī)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(yīng)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(chǎn)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(rèn)知、專業(yè)應(yīng)用的積累。

圖11-貝加萊的軟件層次架構(gòu)

　　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(xùn)練出強大的工程服務(wù)團(tuán)隊。并且如圖11，在軟件工程、行業(yè)應(yīng)用、模塊封裝非常強的積累，這確保提供工程服務(wù)的效率。

　　專業(yè)型團(tuán)隊的養(yǎng)成

　　貝加萊的銷售顧問，幾乎都是機(jī)電相關(guān)專業(yè)。很多由內(nèi)部工程師轉(zhuǎn)崗從事銷售崗位，他們本身對機(jī)械對象非常了解，因此，在機(jī)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(jī)電控制方案。

圖12-專業(yè)的團(tuán)隊與組織架構(gòu)

　　按照垂直行業(yè)劃分的應(yīng)用工程師團(tuán)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(jī)器智能研究院來提供共性算法、機(jī)電建模、軟件標(biāo)準(zhǔn)化封裝工作。在工程實踐領(lǐng)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(fēng)險，難題并避免項目走錯路。

　　卓越工程師培訓(xùn)

　　自進(jìn)入中國，貝加萊的工程師就一直接受著領(lǐng)先的工程培訓(xùn)，并且，通過直接的客戶開發(fā)服務(wù)打造出一對“機(jī)器”開發(fā)的完美能力。

圖13-專業(yè)的工程師團(tuán)隊

　　工程師的經(jīng)驗，能夠為用戶降低開發(fā)中的風(fēng)險，避免走“彎路”，或者造成“推倒重來”的風(fēng)險。這基于良好的工程思維訓(xùn)練，用戶需求導(dǎo)向的設(shè)計思維訓(xùn)練、解構(gòu)與重構(gòu)，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(gòu)的推倒重來，都會為企業(yè)降低研發(fā)風(fēng)險、避免成本的浪費、打造出高品質(zhì)的，能夠贏得市場的產(chǎn)品。

　　專業(yè)的培訓(xùn)

　　貝加萊的EC培訓(xùn)（Engineering Camp）是高強度的機(jī)電工程師培訓(xùn)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(jī)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(wù)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(tuán)隊

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

　　軟件與服務(wù)成為未來競爭力的關(guān)鍵

　　今天，我們都已經(jīng)習(xí)慣于為自己所購買的手機(jī)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(chǎn)權(quán)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(wù)贏得客戶，也依靠增值服務(wù)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(wù)而投入。這一切，代表著產(chǎn)業(yè)走向高質(zhì)量發(fā)展的顯著信號，也代表著產(chǎn)業(yè)的逐漸成熟、理性和注重自身發(fā)展的品質(zhì)。

　　自動化，也正在用更為專業(yè)、特色、新穎的服務(wù)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(wù)能力，正在成為自己未來持續(xù)競爭力的關(guān)鍵。