软件，正在成为机器的灵魂，无论是在传统意义上的工艺Know-How封装，还是在现代意义的智能算法应用，机器制造业都在酝酿一场变革。

　　工业软件何以重要？

　　工业软件正在成为热点，对于机器制造业来说，这已经有很多年的历史，因为有三个显著的原因：

　　01 软件关乎竞争力

　　实际上，在很多年前，机器制造领域的先进厂商已经开始逐渐在用软件“封装”其Know-How，包括今天我们探讨数字化转型，其实它也有一个隐藏的战略，就是它更易于封装Know-How。

　　另一方面，我们会观察到即使同样的PLC，不同的厂商可以做出完全不同的机器，优秀的厂商更擅长发挥软件的力量，让机器赋予更多功能和便利性设计，赢得用户青睐。

图1-软件成为机器智能与创新关键因素

　　02 软件关乎创新与智能

　　任何一个硬件产品、机器、产线，它的硬件部分所有的智能实际上是由机器背后的软件来实现的。无论我们希望机器有差异化，还是希望让机器适应更多的生产场景，这些，都是依赖于人为机器提供软件的设计。

　　03 软件关乎效率

　　在30年前，一台机器有PLC和变频传动已经是非常先进的了，一个工程师可以掌控整个机器的软件开发，在很长一段时间，大家都认为中专毕业就可以。不过，今天，机器已经不是只有逻辑，而是有高速回路控制、高精度定位与同步、CNC和机器人，也有机器视觉、像贝加莱还有ACOPOStrak这样包含了机械融合的系统。

　　机器软件也不局限于机器内部，开始延伸到产线，延伸到车间、工厂，你还需要与IT软件结合。

　　当软件变得复杂的时候，软件开发效率将成为企业决胜的关键—这使得“软件工程”成为了一个必修课。

　　工业软件的炼成

　　工业软件，就其本质而言，它是一种知识的复用，就像图2，材料、工艺、操作这些知识与经验，被通过数学建模、测试验证形成可复用的软件模块，包括行业知识存在的工艺软件，也包括作为工具本身的软件。

图2-软件的炼成简明过程

　　工业软件与商业软件显著的不同在于，它和物理对象有较高的耦合关系，这使得它必须与硬件紧密结合，对于任何工艺如流体变形、金属成型、印刷色彩控制、灌装曲线等等，它都是一个软硬件一体的反复测试验证过程，这也是它的难，也是它的价值所在，也是我们今天工业软件发展的核心问题—真正掌握核心工艺，并非易事。

　　自动化大部分时间与软件相关

　　尽管已经有人定义自动化是软件行业了，虽不完全准确，毕竟还是有PLC、驱动、电机这样的硬件，但是，工业自动化领域软件的角色自PLC开始那一天就已经在不断的占比变大。而对于机器而言，机械、电气与软件在整个开发过程中的占比中，软件也变得更大—这是一种共识。我们从图3可以看到其实，今天我们的工作已经大量的与软件相关。

图3-自动化行业的软件价值体系

　　但是，即使如此，对于工业软件，很多人仍然把它与CAD/CAE、工艺仿真软件联系起来，然而，在自动化的世界里，集成开发平台也是非常关键的，因为，几乎所有的机器与系统应用开发都无法离开。以贝加莱的Automation Studio为例，来分析软件为机器智能可以带来什么？

　　首先是运行任务的实时操作系统，对于贝加莱的PLC而言，早在90年代初即运行定性分时多任务的操作系统，有了这样的操作系统，它就可以尽最大努力发展CPU的资源和能力，并可运行解释器和编译器，支持BASIC、C高级语言开发，并具有Web Server/VNC Server/FTP Server这样的IT能力，这已经有20余年的发展历史。今天，贝加莱将实时操作系统(RTOS)与通用操作系统融合(GPOS)，RTOS处理运动控制任务确保实时性，而GPOS如Windows/Linux可以处理图形图像、仿真、边缘计算任务。

图4-基于Hypervisor的PC混合操作系统架构

　　对于PC架构的控制器（工业PC）来说，通过Windows/Linux+RTOS各自实现复杂的图形图像、数据监测与趋势等任务，与运动控制、逻辑等实时任务的集成使得架构更为紧凑，提升性价比，如图4所示为贝加莱Hypervisor架构。

　　这扩展了机器本身的能力，使得它不仅局限于机器本身的逻辑与运动过程，也让机器变得更为功能多样性。

　　mapp是模块化应用（modular Application）,它是Automation Studio平台的核心价值，其实在很多公司都会有一句类似的话，让您从繁重的工作中脱离出来，专注于您自身的核心业务创新。是的，Automation Studio平台上的模块化应用mapp，它让您将精力放在“行业任务的组合”，就是如何为您的用户搭建一个业务逻辑，而不是关注实现它的每个模块。

　　机器制造商在分享的是贝加莱在各个领域的知识，对于特定机器制造商而言，它需要专注在自身的行业工艺。而贝加莱则为各个行业提供服务，例如：张力控制技术，它在诸如纸张与薄膜印刷、流延膜生产、纺纱、弹簧成型、钢板开卷校平等领域有广泛应用，各种材料、各种工艺流程，闭环/开环，各种需求中，贝加莱积累了如何更好的去设计“张力控制”，如图5所示，这个数字印刷机的张力处理也来自传统印刷的张力控制。因此，当一个用户在使用mapp中一个模块的时候，它已经有几十年的迭代历史了，经历过各种严苛的场景，它曾经开到1000m/min分钟的速度，像PE一样非常容易变形的薄膜，也去为钢卷进行过稳定的送料控制。

图5-基于mapp的机器模块化开发

　　因此，当机器制造商使用到这些模块的时候，很多行业已经为此进行了大量测试验证了，这样的例子不胜枚举，Automation Studio平台的力量来源于各个领域的专业库积累，使得厂商可以快速“配置”而非“编程”的方式开发机器。

　　这些在各种场景下的应用最终被系统性的建模、测试成为一个标准的mapp模块， 您不需要再考虑它，而是考虑您的机器如何按照用户的流程、规格范围、操作范围来配置您的机器应用。

　　mapp不仅是张力控制，也有机器的mappVIEW-HMI设计、mappUser-用户管理、mappData-处理机器数据、mappMotion-用于轴/轴组控制、mappTemperature-温度控制、mappAudit-审计追踪、mappPackML、mappTrak-柔性输送系统应用……。

　　对于机器的创新而言，其必须遵循严格的工程开发过程，尤其在变化的机器时代，每个机器都需要具有广泛的生产适用性，例如针对不同的纸张、薄膜、复合材料的卷绕、复合、成型工艺。那么，这需要大量的物理测试验证成本，而“建模仿真”则让这个成本大幅度下降，因为，你可以在软件中对它的各种工艺参数进行测试，并且安全环境下，可以任意的选择极限测试。而这些软件，如果能够与自动化控制算法结合，则可以对机器进行机械、电气与工艺的协同仿真，实现更为高效的机器创新开发。

　　而Automation Studio还可以让您跟他们交互，以实现“基于模型的开发”过程，它对创新的贡献在哪里？

图6-Automation Studio与仿真软件之间的协同

　　● 可以将机械、电气、工艺融合，开发新的机器功能，因为，在这个环境里，这种虚拟测试验证可以不花钱材料成本，一卷纸可能10分钟就试完了，有些昂贵的材料测试费用—我相信有时候，那测试过程让您胆战心惊，它不是一卷料，它是一卷钱，区别可能在于它是多大面值。

　　● 有哪些接口可用？

　　Automation Studio是可以和MATLAB/Simulink、MapleSIM、IndustrialPhysics等软件有接口，贝加莱也参与Modelica组织，支持在FMU/FMI接口上的支持能力，以确保与更多的软件进行协同仿真。

　　对于机器这种典型的机电一体化对象来说，软件之间的分工协作，也是智能时代的要素。

　　集成-是工程的核心任务

　　作为一个工具平台，Automation Studio也是全球市场为数不多的“集成开发平台”。其实，在很多时候，创新实际上是技术的组合，它是对已有技术的组合，来解决新的问题。自动化从来都是一个面向问题解决的行业。而大部分渐进式的创新应用都是“集成”，硬件对象几乎是一样的，无非是I/O数量的差异，而软件才是让他们黏连在一个整体，并实现对生产制造的成本、效率的管控。

图7-集成工具平台面向所有对象与任务

　　图7显示了Automation Studio的集成能力，包括所有对象，如PLC逻辑任务、算法，运动控制（定位同步控制、CNC和机器人）、HMI画面。另一个维度是在机器的编程、调试、维护阶段都可以采用这个单一平台来实现。

　　Automation Studio的为您机器创新的贡献主要在于效率：

　　01 开发者不必在多个软件间协调

　　如果没有集成开发平台，那么，需要在逻辑开发、HMI、SCADA、运动控制、机器人、视觉、输送系统等多个对象间分别进行配置和编程，然后编写接口，这会带来复杂的工程师工作任务与学习。

　　02 它有很多宝藏可以供您使用，各种各样

图8-贝加莱的多种武器集成于Automation Studio

　　像图8一样，无论是要进行现场总线的连接与配置、SQL数据库的查询、基于Web的数据发布、OPC UA的设备互联，以及与管理系统（ERP/MES,云端）的交互，还是与第三方数字化设计软件、存储项目，开发应用，各种mapp的库，都是由Automation Studio可以提供。

　　03 全生命周期的工具平台

　　对于一个机器的开发而言，在最初的选型配置阶段、编程、仿真测试、电气与轴测试、现场的远程诊断与维护而言，Automation Studio对您的机器全程进行支持和服务。如图9所示，您可以在现场通过它来测试您的轴控制，而这能够更有效让您了解机械设计中存在的问题，例如共振与刚性问题。

图9-轴测试与诊断

　　还有一个很重要的是，隐藏在这个背后的逻辑，Automation Studio赋予工程师全局的视野看待机器，因为，与分立组件的系统相比，工程师可以既考虑控制、运动控制、网络、视觉、智能算法等，它也让协同工作变得简单。

　　它适合您的企业构建持续发展的平台

　　其实，对于机器制造商，需要维护多个产品线，并在集团级构建一个资源共享的平台，让其工艺知识、行业Know-How的机器操作、通信连接、规约、特殊工艺等能够在内部分享，以获得最大的利用效率，那么，Automation Studio平台提供了这种可能性。

　　除了mapp这样的共性模块，也包括了自定义的模块，这些都可以以软件复用被资源最大化，避免投资在这些应用上的工程师资源，他们的智慧与努力，可以被重复利用。

　　在本质意义上，机器的智能就是“知识复用”，而我们今天产业关注工业软件的原因，就在于它可以让我们积累自己的可持续发展的工艺知识，并被不断迭代，提升开发效率。

　　Automation Studio可以像图10所示一样保护您公司内部的知识产权安全，它的编译系统会让运行于PLC的程序成为二进制代码。

图10-程序安全