英特蒙：软件是迈向全自动化制造的开始

制造商对关灯工厂 (lights-out manufacturing) 有一个愿景，在这个愿景中，生产力是由软件而非硬件定义。要实现这个目标，工厂产线需要更像数据中心的延伸—这对工业电脑和其连接的网络来说是个重大的改变。

其中一个最大的转变将是从专用的单一功能设备控制器转向通用的多功能硬件。英特蒙的 CEO Jeff Hibbard 表示：”过去，你会看到这些自动化的孤岛—只能执行单一任务的专用设备。而现在，你会看到开放系统的转型，这些系统还能以不同的方式重复使用。你不需要调整你的世界，只需要调整执行工作的方式就能达到。”

随着智能工厂从固定功能转向通用系统，软件提供了能根据 insights 信息而实时采取行动的灵活性。Hibbard 表示：”IT 将负责从 PC 到云端的控制，而 OT 则掌控从主板到实时处理的部分。这就是当前正在发生的融合趋势。”

开启智能工厂

但我们要如何在最小程度影响制造营运的情况下，转向现代化的工业运算平台呢?其实目前有许多可行方案，包括虚拟化、容器 (containers)，甚至是 Windows 的实时扩展 (图1)。

图1: 新一代工业电脑平台的升级正在开启智能工厂的大门。(来源: Intel®)

其中一种转移方式是通过全面更新硬件和软件来重新开始。虽然这可能减少软件的占用空间，但为了支持旧有设备、驱动程序和应用程序，仍需投入大量时间与精力。

另一种选择是在新硬件上继续使用现有的应用程序、操作系统等。这可以通过虚拟机监视器 (Hypervisor) 来达成，Hypervisor 是一种可抽象化硬件的软件层，使既有程序代码能够像是在旧硬件上一样的运行。

还有一种可能是阻力最小的途径—一个预先集成的开放平台，使开发人员能够专注于提供具有附加价值的应用程序。英特蒙透过 API 和一个运行在多处理器平台上的实时内核扩展来实现这条路径 (图 2)。

图2. 英特蒙集成环境在实时平台上支持 Windows-based 的应用程序。(来源：英特蒙)

Hibbard 表示：”为了让这个概念更具体，Android 和 iPhone 平台就是很好的例子。这两个平台提供所有必要的基础设施和运算资源，集成各种组件，并确保互操作性与稳定性。应用程序开发人员则可以专注于在应用程序中实践他们的知识产权。”

制造业中阻力最小的途径?一个预先集成的开放平台，使开发人员能够专注于提供他们具附加价值的应用程序。

Linux 与 Windows

虽然许多实时系统是基于 Linux，但英特蒙在最开始的时候藉由 Windows 实时扩展功能提供了不同的方法。以 Windows 为基础的系统具有许多优势，其中之一是让开发人员、OEM 厂家和设备业者能够使用各种运行在 Windows 上的视觉系统、统计套件、数字孪生和其他工业应用程序。

更广泛的 Windows 生态系统也是一大优势，能够轻易找到打造智能工厂所需要的开发人员、工具和套件。而从 IT 的角度来看，Windows-based 的工业电脑 (IPC) 也符合他们将工厂视为服务器机房延伸的概念。

Hibbard 解释道：”如果我想打造一台新设备，只需要将这个套件放进设备，然后几个小时内设备就会开始运作，因为我们已经完成了所有设定。这样一来你就能享受到微软 Windows 强大应用程序生态系统的优势。”

这个软件自动化平台提供了自定义通讯路径以连接旧有设备的能力。Hibbard 表示：”如果你想要升级，还有方法能建立组件然后拖放到包含旧技术的布局 (pallet) 中。”

智能集成与网络链接

无论采取哪种方法，如何减少硬件数量都是一个重要的考虑，这正是 Windows 在 Intel® 平台上的灵活性和强大性能所带来的优势。Hibbard 说明：”当你只集成一台设备时，可以使用 Intel Atom® 处理器。但当你为了使用一台 PC 处理整个产线的设备工作量而开始增加更多控制器的时候，就需要 Intel® Core™ 处理器。此外，随着这些设备承担更多工作，你也可以灵活扩展负载。”

Hibbard 接着表示：”另一个重要因素是互连性。网络链接是非常重要的。对外，我们需要一个安全的标准协议，例如 OPC UA 以实现云端通信。但还有另一个网络，就是工厂产线的实时通信，让所有控制器能够相互沟通。”

创新实践

英特蒙在日本与全球顶尖的表面贴焊技术 (SMT) 公司合作，使他们能够持续创新，满足不断变化的市场需求，同时保障现有投资。

由于质量与成本控制是首要考虑，SMT 制造商全都在 Windows-based 的 64 位工业电脑上打造运动控制平台，这让他们能够降低硬件成本，同时利用标准的商用现成 (COTS) 通信技术。

英特蒙的 Windows-based 平台提供了能在和 Windows IPC 一样的电脑上运行实时操作系统的能力。此外，由于英特蒙 RTOS 支持对称多处理 (SMP)，制造商只需分配更多内核给英特蒙 RTOS 来确保准确执行，就可以同时增加多个组件像是运动控制、机器视觉、软件 PLC 和更多功能。

这种灵活性和可扩展性让 SMT 制造商能够应对新的微型化和集成需求，例如只需增加 PC 的内核数量并分配更多内核给英特蒙 RTOS 即可。

Hibbard 总结道：”我们的客户例如 SMT 制造商能够持续发展并蓬勃成长，因为他们的模式始终以全软件为核心。英特蒙正在推动的就是转变成这种软件导向的模式，这是我们的愿景，也是我们努力的方向。”

（来源：英特蒙）