自动化软件发展趋势：为工业应用部署基于云的软件

越来越多的技术供应商，开始为自动化、控制和仪器仪表领域的应用，提供基于云的软件。决定自动化软件的安装区域，仍然是最终用户的责任。对于特定应用程序，他们是以传统意义上的方式"拥有"软件，还是采用软件即服务(SaaS)或平台即服务(PaaS)的方式，哪种方式更有帮助呢？

许多工业控制系统(ICS)运行了30年或甚至更长时间，但对硬件或软件的变更很少。由于以太网应用的介质各式各样，工厂网络有可能将自动化系统暴露在任何位置(无论是在云端，还是在现场)的自动化系统，暴露于未经授权的访问之下。

云计算的兴起

越来越多的制造商正挖掘云计算(包括软件即服务(SaaS)和平台即服务(PaaS))在工业控制系统设计和运营方面的潜力。云计算相关的主要优势包括：

● 提供的标准化开发和测试模拟环境，降低了构建和配置基础设施的成本。

● 灵活使用分布式工程资源，可进行多项目和多用户配置，与所处地理位置无关。

● 在减少现场物理空间占用、硬件、软件和维护的同时，具有更大的自由度来专注于运营资产的核心能力。

● 可提供专业知识使系统保持最新状态，并应用正确的网络安全解决方案来保护系统的安全并保护知识产权。

● 以需求为导向的定价模式，仅对实际需要的应用投资，从而可以降低投资成本。

SaaS和PaaS服务的增长

SaaS是一种软件发布模型，开发人员在其中托管应用程序，并通过互联网向客户提供这些应用程序。将SaaS集成到过程控制领域，意味着在大多数现有系统范围之外，添加数据收集、集成和分发功能。

SaaS可以扩展对工厂数据的访问，从而支持对流程的实时监控。它还提供了驱动预测性维护计划所需的大数据。它使实时关键绩效指标和数据盘在工厂或企业范围内可见，从而可以将注意力集中在更重要的方面，并充分利用新增或现有的监控和采集系统(SCADA)的价值。

如果实施得当，SaaS可以比传统的软件所有权方法节省大量成本。即使提供冗余和高可用性，这种云服务模型也可以将硬件和软件设置成本降到最低，从而允许对正在运行的应用程序进行维护。最终用户无需管理和控制IT基础设施。安全、网络、计算和所有软件的许可证，都包含在年费或月费中，从而消除或大幅减少资本支出。使用任何所需的服务，都需要一次性成本。企业需要为其使用的内容付费，并且可以根据需要灵活添加或删除提供的服务。

SaaS的另一个好处是自动化服务供应商所提供的服务，通常情况下会包括更新软件应用程序。供应商与客户合作，根据应用程序的需要，协调所有已装软件的更新和补丁程序的安装，并确保它们能够正常运行。供应商承担了这一责任，因为它有助于客户使用最新的软件来降低支持成本，并同时提高安全性。

PaaS非常适合为开发和测试软件和数据库应用程序的工业企业提供编程环境和开发人员工具。它提供了一个完整的集中式开发环境，可以按需访问。

某些基于云的环境，包括复杂的模拟环境，可以在项目应用程序安装到生产系统之前，对其进行全面测试。软件和数据库应用程序，可以是工业企业过去使用过、但现在部署在云端的虚拟机上的自定义应用程序。它们也可以是利用自动化服务供应商提供的平台和工具，在云端从头开始构建的应用程序。

在某些情况下，相同的软件可用于SaaS和PaaS应用程序。控制和过程工程师可以用PaaS模型开发应用程序，而将SaaS用于生产环境。例如，自动化、过程控制及SCADA系统软件(以前仅安装在客户工厂设施内)，可作为离线开发和开放式虚拟工程平台(OpenVEP)或优化后的SCADA软件，以提供企业级的服务可靠性和安全性，从而可以监视和控制分布在各处的资产。

将此类软件放入数据中心，与电信和互联网直接高速连接，可实现与所有远程设备高速、可靠的连接以及整体业务的可视化。

基于云的SCADA系统

传统意义上的SCADA系统是完全拥有的、在现场进行安装，并有专门的技术支持人员，资本和运营支出相对较高。这些成本包括安全和防火墙、网络设备以及计算机服务器和软件的费用。然而，在现场安装的方法缺乏灵活性，也不能有效的利用位于其它地方的宝贵资源。更重要的是，每隔4到5年可能就需要将这些现场解决方案更新一次。将现有解决方案迁移到新硬件上，通常比初始安装更困难——尤其是在最初未进行虚拟化的情况下。

为了帮助客户应对运营和业务挑战，领先的自动化供应商为托管云环境开发了SCADA软件。新的基于云的SCADA系统代表了工业物联网（IIoT）时代软件的发展趋势。在云端配置功能，意味着最终用户可以从资本模型转向可预测的资本和运营支出模型。他们可以在几天内就拥有一个功能强大的SCADA系统。

实施云服务策略

制造商必须确认是否应该将部分控制和监视软件迁移到云环境中，或者仍将其保留在现场。对只有一个生产现场的企业来说，实施云服务模型可能不是必需的。但是，具有多处生产设施的制造商则可以通过云服务从不同区域收集数据，实现整个企业的数据管理和优化。一些制造商可能会将其部署为一个监控系统，实现公司优先事项状态的可视化，从而可以协调资源并做出更好的企业级决策。

传统的现场安装具有速度快、简单的优点，也无需支付远程服务许可证费用。云托管则允许更紧密的协作和随时随地访问控制数据，而无需在单个计算机上管理软件许可证。员工可以在任何地方完成工作，同时仍可以确保自己责任范围内工作的安全性。其他人可以查看特定项目的进展，以便继续在当前系统上工作。

使用分布式工程资源的灵活性，有助于打破各专业领域专家之间各自为政的状况。企业可以大大降低差旅成本，同时使人员能够远程工作，更快地将新产品推向市场。这也使专家能够为任何工厂设施提供支持，以减少停机时间，同时保持多个设施之间的一致性。

云还是现场决策，往往取决于控制的内容以及所处的位置。员工越来越需要在工作流程中进行协调，而不是在自己的计算机上独自操作软件（这样往往缺少对关键程序的备份）。在某个地区运行设施的制造商，可能希望将基于云的解决方案托管在其所在的地理区域内。但是，如果需要监视更广泛或全球分布的资产，可能需要使用多个云策略，这样即使一个位置发生故障，就可以顺利的切换到另一个。

随着云计算的不断普及，主要自动化供应商都开始提供云托管和现场控制软件。两者兼而有之的一个原因，就是遵守法规并满足关键的数据需求。每种方法都有各自的优点和缺点。

客户可以与自动化技术供应商合作，根据运营和业务需求选择正确的路径。总体战略可能是混合的解决方案。相关的自动化知识和经验，对于制造企业做出最佳决策至关重要。

云技术的最大机会也许是对企业运营进行远程监控。例如，如果企业管理层希望监视分布在不同区域所有工厂和远程资产的状态时，可以使用SaaS云解决方案。此方法可提供一组仪表板、关键绩效指标和其它报告功能，以帮助了解整个企业的状况。它使人们能够一致地了解目前的情况，并可汇集成百上千设施的数据，以可视化图形的形式呈现出来，从而可以吸引整个企业的利益攸关方的注意，帮助他们做出更好的决策。

分层网络安全战略

将工业工厂环境数据托管到云，人们会担心其安全性，因此主要技术供应商部署了严格的纵深防御策略，从而可以通过多层物理和网络安全来深度保护软件。这样，安全专家就有时间在入侵影响关键控制资产之前识别和消除入侵。

此外，还可以开发包含额外防火墙和高级加密的灵活解决方案，以保持对客户控制基础设施和知识产权的安全访问，从而增强安全性。

工业企业现在可以使用相同的软件(无论是在现场还是云端)，来实现在控制或自动化应用程序方面所带来的好处。云服务模型为协作和移动访问提供了显著的优势，但最终用户在选择控制软件或平台方法时必须考虑其特定要求。

2020第十六届中国北京国际工业自动化展览会

16th China Beijing International Industrial Automation Exhibition, 2020

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