來源：AVNET

工業(yè)云平臺，不算是一個新的概念。但是最近幾年，隨著人們?nèi)找嬖鲩L對產(chǎn)品和服務(wù)個性化的需求，以及企業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的加速和對生產(chǎn)效率的追求，工業(yè)云平臺逐漸成為一個市場熱點，并成為企業(yè)綜合競爭力的一個關(guān)鍵部分。

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簡單的說，工業(yè)云平臺是一個基于云的技術(shù)解決方案，專門為滿足特定生產(chǎn)行業(yè)和企業(yè)的獨特需求而設(shè)計，通常包括一套工具和應(yīng)用程序，以幫助公司簡化其運作，提高效率，降低成本。

下面，我們來談?wù)勈裁词枪I(yè)云平臺, 并對其最關(guān)鍵的組成部分，分布式控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）和控制器 （Controller）做一個近距離的分析。

工業(yè)云平臺是什么

我們先從云計算（Cloud Computing）來著手了解工業(yè)云平臺。大家知道，云計算是分布式計算的一種，指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，再通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。簡單來說，就是通過分布式計算，解決任務(wù)分發(fā)，并進(jìn)行計算結(jié)果的合并。

云計算有各種分類形式，比如按照其提供的服務(wù)類型，可以分為基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）、軟件即服務(wù)（SaaS）。如果綜合考慮云計算的4基本要素：服務(wù)對象、服務(wù)提供者、云軟件和數(shù)據(jù)資源，我們也可以把云計算分為公有云、私有云和工業(yè)云三類。

私有云：指企業(yè)或者單位內(nèi)部自建自用，服務(wù)提供者和服務(wù)對象通常處于同一個利益共同體，云軟件和數(shù)據(jù)都屬于利益體所有，沒有對外的服務(wù)的需求。

公有云：指第三方提供商通過公共Internet為用戶提供的云服務(wù)，用戶可以通過Internet訪問云并享受各類服務(wù)，包括并不限于計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等。其特點是數(shù)據(jù)來自公開途徑，云軟件為服務(wù)提供者所有，并且是運營商的核心競爭力，極具私密性。

工業(yè)云（Industrial Cloud）：也稱行業(yè)云，指由行業(yè)內(nèi)或某個區(qū)域內(nèi)起主導(dǎo)作用或掌握關(guān)鍵資源的組織建立和維護，以內(nèi)部或公開的方式，向行業(yè)內(nèi)部組織和公眾提供有償或無償服務(wù)的云計算平臺。

工業(yè)云是云計算的一種應(yīng)用形態(tài)，利用云計算技術(shù)將行業(yè)內(nèi)各個成員單位的數(shù)據(jù)分級統(tǒng)一集中，然后透過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，促進(jìn)成員單位之間的數(shù)據(jù)和信息共享，并且開展公共服務(wù)的一種云計算形態(tài)。在許多情況下，它們是混合性質(zhì)的，結(jié)合公共和私有云環(huán)境，以幫助企業(yè)保持?jǐn)?shù)據(jù)和應(yīng)用工作負(fù)載的安全和合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

由此可見，工業(yè)云不僅解決了內(nèi)部數(shù)據(jù)聚合和共享的問題，還可以幫助工業(yè)數(shù)據(jù)擁有者將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為服務(wù)，提升業(yè)務(wù)價值。

工業(yè)云平臺的大腦和神經(jīng)：分布式控制系統(tǒng)（DCS）

如果說云網(wǎng)絡(luò)連接是工業(yè)云平臺的四肢，那么分布式控制系統(tǒng)（DCS）則是工業(yè)云平臺的大腦和神經(jīng)。分布式控制系統(tǒng)（DCS）是一種控制系統(tǒng)，在工業(yè)應(yīng)用中用來控制和監(jiān)測復(fù)雜的生產(chǎn)過程。在一個典型的工業(yè)環(huán)境中，有幾個過程需要同時被控制和監(jiān)測。DCS可以用來整合和協(xié)調(diào)這些過程，使其更加高效和可靠。

在工業(yè)云平臺中，DCS可以用來控制和監(jiān)測構(gòu)成平臺的各種過程和系統(tǒng)。例如，DCS可用于控制制造廠的溫度和濕度水平，監(jiān)測各種機器的性能，并管理材料和產(chǎn)品的流動。
工業(yè)云平臺中的DCS通常由幾個部分組成，包括：

控制器： 負(fù)責(zé)控制平臺中各種流程的設(shè)備。它們可能分布在不同的地方，但都能連接到一個中央控制系統(tǒng)。
傳感器：用于監(jiān)測平臺中各種過程的性能的設(shè)備。它們可用于測量溫度、壓力、流速或其他變量。
人機界面（HMI）：允許操作員與DCS互動的界面。它可能包括一個圖形用戶界面（GUI）或一個命令行界面（CLI）。
通信網(wǎng)絡(luò)：連接DCS中所有設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。它可能有一個有線或無線網(wǎng)絡(luò)，這取決于平臺的具體要求。

很顯然，作為工業(yè)云平臺的一個重要組成部分，DCS有助于確保所有的過程和系統(tǒng)都能有效地工作。

控制器，DCS的核心

分布式控制系統(tǒng)（DCS）是一個計算機系統(tǒng)，用于控制和監(jiān)測工廠的工業(yè)流程，而控制器又是DCS核心。不難看出，設(shè)計和實施DCS中的控制器是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，以下幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn)待需解決：

過程的動態(tài)性：一個過程的行為可能是復(fù)雜和動態(tài)的，了解過程的動態(tài)對設(shè)計有效控制器很重要。控制器必須能夠適應(yīng)過程中的變化并保持穩(wěn)定的運行。
控制算法的選擇：有幾種控制算法可以在DCS中使用，包括比例-積分-導(dǎo)數(shù)（PID）、模型預(yù)測控制（MPC）和模糊邏輯。為過程選擇合適的算法是實現(xiàn)最佳控制性能的關(guān)鍵。
控制器的調(diào)整：一旦選擇控制算法，就必須對控制器進(jìn)行調(diào)整以確保最佳性能。這涉及到調(diào)整控制器參數(shù)，使過程變量和所需設(shè)定點之間的差異最小，同時保持穩(wěn)定。
通信和聯(lián)網(wǎng)：DCS控制器通常分布在多個節(jié)點上并通過網(wǎng)絡(luò)連接。確保節(jié)點之間的可靠通信很重要，以防止影響控制性能的延遲或數(shù)據(jù)丟失。
網(wǎng)絡(luò)安全：DCS控制器通常連接到互聯(lián)網(wǎng)或其他外部網(wǎng)絡(luò)，這可能使它們?nèi)菀资艿骄W(wǎng)絡(luò)攻擊。實施強有力的網(wǎng)絡(luò)安全措施以保護DCS免受未經(jīng)授權(quán)的訪問或惡意攻擊是非常必要的。
維護和升級：DCS控制器是復(fù)雜的系統(tǒng)，需要定期維護和升級以確保最佳性能。在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，這可能是一個挑戰(zhàn)，因為必須減少停機時間以避免生產(chǎn)中斷。

以上可以看到，在DCS中設(shè)計和實施控制器是一項需要豐富的行業(yè)知識和經(jīng)驗沉淀的工作。這也在一定程度上解釋了為什么工業(yè)云平臺是最具有生態(tài)系統(tǒng)屬性的平臺。企業(yè)可以充分發(fā)揮生態(tài)伙伴的潛力來共同打造這個平臺，比如像意法半導(dǎo)體STM就可以貢獻(xiàn)其在硬件和軟件開發(fā)方面的專長，為企業(yè)客戶提供具有針對性的產(chǎn)品和服務(wù)，以解決物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)云平臺獨特的挑戰(zhàn)和要求。這種合作模式可以使企業(yè)的開發(fā)人員專注于垂直應(yīng)用開發(fā)的附加值，從而將節(jié)點到云連接的復(fù)雜性交給STM團隊去解決。

工業(yè)云平臺未來和發(fā)展

工業(yè)云平臺的開發(fā)目前處在一個強勁增長的階段。其主要的驅(qū)動因素可以概括為：

針對性：隨著企業(yè)變得更加專業(yè)化，他們需要針對其特定需求的軟件解決方案。工業(yè)云平臺提供這些解決方案，提供通用云平臺所不具備的特定工業(yè)特性和功能。
有效性：與傳統(tǒng)的內(nèi)部軟件解決方案相比，工業(yè)云平臺提供了顯著的成本節(jié)約和效率提高。 通過基于云的基礎(chǔ)設(shè)施和規(guī)模經(jīng)濟，工業(yè)云平臺可以提供強大的軟件功能，而成本低于傳統(tǒng)的內(nèi)部軟件解決方案。
競爭力：工業(yè)云平臺可以幫助工業(yè)企業(yè)保持競爭力，提供工業(yè)內(nèi)最新的技術(shù)和最佳實踐。通過使用工業(yè)云平臺，企業(yè)可以跟上快速變化的技術(shù)趨勢和監(jiān)管要求，而不必開發(fā)和維護自己的軟件解決方案。

最近，Gartner對北美和歐洲企業(yè)進(jìn)行了調(diào)查，其中接近40%的受訪者已經(jīng)開始采用工業(yè)云平臺。大約15%的企業(yè)正在進(jìn)行試點，另外15%的企業(yè)考慮在2026年之前進(jìn)行部署。大多數(shù)熟悉工業(yè)云平臺概念的受訪者都認(rèn)為自己是特定行業(yè)云平臺的采用者或潛在考慮者。Gartner預(yù)計，到2027年，企業(yè)將使用工業(yè)云平臺來加速其關(guān)鍵業(yè)務(wù)舉措的占50%以上，而在2021年，這一比例還不到10%。

隨著越來越多地企業(yè)轉(zhuǎn)向能夠幫助他們在各自工業(yè)領(lǐng)域保持競爭力的專業(yè)軟件解決方案，可以看出，作為提質(zhì)增效引擎的工業(yè)云平臺的發(fā)展必將勢不可擋。

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