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亚控科技:随需而变,用组态模式破解工业软件应用迷局

2021年7月21日     作者:e-works  黄培  王聪  李瑶嘉       
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作为我国自动化软件的领军企业,亚控科技从“组态王”开始树立了国产组态软件领域一座又一座的里程碑。
亚控科技总经理郑炳权(左)与e-works CEO黄培博士(右)合影
亚控科技总经理郑炳权(左)与e-works CEO黄培博士(右)合影

       上世纪80年代开始,组态软件逐渐获得自动化工程师的青睐,成为他们开发生产监控系统的“神兵利器”。然而苦于被国外产品垄断,当时国内市场上几乎找不到自主知识产权的组态软件产品。1995年,亚控科技自主研发的“组态王(KingView)”横空出世,到了2000年,组态王软件在中国的中低端市场已拥有了近60%的占有率,成功填补了国产组态软件的空白。

       然而,亚控科技没有满足于已有的成绩,将组态的理念不断延伸,先后完成了产品从低端配套到高端监控、从数据采集到生产管理,从单机到云平台架构的跨越,推出了KingSCADA、KingHisotian、KingFusion等系列平台产品。2018年,美国ARC咨询报告数据显示:亚控科技的SCADA软件在国内的市场占有率首次超过国际品牌,排名第一。

       时至今日,组态软件如何赋能制造企业智能化发展?亚控科技在智能制造领域的发展战略如何?带着这些问题,e-works CEO黄培博士在2021中国智能制造高峰论坛会后,对亚控科技总经理郑炳权先生进行了专访。

1 走进亚控揭秘组态软件的前世今生

       工业软件作为工业知识长期积累、沉淀并在应用中迭代进化的成果,支撑了绝大部分的生产制造过程,在促进企业数字化转型升级方面具有重要的地位和作用。组态软件作为工业软件的重要分支,是利用数据采集与过程控制中的软件工具和方法,通过灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统管控功能的、通用层次的开发平台。

       在郑总看来,“组态(Configure)”是一个内涵比字面意义更加丰富的词汇。相较于目前IT业界推崇的低代码开发平台,组态软件在功能快速配置、降低开发门槛上可谓是“祖师爷”,其发展历程可追溯到上世纪80年代。

       当时,自动化技术和计算机技术在全球快速发展,使得对工厂的整个生产流程的集中控制成为可能。但是在开发生产流程监控系统时自动化工程师发现,并没有一款软件能够覆盖多个行业的流程,这导致从流程图设计开始,开发任务就困难复杂,只能费时费力地对通过高级语言编程的方式来实现工业生产过程的监视和控制。
组态软件的诞生
组态软件的诞生

       因此,前人开始思考通过搭建一个通用的、可配置化的二次开发平台,让自动化工程师通过简单的“拖拉拽”方式就可以实现流程图的快速完成,从而缩减开发工作量,这便是组态软件的由来。

       简而言之,组态软件能够帮助用户通过“搭积木”的方式完成自己所需要的软件功能,而不需要编写计算机程序,就可以实现对自动化过程和装备的监视和控制。它能从自动化过程和装备中采集各种信息,并将信息以图形化等更易于理解的方式实时展现,对信息执行必要分析处理和存储,发出控制指令。发展到今天,组态软件的功能和特征不断拓展,包括工业过程动态可视化、数据采集和管理、过程监控与报警、报表生成、为其他企业级程序提供数据、简单控制、批次处理、SPC过程质量控制、符合IEC61131-3标准等。

       尽管组态软件的出现极大地提高了监控系统的开发速率和可靠性,但在90年代中期之前,组态软件在我国的应用并不普及。郑总介绍,这一方面是因为当时国内制造企业信息化水平还不高,组态软件提供了针对大规模应用和大量数据的采集、监控、可视化能力,企业当时对这种能力的需求并不强烈;另一方面,当时国内企业缺乏对组态软件的认识,很多项目中没有组态软件的预算,或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的、繁冗的上位机编程开发,而不采用组态软件。最重要的是,当时国内市场的组态软件被西方自动化软件品牌所垄断,几乎见不到自主知识产权的国产组态软件,较高的正版价格和低劣的盗版使用体验严重影响了组态软件在国内的普及。

       面对国内组态软件市场所处的尴尬局面,亚控科技创始人林伟先生在北京市海淀区面积约30㎡的出租房内,开始了自主组态软件的研发,并于1995年成功推出了中国第一款商业化的组态软件产品——组态王,也由此拉开了亚控科技与组态软件长达26年的“不解之缘”。郑总介绍,从第一代组态王研发成功至今,亚控科技的发展历程大致可以分为四个阶段:

       第一阶段,1995年—2005年,快速占领配套监控市场。由于国外软件成本较高,国内软件的普适性不高,组态王产品推向市场后,凭借着过硬的质量、更加贴近组态思维的易用性和周到的服务,迅速获得了市场的认可。到了2000年,组态王软件在中国设备配套的单机监控市场已拥有了近60%的占有率,组态王软件的普及应用,不但提升了民族的自信心,同时也激励着国内其他众多的厂商纷纷投身于监控组态软件领域的开发,使得国内监控组态软件市场从只有组态王这个唯一的国产品牌之外,迅速涌现出了几十个国内的产品,中国监控组态软件的中低端市场彻底实现了国产化。

       第二阶段,2006年—2010年,迈向分布式高端SCADA系统市场。亚控科技没有满足于已有的成绩,公司的眼光已开始放到了高端的自动化软件市场。从2002年至2006年,历时4年研发出了第一款商业化的工业实时历史数据库产品KingHistorian,直至目前为止,世界上只有美国和中国有类似产品。从2003年至2009年,又历时6年成功研发出高端监控软件KingSCADA,中国也成为继美国、德国和澳大利亚,第四个拥有高端监控软件的国家。这两款软件在2010年击败国外公司,成功应用于上海青草沙原水项目。KingHistorian和KingSCADA的诞生打破了在工业高端监控领域被欧美厂商垄断的局面,对国家安全和制造业复兴意义重大。

       第三阶段,2011年—2020年,将组态理念延伸至生产管控环节。随着企业信息化、智能化建设步伐加快,越来越多的企业需求呈现个性化的趋势,为了更好的服务企业的管理理念,需要一种可以满足企业生产管控系统灵活配置的产品平台。为此,亚控科技做了各种尝试,包括早年利用高端通用KingSCADA软件“组态+高级语言定制”方式开发日本Jatco变速箱OEE项目、天津滨海新区长城汽车哈弗H6新工厂的APS和MES项目和贵州茅台酒厂酿酒调度系统项目。实践证明,采用高级语言定制开发的方式去完成MES或者生产管理模块的建设,存在用户需求定制成本高、周期长、系统难以稳定、无法实现跨行业应用等问题和缺点。因此,亚控科技再次接受挑战勇担重任,将组态理念延伸至生产管控全过程,于2016年推出了KingFusion3.0管控一体化全组态平台,助力企业快速完成MES相关解决方案的开发与应用,通过工艺流程和业务流程的可组态,简单、方便。
KingFusion3.0的诞生
KingFusion3.0的诞生

       值得一提的是,KingFusion3.0产品推出以后,亚控科技选择在汽车、机加、锂电、PCB、制衣、造纸、烟草、热网、自来水、污水、燃气、港口、煤矿、油气等几十个行业先后完成150个生产管控项目和生产调度系统的试点应用,积累了丰富的建模经验,并成功验证了产品“大闭环”管控思想和全组态管控一体化建设能力。

       2020年,亚控科技在提升平台软件的开放性和易用性同时,开始尝试“平台+合作伙伴”的新模式,携手合作伙伴共同为全行业用户提供全组态管控一体化系统解决方案和实施定制化开发服务。郑总介绍在打造“平台+合作伙伴”的过程中,亚控科技对系统集成商进行授权和能力培养,帮助其基于亚控科技的产品对制造企业进行SCADA系统建设实施;对于更复杂的MES系统实施,亚控科技授权的信息化系统实施商提供专业的服务。“随着公司组态王、KingSCADA、KingHistorian、KingFusion系列产品和解决方案的持续成功应用和实践积累,亚控科技从2021年开始全面推广‘平台+合作伙伴’模式,也标志着亚控科技进入了公司发展的第四阶段。”郑总总结道。
???????亚控科技实现全模块的可组态二次开发
亚控科技实现全模块的可组态二次开发

2 普适易用打造全线产品的高度可配置化

       如今,亚控科技已经将组态的核心理念融入到全线产品平台中,形成了工业数据采集平台KingIOServer、设备监控平台组态王KingView、厂级高端监控平台KingSCADA、集团级超大规模全国产化监控平台KingSuperSCADA,工业实时历史数据库平台KingHistorian、管控一体化全组态平台KingFusion帮助企业实现从生产数据采集、监控、存储、计算到管控一体化的全流程自动化产线升级。

       其中,数据采集平台KingIOServer可以完成5000多种工业设备、协议接口的数据采集;设备及工段级监控平台即组态王KingView系列侧重于对各种设备运行状态、某个工段或生产线运行情况的监视控制;厂级监控平台即KingSCADA系列侧重于厂级生产运营情况的全面监控及管理;KingSuperSCADA不仅能够满足集团级别以上的生产调度监控,还具有自主研发、安全可控的特性,致力于保障国家公共安全和工业及信息化安全;工业实时历史数据库平台KingHistorian侧重于完成工厂海量过程数据的存储和查询服务;管控一体化全组态平台即KingFusion系列则帮助企业实现产线监控和生产管理的融合,打通企业内部纵向和横向各系统层级间的数据流,构建了一个基于企业过程数据和业务数据的管控一体化平台,可快速完成MES及智能排产系统相关解决方案的开发与应用。
亚控产品家族各产品线
亚控产品家族各产品线

       特别是2016年亚控科技推出的KingFusion3.0版本,作为目前市场上唯一一款全组态管控一体化平台,在历时六年、累计投资近亿元的研发后,KingFusion3.0版本实现了时空数据库、模型技术、元语言三大技术突破,融合了实时数据采集、实时计算和监控、生产过程数据库存储和管理、数据挖掘和分析、调度系统中的地理信息展示、虚拟展示生产设备和场景以及图形化的终端展示等功能。

       “组态软件作为工业信息化的管理工具,其发展方向必然是不断降低工程开发工作量,提高工作效率。”郑总介绍如今MES作为数字化工厂的基础,如何能够面向制造车间,对执行层进行有效的生产信息化管理,成为MES平台建设的重中之重。亚控科技产品的核心目标是通过打造模型化、可组态、开放的系统平台,面向生产业务实现SCADA、MES、EMS等系统的快速建模,通过模型复用解决系统搭建和扩容问题。

       “这也是组态软件的意义所在,通过工艺流程和业务流程的可组态,简单、方便的实现生产过程透明化、生产管控实时性及产品与设备全生命周期管理。”郑总强调这其中,平台的普适性是关键。虽然如今市场上许多MES软件正在走向平台化,但郑总认为判定一个软件系统能否称之为平台取决于它是否能让第三方去实施开发。例如某些软件采用Java等高级语言开发,后期开发难度比较大,并且系统的开放性不足,实际应用过程中严重依赖项目经理本身的IT编程能力。

       在这方面,亚控科技通过高度的配置化,可直接面向普通工程师或者生产管理业务人员。依据之前的项目实践来看,没有任何高级语言编程经验的自动化工程师或业务工程师在经过不超过1周的培训后,即可使用KingFusion开发MES系统,大幅降低开发MES系统的门槛和费用。例如在广州某全屋定制智能工厂项目中,亚控科技助力旗下的家具制造工厂实现了个性化定制SCADA和MES系统开发。在开发过程中,甲方业务顾问团队可以直接参与开发,实现生产环节的智能化柔性生产,在行业内率先解决个性化定制需求和规模化生产之间的矛盾。此外,郑总介绍当用户的生产管理需求发生变化时,只要不是结构化的变化,这种改变KingFusion都可以在几天甚至几个小时内完成。而且这种改变是完全在线的,不需停机也不影响其他软件功能的运行。例如在线改变一个报警规则,从点击确认到完成只需要3秒钟。
最新版KingFusion 3.6功能框架图
最新版KingFusion 3.6功能框架图

       现场数据是监控系统的原始数据来源,因此数据采集是监控系统的关键。面向数据采集层,亚控科技进行了大量的PLC(可编程逻辑控制器)、变频器、智能仪表、数据采集卡以及CNC数控机床的兼容配置工作。例如对于大型PLC的数据采集,其包含了中间寄存器元件,类似于编程函数的中间变量,有着自身的状态特征。因此在对这种PLC进行接口设计时,亚控科技进行了大量数据格式认证,确定数据传输是否完整。在郑总看来,数据采集的配置验证必须一步一个脚印,没有捷径可言,这也是亚控科技多年积累的优势之一。在26年的发展实践中,亚控科技适配了5000多种驱动,将其集成在KingIOServer产品中,既可以支持PLC,数据采集I/O等模块,也包括楼宇、电力等行业标准协议,还支持包括串口、以太网、GPRS等在内的多种通讯方式,帮助用户解决数据采集各种难题。

       如今,亚控科技已为全球6万余家企业提供软件授权服务,在军工、航天、公共设施、供热、市政、石油、煤炭、电子制造、机械加工、设备配套等行业均保持高占有率,被广泛应用于国家的三十余万个大小工程中,国内装机量和用户数上均名列第一。在一些国家级重点产业领域,亚控科技都做出了不可替代的贡献。如协助杭州“G20”金融峰会、厦门“金砖国家峰会”等多项国家大型活动的公共设施建设工作,大力辅助全球最大的城市热网北京城市集中供热系统、亚洲最大的污水处理厂——上海白龙港污水处理监控系统、国家世纪工程“南水北调”中线工程、中国规模最大的油田项目长庆油田监控系统、国家能源集团下属规模最大的煤炭企业——神东煤炭集团国产化生产管控系统;国家能源集团下属规模最大的煤码头企业——国能(天津)柔性生产智能管控系统等基础设施建设。

3 开放合作以组态模式开拓国产工业软件新格局

       “未来,工业软件一定具有明显的行业特征,因此需要软件服务商更加深刻地理解企业的生产业务逻辑,在平台化的软件基础上,将朝着更专注、聚焦的特定细分市场方向发展。”郑总介绍从亚控科技积累的项目经验看,每3年用户50%的需求就会发生变更。针对用户需求不断变化、发展的特性要求,亚控组态模式实现了“复合型人力解耦”,即让只需懂业务的用户,能够集成散落在工业过程中的小而散的工具软件,实施后期组态式开发,实现对现有软件应用的重构。

       对此,2021年亚控科技继续推广“平台+合作伙伴”模式,针对一些能力比较强的合作伙伴如非标自动化系统集成商、信息化MES系统实施商,亚控科技与之一起直面客户需求,深化平台能力帮助其完成MES系统的开发部署。另一方面,亚控科技成立了6个不同行业的事业部,与合作伙伴一起探索细分行业下组态软件的垂直应用场景。“我们希望未来能将MES系统实施商队伍在各大区或省份不断壮大,并针对各个行业、相应的细分市场形成全产业覆盖。”郑总介绍道。

       值得一提的是,面对工业互联网热潮,亚控科技2019年适时推出了自主产权工业互联网平台WellinCloud,推进“工业互联网+智能制造”产业生态建设,充分发挥公司“端-边-云”一体化的组态技术核心优势。其中,工业App组态运维平台KingAppPlatform采用完全图形化配置模式,可以快速构建定制化工业APP应用,降低工业APP开发与运维门槛,使开发者轻松实现设备数据接入、数据分析、数据存储和展示,使工业APP交付更快、应用更广。在工信部公布的15家跨行业跨领域(“双跨”)工业互联网平台企业中,有12家与亚控科技建立了战略合作和业务往来,亚控科技凭借26年的组态软件开发经验和丰富的工业领域经验积累为其提供边缘层数据采集、平台层组态开发和应用层面向生产制造环节的工业App应用的三大能力支撑。

       郑总认为虽然国产工业软件真正的发展壮大还需要时间,但智能制造和数字化转型浪潮下新的工业需求也给国产工业软件带来了新的发展机会。面对历史性的发展机遇,亚控科技将持续以全组态、平台化的模式帮助工业从业者降低软件开发门槛,为国产工业软件发展贡献自己的一份力量。

后记

       当前,全球产业变革和制造业数字化转型都加快了企业对智能制造领域和数字化转型的探索与投入,这同时也衍生出对于生产管控系统“敏捷开发”、“快速迭代”的刚性需求。作为我国自动化软件的领军企业,亚控科技从“组态王”开始树立了国产组态软件领域一座又一座的里程碑,坚持以低代码、易操作的组态软件平台降低工业软件二次开发门槛,为制造企业转型升级提供新的动能。
 
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