實現(xiàn)IT/OT深度融合，難度不亞于架起一座橫跨南北的天塹之橋。要想天塹變通途，必須做好鍥而不舍和持久攻堅的準(zhǔn)備。

最近加了一個物聯(lián)網(wǎng)微信群，群里不時有OT工程師指責(zé)IT開發(fā)人員“怎么瞎搞啊、應(yīng)該要如何如何”，也有惱羞的IT開發(fā)人員直接開懟OT工程師“有些無知、怎么連這都不懂……”

現(xiàn)實就是這樣，不留半點情面。IT開發(fā)人員懷揣著對Docker、微服務(wù)、敏捷開發(fā)、模型化的抱負(fù)對上OT工程師們對組態(tài)、梯形圖、嵌入式的執(zhí)著，各說各話。偶爾，群里也會有人站在對方立場、或從第三方視角給出意見，但基本討論不出什么結(jié)果，徒添一個無疾而終的話題。

都在說IT和OT融合，但實際融合起來真的不容易！用“雞犬之聲相聞，老死不相往來”形容IT和OT的關(guān)系可能有些夸張，但很多情況下二者之間真的是對牛鼓簧、白費口舌。

結(jié)癥在哪？是否可解？如何解決？這是我們的捫心三問。

長期以來，信息技術(shù)（Information Technology，IT）與操作運營技術(shù)（Operating Technology，OT）在企業(yè)中保持著相對獨立，相互隔離。然而，隨著新一輪工業(yè)革命的推進，企業(yè)為了改善業(yè)務(wù)系統(tǒng)及各部門之間的整體信息流動，提升生產(chǎn)制造的透明化、智能化與敏捷性，控制能源消耗與成本，提高企業(yè)運營效率與水平等，IT與OT之間形同陌路的局面亟需被打破，融合勢在必行。

01從不愿編程的OT工程師說起

最近幾年，低代碼開發(fā)領(lǐng)域異常火爆。不管是Mendix、Outsystems、Appian等傳統(tǒng)玩家，還是AWS、Google、Microsoft等全球IT巨頭，亦或是阿里、騰訊、華為等國內(nèi)廠商都在大力布局低代碼開發(fā)平臺。

技術(shù)的大勢所趨當(dāng)然是重要原因。但落腳到工業(yè)領(lǐng)域， OT工程師們已經(jīng)享用了很久低代碼的便利，比如基于IEC61131-3與控制邏輯一致的圖形化編程及人機界面組態(tài)式。而如何使OT工程師利用相似的便利來使用新的IT技術(shù)則是新的挑戰(zhàn)和機遇。

智能制造浪潮中，所有人都看到了IT/OT融合這條賽道的機會和價值。降低寫代碼的門檻，成為這一商業(yè)模式如此火爆的助燃劑。因為借助低代碼開發(fā)平臺和工具，習(xí)慣于便捷編程環(huán)境的OT工程師們，也可以自主創(chuàng)建工業(yè)應(yīng)用，甚至直接套用平臺內(nèi)置的應(yīng)用模板，開箱即用。

但問題是，IT與OT的深度融合，僅有低代碼開發(fā)還遠遠不夠。

讓我們捋一捋IT與OT之間的關(guān)聯(lián)。

從定義范疇來看，IT是用于管理和處理信息所采用的各種技術(shù)總稱，主要是應(yīng)用計算機科學(xué)和通信技術(shù)來設(shè)計、開發(fā)、安裝和部署信息系統(tǒng)及應(yīng)用軟件；OT是指操作運營技術(shù)，Gartner將其定義為“通過直接監(jiān)視和控制工業(yè)設(shè)備、進程和事件來檢測或觸發(fā)變化所需要的硬件和軟件”。

定義有些咬文嚼字，不妨看看工業(yè)企業(yè)是如何區(qū)分IT與OT的？一般而言，處理工廠的數(shù)據(jù)和信息，并以維護所制造產(chǎn)品的質(zhì)量為目標(biāo)的，如網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、信息存儲與傳遞技術(shù)、云技術(shù)與云設(shè)施等，屬于IT范疇。另外的控制和分析整個的生產(chǎn)過程以獲得進一步改善的，如可編程邏輯可控制器PLC、分布式控制系統(tǒng)DCS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA、人機界面HMI、數(shù)控系統(tǒng)CNC等則屬于OT范疇。

長期以來，它們彼此共存而又相互獨立，甚至由于在技術(shù)偏好、技能要求以及解決問題的工作與思維方式等方面存在差異，在一些企業(yè)內(nèi)部也有著IT團隊與OT團隊之分。

雖然IT與OT這種長期共存而又相互獨立的狀態(tài)，在以往的工廠運營中可以做到彼此相安無事，但是，隨著智能制造的推進，OT需要采用IT領(lǐng)域的先進實踐，來獲得更為經(jīng)濟性的運行，IT也需要OT的場景和知識來擴張其應(yīng)用，以優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、增強決策信息、提高效率、降低成本與風(fēng)險以及縮短項目時間，因此，這也就要求制造企業(yè)必須跨越IT與OT之間的鴻溝，推動IT與OT朝著深度融合的方向發(fā)展。

02打破專用和封閉是彌合鴻溝的開始

然而，正如前面所提到的，IT與OT之間具有差異性，這也就意味著IT與OT的融合必定是一個長期演進的過程，而且也不可能一帆風(fēng)順，會面臨諸多挑戰(zhàn)。比如，如何識別和驗證所有的設(shè)備與機器，如何實現(xiàn)不同設(shè)備與機器的互聯(lián)互通，如何共享與調(diào)度IT與OT系統(tǒng)的計算資源和通訊資源，如何確保IT與OT系統(tǒng)通信的安全性以及系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)的完整性等，而這其中，非常基礎(chǔ)也非常關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于，如何打破OT系統(tǒng)的專用性與封閉性。

這是因為，OT直接面對工業(yè)生產(chǎn)的物理設(shè)備和過程，保證其安全穩(wěn)定運行，按質(zhì)按量生產(chǎn)產(chǎn)品是其首要目標(biāo)，因此長期以來慣于采用專用的系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和軟件。而且，工業(yè)自動化領(lǐng)域也一直圍繞著“硬件+軟件”的捆綁模式在演進。這就造成了許多在役的控制系統(tǒng)的軟硬件由于其專用性及封閉性，維護和升級的成本昂貴，一旦有需要與一流的第三方部件集成，耗資不菲，并不利于OT與IT深入高效的融合。因此，與IT相比，OT的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化均有待于改善和提升，這對于確保多廠商互操作性以及從研發(fā)、制造、生產(chǎn)到最終客戶的整個價值鏈中實現(xiàn)無縫銜接至關(guān)重要。

實際上，在過去，工業(yè)自動化領(lǐng)域為打破OT的封閉性與專用性已做出了諸多努力。比如，IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)，其制定之初就是為了解決傳統(tǒng)的PLC編程語言和系統(tǒng)的局限性，此后則發(fā)展為現(xiàn)今主流的工業(yè)自動化系統(tǒng)都遵循的編程語言標(biāo)準(zhǔn)。

IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)由國際電工委員會頒布于1993年，其中第三部分（即IEC 61131-3）規(guī)范了可編程控制器的編程語言及其基本元素，成為第一個為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計提供標(biāo)準(zhǔn)化編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)。得益于國際主流廠商的支持以及國際性組織PLCopen為該標(biāo)準(zhǔn)的推廣與應(yīng)用作出的不懈努力，IEC 61131-3在工業(yè)控制領(lǐng)域的影響可謂聞名遐邇，甚至早已超出PLC的界限，成為包括DCS、SCADA、CNC、IPC等控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)編程語言。更重要的是，IEC 61131-3在推動工業(yè)控制軟件技術(shù)發(fā)展方面起到了舉足輕重的作用。可以說，沒有編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化，就沒有當(dāng)今工業(yè)自動化系統(tǒng)走向開放的堅實基礎(chǔ)。

當(dāng)然，IEC 61131-3的局限之處也很明顯。隨著智能制造的發(fā)展，未來的自動化系統(tǒng)把移植性、可配置性、互操作性、重新配置和分布式作為高層次的要求而專門列出，而IEC 61131-3顯然不能滿足當(dāng)今復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的新要求。

上海工業(yè)自動化儀表研究院教授級高工、PLCopen中國組織名譽主席彭瑜就指出，“IEC 61131-3已經(jīng)為工業(yè)界廣泛接受，可能是因為它開發(fā)較早，沒有反映軟件工程之后發(fā)展的成果，它在概念上沒有支持重新配置和分布式控制。另外，IEC 61131-3的局限性在于它的軟件模型是面向單個設(shè)備的，其頂層就是設(shè)備（Device），沒有系統(tǒng)的概念”。

這也就意味著，面對智能制造時代企業(yè)所搭建的龐大的異構(gòu)分布式智能制造網(wǎng)絡(luò)和分散的數(shù)字控制系統(tǒng)時，只是針對單個設(shè)備程序的IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)會有些力不從心。

華中科技大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院陳冰副教授則認(rèn)為，從發(fā)展階段來看，IEC 61131-3可以說是適應(yīng)了單機自動化的趨勢，能夠滿足面向基于任務(wù)的控制軟件架構(gòu)的需求。但是，隨著IT/OT融合以及企業(yè)追求更加柔性的自動化，這就要求工業(yè)自動化系統(tǒng)具有更大的柔性，設(shè)備、系統(tǒng)之間能實現(xiàn)M2M（Machine to Machine）的通訊及實時交互，從而對工作與任務(wù)進行動態(tài)調(diào)整；而且，如今業(yè)界也都在提“透明工廠”的概念，也即在整體上使得工廠的各個環(huán)節(jié)的橫向與縱向數(shù)據(jù)能夠透明交互，那么從IT視角來看，它更希望工廠底層對IT而言比較透明，而并非“黑盒子”，如此一來，IT就能清晰地知道所獲取的數(shù)據(jù)的含義，而無需人工進行額外的數(shù)據(jù)解析工作。

因此，如果工業(yè)自動化軟件或程序是基于組件的架構(gòu)，則更能滿足IT的要求。而IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)具有基于組件、事件驅(qū)動、面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）等特點，相較于缺乏面向?qū)ο蠹敖M件的描述語言的IEC 61131-3則更具有優(yōu)勢，也更能滿足M2M通訊與實時交互，更適應(yīng)柔性自動化的需要，從技術(shù)上也能更好地保證 IT 與OT的融合應(yīng)用。

03IEC 61499給出了另一種選擇

上個世紀(jì)九十年代，為了解決工業(yè)自動化系統(tǒng)發(fā)展中的限制和新挑戰(zhàn)，國際電工委員會第65技術(shù)委員會（IEC/TC65）被指派開發(fā)一個新的標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)，目的就在于對IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)進行適當(dāng)?shù)臄U展，而IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)就是這項工作所取得的成果。

IEC 61499是用于分布式工業(yè)過程測量與控制系統(tǒng)功能塊的標(biāo)準(zhǔn)，在我國已等同轉(zhuǎn)化為為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19769。IEC 61499通過建立分布式控制系統(tǒng)的架構(gòu)與模型，應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計與基于事件的執(zhí)行模式，提供了一種基于功能塊機制設(shè)計分布式控制系統(tǒng)的策略，是對IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的繼承與拓展。

IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的推出，除了能有效解決專有自動化系統(tǒng)的局限性，對于實現(xiàn)OT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)之間的融合也大有裨益。

在彭瑜看來，“IEC 61499定義了分布式信息和控制的高級系統(tǒng)設(shè)計與建模的語言，運用IEC 61499可以對多種應(yīng)用加以封裝，如功能性，基于圖形組件的設(shè)計，事件驅(qū)動的執(zhí)行，跨多個自動化和控制任務(wù)執(zhí)行的分布式自動化應(yīng)用程序，以及邊緣計算設(shè)備等等。另外，IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)自動化應(yīng)用程序的可移植性奠定了基礎(chǔ)。顯而易見，它可以創(chuàng)建多方位的利益，例如，促使IT/OT系統(tǒng)的融合；改善軟件應(yīng)用的投資回報率（這是源于軟件可不依賴于硬件平臺運行）；以及從根本上加快新產(chǎn)品上市時間的工程設(shè)計技術(shù)。”

與此同時，彭瑜也深入分析了IEC 61499能加速促進IT/OT的融合的原因：

一是，IEC 61499的思維方式和工作流程與IT相一致。IEC 61499的思維方式與工作流程一反OT界的常態(tài)（OT人員往往習(xí)慣于自下而上的思路，從個別的部件出發(fā)構(gòu)建復(fù)雜的系統(tǒng)），而與IT界相一致，也是采用系統(tǒng)思維，自頂而下，從總體需求出發(fā)，然后劃分為若干的子部件，且針對子部件提出和開發(fā)解決方案。

二是，IEC 61499不定義構(gòu)成其功能塊的編程語言以及分布式模塊之間的通信協(xié)議，編程語言和通信協(xié)議可以自由選擇，其開放性達到了目前IT界開放性的高度。因此，OT與IT的多種編程語言和通信協(xié)議都可以通過統(tǒng)一的模塊和接口描述無縫對接，從而滿足OT與IT融合的新型邊緣的工程應(yīng)用。

三是，工業(yè)自動化領(lǐng)域近年來出現(xiàn)的一個重要趨勢是，OT產(chǎn)品和從業(yè)公司都會主動考慮用戶對IT系統(tǒng)的需求，并且提出OT與IT整合一致、相互融合的解決方案。IEC 61499是滿足這一趨勢的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和正確起點。

IEC 61499 為IT/OT深度融合建立通道

資深技術(shù)專家、IT技術(shù)獨立研究者姚遠則從IT視角分析了IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)在促進IT/OT深度融合方面的好處。在他看來，IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)是打通OT和IT的橋梁，是連接OT的“最后一公里”。

這是因為，IT工程師與OT工程師存在技術(shù)與文化上的差異，IT工程師更傾向于敏捷開發(fā)，并采用Docker容器化、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、AI技術(shù)等開放性IT技術(shù)，而OT工程師則習(xí)慣于使用梯形圖、組態(tài)軟件等，要的是“no-code”而不是“l(fā)ow-code”，不會去編寫任何程序，也不會去使用Python、Go、C++等編程語言，因此，從IT視角來實現(xiàn)IT/OT融合，更多的是需要IT開發(fā)人員用OT技術(shù)來為OT工程師提供服務(wù)，也即用OT工程師懂的語言來推廣IT技術(shù)。而IEC61499標(biāo)準(zhǔn)采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的的編程理念和軟件組件化思想，在運行時（Runtime）內(nèi)部，功能塊對應(yīng)的是軟件的組件，類似C++的類和對象，如此一來，IT工程師只需把各功能做全，用的依然是OT工程師所熟悉的方法，不僅便于OT工程師接受，也便于將IT領(lǐng)域的先進技術(shù)與實踐引入到OT領(lǐng)域。

略顯尷尬的是，IEC 61499發(fā)布后，并沒有掀起多大風(fēng)浪。一個顯而易見的事實是，學(xué)術(shù)界的研究居多，而在工業(yè)界的應(yīng)用卻非常少。究其原因，一方面是標(biāo)準(zhǔn)的制定與普及實施之間會存在一個滯后期；另一方面，也是更重要的原因，技術(shù)上顯得有些“超前”以及市場力量的推動也沒有大到足夠的火候。

04誰將扛起IEC 61499這桿大旗？

在現(xiàn)有商業(yè)模式下，無論是PLC還是DCS，大多數(shù)廠商大都保有著相對封閉和專有的技術(shù)體系，用戶一旦選擇，幾乎就固定了可用的軟硬件、架構(gòu)和技術(shù)路線。

前面提到IEC 61499在工業(yè)界尚不流行，與其說是工業(yè)界的需求不夠強烈，不如說是供給側(cè)缺乏主流廠商或行業(yè)領(lǐng)頭羊的支持與推動。

自動化廠商們不是沒看到IEC 61499的潛力，只是囿于現(xiàn)有模式帶來的商業(yè)利益，做出改變注定不容易。這是典型的“坐在會議室里的大佬不發(fā)聲”。

所以某種意義上，誰愿意做敢于吃螃蟹的人，誰能扛起IEC 61499這桿大旗，誰就有可能架起IT/OT融合的天塹之橋。

我們也看到，最近幾年，工業(yè)界對于全開放控制系統(tǒng)的呼吁和訴求日益強烈。在此背景之下，IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)由于很好地解決了不同廠商設(shè)備間的可移植性、可配置性和互操作性問題，同時還解決了軟件和硬件獨立性的問題，正在邁入一個關(guān)鍵的發(fā)展時期。

回過頭去看，2017年施耐德電氣收購奧地利nxtControl公司，應(yīng)該就篤定了開放自動化這條路，并投注了巨大的勇氣。作為基于IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的自動化解決方案提供商，nxtControl十多年來堅持在Eclipse Foundation的4DIAC開源項目的基礎(chǔ)上進行技術(shù)開發(fā)與投入，為IEC 61499的應(yīng)用開發(fā)平臺和產(chǎn)業(yè)化做了不少有效的工作。

蟄伏數(shù)年后，施耐德電氣在2020年底發(fā)布了基于IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的EcoStruxure開放自動化平臺（EcoStruxureAutomation Expert），它實際就是基于nxtControl的產(chǎn)品，并融合施耐德電氣的技術(shù)與經(jīng)驗研發(fā)而成。

從功能上看，EcoStruxure開放自動化平臺的特點在于它使自動化應(yīng)用程序能夠使用以資產(chǎn)為中心、可移植、經(jīng)驗證的軟件組件來構(gòu)建，而無需依賴底層硬件基礎(chǔ)設(shè)施；用戶可將應(yīng)用程序分發(fā)到所選的任何支持IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)硬件架構(gòu)（高度分布式、集中式或兩者兼具），無需額外的編程工作；支持已獲驗證的軟件最佳實踐，從而簡化與IT系統(tǒng)互操作的自動化應(yīng)用程序的創(chuàng)建過程。

作為EcoStruxure開放自動化平臺的首批試用者之一，姚遠向e-works分享了他的試用體驗。他表示，EcoStruxure開放自動化平臺給他的最大驚喜在于可以實現(xiàn)“隨處運行”。它既可運行在X86平臺上，也可運行在Linux環(huán)境中，還可運行在ARM平臺上，而且也支持容器化環(huán)境、云端部署等，這也就意味著IT工程師只需通過軟件接口，就可實現(xiàn)對硬件的訪問。此外，IEC 61499編程語言標(biāo)準(zhǔn)也能與OPC UA通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，避免陷入集成陷阱，消除端口、接口以及協(xié)議不統(tǒng)一所帶來的煩惱；IEC 61499解決的是如何編程，OPC UA則解決的是如何訪問及交互，二者相結(jié)合也更便于IT/OT的深度融合。

當(dāng)然，對效率提升的判斷姚遠比較審慎，他認(rèn)為還需要建立在熟練的操作基礎(chǔ)上。

施耐德電氣EcoStruxureAutomation Expert基本組成

值得一提的是，施耐德電氣面向中國市場推出的EcoStruxure開放自動化平臺，除了提供通用應(yīng)用程序庫，針對食品飲料和物流自動化兩個高速發(fā)展的行業(yè)，也提供了細(xì)分的行業(yè)庫，為總包商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商和最終用戶帶來工程和運營效率的優(yōu)化。比如，在乳品行業(yè)中，涵蓋儲存、傳送帶、灌裝等多環(huán)節(jié)的資產(chǎn)被容納到一個動態(tài)資產(chǎn)模型中，可實現(xiàn)各工程相互的連續(xù)性和總體設(shè)計的便利化；在物流行業(yè)，工程師可利用輸送線、移載、轉(zhuǎn)向等行業(yè)功能塊，快速實現(xiàn)系統(tǒng)的工程設(shè)計、測試和調(diào)整，縮短系統(tǒng)投入運行所需的時間。目前，EcoStruxure開放自動化平臺已經(jīng)應(yīng)用于施耐德電氣位于上海的智慧物流中心，幫助其在效率提升以及能源節(jié)約方面取得大幅度提升。

當(dāng)然，也正是看中了IEC 61499在促進IT/OT融合方面的作用與價值，除了施耐德電氣以及前面所提到的4DIAC開源項目之外，還有一些自動化廠商也在圍繞IEC 61499標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與推廣進行重點布局。比如，上海樂異自動化科技有限公司已能夠提供基于IEC 61131-3+IEC 61499+HMI的運行時（runtime）環(huán)境；常州馬克西姆電氣有限公司正在致力于探索和推廣IEC 61499在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。而且，未來也必定會有更多的自動化廠商加入IEC 61499這條賽道。誰將扛起IEC 61499的大旗？競合其實才剛剛開始。

05后記

實現(xiàn)IT與OT的深度融合，簡單理解其實就是“讓IT更懂OT，OT也更懂IT”，哪怕說著不同的語言，但也應(yīng)該沒有溝通與協(xié)作障礙。

隨著IT技術(shù)的迅速發(fā)展，IT從業(yè)者大多對開源、云平臺、容器、敏捷開發(fā)、軟硬件解耦等技術(shù)耳熟能詳，包括對開放系統(tǒng)也早已不陌生；相比之下，OT領(lǐng)域長期處于相對封閉專用的狀態(tài)，雖然也一直在進行開放自動化的嘗試，但進展較為緩慢。因此，實現(xiàn)IT與OT深度融合的關(guān)鍵在于，打破OT的封閉性與專用性，同時讓先進的IT技術(shù)與實踐更好地賦能OT。

在探索開放自動化、為IT/OT深度融合建立通道的實踐中，以施耐德電氣為代表的工業(yè)自動化廠商已邁出了堅決的一步。可以預(yù)見，隨著越來越多的開發(fā)者、OEM、系統(tǒng)集成商、總包商等擁抱開放自動化愿景，并參與到開放自動化的生態(tài)建設(shè)中來，一個更加開放的工業(yè)自動化時代即將到來。與此同時，IT與OT也將實現(xiàn)更加緊密地融合，帶來工程效率、運營效率的極大躍升。（本文在撰寫過程中采訪了彭瑜、陳冰和姚遠等專家，得到了各位專家的支持與指導(dǎo)，在此一并致謝！）

編輯：lyn