近期，在俄羅斯開設新公司并輻射東歐市場的中科時代，正是這樣一家“以中國技術服務全球”的先行者代表。近期，控制工程網專訪了中科時代俄羅斯辦事處主任Ivan Golubtsov，請這位深耕工業(yè)自動化領域多年的行業(yè)老將，暢談了對自動化發(fā)展革新趨勢的洞察與理解。

中科時代俄羅斯辦事處主任Ivan Golubtsov

挑戰(zhàn)傳統(tǒng)：PC-based自動化解決方案的崛起

談到中科時代聚焦的工業(yè)自動化技術發(fā)展趨勢，Ivan Golubtsov談到，正如中科時代的英文名“SINSEGYE”寓意為“新世界”一樣，中科時代的目標正是通過整合人工智能、物聯(lián)網和大數(shù)據(jù)分析等先進工業(yè)技術，為自動化控制系統(tǒng)開發(fā)創(chuàng)新的高科技產品，打造一個開放、現(xiàn)代、高效且具備智能管理能力的全新工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

Ivan Golubtsov非?？春弥锌茣r代的發(fā)展方向，作為一家年輕的中國創(chuàng)新型公司，中科時代的發(fā)展速度遠遠超過同樣立足PC-based自動化技術領域的歐洲友商。究其原因，中科時代不僅可以充分運用來自中國投資者的豐厚投資，還在技術研發(fā)資源上得到了中科院計算所的大力支持，在供應鏈方面則受益于聯(lián)想等合作伙伴的優(yōu)勢產能。這些得天獨厚的因素，共同驅動了中科時代的迅猛發(fā)展。

雄厚的人才實力，同樣是中科時代不可或缺的優(yōu)勢所在。在公司創(chuàng)始人兼CEO馬君博士的率領下，中科時代構建了一個頗具規(guī)模且善于無縫協(xié)作的開發(fā)團隊，并吸收了眾多來自歐洲業(yè)界知名公司的資深人才。這樣的技術底蘊，使得中科時代積累了出類拔萃的PC全棧技術研發(fā)實力，更推動了MetaOS雙域實時工業(yè)操作系統(tǒng)等一系列創(chuàng)新產品的不斷涌現(xiàn)。

當前，中科時代正積極推動以PC開放架構替代傳統(tǒng)PLC的技術革新，讓工業(yè)控制從“專用硬件”向“軟件定義控制”演進，同時積極推進硬件和軟件的自主化，開發(fā)全國產化的PC-based控制器與工業(yè)操作系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)工業(yè)自動化系統(tǒng)固有的封閉、低算力、高成本等痛點。

為何中科時代將PC-based自動化解決方案視為面向未來的發(fā)展方向？Ivan Golubtsov談到，傳統(tǒng)的工業(yè)控制方案依賴專用PLC、DCS等設備，這就不可避免地導致計算機數(shù)量多、種類雜、算力碎片化等局限性。

相比之下，PC-based自動化解決方案則具有靈活性高、開放性好、易于集成和高性能等優(yōu)點。特別是隨著PC性能的不斷提升，用戶可以實現(xiàn)更加復雜的運動控制算法和更高的控制精度，滿足智能制造、柔性生產線等新興場景的需求。例如，通過定義通用型工業(yè)控制架構，同一硬件平臺可通過軟件配置而靈活適配不同行業(yè)，從而更好地支持新能源、半導體裝備、機器人等領域高速增長的彈性需求。

MetaOS：雙內核系統(tǒng)架構引領工業(yè)操作系統(tǒng)新紀元

為了適配工智機這樣的PC-based自動化控制器，中科時代基于雙內核系統(tǒng)結構自主開發(fā)了創(chuàng)新的MetaOS雙域實時工業(yè)操作系統(tǒng)。

對此，Ivan Golubtsov指出：“在當前的智能化浪潮中，我們發(fā)現(xiàn) AI 的應用在控制側推進很緩慢，很大因素受制于傳統(tǒng)控制領域的算力不足，而PLC額外配置工控機等多設備方式，又增加了系統(tǒng)復雜度和通訊風險，尤其是增加了企業(yè)的成本。正是在這樣的瓶頸面前，MetaOS這樣的雙內核系統(tǒng)結構由此應運而生?！?/p>

中科時代MetaOS支持x86架構，其實時內核負責中斷處理、實時線程調度和其他時間關鍵任務，具有較高的優(yōu)先級。中科時代開發(fā)的實時運行內核MetaCore也在這個內核上運行，其既可以在CODESYS中創(chuàng)建，也可以在中科時代專有的集成開發(fā)環(huán)境MetaFacture中創(chuàng)建。與此同時，另一個Linux內核則負責處理CAM、HMI、Web等非實時任務。

通過虛擬化，MetaOS可以將這兩個獨立運行且互不干擾的域進行隔離，并按需分配處理器、內存、網卡和磁盤等硬件資源。根據(jù)具體設備和項目需要，中科時代可以提供MetaOS或Ubuntu 22.04這兩個操作系統(tǒng)選項，并提供了命令行界面、GUI桌面以及虛擬機等。

▲中科時代MetaOS雙域實時工業(yè)操作系統(tǒng)的雙內核架構

Ivan Golubtsov尤其強調了中科時代MetaOS在實時和非實時兩個域之間靈活分配資源的能力，他介紹：“我們的系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求動態(tài)分配硬件資源，特別是算力。當企業(yè)用戶場景要求控制優(yōu)先時，我們可以把大量算力分配給實時域，保障實時性；當非實時域要求AI應用優(yōu)先時，我們可以把主要算力分配給非實時域。這種靈活性使得用戶能夠根據(jù)不同場景的需求，靈活調整系統(tǒng)配置，實現(xiàn)一機多能、智能控制、降本增效?！?/p>

據(jù)測試，中科時代MetaOS在產品性能上體現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢，其最高可以控制256個以上的軸，虛擬化開銷的成本低于7%，軸抖動則小于20微秒，從而為各種工業(yè)控制場景提供了更高性能、更低成本的上佳之選。

▲中科時代MetaOS雙域實時工業(yè)操作系統(tǒng)的性能優(yōu)勢

基于這些優(yōu)勢，中科時代MetaOS除了傳統(tǒng)的工業(yè)總線帶軸控制、周期性控制等場景，還能同步支持控制之外的應用執(zhí)行，如 AI 視覺，AI 算法，甚至部署 AI 大模型，也支持各類高速通訊的場景，和不同的設備之間通訊，和云端通訊，讓邊緣控制體系不再有利于工業(yè)互聯(lián)網體系之外，讓生產數(shù)據(jù)得到企業(yè)管理者的掌控。

厲兵秣馬，打造“軟硬結合”全面產品布局

除了引領工業(yè)操作系統(tǒng)新技術浪潮的MetaOS，Ivan Golubtsov還向我們介紹了中科時代專為工智機推出的集成開發(fā)環(huán)境MetaFacture，其核心亮點在于模塊化和算控一體。其中，模塊化設計更好地兼顧了產品的穩(wěn)定性和功能豐富性，同時支持獨立發(fā)布更新和動態(tài)擴展，為用戶提供了極大的便利。而且，用戶還可以通過MetaFacture的向導功能實現(xiàn)C++模塊的創(chuàng)建和編程，并實現(xiàn)語言無關的模塊構建。如此一來，用戶可以使用ST編寫簡單的控制任務，用C++編寫復雜的計算任務，實現(xiàn)真正的算控一體。

Ivan Golubtsov強調：“用戶可以根據(jù)自己的需求，利用MetaFacture隨時修改和添加功能，甚至集成第三方組件或為現(xiàn)有設備和系統(tǒng)定制改造方案。這種開放性不僅保障了客戶的投資安全，還促進了工業(yè)自動化領域的創(chuàng)新與發(fā)展?！?/p>

與此同時，中科時代在硬件領域同樣展現(xiàn)出了強大的創(chuàng)新能力。當前，中科時代正依托先進的開放易用、算控一體架構，通過“邊緣計算、硬件融合、AI 賦能”三個層面推動工業(yè)設備從“功能固化”向“軟件定義”演進。

目前，中科時代的工智機在多個方面均占據(jù)優(yōu)勢，例如在開機啟動時間這一指標上，中科時代的SX51系列工智機達到了21秒43，顯著優(yōu)于國內外同類競品在同一指標上介于30~47秒之間的表現(xiàn)，其強悍實力可見一斑。而在1ms DC同步帶軸能力的對比上，中科時代的SP5040工智機可以控制的軸數(shù)超過了256個，同樣顯著優(yōu)于同類競品。

▲中科時代工智機與同類競品的開機啟動時間對比

▲中科時代工智機與同類競品的1ms DC同步帶軸能力對比

再如，在EtherCAT 運動控制性能的系列測試中，中科時代的SP7022工智機在八軸凸輪EtherCAT任務執(zhí)行時間對比測試中，平均執(zhí)行時間僅為26微秒，抖動僅7微秒；在G代碼讀取任務性能測試中，則拿出了平均時間15微秒、抖動14微秒的優(yōu)勢表現(xiàn)。在兩次測試中，其性能表現(xiàn)均在同類競品中出類拔萃。

▲中科時代工智機與同類競品的八軸凸輪EtherCAT任務執(zhí)行時間對比（8個Sinsegye SV3伺服，多項式凸輪表,系統(tǒng)桌面加壓100%，同步周期1ms）

▲中科時代工智機與同類競品在G代碼讀取任務測試中的性能對比

Ivan Golubtsov談到：“我們的硬件PC工業(yè)智能計算機將大算力、硬實時控制整合在一起，能夠在邊緣側進行更加復雜和高性能的計算。這種設計不僅滿足了邊緣側的AI賦能需求，還取代了傳統(tǒng)的工控機+PLC體系，促進了硬件融合?！?/p>

在伺服系統(tǒng)方面，中科時代同樣實現(xiàn)了與時俱進。據(jù)Ivan Golubtsov介紹，中科時代的伺服產品體系已經覆蓋了中低性能和高性能伺服產品，即將推出的SV5系列更是能夠同時控制4個電機，進一步幫助工業(yè)企業(yè)降本增效；而IO產品線也涵蓋了不同高速與低速傳輸效率的需求，支持多種傳輸協(xié)議，足以經受工業(yè)現(xiàn)場嚴苛環(huán)境及復雜干擾場景的考驗。

關鍵指標的提升

在采訪的最后，Ivan Golubtsov還展望了他對工業(yè)自動化領域未來發(fā)展趨勢的前瞻式洞察 。他預測道：“今后，隨著數(shù)字孿生、AI等技術的成熟，軟件定義的自動化將向‘自主化’演進。短期內，我們將聚焦設備級控制軟件化，將PLC功能遷移至邊緣側工業(yè)智能計算機；中期內，實現(xiàn)跨產線、跨工廠的協(xié)同優(yōu)化；長期來看，我們將基于邊緣控制和計算，構建‘自我感知-自主決策-自動執(zhí)行’的工業(yè)智能體，實現(xiàn)真正的‘無人工廠’?！?/p>

關鍵詞：