数字技术演进的底层逻辑—软硬解耦

2024-09-30 13:49   恒远科技

数字化其本质是基于云边端等新一代技术体系,如何重构物理世界的动力、执行、控制体系,构建世界物理世界运行规则。回顾200多年来工业革命,可以看到,控制系统经历了从机械控制、电子控制、软件控制、边缘优化、云端优化的演变过程。数字技术带来的革命性变化,是控制系统的软硬解耦,实现从机械控制到数字控制的演进,从而改变了控制在场景、空间、规模和效率上的变革。

1、数字化时代软硬解耦的三个阶段

伴随着云计算、AIOT、边缘计算、5G、移动化融合创新,以及OT与IT融合、云架构升级、微服务落地,传统僵化开发模式和陈规桎梏正在被打破,整个物理世界运行被软硬解耦新技术体系接管,以可编程的服务响应需求的不确定性。任何一个数字化技术创新和产品的发育演进都将经历三个阶段。

一是单元级。单元级是具有不可分割性的最小智能单元,是构建数字化的基本要素。最小智能单元可以是一个部件或一个产品,通过硬件(如具备传感、控制功能的机械臂和传动轴承等)和软件构成“感知-分析-决策-执行”的数据闭环,具备了可感知、可计算、可交互、可延展、自决策的功能,典型如智能轴承、汽车ECU控制器、数控机床控制单元等。其底层技术正在走向软硬解耦、软件定义的新阶段。

二是系统级。数字化是多个最小智能单元(单元级)通过网络(如工业现场总线、工业以太网、5G)实现更大范围、更宽领域的数据自动流动,实现多个智能单元级的互联、互通和互操作。面对多设备、跨地域、多场景的物理世界运行,数字化的控制系统从软硬一体化专用系统不断走向软硬解耦和分离,实现局部资源的自组织、自配置、自决策、自优化,能够快速应对客户需求。

三是系统之系统级(即SoS级)。数字化的系统级实现了跨系统、跨平台的互联、互通和互操作,促成了多源异构数据的集成、交换和共享的闭环自动流动,在全局范围内实现信息全面感知、深度分析、科学决策和精准执行。基于大数据平台,通过丰富开发工具、开放应用接口、共享数据资源、建设开发社区,加快各类工业APP和平台软件的快速发展,通过实现横向、纵向和端到端集成,形成了开放、协同、共赢的产业新生态。

2、系统级软硬解耦的价值

60年来,在技术创新、商业模式与经济规律的驱动下,大型机、智能手机、智能汽车、5G等划时代产品背后技术的演进都遵循了软硬解耦的规律。今天,数字化时代也不例外。

数字化技术实现系统级的软硬解耦,在实践上的价值体现在四个方面:

实时响应:数字化开启了一场时间减史革命,今天企业需要实时洞察客户需求、实时响应、实时满足,从规模需求到个性需求,洞察客户需求开始到实时满足客户需求。背后考验的是决策优化响应的频率如何提高,如何应对不确定性,如何走向高频竞争时代;

能力复用:软硬解耦的背后需要企业构建一套能力的复用体系。传统IT架构所建立的解决方案难以适应制造业发展所带来的复杂性,包括边缘计算、云计算、IOT、人工智能、中台、SaaS化应用等诸多创新将帮助实现这一技术架构的迁移,塑造企业全新的、可针对需求重复利用的能力体系;

全局优化:遵循硬件通用化与可编程服务这一逻辑,逐步实现从机械控制、电子控制、软件控制、边缘优化到云端优化的智能进程,使制造体系的智能化、数字化、互通化程度从设备级跨越为系统级;

生态迭代:基于云边协同、微服务的组件,更多的工业新知识、经验、方法、模型在全新体系中的重建、复用、重构,不断重复,最终构建成为IT/OT融合下的新的工业生态。

总之,没有网络的世界是一个机械系统。传感器、互联网、物联网、云计算出现后,所有的设备、产品最终都将成为一个网络终端。人类创造的物质世界从一个机械系统演变成复杂的生物系统。一个个最小的具有状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的智能单元被连接,从一个个小系统汇聚成一个复杂的智能生态。

数字化的本质就是单机智能走向系统智能,从单机的软硬解耦走向系统的软硬解耦。

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