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發展先進制造業，全方位推進工業智能化，是加快推進新型工業化的必然選擇，是中國工業制造業邁向中高端的重要路徑。

    智能制造、工業互聯網基于云計算、大數據、人工智能等技術棧，他們共同的底座是工業控制系統，如工控機、控制器、PLC（可編程邏輯控制器）等。但是，這些基于傳統架構、廣泛應用的控制設備在新的數字化轉型需求下，已成為處理大量實時數據，實現設備與設備之間，設備和工廠之間的數據交換和實時控制的“堵點”。

    不僅如此，中國工業制造業的“上游”，也就是工業通用自動化市場，長期以來國外品牌占據主導地位，國產化率較低。中國工業制造業要邁向新型工業化，需要從根本上“升維”，以自主技術“打穿”通用自動化市場，實現產業升級。

中科時代CEO馬君

    這是一條新路。中科時代（深圳）計算機系統有限公司（下稱“中科時代”）CEO馬君在接受中國工業報專訪時說，（工業）自動化的未來就是計算機化，并且是IT與OT的深度融合，“算控一體”。

      工業控制架構迭代呼之欲出

    工業控制系統通常指上位機+下位機分體式架構，由工控機（工業電腦）、多種PLC控制器等共同組成。上位機（Host Computer）是指具有計算和數據處理能力的計算機，負責整個控制系統的監控、指令下發、數據采集、處理分析以及用戶交互。下位機（Slave Device）則是在控制系統中直接與傳感器、執行器等硬件相連的設備或控制器。

    上位機的硬件通常包括個人電腦、工業PC或服務器，他們通過各種通信接口與下位機進行數據交換。下位機通常負責執行上位機的控制指令（任務），如開關信號的輸出、模擬量的調節、數據的采集等。多年來，上位機+下位機架構支撐了現代工業的長足發展。

    與此同時，一種新型架構也隨著PC的問世而逐漸發展起來。1986年，工業控制領域知名企業德國倍福推出全球首個PC架構（一種計算機體系結構）的控制系統。倍福的理念就是“所有工作由一個平臺上的軟件完成”。沿著這一主線，倍福、奧地利貝利萊、巴赫曼公司等發展成為PC架構工業控制系統的領導者。

    PC架構的工業控制系統，就是把工業現場上位機及其復雜應用，包括人機交互軟件（HMI）、AI算法、上位機專用軟件、數據庫等，“搬”到算力更強的計算機里運行。同時，把下位機如PLC、運動控制器和運動控制卡里運行的控制程序，也“搬”到計算機里。通過軟件控制，實現一個計算平臺運行。

    發展到今天，工業控制系統兩種架構同時存在，但卻形成傳統分體式架構“一家獨大”的格局。盡管如此，一方面，PC架構的工業控制系統已在新能源等部分行業和場景占據優勢；另一方面，新的契機已經出現，這就是新技術的發展和應用。

    當前，隨著互聯網、云計算、大數據、人工智能等新技術的發展，工業視覺、工業機器人等深入應用，人、機、料、法、環全面連接，工業現場越來越復雜，數據量急劇增加，對控制系統的算力與控制能力提出了更高的要求。傳統架構已無法滿足工業設備的數據交互和實時控制需求，即便提升工控機的算力，也無法解決系統復雜性與實時性難題。

    在需求側，工業控制系統的架構迭代開始走向轉折點。

      高端控制系統國產化迫在眉睫

    工業控制系統通過綜合運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，實現對工業生產過程的檢測、控制、優化、調度、管理和決策，以達到穩定、安全以及降本、提質、增效、降耗等目的，其實現需要軟件、硬件、系統等協同運行。

    從產業鏈的角度，工業制造業可以分為“上游”“中游”和下游。上游即工業控制系統，包括工業計算設備如工控機、PLC控制器、IO設備、伺服產品等，他們是工業體系的核心。中游即各種生產設備、裝備，如通用機械、3C電子設備、光伏設備、鋰電設備制造。下游就是工廠。

    如果說工業自動化是現代工業的基石，那么工業控制系統就是現代工業的支柱。遺憾的是，中國連續11年成為全球制造業大國，但工業通用自動化產業自主能力欠佳，上游產業非常薄弱。特別是在中高端制造場景，工業控制系統國產化率較低。 

    根據《PC control》全球自動化公司排名，前50強中無中國企業身影。排名領先企業如西門子、艾默生、ABB、施耐德、羅克韋爾、霍尼韋爾等，基本分布在美國、德國、奧地利、日本、英國等歐美地區。

    在國內，具有自主技術和產品的上游上市公司并不多見。匯川技術、浙大中控、柏楚電子，以及雷賽智能、東土科技、和利時、合川技術、信捷電氣等，這些企業大部分行業垂直。在中高端制造場景，我國工業控制系統企業與國外品牌存在很大的差距。

    此外，從技術路線和產品層面看，放眼國內，基于傳統架構，提供通用工業自動化產品的廠商非常多，但基于PC和軟件定義的工業控制系統卻鮮有企業涉足。

    中國航空工業集團信息技術中心原首席顧問寧振波多次指出中國智能制造“缺芯少魂”，這是指缺乏自主芯片與工業軟件。而缺乏自主工業控制系統，工業就沒有“大腦”。我國工業制造業要邁向中高端，工控尤其是高端工控系統的國產化已迫在眉睫。

      算控一體：中科時代換道突圍

    2022年，中科時代推出首款工業智能計算機（“工智機”）產品，以算控一體的獨有理念和技術路線，迅速獲得市場認可。兩年后，公司產品已擴展到機架式、嵌入式等多種類型。

    據介紹，與傳統的上位機+下位機組合相比，“工智機”將計算與控制相結合，通過一套控制器搭配一套軟件和一套程序，可同時具備運動控制、邏輯控制、機器視覺、組態顯示等功能，能夠使工業控制設備更好地適應復雜和多變的生產環境，并具有更高的實時性和算力可伸縮性。

    “工智機”不僅有效解決了OT與IT之間的融合難題，還具備解決傳統工控存在的大算力需求無法滿足、程序相互干擾，以及高成本和可靠性不足等關鍵問題的能力。

    馬君告訴中國工業報記者，算控一體帶來了四大好處：一是使工業計算的硬件成本大幅下降；二是系統運行性能大幅提升；三是一個IDE環境（集成開發環境）實現混合編程，編程效率大幅提高；四是由于PC架構可以讓控制程序運行速度更快、抖動更低，這使機械制造更穩定，有利于實現高端制造。

     “工智機”技術源自中科院計算所，其基于國家重點行業、重大課題的研發，誕生了工業智能計算機+軟件定義的技術體系，變革當前由傳統PLC、運動控制器、工業電腦、邊緣服務器主導的工業計算市場格局。

     “換道超車”。這一技術體系也成為中科時代篤定的技術路線。得益于此前中科院計算所投入的多年心血，這份厚積薄發也給了中科時代將技術產業化的基礎和底氣。

     據悉，中科時代第一款“工智機”，采用了同為中科院計算所孵化的海光x86 CPU以及寒武紀GPU。面向未來，公司將讓全線產品走向100%國產化，打破長久以來高端工業計算設備的“卡脖子”困境。

      “傳統工業自動化的終局”

    對企業而言，看清大勢，選擇賽道，有時并不難，難的在于如何建立自已的核心優勢，將最好的產品、技術、服務真正落實，贏得客戶，得到資本市場的認可。

    中科時代位居工業制造業上游，是一個非常大的賽道，并且工業上游足夠重要，是新型工業化的基礎。工業控制系統邁向計算機化，更將是一次巨大的產業躍遷機會。例如云計算、智能手機、智能汽車，其計算機化就體現出產業躍遷的鮮明特征。

    數據顯示，在一個有關創業項目（公司）的熱度排名中，中科時代公司位居前列。過去兩年來，公司完成總計超3億元A輪及A+輪融資，側面說明資本市場對公司的發展方向和愿景的認可。

    新架構的成長很強勁。馬君指出，在新增市場，PC架構占有率大概是20%，而且還在不斷上升。目前，中科時代的產品已經在先進制造（半導體、激光、3C電子）、新能源（光伏、風電）、流程工業（石油、鋼鐵）等行業拿到了標桿客戶的批量訂單。

    當前，軟件定義工業控制已成業界關鍵課題。傳統架構的代表企業西門子公司全球CEO博樂仁（Roland Busch）曾說，工業制造轉型升級有四大方向，首當其沖就是軟件定義PLC。西門子已開啟轉型，方向之一就是軟件化。

    隨著智能制造、工業互聯網的推進，連接與融合正在重構工業數字化、智能化，業務重構、產業重構、價值重構接連不斷。從上往下，從業務到管理到車間到產線，數據驅動工業制造業升級，必將面臨工業控制層的轉型。IT與OT融合，是工業邁向智能化的必然選擇。

     “這將是傳統工業自動化的終局。”馬君說。