陈德基谈工业互联网：满天繁星VS月朗星稀！（二）

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普奥创始人兼董事长陈德基，毕业于美国德州大学奥斯汀分校计算机科学系，曾在艾默生过程控制集团从事工业过程自动化工作二十余年。陈博士是全球实时物联网的首倡者，并且是全球标准的制定召集人。他参与制定了全球第一个工业无线传感器网络标准IEC62591（WirelessHART），同时，还作为最早期的核心成员参与制定了OPC国际标准。

近日 ，计世研究院特邀陈德基博士分享了工业互联网的认识与看法。本文从分布式控制系统（DCS）的故事、工业互联网的升级演化、工业互联网满天繁星VS月朗星稀等角度进行分享。

01分布式控制系统（DCS）的故事

Fisher Controls是最早的自动化公司之一，它最初是由William Fisher于19世纪后期创立，经过多次转手，Fisher Controls现在是艾默生过程集团的一部分。

Fisher先生是爱荷华州一个小镇上的志愿消防员，每当火灾发生时，对用水需求的增加导致小镇水压的下降。为了弥补这种压力下降，有时候需要手动调节供应阀，而Fisher却找到了一种能够自动维持水压的办法。

他建立的机制感测到压力，并自动调整阀门以将压力保持在理想的范围内。从这个不起眼的发现，他开始生产调压器、阀门、机械调节器以及之后的气动控制器。

气动控制系统（Pneumatic Control System）是第一个在流程工业中使用的大型自动控制系统。它基本上是用空气压力实现流程测量和阀门驱动，用气动逻辑作控制。现在有些地方，大家仍然能看到气动控制系统，执行时，能听到气体喷出的响声。

随着电力带来的第二次工业革命，电子控制系统（Electronic Control System）成为了主流。它依赖于电力来操作流程测量、控制以及执行机构的系统。

计算机的出现带来了真正意义上的DCS。第一代DCS的代表是霍尼韦尔1975年推出的 

TDC 2000，TDC是基于当时的小型计算机，一个主机带多个终端设备；第二代的代表是艾默生1997年推出的DeltaV，DeltaV是基于当时广泛流行的个人电脑。

我认为可以把2012年定义为第三代DCS的元年，它是包含了第二代DCS的工业互联网系统。

备住：本书的第二章详细介绍了流程工业和流程控制的历史：《控制回路基础 – 批量过程和连续过程》（Control Loop Foundation - Batch and Continuous Processes），原著T. Blevins和M. Nixon，翻译陈德基，清华大学出版社，2017。

02工业互联网是工业自动化的自然升级演化

再来谈谈工业3.0的核心——工业自动化系统：PLC（Programmable Logic Controller）和分布式控制系统DCS（Distributed Control System）。

PLC是离散工业的主流控制系统。一个工厂通常有很多PLC，各自控制某个设备或产线。PLC通常是个嵌入式盒子，内部处理单元一般不是通用计算机CPU，而是FPGA或DSP等。控制配置一般在系统外生成然后通过专门工具下载进去，PLC相对简单，因此，供应商也相对较多。

我的研究背景是DCS。DCS是流程工业的主流控制系统，一个工厂通常就一个DCS控制所有的产线，所以它是一个非常复杂的系统，互联多个控制器和多个计算机。

控制器也是一个采用通用CPU的嵌入式计算机，控制器直接或通过各种现场总线与传感器、执行器相。工厂一般有一个控制室，里面通常带有大屏展示，操作员通过图形界面对生产进行设计、配置、下载到控制器。

人们习惯认为自动化系统的任务就是正确地生产产品，最近几十年的发展已经远远超出了这个。我们知道企业主的目的是花最小的钱生产出人们愿意购买的产品，为了帮助客户更多地盈利从而自己盈利，DCS供应商可谓是操碎了心，远远不局限于支持生产产品。

列举几个在艾默生的经历：

1、艾默生的DeltaV是全球第一个推出的基于电脑工作站的DCS。我加入艾默生的第一项工作，就是打通DeltaV的对外通信，建立生产现场与企业、社会的数据桥梁。我们研发的OPC成为了DeltaV新品发布时的一大亮点，OPC后来成为了离散和流程行业共同的主流国际标准，现在又同MQTT一起成为工业互联网的主流数据交换技术。

2、到了2005年，我们开始制定第一个无线工业现场总线标准WirelessHART（IEC 62591），并同时推出了普适测量的理念，通过无线的优势，方便地远程监测生产之外的信息，设备状态、人员安全、气体泄露等等。这些应用现在换了个马甲，被称为典型的工业互联网应用。

3、先进控制算法能够更高效地控制复杂的生产，DeltaV支持多种先控算法，如MPC、模糊控制、神经网络控制、数据分析模块等等。如果把这些算法延伸到一个云平台上，是否可以叫做工业大数据、人工智能呢？我认为是可以的，近期，和友人翻译的《先进控制基础》会由清华出版社出版，详细了解的朋友可以翻看查阅。

制造一个产品，还要考虑原材料和副产品，我称为一进一出。理想的生产应该不消耗多于产品需要的原材料，理想的生产应该是零排放。早期的粗狂生产不关心这两个，随着IT成本的指数级下降，企业发现处理这一进一出的回报慢慢大于投入了。随着政府污染监管的加强，企业发现这一进一出忽视不起了。新的DCS版本也是源源不断地满足这些方面的需求，一进一出的问题也是当今工业互联网的关注点。

大家可以看到，DeltaV系统自诞生的那一天起，就是一个物联网系统，就是一个工业互联网系统，工业互联网早就在工业3.0里孕育成长了。

03工业互联网是工业“互联网”，满天繁星VS月朗星稀

“互联网（Internet）”属于专有名词，它的字母I是大写的。最近比较流行的一个词是“互联网下半场”，马化腾表示：“互联网的下半场属于产业互联网”。另外一些人认为下半场是“物联网”。

我前面说过工业互联网也叫产业互联网、产业物联网、工业物联网、物联网等等。从这个角度，“工业互联网（Industrial Internet）”也就成为了专有名词，它的两个字母I都是大写的。

互联网是全球一张网，无数个独立的节点服务于各自不同的目的，同时节点内部和节点之间能够标准化地无缝交互。互联网催生了无数的基础设施企业如华为、ISP运营商、无数的应用企业以及BAT等互联网公司。

工业互联网也是全球一张网。但是当人们谈到它时，却常常只关注网上的一个个应用，智能家居、无人驾驶汽车、黑灯工厂等等。很多工业互联网的践行者都在努力打造网上的这些节点。我们不要忘了它们之间是要互联互通的，不要忘了它们之间的共性。工业4.0有三个打通的理念，上下打通、前后打通、端到端打通，这后面两个打通，都涉及到多互联网节点间的协作。

互联网把人搬到了虚拟空间，工业互联网把物也搬到了虚拟空间。像互联网一样，工业互联网也会催生无数新的基础设施企业，比如那些帮助把工厂搬到虚拟空间的企业，工业互联网也会催生无数新的应用企业。普奥的定位是前者，这些新的企业有些会成为象华为、Google、BAT这样的巨无霸，但没有一个会独霸全球。

工业互联网将是包含无数个平台和企业的满天繁星，而不是庄家通吃的月朗星稀。当工信部长说工业互联网市场将是十个阿里巴巴的规模时，或许是从本文的这个角度来分析的。

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