打造自主可控的新型工業(yè)操作系統(tǒng)是我國加速新型工業(yè)化進程，在新一輪科技革命中實現(xiàn)“換道超車”的重要契機。東土科技期待憑借Intewell鴻道新型工業(yè)操作系統(tǒng)的創(chuàng)新與應用，打造100%自主可控的工業(yè)網(wǎng)絡和工業(yè)控制底層技術，為我國新型工業(yè)化貢獻底座力量。
北京東土科技股份有限公司董事長 李平
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化、綠色化轉型不斷加速，全球已進入數(shù)字經(jīng)濟快速發(fā)展期。而作為新一代信息技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎設施、數(shù)字化轉型的核心載體，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正成為數(shù)字經(jīng)濟創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的關鍵支撐。
近年來，我國深入實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程，不斷深化新一代信息技術與制造業(yè)融合發(fā)展，如何快速推進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化轉型由探索起步向縱深發(fā)展？北京東土科技股份有限公司董事長李平表示：“工業(yè)操作系統(tǒng)是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的引擎，也是工業(yè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的核心，更是工業(yè)時代安全的基石。打造自主可控的新型工業(yè)操作系統(tǒng)是我國加速新型工業(yè)化進程，在新一輪科技革命中實現(xiàn)‘換道超車’的重要契機。東土科技期待憑借Intewell鴻道新型工業(yè)操作系統(tǒng)的創(chuàng)新與應用，打造100%自主可控的工業(yè)網(wǎng)絡和工業(yè)控制底層技術，為我國新型工業(yè)化貢獻底座力量。”
“缺芯少魂”一直是我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大難題，而“少魂”即指操作系統(tǒng)等基礎軟件薄弱。“拿來主義”這種傳統(tǒng)解決方式在給我們帶來便利的同時，也桎梏了我們的創(chuàng)新。在李平看來，新型工業(yè)操作系統(tǒng)正是我國構建新型工業(yè)化的“魂”之所在。
“眾所周知，智能手機的出現(xiàn)在民用互聯(lián)網(wǎng)的推廣應用中發(fā)揮了關鍵作用，而智能手機演變的核心在于操作系統(tǒng)?；诓僮飨到y(tǒng)，支撐起豐富的生態(tài)應用，通用人工智能的普及應用才成為可能。” 李平表示，“在工業(yè)領域，要從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到工業(yè)人工智能，也需要類似的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)的DCS、PLC等控制器就相當于過去的功能手機，要做到互聯(lián)互通、協(xié)議統(tǒng)一，就要發(fā)展工業(yè)行業(yè)的‘智能手機’——智能控制器。只有整個工業(yè)使用通用的智能控制器，才能實現(xiàn)真正意義的數(shù)字工廠。而新型的智能控制器需要新型的工業(yè)操作系統(tǒng)做支撐?；谛滦筒僮飨到y(tǒng)，為數(shù)字工廠及智能裝備提供標準化的通用技術平臺，構建新型工業(yè)軟件生態(tài)。”
東土科技的Intewell操作系統(tǒng)正是因此應運而生，其獨特的發(fā)展歷程和顯著的成就都賦予它深遠的影響力。這款操作系統(tǒng)源于1990年誕生的“道”操作系統(tǒng)，在兩彈一星元勛朱光亞院士的指導下，歷經(jīng)30年的不懈努力和研發(fā)迭代，在功能和性能上已經(jīng)可以替代VxWorks操作系統(tǒng)。發(fā)展至今，Intewell已在軍工等多種嚴苛環(huán)境下運行檢驗，廣泛商用于工業(yè)控制、智能制造、汽車電子、軌道交通、能源電力、航天航空等實時性要求極高的領域。
作為一款新型工業(yè)操作系統(tǒng)，Intewell以軟件定義為核心，采用微內(nèi)核架構設計，具有高實時、確定性、高安全、高可靠和虛擬化等特性，可為工業(yè)現(xiàn)場層多種類型的設備提供統(tǒng)一的互聯(lián)互通服務能力，實現(xiàn)控制、計算、網(wǎng)絡、云服務技術的融合統(tǒng)一。
微內(nèi)核架構提升分區(qū)（進程）的時空隔離性，使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定、安全，同時提高了系統(tǒng)的可擴展性。虛擬化技術支持GPOS+RTOS等多種操作系統(tǒng)架構，可實現(xiàn)實時和非實時業(yè)務融合應用。經(jīng)測試，Intewell系統(tǒng)的實時性抖動可達5us，調(diào)度精度達us級，切換時間<5us，其高實時的特性可滿足現(xiàn)場工業(yè)生產(chǎn)設備高精度控制，實現(xiàn)工業(yè)控制與工業(yè)人工智能的并發(fā)協(xié)同。更為值得一提的是，Intewell通過了工信部電子五所的測試，內(nèi)核及部分關鍵代碼自主率100%，支持指令級別的安全管控，在操作系統(tǒng)底層為整個設備運行提供了安全可靠可信的基礎運行環(huán)境。
Intewell操作系統(tǒng)已在國內(nèi)國際贏得了廣泛的認可和贊譽。2006年，在加拿大宇航局關于全球嵌入式操作系統(tǒng)的分析評比中名列第三。2019年榮獲首屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽一等獎，2020在年聯(lián)合國工業(yè)署主辦的首屆世界人工智能大會上，與西門子的工業(yè)大腦技術共同獲得技術創(chuàng)新獎。2022年，獲得了工業(yè)、汽車和軌道交通功能安全最高等級認證SIL4 & ASIL D。這使得Intewell成為了目前國內(nèi)唯一通過汽車、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器、軌道交通四項功能安全認證的操作系統(tǒng)，進一步提升了其在國內(nèi)外的影響力和競爭力。
李平表示，東土科技的目標就是構建自主的工業(yè)控制標準化和通用化的技術平臺，避免未來在新型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)陣地上出現(xiàn)受制于人的局面。他相信，隨著Intewell操作系統(tǒng)的廣泛應用，我國的工業(yè)軟件生態(tài)將得到進一步完善，為我國實現(xiàn)新型工業(yè)化提供強大的“魂”之所在。
數(shù)字化技術創(chuàng)新只有融入行業(yè)場景中，才能真正釋放出自身的價值。東土科技以Intewell為核心打造了面向不同工業(yè)應用場景的三大產(chǎn)品，包括應用于協(xié)同制造、工業(yè)云等場景的虛擬化產(chǎn)品Intewell-V，應用于CNC/機器人/運動控制等智能裝備的實時擴展產(chǎn)品Intewell-H，以及專用于嵌入式儀器儀表的純實時產(chǎn)品Intewell-C。當前，Intewell鴻道操作系統(tǒng)已在飛控、航電、數(shù)控機床、工程機械、工業(yè)機器人等領域得到廣泛的應用與實踐。
在卷煙廠制絲產(chǎn)線，基于Intewell操作系統(tǒng)的一套智能控制器即可替代原有多臺PLC，實現(xiàn)加水、加香料、滾筒攪拌等制絲工藝的精準控制；在手機中框檢測中，一臺智能控制器整合工位邏輯控制+多軸運動控制+機器視覺缺陷檢測，實現(xiàn)中框掃描一周用時由7s降至3.5s，軌跡位移偏差絕對值由0.1mm降至0.076mm，軌跡角度偏差由±0.25°降至 ±0.247°。在智能洗碗線上，一個智能控制器掛載16個軸（4個SCARA機械手），代替原來一個SCARA 機械手由一個控制器控制的架構，節(jié)省了3個控制器的硬件成本；從4套分布式IO板升級迭代為1套集中式IO板，便于維護管理，在成本方面可以節(jié)省3個IO板和3個編碼器；并實現(xiàn)高速高精度控制：總線平均循環(huán)周期低至112us，抖動時間低至1us。
從降本節(jié)能、效率提升到數(shù)字化、智能化轉型，東土科技的Intewell新型工業(yè)操作系統(tǒng)，正在支撐中國制造由內(nèi)到外的全局升級。專家認為，基于新型工業(yè)操作系統(tǒng)打造智能控制器，將從三個層面推動我國新型工業(yè)化發(fā)展。首先是保障國家工業(yè)安全；其次是推動我國工業(yè)向數(shù)字化、智能化轉型，為數(shù)字工廠及智能裝備提供標準化的通用技術平臺，構建新型工業(yè)軟件生態(tài)；其三是承接工業(yè)人工智能。
為推動Intewell操作系統(tǒng)與工業(yè)場景的深入融合，東土科技也一直持續(xù)致力于相關支撐技術的創(chuàng)新。東土智能控制工業(yè)工具軟件MaVIEW，實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場感知、實時控制、工業(yè)視覺、人機互動、數(shù)字孿生等多業(yè)務融合協(xié)同，讓工業(yè)控制實現(xiàn)方式更高效、更簡單，從而減少開發(fā)過程中重復地進行基礎技術開發(fā)和基礎資源構建，降低開發(fā)的門檻。
針對當前數(shù)智化轉型所面臨的大量工業(yè)設備、工業(yè)產(chǎn)品和工業(yè)軟件的互聯(lián)互通問題，東土研制了基于TSN、IPv6和OFDM技術的AUTBUS寬帶總線。AUTBUS已于2023年正式成為IEC組織新一代工業(yè)網(wǎng)絡國際標準，該技術可實現(xiàn)我國在數(shù)字工廠、機器人、汽車、飛機、新能源、船舶等領域控制網(wǎng)絡技術的統(tǒng)一，為我國新型工業(yè)化引領全球工業(yè)通信技術的發(fā)展而賦能。AUTBUS總線實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡寬帶化、控制協(xié)議IP化，有效滿足了新型工業(yè)化全面數(shù)字化的要求。
此外，東土也期待通過Intewell操作系統(tǒng)加速工業(yè)人工智能落地。“工業(yè)操作系統(tǒng)需要結合人工智能技術才能更好地發(fā)揮其作用。通過引入深度學習、機器學習等技術，可使系統(tǒng)自動識別和處理工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和信息，從而更好地實現(xiàn)自動化控制和優(yōu)化。”李平表示，“Intewell操作系統(tǒng)微內(nèi)核虛擬化技術實現(xiàn)了實時業(yè)務、非實時業(yè)務、物聯(lián)網(wǎng)采集和云服務等功能的融合，為智能控制和工業(yè)人工智能的應用發(fā)展奠定了基礎。”
雖然Intewell的技術先進性已獲得廣泛認可，并在眾多領域取得了成功的應用，但李平認為Intewell的創(chuàng)新和發(fā)展將永無止境：“任何操作系統(tǒng)的發(fā)展和完善都需要不斷地研發(fā)迭代，對于Intewell來說，同樣如是。”
首先，東土科技將針對不同行業(yè)用戶的需求，不斷發(fā)展提升用戶體驗的開發(fā)工具，從而適應工業(yè)行業(yè)不同的應用場景，滿足用戶多業(yè)務融合以及便捷、低成本開發(fā)需求。
其次，東土科技將針對Intewell提供基于互聯(lián)網(wǎng)的云開發(fā)平臺，滿足合作伙伴及工業(yè)用戶對于遠程協(xié)同開發(fā)的需求，同時構建互聯(lián)網(wǎng)化的新一代工業(yè)控制體系基礎平臺，為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)人工智能的發(fā)展奠定基礎。
再次，完善工業(yè)大數(shù)據(jù)服務，通過數(shù)據(jù)的提取和分析，助力工業(yè)用戶實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同和優(yōu)化，賦能工業(yè)領域邁向少人化和無人化。
此外，我國工業(yè)領域行業(yè)眾多、制造模式多種多樣，以工業(yè)操作系統(tǒng)為核心的工業(yè)軟件體系建設，離不開工業(yè)軟件開發(fā)商、系統(tǒng)服務商、科研機構、工業(yè)企業(yè)等多方聯(lián)合參與。對此，李平表示，未來東土科技也將致力開源開放的工業(yè)操作系統(tǒng)生態(tài)建設，以合作共贏的模式聚眾同行、聚力創(chuàng)新，從而實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的高質(zhì)量賦能。
變革時代，勇立潮頭。在這個求新求變的時代，科技向前的脈絡無限延展，但對創(chuàng)新的渴望、對打破桎梏的執(zhí)著和對自主可控的堅守卻是東土科技始終不變的精神力量。面向未來，李平表示：“東土科技將始終以創(chuàng)新為立身之本，不斷沉淀技術、打磨產(chǎn)品，在新型工業(yè)操作系統(tǒng)自主創(chuàng)新征程中砥礪前行，以Intewell鴻道操作系統(tǒng)構建支撐數(shù)智轉型的技術底座，持續(xù)推動前沿技術與行業(yè)場景的全方位融合，做千行百業(yè)數(shù)字化轉型的領航者。”
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本文來源 | 《自動化博覽》2023年11月刊
