從設(shè)備自動(dòng)化到系統(tǒng)自治化,操作系統(tǒng)可帶來(lái)安全、高效與成本節(jié)省
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備面臨轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)。近日,風(fēng)河公司工業(yè)解決方案副總裁Ricky Watts來(lái)京,介紹了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)挑戰(zhàn),以及公司在2019年紐倫堡“嵌入式世界展覽和大會(huì)”上祭出的新產(chǎn)品Wind River Helix? Virtualization Platform(Helix Platform),目標(biāo)鎖定于推動(dòng)航空航天、汽車、國(guó)防和工業(yè)自動(dòng)化等既有成熟系統(tǒng)或老舊系統(tǒng)的現(xiàn)代化。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201903/398966.htm照片 風(fēng)河工業(yè)解決方案副總裁Ricky Watts
1 為何要用嵌入式操作系統(tǒng)
很多人都質(zhì)疑,覺(jué)得現(xiàn)在挺好的,燈、水、超市等都很便捷,為什么現(xiàn)在說(shuō)是時(shí)候要做改變了。英語(yǔ)中有種說(shuō)法:這個(gè)東西如果沒(méi)有壞,就沒(méi)有必要修它。但是現(xiàn)在這個(gè)世界中出現(xiàn)了一些變化,主要是兩種大的趨勢(shì)。
首先,世界上所使用的公共系統(tǒng),諸如工廠和大部分技術(shù),都已經(jīng)是25年前或者30年前了。這些二三十年前的設(shè)備或系統(tǒng)是很好用的,而且質(zhì)量也不錯(cuò),但是這些大都是80年代的老技術(shù)了。這些技術(shù)有什么特點(diǎn)呢?它們都是來(lái)自單一供應(yīng)商的,通過(guò)打包或不透明的機(jī)箱解決方式提供的。所以對(duì)于這種老舊設(shè)備,確保安全的方式都是比較笨重的方式,就是要把它們鎖在一個(gè)箱子或房間里,不讓外界觸碰它,但是這跟現(xiàn)在這種開(kāi)放的節(jié)奏有點(diǎn)脫節(jié)。
其次,以前80年代老的技術(shù)和系統(tǒng),設(shè)計(jì)者和會(huì)操作這些設(shè)備的人都已經(jīng)老了,或已經(jīng)退休了?,F(xiàn)在新的年輕人和新的大學(xué)畢業(yè)生不愿意觸碰老舊的技術(shù)。
所以原來(lái)的老舊設(shè)備,正在背離新的更加開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的,以及云計(jì)算為基礎(chǔ)的發(fā)展方向,所以必須要改變。
2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的五個(gè)挑戰(zhàn)
在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代當(dāng)中,面臨的挑戰(zhàn)會(huì)是什么呢?
如下圖,整個(gè)全球工業(yè)市場(chǎng)當(dāng)中面臨的挑戰(zhàn),第一個(gè)是現(xiàn)有的老一些的設(shè)備反而還挺好的,設(shè)備還能用,如果要讓客戶做轉(zhuǎn)型,要考慮客戶的成本。所以當(dāng)風(fēng)河去找到這些客戶的時(shí)候,這些客戶前三個(gè)問(wèn)題可能都是成本,因此這些客戶希望將自己的架構(gòu)盡可能地保留下來(lái),能夠重新使用一些傳統(tǒng)的系統(tǒng),希望可以把它們留下來(lái),主要原因就是為了減少它的成本和未來(lái)的負(fù)擔(dān)。
圖 傳統(tǒng)工業(yè)客戶遇到的挑戰(zhàn)
但是,客戶在做新應(yīng)用、新開(kāi)發(fā)的時(shí)候,不想再保留的是那些專有的、封閉的架構(gòu),并且能把原有的僵化、不透明的架構(gòu)打破,變成更加開(kāi)放的、互聯(lián)的架構(gòu)。
因此,一方面要保證這種轉(zhuǎn)變的成本是可控的。另一方面是這種轉(zhuǎn)變是不能以犧牲安全性、不合規(guī)性這兩點(diǎn)為代價(jià)的。例如中國(guó)的高鐵,如果別人跟你說(shuō)它換了一個(gè)新的操作系統(tǒng),比原來(lái)的好用,但是安全性無(wú)法保證,恐怕沒(méi)人愿意乘坐這樣的高鐵。
第四個(gè)挑戰(zhàn)就是網(wǎng)絡(luò)安全,因?yàn)楝F(xiàn)在成熟的互聯(lián)互通趨勢(shì)是越來(lái)越明顯了,所以這種安全有功能安全性,又有信息安全性,也就是說(shuō)要確保我的系統(tǒng)不傷害別人的系統(tǒng),同時(shí)別人的系統(tǒng)也不能傷害到我們的系統(tǒng)。
最后一個(gè)面臨的挑戰(zhàn)是說(shuō)我們有更多的功能想實(shí)現(xiàn),更多創(chuàng)新想法想實(shí)現(xiàn),包括數(shù)據(jù)分析、人工智能功能的增加,還有數(shù)據(jù)整合以及更加自主的控制系統(tǒng)。
風(fēng)河的任務(wù)就是提供軟件及軟件系列相關(guān)產(chǎn)品,來(lái)幫助客戶解決這些挑戰(zhàn)。
3 關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的挑戰(zhàn)
風(fēng)河主要針對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供產(chǎn)品與服務(wù)。風(fēng)河所涉及的產(chǎn)品領(lǐng)域很豐富,諸如自動(dòng)駕駛、航天航空、工業(yè)等。毫不夸張地說(shuō),天上的每一架飛機(jī)的操作系統(tǒng)里面或多或少都有風(fēng)河的操作系統(tǒng)。
DO-178、IEC 61508、ISO 26262,這是風(fēng)河的軟件產(chǎn)品在工業(yè)化領(lǐng)域得到了最高級(jí)別的安全性和合規(guī)性認(rèn)證。
因此在應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的過(guò)程中,風(fēng)河也是緊密的跟這些工業(yè)客戶一起合作,就是要使風(fēng)河的產(chǎn)品和系統(tǒng)達(dá)到工業(yè)客戶所在行業(yè)最高級(jí)別的合規(guī)和安全的要求。
4 風(fēng)河Wind River Helix? Virtualization Platform
風(fēng)河有具備傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的工業(yè)控制操作系統(tǒng),稱之為RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)),這是一個(gè)高性能、高可靠性的,而且是受到認(rèn)證的一套系統(tǒng),所以很多工業(yè)界的客戶使用風(fēng)河的這套操作系統(tǒng)。
其有廣泛的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。這里強(qiáng)調(diào)兩個(gè)產(chǎn)品,一個(gè)是Titanium Cloud,另一個(gè)是虛擬化平臺(tái)Helix Virtualization Platform。
風(fēng)河在2019年德國(guó)紐倫堡“嵌入式世界展覽和大會(huì)(Embedded World Exhibition and Conference)”上首次推出的Helix Virtualization Platform平臺(tái)。全新的Helix Virtualization Platform平臺(tái)實(shí)際是來(lái)自于VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它是能夠?qū)崿F(xiàn)多種關(guān)鍵技術(shù)設(shè)施及功能的虛擬化。在單一的平臺(tái)上,在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上既可以保證它的安全性,也可以讓人更加方便的操作它。
圖 風(fēng)河工業(yè)領(lǐng)域的操作系統(tǒng)一覽
它的功能性安全是固定的,而且是隔離的。這些非安全性的或者動(dòng)態(tài)的功能是可以增加新的特點(diǎn)和更強(qiáng)的靈活性。因?yàn)樗且粋€(gè)虛擬化的平臺(tái),所以它有很多優(yōu)點(diǎn)。
那么,是否風(fēng)河的操作系統(tǒng)平臺(tái)Helix是低成本的產(chǎn)品?還是它使用之后能夠讓其他相對(duì)應(yīng)的其他方面成本降下來(lái)?
這有兩個(gè)層面。第一,Helix的價(jià)格不能說(shuō)低,但是在中國(guó)市場(chǎng)有非常強(qiáng)的產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。第二,Helix能夠降低整體的使用成本,因?yàn)樵瓉?lái)一些代碼重新認(rèn)證的話,這個(gè)費(fèi)用可能是高達(dá)5000萬(wàn)美元。
如果客戶之前的一些代碼是認(rèn)證過(guò)的,能盡可能多地保留下來(lái),只做一點(diǎn)點(diǎn)改變就可以使用這個(gè)新的平臺(tái),這一件事情其實(shí)就幫助客戶節(jié)約了很大的成本。例如一位客戶稱原來(lái)全部要做認(rèn)證的話,可能要花一千萬(wàn)元,但是現(xiàn)在十幾萬(wàn)元這樣的成本,是一個(gè)很大的節(jié)約。
Helix軟件到底要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能或者目的呢?其實(shí)綜合一句話就是在市場(chǎng)中減少?gòu)?fù)雜程度,我們把這種功能分成三個(gè)部分或者三個(gè)能力:一個(gè)是信息安全,一個(gè)是功能安全,還有一個(gè)是非常高的性能。
5 未來(lái)的趨勢(shì)
未來(lái)唯一可以確定的一點(diǎn)肯定是跟當(dāng)今世界差別很大的。其中一個(gè)定義就是看計(jì)算能力的變化。例如虛擬化平臺(tái)和云平臺(tái),解決方案加在一起就叫做流體計(jì)算。
再加上5G的到來(lái),這變成了一個(gè)很大的資源池,這個(gè)資源池當(dāng)中包括了云、邊緣,還包括了IoT的設(shè)備。
自主化的世界得以實(shí)現(xiàn),是在操作系統(tǒng)支持之下有更加好的能力、更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和更高通量計(jì)算能力。
“自主”、“自動(dòng)”意味著你有足夠的控制能力、分析能力、人工智能的技術(shù),有更強(qiáng)的計(jì)算能力,然后跟你的設(shè)備充分地融合。風(fēng)河已經(jīng)在軟件方面邁出了非常好的步伐,奠定了很堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)自主化的世界。
6 熱門(mén)問(wèn)答
問(wèn):Helix Platform可否與其他操作系統(tǒng)比較一下?
答:這種比較或者說(shuō)更多認(rèn)為這是一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境,要想在這樣的環(huán)境當(dāng)中取得成功,你首先要有比較好的技術(shù),但是過(guò)硬技術(shù)的前提是有開(kāi)放的心態(tài),要有足夠的兼容性,可能要跟其他不同的品牌和供應(yīng)商有兼容性。風(fēng)河的軟件可支持跨平臺(tái)的功能,所以風(fēng)河也支持客戶選擇不同的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下的產(chǎn)品和方案,這也是風(fēng)河開(kāi)發(fā)方案時(shí)候所秉承的一種價(jià)值方案。
風(fēng)河的相關(guān)軟件是開(kāi)源的,系統(tǒng)也是開(kāi)源的,所以在社區(qū)里大家可以隨意下載,然后來(lái)核實(shí)它的功能和安全性。
問(wèn):對(duì)于大的工業(yè)廠商,買(mǎi)一套全新系統(tǒng)新的設(shè)備,相比在舊系統(tǒng)上更新,是否更容易?為何還要在舊設(shè)備上更新?
第一個(gè)點(diǎn)是風(fēng)河面對(duì)的大的工業(yè)客戶,所賣的產(chǎn)品都是很大的設(shè)備,都是百萬(wàn)元級(jí)的。你要讓它轉(zhuǎn)成新的架構(gòu),其實(shí)更多的挑戰(zhàn)是原有的商業(yè)模式。所以關(guān)鍵的是大的工業(yè)客戶是不愿意做出這種改變,為什么不愿意改變?
有三個(gè)原因,首先客戶要考慮一個(gè)好的轉(zhuǎn)變的時(shí)間節(jié)點(diǎn),同時(shí)最終的客戶在逼迫他們做出改變,再有,整個(gè)市場(chǎng)會(huì)有一些新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的出現(xiàn)。
具體地,第一個(gè)原因是他們還沒(méi)有準(zhǔn)備好,即他們不了解新的商業(yè)模式是什么,他們也需要時(shí)間學(xué)習(xí)。
第二點(diǎn),盡管這些大工業(yè)客戶沒(méi)有準(zhǔn)備好,但是并非這些客戶是沒(méi)有作為的,只是說(shuō)他們的想法不是那么激進(jìn)。但是最終用戶會(huì)迫使他們做出改變,因?yàn)橛脩糇罱K想法是新的產(chǎn)品,這些新產(chǎn)品需要大型工業(yè)客戶做出調(diào)整,就可能需要他們建立剛剛所說(shuō)的OPAC框架。
第三個(gè)原因就是市場(chǎng),大公司確實(shí)很大,但是市場(chǎng)中會(huì)有一些新的公司出現(xiàn),這些新公司會(huì)抓住這些商機(jī),因?yàn)檫@些新公司是全新的,所以可能就會(huì)擁抱新的技術(shù)。所以大公司可能會(huì)變成小公司,因?yàn)樾碌墓咀プ∩虣C(jī)之后反而成為大的公司,而傳統(tǒng)大型工業(yè)行業(yè)公司如果不采取任何行動(dòng),可能很快就會(huì)被市場(chǎng)淘汰。
綜上所述,這些大客戶是在悄悄地進(jìn)步。如果這些傳統(tǒng)大的工業(yè)可以不變的話,有可能BAT、谷歌、微軟等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)有可能就會(huì)殺進(jìn)來(lái),取代他們的位置,因?yàn)檫@些有野心的新的公司是緊緊追在他們的后面。
所以第一個(gè)基本的問(wèn)題是節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題,其實(shí)很多大公司都在這么做,只是還沒(méi)有對(duì)外公布而已。
圖 自主的控制系統(tǒng)的三大挑戰(zhàn)
問(wèn):對(duì)中國(guó)目前來(lái)說(shuō),是升級(jí)換代更重要,還是聯(lián)網(wǎng)安全更重要?
答:這是一個(gè)先有雞、還是先有蛋的問(wèn)題,實(shí)際上 ,這兩個(gè)肯定是要齊頭并進(jìn),要融合在一起看,因?yàn)槿魏蝿?chuàng)新都是離不開(kāi)兩個(gè)安全——信息安全(security)和功能安全(safety)。所以風(fēng)河在開(kāi)發(fā)它的新的技術(shù)平臺(tái)的時(shí)候都是用開(kāi)放的平臺(tái),在保證創(chuàng)新的同時(shí),里面的兩個(gè)安全也是有保障的,來(lái)降低安全的擔(dān)憂。
從一個(gè)創(chuàng)新想法到變成實(shí)際落實(shí)生產(chǎn),需要有非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度,包括把兩個(gè)安全做好,要達(dá)到一定合規(guī)要求。
現(xiàn)在這些功能安全和信息安全的技術(shù),其實(shí)也是基于傳統(tǒng)技術(shù)上開(kāi)發(fā)而來(lái)的,但是這種所謂的安全技術(shù)是否能夠沿用到未來(lái)?這還不得而知。功能安全的要求有時(shí)是很高的,幾十億次的使用中不能有一次出錯(cuò),包括信息安全也是這樣。例如,在云的功能計(jì)算的時(shí)候,失誤率是非常低的,還包括數(shù)千萬(wàn)行的代碼,失誤率也是很低的,因此,你要投入很多的時(shí)間和精力確保它的安全性是極高的。但是未來(lái),有可能智能化是解決方案之一,即智能化能夠提高安全,所以安全和智能化這兩件事情不是彼此獨(dú)立的,而是有互動(dòng)的。風(fēng)河之前也看到過(guò)一些很棒的技術(shù),是在研發(fā)的過(guò)程當(dāng)中,這些技術(shù)一旦出現(xiàn),可能會(huì)挑戰(zhàn)現(xiàn)有的對(duì)于安全的認(rèn)識(shí),當(dāng)然現(xiàn)在還是不得而知的。
世界上最大的公司是政府,政府是最有錢(qián)的,所以以前太空旅行計(jì)劃都是政府出資的,例如中美俄幾千億的資金花在里面。但是現(xiàn)在做太空旅行的公司都是創(chuàng)新型的公司,像馬斯克或者Richard Branson這樣的人,他們有一些創(chuàng)新想法,他們也是不按常理出牌的,跟政府進(jìn)行太空探索的方法是完全不一樣的。為什么?他們沒(méi)有那么多資金,所以他們找到的方式是智能化的、追求速度的、靈活的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)他們的商業(yè)目的。我們現(xiàn)在看到在交通行業(yè)也好,還是太空開(kāi)發(fā)的過(guò)程當(dāng)中,之前遇到一個(gè)例子就是像中國(guó)高鐵300公里每小時(shí),仍是很安全的,所以中國(guó)高鐵既達(dá)到了安全性,又達(dá)到了功能性,是一個(gè)很好的例證。但是下一代的高鐵技術(shù),已有速度每小時(shí)15000公里的技術(shù)。問(wèn)題是什么呢?其安全跟不上,所以不是有了功能安全就能實(shí)現(xiàn),因?yàn)榘踩绻獙?shí)現(xiàn),他所投入的成本要比達(dá)到速度所投入的成本要高出百倍,所以這從一個(gè)公司來(lái)講是沒(méi)有商業(yè)價(jià)值的。所以你要找到一種創(chuàng)新的方式,讓你的一些功能實(shí)現(xiàn)的同時(shí),它的安全性也是有所保障的。
現(xiàn)在正好一個(gè)架構(gòu)的轉(zhuǎn)換過(guò)程當(dāng)中,有人把它叫做思路的轉(zhuǎn)變,有人把它叫做范式的轉(zhuǎn)變,但是我們現(xiàn)在都不知道到底將來(lái)哪一種新的技術(shù)真正挑戰(zhàn)現(xiàn)有的安全和功能,很多人都不喜歡這種變化,因?yàn)橹悄鼙旧砭褪谴蟮淖兓?,智能自己就?huì)變化,也有可能智能變化太快了,人類有的時(shí)候不要再變化下去了。
剛才提到的太空旅行就是一個(gè)絕佳的案例,像太空飛船,有上億個(gè)不同的物聯(lián)網(wǎng)傳感器或控制系統(tǒng)構(gòu)成的,相當(dāng)于往太空當(dāng)中發(fā)射一個(gè)龐大的工廠,它就跟地球上醫(yī)療機(jī)構(gòu)或者高鐵系統(tǒng)一模一樣,但是你在實(shí)現(xiàn)功能的時(shí)候還是要考慮到它的安全性,所以功能安全和信息安全應(yīng)該是一起考慮的。
圖 風(fēng)河的工業(yè)操作系統(tǒng)定位
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