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深圳華北工控股份有限公司市場部經理向仁濤

智能時代工控機技術與應用之變

眾所周知，工控機就是工業控制計算機，它具有計算機的基本屬性和特征，如可以提供計算機CPU、內存、外設計接口、控制網絡和協議、操作系統、計算能力和友好的人機界面等，但更注重在不同工業環境下的穩定性，通常會通過加固、防塵、防潮、防腐蝕、防輻射等特殊設計，確保產品能夠在高溫、低溫、溫度驟變、震動、沖擊、高濕、粉塵、復雜電磁環境等惡劣環境下可靠工作。但隨著計算機技術和信息技術的快速發展，工控機的技術和應用環境也發生了很大變化。

從工控機的技術發展方面來看，由于工控機屬于中間產品，是為其他各行業提供可靠、嵌入式、智能化的工業計算機。在新時期下，傳統制造業向智能時代加速邁進，客戶不再滿足單一的工控機硬件服務，而是更傾向于以工控機為核心，融合應用計算、存儲等信息化技術產生的更開放、更高集成度、更高智能化水平的整體系統解決方案。在這樣的情況下，工控機廠商的服務模式也開始由單一硬件轉向軟硬件兼顧。

由于不同行業領域客戶的差異化需求增多，對于定制化、專用化的需求更加明顯，工控機的類別也越來越豐富，目前市面上應用較為廣泛的有IPC（PC總線工業電腦）、PLC（可編程控制系統）、DCS（分散型控制系統）、FCS（現場總線系統）及CNC（數控系統）五種。其中，以IPC為基礎的低成本工業控制自動化和以CNC為支撐的計算機數控系統在機械制造、自動控制等領域用途廣泛。而能進行邏輯控制，還具有數據處理、通信、網絡等功能的PLC、DCS系統能滿足各種工業領域對過程控制和信息管理的需求，近年來也發展迅速。但新型的FCS雖然具備了DCS和PLC的特點而獲得廣泛關注，卻還存在部分技術發展并不成熟的問題，未來一段時間里還無法取代傳統的DCS。

另一方面，在社會走向信息化、智能化、網絡化的進程中，關鍵性行業的關鍵任務將越來越多地依靠工控機，使得工控機的應用環境也呈現出了新的局面。從傳統的石化、冶金、電力、軌道交通、環境保護、汽車制造等行業到新興起的物聯網、人工智能（智能機器人、人臉識別、語音識別等）、工業自動化（機器視覺、工業機器人、非標自動化等）、智慧醫療、智能交通（電子警察、智慧停車等）、倉儲物流和智慧金融、智慧政務等行業高頻率、大容量數據信息傳輸、存儲與處理的需求不斷增加，需要更安全可信、專業可靠的計算機平臺為其提供基礎支撐，而定制化、專用化的工控機可以滿足這些不同行業領域的應用所需，未來還可能服務更多的行業客戶，市場前景廣闊。

定制化、專用化發展勢在必行

在華北工控看來，定制化和專用化確實是未來工控機行業重要的發展趨勢之一。隨著社會信息化的發展，工控機的應用已從傳統工業生產領域擴大至醫療、交通、機器人、電力、新能源等眾多行業，各行各業對工控機產品和技術也提出了智能化、數字化、信息化等方面的新要求，工控機需要應對的差異化因素也在增多，定制化、專用化發展勢在必行。

從市場需求出發，華北工控也開始越來越重視產品定制能力和自主創新能力的提升。首先，在持續開發新的知識產權項目過程中強化核心技術和產品專利布局，保證公司研發投入安全，避免侵犯他人專利的同時提高公司產品的市場附加值。憑借自身專業的技術和研發優勢，根據客戶需求打造各類嵌入式計算機產品的定制化方案，如系統/整機定制、單板定制、客制化功能接口等。其次，基于工控機軟硬兼顧的市場發展需求，華北工控還建設了一支強大的ARM軟件技術團隊，可根據原發布代碼，及時有效地為客戶提供軟件開發、系統定制、驅動移植等軟件技術支持，并成功將板卡類產品定制時間壓縮至30個工作日，結構類產品定制時間壓縮至10個工作日，從而更好地滿足不同行業領域客戶高度彈性且定制化的產品及服務需求。

“自主可控、安全可信”面臨諸多挑戰

華北工控是一家集行業專用計算機產品研發、生產、銷售及服務于一體的國家高新技術企業，在工控機領域已深耕多年，與英特爾、AMD、恩智浦、瑞芯微、海思、海光、飛騰、兆芯、龍芯等國內外知名芯片企業協同合作，成功打造了X86和ARM架構兩大成熟的嵌入式工控機產品供應鏈，產品涉及計算機板卡、工業平板電腦、嵌入式準系統、工業整機等，可廣泛應用于智慧醫療、人工智能、智慧零售、倉儲物流、智慧城市、軌道交通、燈光工程、網絡安全、智慧電網、國產化、工業自動化等行業領域。

前一段時間，為響應國家核心技術“國產化”的號召，華北工控加強了與本土芯片組企業合作，例如飛騰、海光、兆芯、龍芯等，并不斷提高自身的企業自主創新能力，針對政務系統、安全單位、金融系統、航空航天、數據中心等關鍵領域推出了一系列高品質、高性能、高國產化率的嵌入式計算機產品，搶先布局了國產工控機市場，并獲得了客戶的高度認可。同時，圍繞“智能化制造”、“數字化發展”兩大主題，華北工控積極引入了人工智能、物聯網、機器視覺、互聯網、大數據等先進技術賦能工控產品創新，致力于打造具有高度定制化、專業化的工控機產品方案，在工業自動化的關鍵細分領域——機器視覺、工業機器人、非標自動化設備等市場和智能醫療器械、智能機器人、智能車聯網汽車等新興領域頻頻發力，為進一步拓寬華北工控產品應用范圍打下基礎。

截至目前，華北工控打造的系列高國產化率嵌入式計算機已廣泛應用于國內政務系統、安全單位、智慧電網、交通等行業領域。基于物聯網、大數據等先進技術打造的工控機先后在無人配送車、智能機器人、物流自動分揀系統等智能物聯網領域成功應用，取得了良好的經濟效益。

“自主可控、安全可信”是說要依靠自身技術手段和安全機制，實現信息系統從硬件到軟件的自主研發設計、生產、升級、維護的全過程可控，其核心特性是“自主”，強調核心產品與關鍵技術的自研與把控。在華北工控看來，當下發展“自主可控、安全可信”已成為中國科技和經濟產業向前發展的必然選擇，同時也面臨著諸多挑戰。

2021年是我國“十四五”規劃開局之年，人工智能、5G、物聯網、云計算等信息技術快速發展的同時，全球政治經濟卻發生著復雜的變化。國際方面，受到新冠疫情全球大蔓延的影響，世界經濟面臨衰退，全球供應鏈面臨重構。國內方面，相關數字化產業迅猛發展，卻與核心技術長期“受制于人”的矛盾激化，從而很容易致使我國低端產業與高端產業供應鏈失衡，在互聯網技術加速向前發展的過程中還威脅到產業安全和國家安全。在這樣的大環境下，要想為國內科技與經濟的可持續發展保駕護航，就必須建立起自主可控、安全可靠的供應鏈體系，突破核心產品與關鍵技術國產化難題。

華北工控作為嵌入式計算機產品專業提供商，為響應發展的“自主可控、安全可信”號召，通過相關知識產權項目和專利技術的持續布局，不斷強化企業自身的自主創新能力。同時，公司與飛騰、海思、海光、兆芯、瑞芯微、龍芯等國產自主可控平臺協同合作，成功推出了一系列高國產化率嵌入式計算機產品，實現了嵌入式板卡、嵌入式準系統、網絡安全整機等X86架構和ARM架構嵌入式產品全覆蓋，與國產系統Linux、Kyli等深度適配，支持政務系統、金融系統、數據中心、安全單位、航空航天等多行業領域的廣泛應用，并可針對不同行業領域客戶的實際應用所需進行產品設計、定制和生產。

截至目前，華北工控已成功搭建起系統完善的國產自主可控嵌入式計算機產品框架。堅持以創新促進企業發展，未來還將推出更多高品質、高性能、高國產化率的嵌入式計算機產品，助力嵌入式計算機產業國產化發展不斷深入.

摘自《自動化博覽》2021年11月刊