以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層“根技術”, 構建產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
文:文/劉娟2021年第六期
導語:我國的制造業(yè)正在經(jīng)歷著產(chǎn)業(yè)數(shù)字化深刻的洗禮和變革,打造原始創(chuàng)新技術,是國家工業(yè)強國之基。作為民族企業(yè),科東(廣州)軟件科技有限公司(以下簡稱:科東軟件)致力于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)底層“根技術”的創(chuàng)新突破,公司歷時20年、投入10余億資金研發(fā)100%自主可控的Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng),目前在工業(yè)控制、工業(yè)通信、汽車電子等領域均有成熟應用。 近期,本刊對科東(廣州)軟件科技有限公司總經(jīng)理張學兵先生進行了一次采訪,請他從公司發(fā)展履歷、Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的技術特性、開發(fā)重點、發(fā)展方向、市場推廣等方面提出看法與見解。
20載沉淀,厚積薄發(fā)
科東軟件成立于2019年11月,由北京東土科技股份有限公司和科學城
(廣州)投資集團有限公司共同出資組建。公司坐落于珠三角智能制造聚集核心區(qū)廣州市,在四川省成都市設有研發(fā)基地。
科東軟件主營產(chǎn)品——Intewell 工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng),是機器世界控制驅動與管理、信息交互、任務協(xié)同及工業(yè)大數(shù)據(jù)應用的系統(tǒng)平臺,其產(chǎn)品及其解決方案已廣泛應用于飛機、工業(yè)機器人、核電、汽車、CNC、運動控制等多個領域,可靠性、安全性等得到了充分驗證。
Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的內(nèi)核立足于1990年成都電子科技大學課題教研室研發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng);2000 年,北京科銀京成技術有限公司正式組建,于同期運行國產(chǎn)設備軟件基礎運行平臺;2003年,公司發(fā)布“道”操作系統(tǒng)。
經(jīng)歷20余年的行業(yè)應用積累與沉淀,科東軟件成為了國內(nèi)能夠全面覆蓋航空、汽車等各領域在役、在研重要裝備的嵌入式操作系統(tǒng)及開發(fā)工具的極具代表性供應商。自2017年起,科東軟件正式開啟工業(yè)領域商業(yè)化進程,并迅速在工業(yè)網(wǎng)絡交換機、邊緣通用控制器、工程機械、工業(yè)機器人等設備領域中取得了令人矚目的成績。
國產(chǎn)化“根技術”成就斐然
Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)具備的軟件定義控制、強實時性、功能安全完善、自主可控、安全可信等一系列特性,促使工業(yè)控制應用的開發(fā)更簡單、互聯(lián)更容易、業(yè)務更智能、體驗更順暢、數(shù)據(jù)更安全。
張 學 兵 介 紹 : 科 東 所 定 義 的Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)具備以下特質,其一是高實時性,在Cyclitest測試中,與部分嵌入式Linux+RT操作系統(tǒng)的抖動延時為232μs相比,Intewell 操作系統(tǒng)的抖動延時低于50μs的控制周期,調(diào)度精度僅為5μs,其強實時性指標大幅超過業(yè)界平均水平。其次,在與國外同類型操作系統(tǒng)的實時性能指標測試對比來看,從核心中斷響應、任務解掛、任務切換、信號量獲取、信息發(fā)送等多方面比較,Intewell系統(tǒng)損耗時間均小于前者,在高頻電流傳感器、機器人運動控制等應用控制層面,可滿足時間嚴苛業(yè)務的高實時抖動需要。
其二是虛擬化,就工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢而言,越來越多的操作系統(tǒng)需要在邊緣層將以往的現(xiàn)場層、控制層、操作層、管理層進行高度融合與聚焦,這對算力的提升提出了更高的要求。
張學兵進一步指出Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)具備在同一硬件場景上運行多個高實時系統(tǒng)和非高實時系統(tǒng)的混合運行能力,集邊緣計算、工業(yè)控制、運動控制、數(shù)據(jù)采集、人工智能等多任務控制為一體。在實時應用控制層面,包括運動控制、機器人控制、CNC數(shù)控系統(tǒng)、嵌入式計算等均可實現(xiàn)支撐;而機器視覺、數(shù)據(jù)庫、視頻、音頻、圖形仿真等非實時應用則可以在操作層面進行融合與統(tǒng)一。
其三是微內(nèi)核,相對于宏內(nèi)核在實時靈活度方面的劣勢,微內(nèi)核代碼在1萬行以內(nèi),復雜度較低,驗證難度小,充分性更高,其架構功能確定、精煉,可方便對多種運行環(huán)境(實時與非實時、安全關鍵與非安全關鍵) 實現(xiàn)綜合支持,保持各個運行環(huán)境的獨立性,并確保操作系統(tǒng)內(nèi)核能夠通過SIL類安全功能認證,滿足高安全關鍵系統(tǒng)應用的需求,實現(xiàn)硬件資源的軟件定義,可靠性更高。
該微內(nèi)核及部分關鍵模塊源碼自主率達到100%,使得Intewell操作系統(tǒng)成為具備多態(tài)運行、分區(qū)隔離的安全保障機制,并實現(xiàn)100%MC 覆 蓋100%二進制的嵌入式操作系統(tǒng)。
協(xié)同創(chuàng)新、構建產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈
張學兵指出,在近年來國家整體制造業(yè)和工業(yè)發(fā)展中遇到核心技術被國外企業(yè)“卡脖子”的背景下,作為東土集團子公司,科東軟件的Intewell操作系統(tǒng)、芯片以及總線技術在工業(yè)設備控制領域,發(fā)揮著日益重要的共享共用與戰(zhàn)略承載的作用。Intewell工業(yè)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)被譽為底座、基礎的“根”技術,以完全國產(chǎn)化的技術來支撐國內(nèi)AI控制、運動控制、通訊控制等具體應用,填補國內(nèi)工業(yè)軟件的空白與瓶頸。
軟件生態(tài)是國產(chǎn)操作系統(tǒng)推廣應用的最大障礙。在操作系統(tǒng)的開發(fā)
上,產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設尤為重要。從硬件方面來看, Intewell操作系統(tǒng)與國外英特爾X86、恩智浦ARM平臺、國內(nèi)的飛騰、龍芯、全志、國訊芯微等中低功耗、高性能、大算力硬件CPU進行適配。
從應用層面來看,科東軟件就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與中國聯(lián)通展開5G運動控制技術研究與生態(tài)合作, 與此同時,針對機床CNC、運動控制、工業(yè)機器人、激光切割、軌道交通、電力等不同行業(yè), Intewell操作系統(tǒng)就工業(yè)現(xiàn)場的高實時運動控制、視覺識別、預測性維護、輕量化mac系統(tǒng)、工業(yè)控制APP等需求提供各類定制化服務。
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