林  偉

1  引言
自20世紀(jì)80年代初期誕生至今，組態(tài)軟件已有近20年的發(fā)展歷史。應(yīng)該說組態(tài)軟件作為一種應(yīng)用軟件，是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。80年代的組態(tài)軟件大都運行在DOS環(huán)境下，圖形界面的功能不是很強(qiáng)。90年代，隨著微軟的Windows 3.0風(fēng)靡全球，以Wonderware公司的InTouch為代表的人機(jī)界面軟件開創(chuàng)了Windows下運行工控軟件的先河，切合了用戶的需求，使該公司訊速在不長的時間內(nèi)成為全球最大的獨立組態(tài)軟件廠商，而在80年代靠DOS版組態(tài)軟件起家，后又向OS/2移植的公司基本上都逐漸沒落了。
那么，到底什么是組態(tài)軟件？它應(yīng)該具備哪些功能和特征呢？
首先，組態(tài)軟件主要包括人機(jī)界面軟件（HMI），如InTouch、iFix、組態(tài)王等；基于PC的控制軟件，統(tǒng)稱軟PLC或軟邏輯，如亞控的KingAct以及即將推出的組態(tài)王嵌入版、西門子的WinAC等；生產(chǎn)執(zhí)
行管理軟件，許多專家也將這一類軟件歸為MES（Manufacturing Execution System），如Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等，另外，與通用辦公自動化軟件相比，組態(tài)軟件還應(yīng)包括相應(yīng)的服務(wù)。
其次，組態(tài)軟件應(yīng)具備如下功能及特征：工業(yè)過程動態(tài)可視化；數(shù)據(jù)采集和管理；過程監(jiān)控報警；報表功能；為其他企業(yè)級程序提供數(shù)據(jù)；簡單的回路調(diào)節(jié)；批次處理；SPC過程質(zhì)量控制；符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)。
2  組態(tài)軟件在全球及國內(nèi)市場的發(fā)展?fàn)顩r
在全球范圍內(nèi)，組態(tài)軟件市場已比較成熟，年增長速度大約在9%左右。
目前，全球知名的組態(tài)軟件廠商不足20家，但前6家占據(jù)了整個市場75%的份額。它們分別是Wonderware、Siemens、Intellution、Rockwell、GE Fanuc、Citech。

圖1  ARC對于亞洲自動化軟件市場增長的預(yù)測

亞洲由于中國和印度是發(fā)展中的大國，組態(tài)軟件的應(yīng)用潛力比較大，所以整個亞洲年增長速度大約在15%左右，當(dāng)然其基數(shù)也比較低。圖1是ARC對于亞洲組態(tài)軟件市場增長率的預(yù)測。
國內(nèi)市場可細(xì)分為高端和中低端。高端市場基本上由國外品牌的軟件占有，如一些國家級的大項目、大型企業(yè)的主生產(chǎn)線控制等。高端市場的特點是裝機(jī)量小，但單機(jī)銷售額大，目前國外品牌的軟件年裝機(jī)量沒有一家能超過1000套。中低端市場基本由國產(chǎn)軟件占有，亞控的組態(tài)王獨占鰲頭，占據(jù)了60%以上的份額，年裝機(jī)量5000套左右，但單機(jī)銷售額只有國外品牌的1/10~1/2。
國內(nèi)有近10家組態(tài)軟件公司，與國外軟件相比，最大的差距并不是在技術(shù)和品牌上，而是在企業(yè)的經(jīng)營策略上，如國內(nèi)不少組態(tài)軟件廠商不懂差異化經(jīng)營，主要競爭手段就是低價和免費服務(wù)；許多廠商還抱著“只要有市場占有率，利潤自然來”的產(chǎn)品時代的觀念，不惜代價擴(kuò)大市場占有率，這使得國內(nèi)雖然廠家眾多，但大多處于虧損或維持狀態(tài)，不能健康發(fā)展，也不能夠保證給用戶帶來長期的利益。
3  組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢
在組態(tài)軟件賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對組態(tài)軟件需求的提升；也決定了組態(tài)軟件將由過去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高和更廣的層面發(fā)展。
未來，組態(tài)軟件的發(fā)展將主要表現(xiàn)為如下一些特征：
(1)  開放性技術(shù)
組態(tài)軟件正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應(yīng)商都將組態(tài)軟件作為全廠范圍內(nèi)信息收集和集成的工具，這就要求組態(tài)軟件大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，如OPC、DDE、ActiveX控件、COM/DCOM等，使組態(tài)軟件演變成軟件平臺，在軟件功能不能滿足用戶特殊需要時，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行二次開發(fā)。組態(tài)軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)還便于將局部的功能進(jìn)行互連。在全廠范圍內(nèi)，不同廠家的組態(tài)軟件也可以實現(xiàn)互連。
(2)  構(gòu)造全廠信息平臺
ERP是國內(nèi)炙手可熱的話題，但目前的ERP主要應(yīng)用在商業(yè)企業(yè)的財務(wù)、銷售、物流等方面。在國內(nèi)外的企業(yè)生產(chǎn)中，還沒有多少企業(yè)能夠?qū)⑸a(chǎn)信息和ERP系統(tǒng)整合到一起，使生產(chǎn)效率和市場效益最大化，也就是說在工業(yè)現(xiàn)場和ERP之間存在著鴻溝，如何使實時歷史數(shù)據(jù)能夠進(jìn)入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代信息工廠迫在眉睫的需求。隨著大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)的日益成熟，全球主要的自動化廠商已發(fā)展了相關(guān)平臺，使組態(tài)軟件向著生產(chǎn)制造和管理信息系統(tǒng)的方向發(fā)展。組態(tài)軟件已經(jīng)成為構(gòu)造全廠信息平臺的承上啟下的重要組成部分。在未來企業(yè)的信息化進(jìn)程中，組態(tài)軟件將成為中間件，因為組態(tài)軟件廠商在既了解企業(yè)工藝、控制及生產(chǎn)制造需求，又能完成現(xiàn)場歷史數(shù)據(jù)的記錄、存儲及為ERP提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。
(3)  瘦客戶技術(shù)
2001年是許多網(wǎng)站的“冬天”，網(wǎng)站的紛紛倒閉并不意味著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本身存在問題，恰恰相反，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尤其是瘦客戶技術(shù)卻給組態(tài)軟件帶來了“春天”。因為組態(tài)軟件正在從單機(jī)向客戶服務(wù)器方向發(fā)展，使得通過Internet/Intranet觀察和控制生產(chǎn)過程的需求成為可能并且急劇增長。瘦客戶技術(shù)使得用戶可以在企業(yè)的任何地方都可以方便的獲取信息。而且，在企業(yè)IT人才和資源比較缺乏的情況下，使用瘦客戶技術(shù)只需要對服務(wù)器端進(jìn)行維護(hù)升級，可以使系統(tǒng)安裝和維護(hù)費用大幅度降低。2001年，在貴州鋁廠的熱電廠，北京長峰公司利用組態(tài)王的Internet版將上千個數(shù)據(jù)點匯總到一起，并且通過Intranet向外發(fā)布，允許100個用戶同時瀏覽查看，取得了良好的效果。
(4)  基于平板電腦和PDA的人機(jī)界面解決方案
液晶價格在不斷下降，平板電腦的制造技術(shù)日益成熟，預(yù)裝了WinCE的平板電腦在價格上、功能上、可靠性上比傳統(tǒng)的工控機(jī)都顯示出巨大的優(yōu)勢，尤其在一些控制要求相對簡單且需要人機(jī)界面的場合，平板電腦大有取代工控機(jī)的趨勢，這種趨勢近幾年日益明顯，將組態(tài)軟件移植到平板電腦上，不失為一個絕佳的選擇。平板電腦還有很好的擴(kuò)展，帶有現(xiàn)場總線接口的平板電腦不僅具有美觀的人機(jī)界面，還可以同時兼顧分布式現(xiàn)場控制。另外，數(shù)字終端已具備越來越強(qiáng)的功能和智能化，像現(xiàn)在可以看到的預(yù)裝了WinCE的PDA，它具備非常好的圖形能力。藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展迅速，據(jù)專家預(yù)測，其未來的傳輸距離可達(dá)100m，軟件方面，以XML為基礎(chǔ)的WML語言標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)建立。這些技術(shù)的發(fā)展為無線的人機(jī)界面解決方案提供了先決條件。和其他技術(shù)相比，無線的人機(jī)界面具有更低的費用，更快的連接、更容易地獲取重要的生產(chǎn)信息等優(yōu)點。典型的無線WEB產(chǎn)品由手持式PC和預(yù)裝的HMI客戶端軟件組成。目前在手持式PC上，WinCE的市場占有率上升很快，相比之下，原來的Palm操作系統(tǒng)市場逐漸萎縮。
(5)  嵌入式應(yīng)用軟件
目前的嵌入式應(yīng)用軟件主要基于DOS和各種實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，大多應(yīng)用在一些特殊場合和特殊設(shè)備上，隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，對這些特殊設(shè)備的控制也提出了更多的要求，尤其是人機(jī)界面和復(fù)雜控制方面的需求，PC的小型化、WinCE的發(fā)展為滿足這種需求奠定了基礎(chǔ)。為嵌入式系統(tǒng)量身定制的微型化的人機(jī)界面軟件是組態(tài)軟件廠商的新的發(fā)展方向。
(6)  軟硬件整體解決方案
家樂福是大家都很熟悉的一家法國公司，1963年，其第一家超級市場在巴黎郊區(qū)開張，30年內(nèi)，家樂富已發(fā)展成為一個年銷售額290億美元、市值約200億美元的國際連鎖超市集團(tuán)。家樂福之所以能迅速發(fā)展并成功，關(guān)鍵是他為客戶提供了優(yōu)異的效率，這就是現(xiàn)在一種比較成功的商業(yè)模式“one-stop-shopping”，即所謂的“一站式購買”，在工控行業(yè)就是軟硬件整體解決方案。西門子、GE、RockWell是傳統(tǒng)的PLC提供商，但短短幾年時間，他們都在HMI市場獲得巨大成功，像西門子的WinCC更是超越眾多老牌的產(chǎn)品成為世界第二。Wonderware在1998年被英國Invensys并購，Intellution在1995年被愛默生電氣并購，這都是軟硬件整體解決方案的最好例證。所以，組態(tài)軟件廠商與硬件廠商合作，為用戶提供軟硬件整體解決方案將是未來組態(tài)軟件發(fā)展的一大特征。
(7)  大規(guī)模定制
全球組態(tài)軟件廠商大多基于微軟的Windows平臺，技術(shù)也類似，產(chǎn)品功能上難以形成巨大的差距，不可能產(chǎn)生壟斷性的核心技術(shù)，即決定性的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)難以建立。所以，個性化方案和服務(wù)在競爭中日益重要。隨著現(xiàn)代工業(yè)“小批量、多品種”特征的形成，今后的組態(tài)軟件將朝著針對特殊行業(yè)和生產(chǎn)過程的大規(guī)模定制方向發(fā)展。即用特殊定制的產(chǎn)品來代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。如亞控針對電力的輸配電行業(yè)的特殊需求開發(fā)了“組態(tài)王電力版”。
(8)  以客戶為導(dǎo)向的軟件設(shè)計
如何站在客戶的角度來設(shè)計軟件是所有組態(tài)軟件廠商都應(yīng)面對的挑戰(zhàn)，組態(tài)軟件涉及從控制、人機(jī)界面到生產(chǎn)管理的多個層次，相應(yīng)存在著多個模塊，如亞控目前有組態(tài)王和軟邏輯兩大產(chǎn)品模塊，保持了不同模塊的一致性，能有效地減少用戶學(xué)習(xí)的時間。相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也便于產(chǎn)品在企業(yè)內(nèi)集成。這種一致性不僅表現(xiàn)在外觀和感受上，還表現(xiàn)在兼容性、平臺、編程工具、數(shù)據(jù)訪問、控制引擎及E-Business等諸多方面。例如西門子的WinCC和編程軟件STEP7使用了相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以用戶只需將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)點定義一次。
(9)  成為全球供應(yīng)商
WTO將給國內(nèi)的自動化廠商帶來深刻的影響，一方面國門對外打開，另一方面，國外的市場對國內(nèi)的自動化廠商也已打開。因為目前中國的市場份額只占全球的3%，所以成為全球組態(tài)軟件供應(yīng)商對于國內(nèi)組態(tài)軟件公司的發(fā)展至關(guān)重要。另外，國內(nèi)越來越多的系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商在未來可能成為世界級的公司，他們的產(chǎn)品向全球銷售時，他們更需要世界級的軟件廠商向他們提供產(chǎn)品和服務(wù)，這對國內(nèi)的組態(tài)軟件生產(chǎn)商是一個很好的發(fā)展機(jī)遇。
4  結(jié)語
在自動化領(lǐng)域，由于軟件技術(shù)與硬件技術(shù)、IT的聯(lián)系最為緊密，所以，其發(fā)展是最快捷，也最令人眼花繚亂的。組態(tài)軟件面世20年，與最初相比，其內(nèi)涵和外延都已大大擴(kuò)展，那么未來的10年、20年呢？對其發(fā)展趨勢的展望也是一個仁者見仁、智者見智的話題，究竟是“正”還是“誤”，若干年以后才能證明。筆者自90年代初開始接觸組態(tài)軟件技術(shù)，并在這一領(lǐng)域內(nèi)耕耘了近10年，在此主要從技術(shù)與商務(wù)的角度談了自己的看法，權(quán)當(dāng)拋磚引玉。也希望業(yè)內(nèi)的人士都來關(guān)心組態(tài)軟件，為該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。