XMagital-和利时新一代智能制造系统架构

近年来，国家高度重视工业数字化转型和智能制造的发展，将其视为推动制造业高质量发展、加快制造强国建设的关键。在新一代信息技术的推动下,制造业正从数字化、网络化迈向智能化的全新发展阶段。如何推进信息技术赋能新型工业化,推动两化深度融合,成为当前重要的国家创新战略。为此也陆续出台了一系列政策文件，为智能制造的建设和应用提供了有力保障。

党的二十届三中全会强调，“加快推进新型工业化，培育壮大先进制造业集群，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”。2024年3月13日，国务院关于印发《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》（国发〔2024〕7号），明确推动新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新的重要举措。将在工信部主管的27个重点行业率先推行，并计划2024到 2027年，完成约200万套工业软件和80万台套工业操作系统更新换代任务。2024年6月中国工信部与多部委联合发布了《国家人工智能产业综合标准化体系建设指南（2024版）》，旨在促进企业发展、引领产业升级、保障产业安全的支撑作用，更好推进人工智能赋能新型工业化。

“智能”是智能制造的核心，工业软件和人工智能作为新一代信息技术的代表，成为提升我国制造业竞争力的重要途径。近几年人工智能的快速发展为工业软件的智能化提供了强劲动力，人工智能特别是大模型以其强大的学习和推理能力在众多领域展现出卓越的性能和潜力，在辅助工业软件开发、工程实施、过程优化等方面已初步崭露头角，相信未来将全面推动过程管控的智能化、自动化和高效化。未来智能制造架构将实现全场景和全环节的工业AI支持，从智能设计、智能建设到智能生产、智能运维和智能服务，推动制造业向更高效、更智能的方向发展。

纵观工业企业的生产管控架构的发展历程，可归纳为三个主要阶段。

第一阶段：生产控制和管理孤岛式建设阶段。在这一阶段，生产控制和生产管理系统都是独立建设和部署的，各系统之间缺乏统一的数据标准和接口，难以实现互通和高效协同；

第二阶段：生产控制和管理双平台集成阶段。随着技术的发展，控制和管理系统开始通过网关等设备实现双平台的拼接集成，在此阶段，DCS/SCADA常常充当生产控制集成平台的作用，MES/MOM充当生产管理集成平台的作用。但这一阶段是管控分离的建设方式，仍然存在着数据、标准和模型不统一、系统间协调困难等问题；

第三阶段：生产控制和管理原生一体化集成阶段（未来趋势）。未来智能制造架构将向生产控制和管理原生一体化融合方向发展，通过提供统一的数据模型、平台框架、基础环境和服务化组件架构，实现了生产控制和管理系统的扁平化原生融合，实现各系统之间的无缝连接和互通，从而降低了系统集成成本和复杂度。通过软硬件解耦实现软件定义自动化，增强系统的灵活性和可扩展性，以适应快速变化的生产需求。

当前，我国正处于制造业迈向中高端的关键时期，面对市场多元化、需求个性化、开发周期短、低成本、高质量等新制造革命挑战，和利时以卓越的技术实力和敏锐的市场洞察力，为工业领域量身打造了XMagital平台-智能制造系统的新一代架构，这一架构的推出，不仅是我们企业发展的关键一步，更是响应国家政策、顺应行业发展潮流的重要举措。

XMagital平台与工业互联网平台在定位、架构、场景等多个维度上展现出一定的互补性。工业互联网平台重点在管理层面的信息互联和通用化服务，应用范围更为广泛。XMagital平台则更专注于智能工厂的管控一体解决方案。XMagital定位为一个贯穿智能工厂L0-L3的管控一体化工业软件平台，通过全局标识解析、服务一网到底、统一数据建模等技术打破生产控制与管理之间的壁垒，实现“互联互通互操作，即插即用即生产”，为智能工厂提供可按需定制和部署的管控一体化集成解决方案。在架构上，XMagital采用扁平化的“1个基础平台+N业务应用+集成开发工具”的协同框架，通过统一的数据模型和服务化组件，支撑各工业应用的灵活开发、部署实施和运行，以及系统未来的重构、升级和维护，解决了分层架构之间的协调困难、数据接口不统一等问题，大大降低了系统集成的复杂度和成本。XMagital为智能工厂提供从智能装备、自动化产线、数字化车间到智慧工厂的全场景服务和从设计、建设、生产、运维的全生命周期支撑，全面提升生产效率及产品质量，降低运维成本。XMagital为智能制造系统集成商和工业软件开发者提供丰富易用的开发工具，实现业务应用APP化和敏捷开发，快速适应内外部变化，降低软件开发和实施成本。

XMagital是一套原生融合的智能制造系统软件架构，是支撑工业软件从开发到服务的全生命周期的基石，是和利时应对工业企业数字化转型的全新商业理念，是工业数智化转型架构师，也是和利时为助力企业数字化转型而打造的全面解决方案。其具有以下三个核心优势：

1. 原生融合 XMagital通过多模态数据融合建模、管控一体化编排、分布式任务协同等关键技术深度融合IT与OT，重构ISA95分层架构，实现各层应用与平台服务组件之间的扁平化原生融合。这一架构消除了传统工业软件系统中各层级之间的隔阂，确保企业生产、管理等各环节的应用系统能够无缝协同工作，显著提升整体运营效率。这种原生融合的优势具体体现在以下几点：
   1. 结构扁平，高度灵活：以数据为中心，简化了系统层级，促进了数据的快速流通与处理，能够迅速适应变化，满足多样化的业务需求，即时响应市场变化，加速决策过程。
   2. 弹性扩展，无限潜能：采用虚拟化技术支持多种软件部署方式，根据业务增长灵活调整资源，确保持续高效运行。为创新提供了广阔空间，新技术能够轻松融入。
   3. 节约成本，加速转型：采用开放标准，统一数据底座和服务框架，减少了不必要的重复建设，降低了初期投资成本。缩短了数字化转型的周期，快速实现价值回报。
   4. 解绑束缚，敏捷投资：构建全面开放的数据模型和服务接口标准，避免了对单一供应商的过度依赖，保障了企业的自主权。根据企业发展阶段灵活规划投资，优化资源配置。采用小步快跑策略，实现敏捷投资与即时收益。

XMagital的这一创新架构不仅加速了企业的数字化转型，更为其长远发展铺设了一条高效、灵活且可持续的道路。

为保障融合安全，我们在设计和构建XMagital框架时，就将信息安全能力内置其中，从而实现“内生安全”。整体架构严格遵循等保2.0标准，按照等保三级要求进行全面安全设计。从系统设计、编码开发、测试验证到构建发布和部署运行，建立了涵盖全生命周期的安全体系。通过安全设计规则、安全编码实践、多种安全测试手段以及固件签名、数字水印、访问控制等安全技术措施，为企业工业生产和数据资产提供了坚实可靠的安全防护，确保平台稳定、安全运行。

传统ISA-95架构，存在网络层级多、通信协议多、IT/OT分离、跨层访问难等问题。XMagital采用扁平、通用、融合的工业网络，IT与OT充分打通，全量数据在“一网到底”中畅通无阻地流动，纵横贯通，高效协同。

在工业网络架构上，将生产控制网络与生产管理网络进行融合，实现一网到底，采用多优先级切片技术，在保证控制实时性的前提下，可实现现场设备、控制系统、管理软件等各层次组件和应用对等访问，实现去中心化。通过统一的工业数据对象传输协议，替代当前市场上广泛应用且种类繁多的工业通讯协议，不仅简化了网络架构，降低了采购和维护成本，还提高了系统的稳定性和可靠性。

基于统一且开放的协议和模型标准，真正实现了“互联互通互操作，即插即用即生产”。此外，新协议内置了基于国密算法的安全机制，确保数据在传输过程中的完整性与保密性，有效抵御外部威胁与内部误操作。

在控制架构上，基于软件定义自动化思想，通过虚拟化技术，实现软硬件解耦。控制器硬件即可以采用专用硬件，也可以采用通用硬件，控制功能可以按需要灵活分布式部署。

2. 开放生态

基于统一且开放的协议和模型标准，XMagital平台积极构建广泛的生态系统，吸引企业、高校、科研院所和开源组织等众多合作伙伴。各方在平台上共享成果，共同推动工业技术创新与应用拓展。客户可自由选择与集成符合平台标准的设备和应用 APPs，避免供应商锁定，实现真正的互联互通互操作，激发工业创新活力。

生态圈的建设过程中也应全面考虑对国产化的支持，从软件和硬件两方面入手，推动自主可控能力的提升，软件方面，优先适配国产工业软件，包括系统、应用、中间件等。加强国产软件与XMagital平台的融合，提升平台的核心服务能力。硬件方面，考虑国产硬件设备的性能与稳定性的基础上，推动其在XMagtial平台中的广泛应用。加强软硬件适配标准的制定与推广，构建自主可控的生态环境，促进国产软硬件系统的整体发展。

XMagital生态以其独特的架构和开放的理念，为工业软件的发展注入了新的活力。一方面，XMagital生态建设推动了工业软件的集成与创新。通过提供统一的数据接口和模型标准，实现生态圈内的仪表、装备以及各层应用之间的互联互通互操作。简化了系统集成过程，降低了实施成本，同时也促进了新技术和新应用的快速引入和迭代。另一方面，XMagital生态建设促进了工业知识的共享与变现。和利时作为自动化服务提供商，擅长自动化整体解决方案，全行业工业知识往往需要行业生态合作完成。生态圈内的企业、高校、科研院所等合作伙伴可以共享工业知识，共同开发基于XMagital平台的应用，从而实现知识的快速商业变现。

3. 全面智能

全面智能是XMagital平台和生态的重要特征之一，它体现在工业软件的全场景和全环节应用中。这一理念贯穿于智能设计、智能建设、智能生产、智能运维以及智能服务等各个环节，旨在推动制造业向更高层次的智能化转型。

XMagital的全面智能主要体现在两个方面，平台智能与应用智能。就平台智能而言，平台提供了全方位的智能化工具，包括业务建模、逻辑编排、AI套件、数字孪生、工业优化、页面设计，工程配置、运维检测等，支撑应用从开发、部署到运维的全生命周期。

我们规划XMagital的智能工具将经历4个主要的发展阶段，即Manual->Copilot->Agent->Expert Agent，目前处于第二阶段的初级阶段：

1. Manual：工具的初始阶段，开发、组态、配置等工作完全依靠工程师的手动操作；

2. Copilot：引入大模型作为智能助手，在一些环节上辅助工程师更为方便的使用工具完成任务，这个过程以人为主，AI为辅；

3. Agent：进入智能体的代理阶段，Agent作为智能主体具备单独完成任务的能力，可独立操控工具完成给定的任务，工程师进行监控和微调，这个过程以AI为主，人为辅；

4. Expert Agent:智能工具进化的终极阶段，作为专家般的存在，充分利用工具，完全解放人力，实现开发、部署、运维的无人化。

和利时推出的这一工具集，是其多年深耕行业与软件技术创新的结晶，它实现了从底层到顶层、从设计到服务、从人员到系统的全方位、全场景智能覆盖。

1. 从智能传感器、智能执行器等底层设备到智能车间、智能工厂乃至智能企业的整体架构，确保了企业智能化转型的每一个细节都不被遗漏；

2. 从智能设计、智能生产到智能产品和智能服务的全流程环节，形成了一个闭环的智能化生产与服务体系；

3. 从研发人员、工程人员到实际用户的全参与人员，都能在这一体系中找到适合的智能化工具和应用。

这将全面推动企业在产品研发、生产制造、运营管理和客户服务等全产业链的智能化变革。为AI技术全面服务于产品全生命周期与工厂全生命周期奠定了扎实的数据及知识基础，从而为AI+控制、AI+工艺、AI+运营、AI+运维等诸多智能化应用场景提供了全面的智能驱动，助力企业应用智能的全面发展，进而实现精益运营，推动制造业高质量发展。

应用智能注重于将先进的智能技术应用于制造过程中，通过实时监控、预警和优化，确保生产线的稳定运行。在智能生产环节，XMagital平台通过集成各种智能设备和传感器，实现生产数据的实时采集和分析。这些数据为生产调度、质量控制和能耗管理等场景提供了有力支持，推动了生产过程的自动化和智能化。智能运维方面，平台提供远程监控、预测性维护和故障预警等功能，有效降低了设备停机时间和维修成本。同时，通过数据分析，还可以发现潜在的生产瓶颈和改进点，为持续优化生产流程提供依据。在智能服务领域，XMagital平台支持基于大数据和大模型的客户服务，包括智能问答、故障诊断和远程支持等。这不仅提高了客户满意度，还为企业带来了更多的增值服务机会。

XMagital架构综合了“原生融合、开放生态、全面智能”三大核心特征，作为工业和基础设施领域全新的、领先的数智化转型技术平台和架构，将不断演进和迭代。XMagital将继续秉持创新、开放、合作的发展理念，拓展应用领域和生态合作伙伴，与广大工业企业携手共进，共同塑造更加智能、高效、可持续的工业未来！欢迎广大企业加入我们的工业数智化转型之旅，共同探索 XMagital带来的无限可能！