作者：彭昭（智次方創始(shi)(shi)人(ren)、云和資本聯合創始(shi)(shi)合伙人(ren)）
這是(shi)我的第366篇專欄文章。
作為一名自動化專業的畢業生，雖(sui)然我所(suo)從事的領(ling)域已經與專業相去甚遠，但每當(dang)目(mu)睹工業自動化領(ling)域的最新進展(zhan)，內(nei)心總是難(nan)掩激動。
2023年7月，我曾撰文。彼(bi)時，以虛擬PLC為抓(zhua)手的開放自(zi)動化猶(you)如一股颶風(feng)，掀起了(le)工業自(zi)動化界的技術新浪潮。
而今天(tian)，夢想照進(jin)現(xian)實，我們終(zhong)于見證了這場(chang)浪潮(chao)的最新“登陸點(dian)”——在過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化領域。埃克森美孚位于路易(yi)斯(si)安那州巴(ba)吞魯日的工廠正式成功運行了全球首個100控制器量級(ji)的開放(fang)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化（Open Process Automation，OPA）系統(tong)，標志著開放(fang)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化正式邁(mai)入“實戰(zhan)元年”。
用埃克森美孚工程師們的話說，這不僅是一次架構的進化，更是一場關于工業控制系統本質的重構。
埃克森美孚技術與工程部的Dave Hedge曾經歷了21次過程控制系統的轉換。他表示，從傳統DCS系統遷移到OPA系統的差異，就像是從使用鉛筆和紙張轉變為使用平板電腦一樣巨大。
埃克森美孚的研發團隊負責人David DeBari更是將OPA稱為一次“量子躍遷”（quantum leap forward），相當于控制技術從機械(xie)時代躍升至數(shu)字時代那樣的跨越。
這(zhe)不僅是(shi)一個架構(gou)的(de)變化，更是(shi)一次工業神經系統(tong)的(de)重編(bian)碼。
因此(ci)，在今天(tian)這篇文(wen)章中，我(wo)們將(jiang)(jiang)一起(qi)探索這項最(zui)新進展：為什(shen)么這一突(tu)破(po)不僅(jin)僅(jin)是技術(shu)的(de)勝(sheng)利，更是工業新思維的(de)勝(sheng)利?以及它將(jiang)(jiang)如(ru)何重塑我(wo)們的(de)工業控制系統，乃至(zhi)智(zhi)能工廠的(de)未(wei)來?
從“狂飆”到“落地”：OPA燈塔點亮
2025年3月，埃克(ke)森(sen)美孚公布了一項重大進展(zhan)：位(wei)于(yu)美國巴吞魯日的樹脂精(jing)煉廠已全面運行基于(yu)O-PAS標準(zhun)的開放流(liu)程自動化系(xi)統。
在過程自動化領域，創新向來不易。據工程師們透露，埃克森美孚的這項OPA努力歷時16年，終于取得了豐碩的成果。
早(zao)在2018年初(chu)見成效之時，埃(ai)克森(sen)美孚(fu)就為OPA技(ji)術申請了(le)(le)專利(li)，并在隨后將其無償捐贈給(gei)國際開放標準組(zu)織，以期推(tui)動(dong)整個行業(ye)(ye)的標準化(hua)進程(cheng)。2020年，埃(ai)克森(sen)美孚(fu)位(wei)于新澤西州的研(yan)究中(zhong)心首次實現了(le)(le)OPA控制系統在高溫高壓條件下(xia)的運(yun)行驗證，為后續商業(ye)(ye)部署(shu)奠定了(le)(le)堅實基(ji)礎(chu)。
正如(ru)埃克森美孚首席自動化(hua)與過程控制(zhi)工(gong)程師Whit McConnell所言：“轉(zhuan)向開(kai)放、安全、基于標(biao)準(zhun)的系統將有助于促進創新，并提(ti)高自動化(hua)投(tou)資(zi)的回報。”
通過實際部署，埃克(ke)森美孚(fu)不僅(jin)為自身鋪平了(le)轉型之路，也(ye)為整(zheng)個行(xing)業(ye)提供了(le)典范。
100個控制器+1000個I/O點(dian)+虛擬化調度(du)
軟(ruan)硬件徹(che)底解耦，組件可替(ti)換(huan)、可插(cha)拔、可互操(cao)作
系統上線到投產僅數(shu)周內完成，運(yun)行穩定
節省大約50%系統(tong)成本
實現遠程(cheng)運維，工程(cheng)師首次(ci)“離廠休假”
這個項目的成功意味著OPA已經不再是實驗室里的“概念”，也不僅僅是局部驗證的成果，而是每天穩定運行、交付真實產出的完整過程控制系統。這不僅是從1到100數量的(de)積(ji)累，更是多家工控供應(ying)商協同的(de)杰(jie)作，揭示了系統(tong)可擴展性和可靠性的(de)質(zhi)的(de)飛躍。
項(xiang)目(mu)實(shi)施之后，現(xian)場操作員甚至(zhi)可以安心“離廠度(du)假(jia)”，不(bu)再像(xiang)過去(qu)那樣隨時準備“搶修DCS”。據埃(ai)克森美(mei)孚工程師Toriano Jackson描(miao)述(shu)：“我曾在這里支持3套(tao)DCS系統14年(nian)，現(xian)在終于可以去(qu)度(du)假(jia)了。”
埃克森美孚用行動告訴我們：開放自動化，不僅能跑，而且跑得穩、跑得快、跑得值。
與傳統DCS相(xiang)比，OPA的(de)成(cheng)本優勢不(bu)是(shi)“略(lve)低(di)”，而是(shi)接近“腰斬”，這背后有著(zhu)深刻(ke)的(de)邏輯。
根據開放過程自動化聯盟COPA的最新成本分析，采用OPA架構的系統在初始投入和生命周期總擁有成本（TCO）上，相較傳統DCS節省幅度高達47~52%，核心結論包括：
系統硬(ying)件與軟件初始成本節(jie)省(sheng)≥52%
系統集成(cheng)總成(cheng)本節(jie)省≥10%
25年生命周期總擁有成本(ben)節省47%~70%（視系統復雜度(du)而定）
節省的核心原(yuan)因在于：
軟硬件解耦：控制器與I/O分離(li)，升級(ji)時無需更換整套設備；
虛擬化部署：控制(zhi)器運(yun)行在(zai)標準服務器中(zhong)，支持快速擴(kuo)展與維護；
標準化通信與接口：打(da)破(po)廠(chang)商綁定(ding)，降低維(wei)護與集(ji)成成本。
通過對比多套(tao)DCS系(xi)統與OPA架構，結果(guo)顯示：在排除現場設備與電纜的(de)前提下，僅控制系(xi)統部分，OPA平均生(sheng)命周期成本(ben)僅為傳統系(xi)統的(de)一(yi)半。
在(zai)工(gong)業控制領域盤亙多年的(de)掣肘是DCS、PLC的(de)硬(ying)件(jian)(jian)往往和軟件(jian)(jian)捆綁，造成了不同廠家的(de)產品不但沒有兼容性、互操作性，而且在(zai)系統和軟件(jian)(jian)升級(ji)的(de)時候，用(yong)戶只(zhi)能(neng)(neng)依(yi)賴原來(lai)的(de)廠家。一旦服務缺失（譬如(ru)備件(jian)(jian)不能(neng)(neng)供(gong)應、難以引進新的(de)軟件(jian)(jian)技(ji)術(shu)等(deng)），最終用(yong)戶是無能(neng)(neng)為(wei)力的(de)。
這一(yi)壁壘橫亙在工業(ye)自動化(hua)行(xing)業(ye)面前，大(da)大(da)制約(yue)了(le)進一(yi)步(bu)的高質量發展。
OPA燈塔項目的點亮，猶如過程自動化領域也迎來了“安卓時刻”。類似于智能手機的開放生態，OPA正在為工業自動化打造一個“應用市場”，未來可能出現更多的基于標準平臺的“工業APP”。
還有一(yi)個轉變(bian)正在(zai)默默發生，也就(jiu)是(shi)控(kong)(kong)制(zhi)系統(tong)實(shi)現(xian)了從“控(kong)(kong)制(zhi)”到(dao)“賦(fu)能(neng)”的蛻變(bian)，傳統(tong)DCS是(shi)被動執行(xing)，而(er)OPA通(tong)過邊緣計算和AI，讓(rang)控(kong)(kong)制(zhi)器從單純的執行(xing)者變(bian)為決(jue)策(ce)的賦(fu)能(neng)者。
從“去DCS”到“重新定義控制系統”：開放自動化的真義
很多人將開放自動化理解為“去中心化”或“去DCS”，但這只是表象。就如安卓系統的本質并非“去蘋果”，而是通過標準化接口和虛擬化抽象層，構建起多廠商協同創新的生態平臺。真正的變革并非“去掉誰”，而是徹底改變“誰做什么”和“怎么做”。
開(kai)放自動化的核心不(bu)在(zai)于(yu)“開(kai)放代碼”或“開(kai)放硬件”，而在(zai)于(yu)“接口標(biao)準化+架構解(jie)耦+生態共建”。它的本(ben)質，是一次(ci)從“封閉系統”向“平臺操(cao)作系統”的躍遷。
就像安卓系統通過抽象層實現了應用生態的爆發，OPA正在將控制系統變成真正意義上的“工業APP平臺”：
控制器(qi)不(bu)再綁定(ding)特定(ding)硬(ying)件，而是運行(xing)在虛(xu)擬環境中
各類控制邏輯(ji)封裝為“功能塊”，可跨平臺部(bu)署
控制系統也將擁有“應用商店(dian)”模式，支持快速調用與(yu)升級(ji)
埃(ai)克森(sen)美孚的做法帶(dai)來了(le)三大模式(shi)轉(zhuan)移：
從產品到平臺：控制系統不再是(shi)硬(ying)件綁定(ding)的(de)(de)“黑盒”，而是(shi)軟(ruan)件定(ding)義、可編排的(de)(de)“計(ji)算平(ping)臺(tai)”。
從項目到生態：OPA由多方共建（殼牌、橫(heng)河電(dian)機、中控技(ji)術等），形(xing)成“平臺+模(mo)塊”的商業模(mo)式。
從升級到演進：控制系統不(bu)再是(shi)20年(nian)一換的“大手術”，而是(shi)像(xiang)手機系統一樣，在線滾動(dong)升級、實時(shi)演進(jin)。
這正是埃克森美(mei)孚工(gong)程師所說的“quantum leap forward”（量子躍(yue)遷(qian)）的威(wei)力。
OPA的開放性不僅體現在硬件解耦上，更體現在過程控制系統正逐步演化為“工業APP平臺”。
就像智能手機(ji)可以(yi)安裝各(ge)種APP一樣(yang)，OPA賦(fu)予(yu)了過程控(kong)制系統“模(mo)塊化功能調用(yong)(yong)”的能力，使得供應商、開發者、用(yong)(yong)戶可以(yi)按(an)需組合、快速部(bu)署、即(ji)插即(ji)用(yong)(yong)。
可以認為OPA的(de)技術路線實現了真正的(de)IT/OT融合：
控制器啟動(dong)時間<18分鐘，支持容器運行、鏡像調用、遠程維護；
支(zhi)持(chi)Linux+OPC UA+微服務架構(gou)，打破傳統OT系統“黑箱”的思維；
運維模式從“重部署(shu)”轉向“輕更(geng)新”，讓控(kong)制系統像(xiang)手機系統一樣自動(dong)升級補丁。
OPA不是把IT搬進工廠，而是讓OT具備IT的演進能力。同時讓OT產生了追趕IT的時間壓縮效應：開放生態將技術迭代周期從數年縮短至數月，加速產業進化。
結合虛擬PLC與OPA燈塔項目，我們看到工業控制系統正在(zai)經歷一場(chang)深層次(ci)的重塑：
這意味(wei)著：工業過程控制(zhi)的下一(yi)代(dai)操作系(xi)統，正在成型。
OPA的(de)技術核心之一是基于(yu)IEC 61499標準(zhun)的(de)功(gong)能(neng)塊(kuai)(kuai)模型。這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)塊(kuai)(kuai)將控制(zhi)邏輯模塊(kuai)(kuai)化、標準(zhun)化，可運行于(yu)任何(he)兼容平臺，實(shi)現“一次(ci)開(kai)發(fa)，多處部署”。
在OPA架構下，控制邏(luo)輯被封裝為可移植的功能塊。這些功能塊結合OPC UA和容器技術，構建了一個“控制系統的APP應用(yong)市場”：
模型預(yu)測控制（MPC）等(deng)高級算(suan)法(fa)嵌入(ru)功能塊中，遠超傳統PID性能；
功能塊可運行于不(bu)同廠商控制器中，實現“一次開(kai)發，多處部署(shu)”；
與OPC UA方法調用(yong)（method-call）機制結(jie)合，實現(xian)“軟(ruan)件即(ji)服務”的(de)實時調用(yong)；
未來可通過“控制APP應用市場”形式(shi)進行開放式(shi)功(gong)能發布與下載。
控制系統(tong)正走向“應用(yong)商店”模(mo)式(shi)，真正擁抱DevOps和微(wei)服務理(li)念(nian)。這意味著：控制系統(tong)從(cong)“寫死在硬件里的(de)功能(neng)”，變成了(le)“可(ke)以像積木一樣(yang)組合調用(yong)的(de)服務”。
雖然OPA的體(ti)系(xi)結構為成本與創新(xin)打開了空(kong)間，但也需正視(shi)其系(xi)統集成的現實難點：
初期系統集成成本(ben)略高，因需連接多(duo)廠商(shang)組件與軟(ruan)件協議(yi)；
HMI自(zi)動重連等功能尚未完全成(cheng)熟，需不(bu)斷完善生(sheng)態工(gong)具(ju)鏈；
標準普及度需進一步(bu)提升，如模塊(kuai)封裝、部署工具、認證等仍待完善；
工程師的角色需從“配(pei)置(zhi)者(zhe)”轉(zhuan)向“系統編排(pai)者(zhe)”。
但隨著項目復制、廠商適配、工具鏈成熟，集成成本將大幅下降，并最終通過“開發套件+模塊商店”方式快速部署。正如埃克森美孚的工程師所言：“OPA的最大價值在于，它不是一次性集成，而是一個可復用、可演進的生態系統。”
打造“國產OPA”的黃金窗口期
在我們(men)熟悉(xi)的PC世(shi)界中，Office、Photoshop、WPS都已經從“本(ben)地安裝”走向“云端(duan)調用”。類似的變革，正在自動化領域悄然上(shang)演。
虛擬PLC和OPA是起點，平臺化控制是方向，生態協同是底座。在OPA標(biao)準(zhun)下，控(kong)(kong)制(zhi)系統將以(yi)“軟件包+通用硬(ying)件+云邊混合(he)部(bu)(bu)署”的(de)形(xing)式存在。未(wei)來的(de)控(kong)(kong)制(zhi)器，不再(zai)是(shi)一塊硬(ying)邦邦的(de)設(she)備，而是(shi)一種可被調用、可被組合(he)的(de)“控(kong)(kong)制(zhi)能(neng)力(li)”。這為“PLC即服務”打開(kai)了大門，也為中小企(qi)業部(bu)(bu)署先進控(kong)(kong)制(zhi)系統提供了可能(neng)性。
OPA的(de)意義(yi)不僅局(ju)限于能(neng)源行業，還將惠(hui)及食品飲料、汽車(che)、制(zhi)藥(yao)、冶金、礦業等眾多制(zhi)造場景。這(zhe)意味著，OPA不只是埃(ai)克森美孚這(zhe)家“能(neng)源巨頭的(de)游戲(xi)”，而(er)是“所(suo)有制(zhi)造業的(de)未來”。
作(zuo)為工業大國，OPA對(dui)中國而言是一個明顯的機遇(yu)，我們或許正處于打造(zao)“國產OPA”的黃(huang)金(jin)窗口期。
中國(guo)在自動化系統(tong)、工業控制、邊(bian)緣計算(suan)等(deng)領(ling)域(yu)并不缺乏技術積(ji)累(lei)，缺的(de)是標準共(gong)識(shi)與(yu)生態(tai)(tai)協同。在PLC、SCADA、邊(bian)緣計算(suan)、工業網絡等(deng)領(ling)域(yu)，中國(guo)已有深厚積(ji)淀。但在OPA生態(tai)(tai)建(jian)設上(shang)仍屬早期階段，這意味(wei)著(zhu)我們(men)正享有“后發優(you)勢”的(de)戰略機遇期。
這些機遇包括：
標準參與窗口：積極參與(yu)O-PAS、OPC UA、IEC 61499等(deng)國際標準(zhun)制定，推動“中國貢獻(xian)”。
打造燈塔項目窗口：鼓勵頭部(bu)企業牽(qian)頭試點“國(guo)產OPA”工程。
平臺商業模式窗口：推動“控制器(qi)即(ji)平臺、PLC即(ji)服(fu)務”的新商(shang)業(ye)模式，重塑盈利邏輯。
未來的勝利，不屬于某一家廠商，而屬于標準與生態。
2025年(nian)3月(yue)11日，OPC基(ji)(ji)金會宣布(bu)其董(dong)(dong)事(shi)會新增三位成(cheng)員(yuan)，華(hua)為工業(ye)數字化首席戰略官(guan)胡(hu)靜宜博士位列其中。靜宜博士成(cheng)為首位擔(dan)任OPC基(ji)(ji)金會董(dong)(dong)事(shi)的中國人(ren)，華(hua)為也是(shi)第一家進入(ru)OPC基(ji)(ji)金會董(dong)(dong)事(shi)會的中國公司，這具有里程碑式的意義。
從OPA燈塔項(xiang)目的參與方角度(du)來(lai)看(kan)，國(guo)內具(ju)備擎天(tian)之力的企業(ye)眾(zhong)多。舉例(li)而言(yan)，2024年9月底(di)，中國(guo)石(shi)(shi)化資(zi)本(ben)投資(zi)入股和利時自動(dong)化公司，豐富了中石(shi)(shi)化在工業(ye)自動(dong)化領域的投資(zi)布局。這(zhe)表明中石(shi)(shi)化已經(jing)擁有實(shi)(shi)施國(guo)產OPA工程(cheng)的場景、技術和實(shi)(shi)力。
展望未來，AI+OPA開放架構將成為自主工廠的起點。埃克森美孚項目展示了OPA與AI、數字孿生的(de)天然融(rong)合(he)能力。未來，控制系(xi)統將具備：
自(zi)適(shi)應能力（Adaptive）：根據(ju)實時數據(ju)自(zi)動優化(hua)控制邏輯
自(zi)修(xiu)復能(neng)力（Self-healing）：識別故障、自(zi)動切換控制路徑
自協同能力（Collaborative）：跨(kua)設備、跨(kua)系(xi)統(tong)、跨(kua)工(gong)藝聯動
如果說虛擬PLC是一(yi)個突破口，那(nei)么OPA就是重(zhong)構整個工業(ye)控制體系(xi)的通道。AI不會取代控制系(xi)統(tong)，但(dan)開(kai)放架構將為AI提供連接與落(luo)地的土壤。正如自(zi)動(dong)駕駛需(xu)要(yao)自(zi)動(dong)變(bian)速箱一(yi)樣，智能制造需(xu)要(yao)開(kai)放控制系(xi)統(tong)。
AI+OPA，重構自主制造的神經系統。OPA不僅解耦了控制系統的“肌肉”，更為AI等智能算法騰出了“神經中樞”。
未(wei)來可(ke)預(yu)見的三大趨勢包(bao)括：
軟件定義(yi)控制系統（Software-Defined-DCS）將成為主流架構；
AI驅(qu)動的自(zi)主優化將(jiang)嵌入(ru)功能塊，實現“自(zi)調參(can)、自(zi)修復、自(zi)協(xie)同(tong)”；
全(quan)生(sheng)命周(zhou)期數字孿生(sheng)將在OPA平臺(tai)上運行(xing)，打造(zao)真正的(de)“自驅工廠”。
控制系統不再是(shi)自動化的終點(dian)(dian)，而是(shi)智能制造的起(qi)點(dian)(dian)。OPA的真正價值在(zai)于它開啟了無(wu)限可(ke)能的創新空間。
寫在最后
埃克(ke)森美孚的(de)OPA燈塔項目(mu)，不(bu)僅點(dian)亮了過(guo)程(cheng)自動化的(de)未來，更為智能制造的(de)創新空間開啟了一扇大(da)門。
從虛擬PLC到OPA，從“軟硬件解耦”到“生態(tai)協同”，工業自動化正經歷(li)一(yi)場深刻(ke)的范式(shi)重塑。這不僅(jin)僅(jin)是(shi)技術(shu)的進步，更是(shi)思維的革新。開放性(xing)、互操作性(xing)、即插(cha)即用，正成為新一(yi)代工業控制系統的關鍵(jian)詞。
對于中(zhong)國而言，這既(ji)是挑(tiao)戰，更是機(ji)遇。
參考資料：
1.軟硬件解耦勢頭強勁，開放自動化成為新共識，PLC正沿著虛擬化之路“狂飆”，作者：彭昭，來源：物聯網智庫2.New insights: 100-controller ExxonMobil Open Process Automation，作者：Mark T. Hoske，來源：Control Engineering3.A “quantum leap forward”: We’re pioneering a new automation technology that could transform manufacturing，來源：ExxonMobil
