作者：彭昭（智次方創始(shi)人、云(yun)和資本聯合創始(shi)合伙人）
這是我的第366篇專(zhuan)欄文(wen)章。
作為一名自動化專業的(de)(de)畢業生(sheng)，雖(sui)然(ran)我所(suo)從(cong)事的(de)(de)領域(yu)已經與專業相去甚遠(yuan)，但每(mei)當目(mu)睹工業自動化領域(yu)的(de)(de)最新進(jin)展，內心總(zong)是難掩激動。
2023年7月(yue)，我曾(ceng)撰文。彼時，以虛擬PLC為(wei)抓手(shou)的開放自動(dong)化猶如一股(gu)颶風(feng)，掀(xian)起了(le)工(gong)業自動(dong)化界的技術新浪(lang)潮。
而(er)今天，夢想照(zhao)進現實，我們終(zhong)于見證了這場(chang)浪(lang)潮的最新“登陸點”——在過程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)領域。埃克(ke)森美孚(fu)位于路易斯安那州巴(ba)吞(tun)魯日的工廠(chang)正式(shi)成功運行了全球(qiu)首個100控制器(qi)量級的開放過程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)（Open Process Automation，OPA）系統，標(biao)志著開放過程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)正式(shi)邁入(ru)“實戰元年”。
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(zhi)技術從(cong)機械時(shi)代躍升至數字時(shi)代那樣的跨(kua)越(yue)。
這不(bu)僅是一個架構的變化，更是一次工(gong)業神經系統的重編碼。
因此，在今天這篇文章中，我們(men)將一起探索(suo)這項最新進展：為什么這一突破不僅僅是(shi)技術的勝利(li)，更是(shi)工(gong)業(ye)新思維的勝利(li)?以及它將如何重塑我們(men)的工(gong)業(ye)控制系統，乃至(zhi)智(zhi)能工(gong)廠的未來?
從“狂飆”到“落地”：OPA燈塔點亮
2025年3月，埃克(ke)森美孚公布了一項(xiang)重大進展：位于美國巴吞魯日的(de)樹(shu)脂精煉廠(chang)已全面運(yun)行基于O-PAS標準的(de)開放流程自動化系統。
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。
早在2018年初(chu)見(jian)成效之時，埃克森美孚就為OPA技術申請了(le)(le)專(zhuan)利(li)，并在隨后(hou)(hou)將其無(wu)償捐贈給國際開放(fang)標(biao)準(zhun)組織，以期推動整個行業的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)進程(cheng)。2020年，埃克森美孚位(wei)于新澤西州的(de)研究中心首(shou)次實(shi)現了(le)(le)OPA控制系(xi)統在高溫高壓(ya)條件(jian)下的(de)運行驗證，為后(hou)(hou)續商(shang)業部署奠定了(le)(le)堅(jian)實(shi)基礎。
正如埃克森美孚首席自動(dong)化與(yu)過程控制工程師Whit McConnell所言：“轉向開放(fang)、安全、基于標(biao)準的系統(tong)將(jiang)有助于促進創(chuang)新(xin)，并提高(gao)自動(dong)化投(tou)資的回報(bao)。”
通過實際(ji)部署(shu)，埃克森美孚不僅為(wei)自(zi)身鋪平了轉(zhuan)型之路，也(ye)為(wei)整個(ge)行(xing)業提供了典范(fan)。
100個控制器+1000個I/O點+虛擬(ni)化調度
軟硬件(jian)徹底(di)解耦(ou)，組件(jian)可(ke)替換(huan)、可(ke)插拔、可(ke)互操(cao)作
系(xi)統(tong)上(shang)線到(dao)投產僅數周內完成(cheng)，運行穩定
節省大約(yue)50%系統成本(ben)
實現遠程運維，工程師首(shou)次“離(li)廠休(xiu)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(shu)量的積(ji)累，更是多(duo)家工(gong)控(kong)供應商協同的杰作，揭示(shi)了系統可擴展性和可靠(kao)性的質的飛躍。
項(xiang)目實施之(zhi)后，現(xian)場操作員(yuan)甚至(zhi)可以安心(xin)“離廠(chang)度假”，不再像(xiang)過(guo)去那樣隨(sui)時準備“搶修(xiu)DCS”。據(ju)埃克(ke)森(sen)美孚工程師Toriano Jackson描述：“我曾在這(zhe)里(li)支(zhi)持3套DCS系統(tong)14年(nian)，現(xian)在終(zhong)于可以去度假了(le)。”
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相比，OPA的(de)成本(ben)優勢(shi)不(bu)是“略低”，而是接近“腰斬”，這背后有著深(shen)刻的(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：
系統硬件與軟件初始成本節省≥52%
系統(tong)集成(cheng)總成(cheng)本節省≥10%
25年生(sheng)命(ming)周(zhou)期總擁有成本節省47%~70%（視系統復雜(za)度而定(ding)）
節省的核(he)心原因在(zai)于：
軟硬件解耦：控制器與I/O分離，升級時無(wu)需更換整套設備(bei)；
虛擬化部署：控制器運(yun)行在標準(zhun)服務器中，支持快速擴(kuo)展與維護；
標準化通信與接口：打破廠商綁定，降低維護(hu)與集成成本。
通過對比(bi)多(duo)套DCS系統(tong)與OPA架構，結(jie)果顯示：在排除現場設備(bei)與電(dian)纜的前提下(xia)，僅控制系統(tong)部分，OPA平均生命周(zhou)期成本僅為傳統(tong)系統(tong)的一半。
在工業控制領域(yu)盤(pan)亙(gen)多(duo)年的掣肘是DCS、PLC的硬(ying)件(jian)(jian)往(wang)(wang)往(wang)(wang)和(he)(he)軟(ruan)件(jian)(jian)捆綁，造成了不同(tong)廠家(jia)的產品不但沒有兼容性(xing)、互(hu)操作性(xing)，而且在系統和(he)(he)軟(ruan)件(jian)(jian)升級(ji)的時(shi)候，用(yong)戶(hu)只(zhi)能依賴(lai)原來的廠家(jia)。一旦服務缺失（譬如(ru)備件(jian)(jian)不能供應(ying)、難以引(yin)進新的軟(ruan)件(jian)(jian)技(ji)術等），最終用(yong)戶(hu)是無能為力的。
這(zhe)一壁壘橫亙在工(gong)業自動(dong)化行業面前，大大制約了進一步的高質量發展。
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”。
還有一個(ge)轉變正在(zai)默默發生，也(ye)就是(shi)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系統實現了從(cong)“控(kong)(kong)(kong)制(zhi)”到“賦(fu)能(neng)”的蛻變，傳統DCS是(shi)被動執行，而OPA通過邊緣(yuan)計算和(he)AI，讓(rang)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)器從(cong)單純的執行者變為決策的賦(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(de)核心(xin)不在于“開(kai)放代碼(ma)”或(huo)“開(kai)放硬件”，而(er)在于“接口標(biao)準(zhun)化+架構(gou)解耦(ou)+生(sheng)態共建”。它的(de)本質(zhi)，是一次從“封閉系統”向“平臺操作系統”的(de)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”：
控制器不再(zai)綁定特(te)定硬件(jian)，而是運行在(zai)虛擬環境中
各類控(kong)制邏輯封裝為“功(gong)能(neng)塊”，可跨平臺(tai)部署
控制(zhi)系(xi)統也(ye)將(jiang)擁(yong)有“應(ying)用商店”模(mo)式，支持快速調用與升級(ji)
埃克森美(mei)孚(fu)的做法帶來了三大模式轉移(yi)：
從產品到平臺：控制系統不再是硬件(jian)綁定的“黑盒(he)”，而(er)是軟件(jian)定義、可編(bian)排(pai)的“計(ji)算平臺”。
從項目到生態：OPA由多(duo)方共建（殼牌(pai)、橫河電機、中控技(ji)術等），形成(cheng)“平臺+模塊”的商業模式。
從升級到演進：控制系(xi)(xi)統不再是(shi)20年(nian)一換(huan)的(de)“大(da)手術(shu)”，而是(shi)像手機系(xi)(xi)統一樣，在線滾動升級、實時演進。
這正是埃克森(sen)美孚工程(cheng)師所說的(de)“quantum leap forward”（量子(zi)躍遷）的(de)威力。
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(jiu)像智能手機可(ke)以安裝各種(zhong)APP一樣，OPA賦予(yu)了過(guo)程控制系統“模塊化功能調用”的能力，使得供應(ying)商、開發者(zhe)、用戶(hu)可(ke)以按(an)需組合、快速部署、即插即用。
可(ke)以認為OPA的(de)技術路(lu)線實現了真正的(de)IT/OT融合(he)：
控制(zhi)器啟(qi)動時間<18分鐘，支(zhi)持容(rong)器運行、鏡像調用、遠(yuan)程(cheng)維護；
支持(chi)Linux+OPC UA+微服(fu)務架構，打破傳統(tong)OT系統(tong)“黑箱”的思維；
運(yun)維模式從“重部署”轉向“輕更新”，讓(rang)控制系統像手(shou)機系統一樣自動(dong)升級(ji)補(bu)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(tong)正在經歷(li)一場深層次(ci)的(de)重塑：
這(zhe)意味著：工業(ye)過程控制(zhi)的下一代操作系統，正在成(cheng)型。
OPA的(de)技術核心之(zhi)一是基于(yu)(yu)IEC 61499標(biao)準(zhun)的(de)功能(neng)塊模型。這些功能(neng)塊將控制邏(luo)輯(ji)模塊化(hua)、標(biao)準(zhun)化(hua)，可運行于(yu)(yu)任何兼容平臺，實現“一次開(kai)發(fa)，多處(chu)部署”。
在OPA架構下(xia)，控(kong)制邏輯被封裝為可移植的功(gong)能塊。這些功(gong)能塊結合OPC UA和容器技術，構建了一個“控(kong)制系(xi)統(tong)的APP應用市場(chang)”：
模型預(yu)測控制(zhi)（MPC）等高級(ji)算法嵌(qian)入(ru)功能(neng)(neng)塊中，遠超傳(chuan)統PID性(xing)能(neng)(neng)；
功能塊可運行于不同廠商控(kong)制器中，實現“一次(ci)開(kai)發，多處(chu)部(bu)署”；
與OPC UA方法調用（method-call）機制(zhi)結合，實(shi)現“軟件即服(fu)務”的實(shi)時調用；
未(wei)來(lai)可通過“控制(zhi)APP應用(yong)市場(chang)”形式進(jin)行開放式功能(neng)發布(bu)與下載。
控制系統(tong)正(zheng)走(zou)向“應用商店”模式，真正(zheng)擁抱(bao)DevOps和(he)微(wei)服(fu)務理念。這(zhe)意味著(zhu)：控制系統(tong)從“寫死(si)在硬(ying)件里的(de)(de)功能”，變(bian)成了“可(ke)以像積木一(yi)樣組合調(diao)用的(de)(de)服(fu)務”。
雖然OPA的(de)體系結構為成本(ben)與創新打開了(le)空間，但也需正(zheng)視其系統集成的(de)現實難(nan)點(dian)：
初期系統集成成本略高(gao)，因需連接多廠商(shang)組(zu)件(jian)與軟件(jian)協議；
HMI自動重連等(deng)功能尚未完(wan)全(quan)成熟(shu)，需不斷完(wan)善生態工具(ju)鏈(lian)；
標準普(pu)及度需進一步提升，如模塊封裝、部(bu)署工具、認證等仍待(dai)完善；
工程(cheng)師的角色需從“配置者”轉向“系統(tong)編排(pai)者”。
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(zai)我(wo)們熟悉(xi)的(de)PC世界(jie)中，Office、Photoshop、WPS都已經(jing)從“本地安裝”走向“云端調用”。類似的(de)變革，正(zheng)在(zai)自動化領(ling)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標準(zhun)下，控(kong)制系統(tong)(tong)將以“軟件(jian)包+通用硬(ying)件(jian)+云(yun)邊混合部署”的(de)形式(shi)存(cun)在。未來(lai)的(de)控(kong)制器，不再(zai)是一(yi)塊硬(ying)邦邦的(de)設備，而是一(yi)種可被(bei)調用、可被(bei)組合的(de)“控(kong)制能(neng)力”。這為“PLC即(ji)服務”打開了大門，也(ye)為中小企業部署先進控(kong)制系統(tong)(tong)提供了可能(neng)性。
OPA的意義不僅局限于能源(yuan)行業(ye)，還將惠及(ji)食品(pin)飲料、汽車、制藥(yao)、冶金(jin)、礦業(ye)等眾多制造(zao)場(chang)景。這意味著(zhu)，OPA不只是埃克森美孚這家“能源(yuan)巨頭的游戲”，而是“所有制造(zao)業(ye)的未來”。
作為工(gong)業大國，OPA對中國而言是一個明顯的(de)機遇，我們或許正處于(yu)打造“國產OPA”的(de)黃金窗口期。
中(zhong)(zhong)國在(zai)自動化系統(tong)、工業(ye)控制、邊緣(yuan)計算等領域(yu)(yu)并不缺(que)(que)乏技術積累，缺(que)(que)的(de)是(shi)標準共識與生(sheng)態(tai)協同(tong)。在(zai)PLC、SCADA、邊緣(yuan)計算、工業(ye)網(wang)絡等領域(yu)(yu)，中(zhong)(zhong)國已有深(shen)厚積淀(dian)。但在(zai)OPA生(sheng)態(tai)建設(she)上仍屬早(zao)期階(jie)段(duan)，這意(yi)味著我(wo)們正享(xiang)有“后發優勢”的(de)戰略機遇期。
這些機遇包括：
標準參與窗口：積(ji)極(ji)參與O-PAS、OPC UA、IEC 61499等國際標準制定，推動“中國貢(gong)獻”。
打造燈塔項目窗口：鼓勵頭(tou)部企業牽頭(tou)試點“國(guo)產OPA”工(gong)程。
平臺商業模式窗口：推(tui)動“控制(zhi)器即平(ping)臺(tai)、PLC即服務”的(de)新商業模式，重塑盈利邏輯(ji)。
未來的勝利，不屬于某一家廠商，而屬于標準與生態。
2025年3月11日，OPC基金會(hui)(hui)宣(xuan)布其董(dong)事(shi)會(hui)(hui)新增三位成(cheng)員(yuan)，華為工業(ye)數字化首席戰略官胡靜宜(yi)博(bo)(bo)士位列其中(zhong)。靜宜(yi)博(bo)(bo)士成(cheng)為首位擔任OPC基金會(hui)(hui)董(dong)事(shi)的(de)中(zhong)國(guo)人(ren)，華為也是第一家進入(ru)OPC基金會(hui)(hui)董(dong)事(shi)會(hui)(hui)的(de)中(zhong)國(guo)公(gong)司，這具有里程碑(bei)式的(de)意義。
從(cong)OPA燈塔項目的(de)參與方角(jiao)度來(lai)看，國(guo)內具備擎天之力的(de)企(qi)業眾多。舉例而言，2024年9月底，中(zhong)國(guo)石化(hua)資(zi)本投資(zi)入(ru)股和利時自動化(hua)公司，豐富了(le)中(zhong)石化(hua)在工業自動化(hua)領域的(de)投資(zi)布局。這(zhe)表明中(zhong)石化(hua)已經擁有實施國(guo)產(chan)OPA工程的(de)場景(jing)、技(ji)術(shu)和實力。
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、數字孿生的天(tian)然融合(he)能力。未來，控制系(xi)統將具備：
自(zi)適應能力（Adaptive）：根(gen)據(ju)實時數據(ju)自(zi)動優化控(kong)制邏輯
自修復能力（Self-healing）：識別(bie)故障、自動切換控制路徑
自協同能力(li)（Collaborative）：跨(kua)(kua)設(she)備、跨(kua)(kua)系統、跨(kua)(kua)工藝聯(lian)動(dong)
如(ru)果說虛擬PLC是一個(ge)(ge)突破(po)口，那么OPA就是重構整(zheng)個(ge)(ge)工業控制(zhi)體系(xi)(xi)的(de)(de)通道。AI不會取代控制(zhi)系(xi)(xi)統，但(dan)開放(fang)架構將為AI提(ti)供連接與落地的(de)(de)土(tu)壤。正如(ru)自動駕駛需要(yao)自動變速箱一樣，智能制(zhi)造需要(yao)開放(fang)控制(zhi)系(xi)(xi)統。
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”。
未來可預見的三大趨勢包(bao)括：
軟件定(ding)義控制系統(tong)（Software-Defined-DCS）將(jiang)成為主流(liu)架構；
AI驅動的自(zi)(zi)主優(you)化將(jiang)嵌入功能塊，實現“自(zi)(zi)調參、自(zi)(zi)修復、自(zi)(zi)協同(tong)”；
全生命周期數字(zi)孿生將在(zai)OPA平臺上運(yun)行，打造真(zhen)正的“自(zi)驅工廠”。
控制(zhi)系(xi)統不再是自動化的(de)(de)終點，而是智能(neng)制(zhi)造(zao)的(de)(de)起點。OPA的(de)(de)真正(zheng)價(jia)值在于它開(kai)啟(qi)了無(wu)限(xian)可能(neng)的(de)(de)創新(xin)空間。
寫在最后
埃克森(sen)美孚的(de)OPA燈塔項目，不(bu)僅點(dian)亮了(le)過程自動(dong)化的(de)未來，更為智能制造的(de)創新(xin)空間(jian)開啟了(le)一扇大門。
從(cong)虛擬PLC到OPA，從(cong)“軟硬件(jian)解耦”到“生態協(xie)同”，工業自動化正(zheng)經歷一場深(shen)刻(ke)的范(fan)式重(zhong)塑。這不(bu)僅僅是技術的進步，更是思維的革新。開(kai)放性(xing)、互操作性(xing)、即插即用，正(zheng)成為新一代工業控(kong)制(zhi)系(xi)統的關鍵詞。
對于中國而言，這既是挑戰，更是機(ji)遇(yu)。
參考(kao)資(zi)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(zuo)者(zhe)：Mark T. Hoske，來源：Control Engineering3.A “quantum leap forward”: We’re pioneering a new automation technology that could transform manufacturing，來源(yuan)：ExxonMobil
