电子产品世界

　　物联网时代，传统工业设备面临转型挑战。近日，风河公司工业解决方案副总裁Ricky Watts来京，介绍了工业物联网的演进挑战，以及公司在2019年纽伦堡“嵌入式世界展览和大会”上祭出的新产品Wind River Helix™ Virtualization Platform(Helix Platform)，目标锁定于推动航空航天、汽车、国防和工业自动化等既有成熟系统或老旧系统的现代化。

　　照片 风河工业解决方案副总裁Ricky Watts

　　1 为何要用嵌入式操作系统

　　很多人都质疑，觉得现在挺好的，灯、水、超市等都很便捷，为什么现在说是时候要做改变了。英语中有种说法：这个东西如果没有坏，就没有必要修它。但是现在这个世界中出现了一些变化，主要是两种大的趋势。

　　首先，世界上所使用的公共系统，诸如工厂和大部分技术，都已经是25年前或者30年前了。这些二三十年前的设备或系统是很好用的，而且质量也不错，但是这些大都是80年代的老技术了。这些技术有什么特点呢?它们都是来自单一供应商的，通过打包或不透明的机箱解决方式提供的。所以对于这种老旧设备，确保安全的方式都是比较笨重的方式，就是要把它们锁在一个箱子或房间里，不让外界触碰它，但是这跟现在这种开放的节奏有点脱节。

　　其次，以前80年代老的技术和系统，设计者和会操作这些设备的人都已经老了，或已经退休了。现在新的年轻人和新的大学毕业生不愿意触碰老旧的技术。

　　所以原来的老旧设备，正在背离新的更加开放的互联网为基础的，以及云计算为基础的发展方向，所以必须要改变。

　　2 工业物联网时代的五个挑战

　　在工业网络化的时代当中，面临的挑战会是什么呢?

　　如下图，整个全球工业市场当中面临的挑战，第一个是现有的老一些的设备反而还挺好的，设备还能用，如果要让客户做转型，要考虑客户的成本。所以当风河去找到这些客户的时候，这些客户前三个问题可能都是成本，因此这些客户希望将自己的架构尽可能地保留下来，能够重新使用一些传统的系统，希望可以把它们留下来，主要原因就是为了减少它的成本和未来的负担。

　　图 传统工业客户遇到的挑战

　　但是，客户在做新应用、新开发的时候，不想再保留的是那些专有的、封闭的架构，并且能把原有的僵化、不透明的架构打破，变成更加开放的、互联的架构。

　　因此，一方面要保证这种转变的成本是可控的。另一方面是这种转变是不能以牺牲安全性、不合规性这两点为代价的。例如中国的高铁，如果别人跟你说它换了一个新的操作系统，比原来的好用，但是安全性无法保证，恐怕没人愿意乘坐这样的高铁。

　　第四个挑战就是网络安全，因为现在成熟的互联互通趋势是越来越明显了，所以这种安全有功能安全性，又有信息安全性，也就是说要确保我的系统不伤害别人的系统，同时别人的系统也不能伤害到我们的系统。

　　最后一个面临的挑战是说我们有更多的功能想实现，更多创新想法想实现，包括数据分析、人工智能功能的增加，还有数据整合以及更加自主的控制系统。

　　风河的任务就是提供软件及软件系列相关产品，来帮助客户解决这些挑战。

　　3 关键基础设施的挑战

　　风河主要针对关键基础设施提供产品与服务。风河所涉及的产品领域很丰富，诸如自动驾驶、航天航空、工业等。毫不夸张地说，天上的每一架飞机的操作系统里面或多或少都有风河的操作系统。

　　DO-178、IEC 61508、ISO 26262，这是风河的软件产品在工业化领域得到了最高级别的安全性和合规性认证。

　　因此在应对上述挑战的过程中，风河也是紧密的跟这些工业客户一起合作，就是要使风河的产品和系统达到工业客户所在行业最高级别的合规和安全的要求。

　　4 风河Wind River Helix™ Virtualization Platform

　　风河有具备传统优势的工业控制操作系统，称之为RTOS(实时操作系统)，这是一个高性能、高可靠性的，而且是受到认证的一套系统，所以很多工业界的客户使用风河的这套操作系统。

　　其有广泛的业务领域。这里强调两个产品，一个是Titanium Cloud，另一个是虚拟化平台Helix Virtualization Platform。

　　风河在2019年德国纽伦堡“嵌入式世界展览和大会(Embedded World Exhibition and Conference)”上首次推出的Helix Virtualization Platform平台。全新的Helix Virtualization Platform平台实际是来自于VxWorks实时操作系统。它是能够实现多种关键技术设施及功能的虚拟化。在单一的平台上，在一个统一的平台上既可以保证它的安全性，也可以让人更加方便的操作它。

　　图 风河工业领域的操作系统一览

　　它的功能性安全是固定的，而且是隔离的。这些非安全性的或者动态的功能是可以增加新的特点和更强的灵活性。因为它是一个虚拟化的平台，所以它有很多优点。

　　那么，是否风河的操作系统平台Helix是低成本的产品?还是它使用之后能够让其他相对应的其他方面成本降下来?

　　这有两个层面。第一，Helix的价格不能说低，但是在中国市场有非常强的产品价格竞争优势。第二，Helix能够降低整体的使用成本，因为原来一些代码重新认证的话，这个费用可能是高达5000万美元。

　　如果客户之前的一些代码是认证过的，能尽可能多地保留下来，只做一点点改变就可以使用这个新的平台，这一件事情其实就帮助客户节约了很大的成本。例如一位客户称原来全部要做认证的话，可能要花一千万元，但是现在十几万元这样的成本，是一个很大的节约。

　　Helix软件到底要实现什么样的功能或者目的呢?其实综合一句话就是在市场中减少复杂程度，我们把这种功能分成三个部分或者三个能力：一个是信息安全，一个是功能安全，还有一个是非常高的性能。

　　5 未来的趋势

　　未来唯一可以确定的一点肯定是跟当今世界差别很大的。其中一个定义就是看计算能力的变化。例如虚拟化平台和云平台，解决方案加在一起就叫做流体计算。

　　再加上5G的到来，这变成了一个很大的资源池，这个资源池当中包括了云、边缘，还包括了IoT的设备。

　　自主化的世界得以实现，是在操作系统支持之下有更加好的能力、更多的联网设备和更高通量计算能力。

　　“自主”、“自动”意味着你有足够的控制能力、分析能力、人工智能的技术，有更强的计算能力，然后跟你的设备充分地融合。风河已经在软件方面迈出了非常好的步伐，奠定了很坚实的基础，来实现一个自主化的世界。

　　6 热门问答

　　问：Helix Platform可否与其他操作系统比较一下?

　　答：这种比较或者说更多认为这是一个开放的环境，要想在这样的环境当中取得成功，你首先要有比较好的技术，但是过硬技术的前提是有开放的心态，要有足够的兼容性，可能要跟其他不同的品牌和供应商有兼容性。风河的软件可支持跨平台的功能，所以风河也支持客户选择不同的竞争对手、竞争环境下的产品和方案，这也是风河开发方案时候所秉承的一种价值方案。

　　风河的相关软件是开源的，系统也是开源的，所以在社区里大家可以随意下载，然后来核实它的功能和安全性。

　　问：对于大的工业厂商，买一套全新系统新的设备，相比在旧系统上更新，是否更容易?为何还要在旧设备上更新?

　　第一个点是风河面对的大的工业客户，所卖的产品都是很大的设备，都是百万元级的。你要让它转成新的架构，其实更多的挑战是原有的商业模式。所以关键的是大的工业客户是不愿意做出这种改变，为什么不愿意改变?

　　有三个原因，首先客户要考虑一个好的转变的时间节点，同时最终的客户在逼迫他们做出改变，再有，整个市场会有一些新的竞争对手的出现。

　　具体地，第一个原因是他们还没有准备好，即他们不了解新的商业模式是什么，他们也需要时间学习。

　　第二点，尽管这些大工业客户没有准备好，但是并非这些客户是没有作为的，只是说他们的想法不是那么激进。但是最终用户会迫使他们做出改变，因为用户最终想法是新的产品，这些新产品需要大型工业客户做出调整，就可能需要他们建立刚刚所说的OPAC框架。

　　第三个原因就是市场，大公司确实很大，但是市场中会有一些新的公司出现，这些新公司会抓住这些商机，因为这些新公司是全新的，所以可能就会拥抱新的技术。所以大公司可能会变成小公司，因为新的公司抓住商机之后反而成为大的公司，而传统大型工业行业公司如果不采取任何行动，可能很快就会被市场淘汰。

　　综上所述，这些大客户是在悄悄地进步。如果这些传统大的工业可以不变的话，有可能BAT、谷歌、微软等互联网企业有可能就会杀进来，取代他们的位置，因为这些有野心的新的公司是紧紧追在他们的后面。

　　所以第一个基本的问题是节点的问题，其实很多大公司都在这么做，只是还没有对外公布而已。

　　图 自主的控制系统的三大挑战

　　问：对中国目前来说，是升级换代更重要，还是联网安全更重要?

　　答：这是一个先有鸡、还是先有蛋的问题，实际上 ，这两个肯定是要齐头并进，要融合在一起看，因为任何创新都是离不开两个安全——信息安全(security)和功能安全(safety)。所以风河在开发它的新的技术平台的时候都是用开放的平台，在保证创新的同时，里面的两个安全也是有保障的，来降低安全的担忧。

　　从一个创新想法到变成实际落实生产，需要有非常严谨的态度，包括把两个安全做好，要达到一定合规要求。

　　现在这些功能安全和信息安全的技术，其实也是基于传统技术上开发而来的，但是这种所谓的安全技术是否能够沿用到未来?这还不得而知。功能安全的要求有时是很高的，几十亿次的使用中不能有一次出错，包括信息安全也是这样。例如，在云的功能计算的时候，失误率是非常低的，还包括数千万行的代码，失误率也是很低的，因此，你要投入很多的时间和精力确保它的安全性是极高的。但是未来，有可能智能化是解决方案之一，即智能化能够提高安全，所以安全和智能化这两件事情不是彼此独立的，而是有互动的。风河之前也看到过一些很棒的技术，是在研发的过程当中，这些技术一旦出现，可能会挑战现有的对于安全的认识，当然现在还是不得而知的。

　　世界上最大的公司是政府，政府是最有钱的，所以以前太空旅行计划都是政府出资的，例如中美俄几千亿的资金花在里面。但是现在做太空旅行的公司都是创新型的公司，像马斯克或者Richard Branson这样的人，他们有一些创新想法，他们也是不按常理出牌的，跟政府进行太空探索的方法是完全不一样的。为什么?他们没有那么多资金，所以他们找到的方式是智能化的、追求速度的、灵活的方式来实现他们的商业目的。我们现在看到在交通行业也好，还是太空开发的过程当中，之前遇到一个例子就是像中国高铁300公里每小时，仍是很安全的，所以中国高铁既达到了安全性，又达到了功能性，是一个很好的例证。但是下一代的高铁技术，已有速度每小时15000公里的技术。问题是什么呢?其安全跟不上，所以不是有了功能安全就能实现，因为安全如果要实现，他所投入的成本要比达到速度所投入的成本要高出百倍，所以这从一个公司来讲是没有商业价值的。所以你要找到一种创新的方式，让你的一些功能实现的同时，它的安全性也是有所保障的。

　　现在正好一个架构的转换过程当中，有人把它叫做思路的转变，有人把它叫做范式的转变，但是我们现在都不知道到底将来哪一种新的技术真正挑战现有的安全和功能，很多人都不喜欢这种变化，因为智能本身就是大的变化，智能自己就会变化，也有可能智能变化太快了，人类有的时候不要再变化下去了。

　　刚才提到的太空旅行就是一个绝佳的案例，像太空飞船，有上亿个不同的物联网传感器或控制系统构成的，相当于往太空当中发射一个庞大的工厂，它就跟地球上医疗机构或者高铁系统一模一样，但是你在实现功能的时候还是要考虑到它的安全性，所以功能安全和信息安全应该是一起考虑的。

　　图 风河的工业操作系统定位

关键词： 嵌入式操作 工业物联网