物聯網時代，傳統工業設備面臨轉型挑戰。近日，風河公司工業解決方案副總裁Ricky Watts來京，介紹了工業物聯網的演進挑戰，以及公司在2019年紐倫堡“嵌入式世界展覽和大會”上祭出的新產品Wind River Helix? Virtualization Platform(Helix Platform)，目標鎖定于推動航空航天、汽車、國防和工業自動化等既有成熟系統或老舊系統的現代化。

　　照片 風河工業解決方案副總裁Ricky Watts

　　1 為何要用嵌入式操作系統

　　很多人都質疑，覺得現在挺好的，燈、水、超市等都很便捷，為什么現在說是時候要做改變了。英語中有種說法：這個東西如果沒有壞，就沒有必要修它。但是現在這個世界中出現了一些變化，主要是兩種大的趨勢。

　　首先，世界上所使用的公共系統，諸如工廠和大部分技術，都已經是25年前或者30年前了。這些二三十年前的設備或系統是很好用的，而且質量也不錯，但是這些大都是80年代的老技術了。這些技術有什么特點呢?它們都是來自單一供應商的，通過打包或不透明的機箱解決方式提供的。所以對于這種老舊設備，確保安全的方式都是比較笨重的方式，就是要把它們鎖在一個箱子或房間里，不讓外界觸碰它，但是這跟現在這種開放的節奏有點脫節。

　　其次，以前80年代老的技術和系統，設計者和會操作這些設備的人都已經老了，或已經退休了。現在新的年輕人和新的大學畢業生不愿意觸碰老舊的技術。

　　所以原來的老舊設備，正在背離新的更加開放的互聯網為基礎的，以及云計算為基礎的發展方向，所以必須要改變。

　　2 工業物聯網時代的五個挑戰

　　在工業網絡化的時代當中，面臨的挑戰會是什么呢?

　　如下圖，整個全球工業市場當中面臨的挑戰，第一個是現有的老一些的設備反而還挺好的，設備還能用，如果要讓客戶做轉型，要考慮客戶的成本。所以當風河去找到這些客戶的時候，這些客戶前三個問題可能都是成本，因此這些客戶希望將自己的架構盡可能地保留下來，能夠重新使用一些傳統的系統，希望可以把它們留下來，主要原因就是為了減少它的成本和未來的負擔。

　　圖 傳統工業客戶遇到的挑戰

　　但是，客戶在做新應用、新開發的時候，不想再保留的是那些專有的、封閉的架構，并且能把原有的僵化、不透明的架構打破，變成更加開放的、互聯的架構。

　　因此，一方面要保證這種轉變的成本是可控的。另一方面是這種轉變是不能以犧牲安全性、不合規性這兩點為代價的。例如中國的高鐵，如果別人跟你說它換了一個新的操作系統，比原來的好用，但是安全性無法保證，恐怕沒人愿意乘坐這樣的高鐵。

　　第四個挑戰就是網絡安全，因為現在成熟的互聯互通趨勢是越來越明顯了，所以這種安全有功能安全性，又有信息安全性，也就是說要確保我的系統不傷害別人的系統，同時別人的系統也不能傷害到我們的系統。

　　最后一個面臨的挑戰是說我們有更多的功能想實現，更多創新想法想實現，包括數據分析、人工智能功能的增加，還有數據整合以及更加自主的控制系統。

　　風河的任務就是提供軟件及軟件系列相關產品，來幫助客戶解決這些挑戰。

　　3 關鍵基礎設施的挑戰

　　風河主要針對關鍵基礎設施提供產品與服務。風河所涉及的產品領域很豐富，諸如自動駕駛、航天航空、工業等。毫不夸張地說，天上的每一架飛機的操作系統里面或多或少都有風河的操作系統。

　　DO-178、IEC 61508、ISO 26262，這是風河的軟件產品在工業化領域得到了最高級別的安全性和合規性認證。

　　因此在應對上述挑戰的過程中，風河也是緊密的跟這些工業客戶一起合作，就是要使風河的產品和系統達到工業客戶所在行業最高級別的合規和安全的要求。

　　4 風河Wind River Helix? Virtualization Platform

　　風河有具備傳統優勢的工業控制操作系統，稱之為RTOS(實時操作系統)，這是一個高性能、高可靠性的，而且是受到認證的一套系統，所以很多工業界的客戶使用風河的這套操作系統。

　　其有廣泛的業務領域。這里強調兩個產品，一個是Titanium Cloud，另一個是虛擬化平臺Helix Virtualization Platform。

　　風河在2019年德國紐倫堡“嵌入式世界展覽和大會(Embedded World Exhibition and Conference)”上首次推出的Helix Virtualization Platform平臺。全新的Helix Virtualization Platform平臺實際是來自于VxWorks實時操作系統。它是能夠實現多種關鍵技術設施及功能的虛擬化。在單一的平臺上，在一個統一的平臺上既可以保證它的安全性，也可以讓人更加方便的操作它。

　　圖 風河工業領域的操作系統一覽

　　它的功能性安全是固定的，而且是隔離的。這些非安全性的或者動態的功能是可以增加新的特點和更強的靈活性。因為它是一個虛擬化的平臺，所以它有很多優點。

　　那么，是否風河的操作系統平臺Helix是低成本的產品?還是它使用之后能夠讓其他相對應的其他方面成本降下來?

　　這有兩個層面。第一，Helix的價格不能說低，但是在中國市場有非常強的產品價格競爭優勢。第二，Helix能夠降低整體的使用成本，因為原來一些代碼重新認證的話，這個費用可能是高達5000萬美元。

　　如果客戶之前的一些代碼是認證過的，能盡可能多地保留下來，只做一點點改變就可以使用這個新的平臺，這一件事情其實就幫助客戶節約了很大的成本。例如一位客戶稱原來全部要做認證的話，可能要花一千萬元，但是現在十幾萬元這樣的成本，是一個很大的節約。

　　Helix軟件到底要實現什么樣的功能或者目的呢?其實綜合一句話就是在市場中減少復雜程度，我們把這種功能分成三個部分或者三個能力：一個是信息安全，一個是功能安全，還有一個是非常高的性能。

　　5 未來的趨勢

　　未來唯一可以確定的一點肯定是跟當今世界差別很大的。其中一個定義就是看計算能力的變化。例如虛擬化平臺和云平臺，解決方案加在一起就叫做流體計算。

　　再加上5G的到來，這變成了一個很大的資源池，這個資源池當中包括了云、邊緣，還包括了IoT的設備。

　　自主化的世界得以實現，是在操作系統支持之下有更加好的能力、更多的聯網設備和更高通量計算能力。

　　“自主”、“自動”意味著你有足夠的控制能力、分析能力、人工智能的技術，有更強的計算能力，然后跟你的設備充分地融合。風河已經在軟件方面邁出了非常好的步伐，奠定了很堅實的基礎，來實現一個自主化的世界。

　　6 熱門問答

　　問：Helix Platform可否與其他操作系統比較一下?

　　答：這種比較或者說更多認為這是一個開放的環境，要想在這樣的環境當中取得成功，你首先要有比較好的技術，但是過硬技術的前提是有開放的心態，要有足夠的兼容性，可能要跟其他不同的品牌和供應商有兼容性。風河的軟件可支持跨平臺的功能，所以風河也支持客戶選擇不同的競爭對手、競爭環境下的產品和方案，這也是風河開發方案時候所秉承的一種價值方案。

　　風河的相關軟件是開源的，系統也是開源的，所以在社區里大家可以隨意下載，然后來核實它的功能和安全性。

　　問：對于大的工業廠商，買一套全新系統新的設備，相比在舊系統上更新，是否更容易?為何還要在舊設備上更新?

　　第一個點是風河面對的大的工業客戶，所賣的產品都是很大的設備，都是百萬元級的。你要讓它轉成新的架構，其實更多的挑戰是原有的商業模式。所以關鍵的是大的工業客戶是不愿意做出這種改變，為什么不愿意改變?

　　有三個原因，首先客戶要考慮一個好的轉變的時間節點，同時最終的客戶在逼迫他們做出改變，再有，整個市場會有一些新的競爭對手的出現。

　　具體地，第一個原因是他們還沒有準備好，即他們不了解新的商業模式是什么，他們也需要時間學習。

　　第二點，盡管這些大工業客戶沒有準備好，但是并非這些客戶是沒有作為的，只是說他們的想法不是那么激進。但是最終用戶會迫使他們做出改變，因為用戶最終想法是新的產品，這些新產品需要大型工業客戶做出調整，就可能需要他們建立剛剛所說的OPAC框架。

　　第三個原因就是市場，大公司確實很大，但是市場中會有一些新的公司出現，這些新公司會抓住這些商機，因為這些新公司是全新的，所以可能就會擁抱新的技術。所以大公司可能會變成小公司，因為新的公司抓住商機之后反而成為大的公司，而傳統大型工業行業公司如果不采取任何行動，可能很快就會被市場淘汰。

　　綜上所述，這些大客戶是在悄悄地進步。如果這些傳統大的工業可以不變的話，有可能BAT、谷歌、微軟等互聯網企業有可能就會殺進來，取代他們的位置，因為這些有野心的新的公司是緊緊追在他們的后面。

　　所以第一個基本的問題是節點的問題，其實很多大公司都在這么做，只是還沒有對外公布而已。

　　圖 自主的控制系統的三大挑戰

　　問：對中國目前來說，是升級換代更重要，還是聯網安全更重要?

　　答：這是一個先有雞、還是先有蛋的問題，實際上 ，這兩個肯定是要齊頭并進，要融合在一起看，因為任何創新都是離不開兩個安全——信息安全(security)和功能安全(safety)。所以風河在開發它的新的技術平臺的時候都是用開放的平臺，在保證創新的同時，里面的兩個安全也是有保障的，來降低安全的擔憂。

　　從一個創新想法到變成實際落實生產，需要有非常嚴謹的態度，包括把兩個安全做好，要達到一定合規要求。

　　現在這些功能安全和信息安全的技術，其實也是基于傳統技術上開發而來的，但是這種所謂的安全技術是否能夠沿用到未來?這還不得而知。功能安全的要求有時是很高的，幾十億次的使用中不能有一次出錯，包括信息安全也是這樣。例如，在云的功能計算的時候，失誤率是非常低的，還包括數千萬行的代碼，失誤率也是很低的，因此，你要投入很多的時間和精力確保它的安全性是極高的。但是未來，有可能智能化是解決方案之一，即智能化能夠提高安全，所以安全和智能化這兩件事情不是彼此獨立的，而是有互動的。風河之前也看到過一些很棒的技術，是在研發的過程當中，這些技術一旦出現，可能會挑戰現有的對于安全的認識，當然現在還是不得而知的。

　　世界上最大的公司是政府，政府是最有錢的，所以以前太空旅行計劃都是政府出資的，例如中美俄幾千億的資金花在里面。但是現在做太空旅行的公司都是創新型的公司，像馬斯克或者Richard Branson這樣的人，他們有一些創新想法，他們也是不按常理出牌的，跟政府進行太空探索的方法是完全不一樣的。為什么?他們沒有那么多資金，所以他們找到的方式是智能化的、追求速度的、靈活的方式來實現他們的商業目的。我們現在看到在交通行業也好，還是太空開發的過程當中，之前遇到一個例子就是像中國高鐵300公里每小時，仍是很安全的，所以中國高鐵既達到了安全性，又達到了功能性，是一個很好的例證。但是下一代的高鐵技術，已有速度每小時15000公里的技術。問題是什么呢?其安全跟不上，所以不是有了功能安全就能實現，因為安全如果要實現，他所投入的成本要比達到速度所投入的成本要高出百倍，所以這從一個公司來講是沒有商業價值的。所以你要找到一種創新的方式，讓你的一些功能實現的同時，它的安全性也是有所保障的。

　　現在正好一個架構的轉換過程當中，有人把它叫做思路的轉變，有人把它叫做范式的轉變，但是我們現在都不知道到底將來哪一種新的技術真正挑戰現有的安全和功能，很多人都不喜歡這種變化，因為智能本身就是大的變化，智能自己就會變化，也有可能智能變化太快了，人類有的時候不要再變化下去了。

　　剛才提到的太空旅行就是一個絕佳的案例，像太空飛船，有上億個不同的物聯網傳感器或控制系統構成的，相當于往太空當中發射一個龐大的工廠，它就跟地球上醫療機構或者高鐵系統一模一樣，但是你在實現功能的時候還是要考慮到它的安全性，所以功能安全和信息安全應該是一起考慮的。

　　圖 風河的工業操作系統定位