當(dāng)前我國正處于工業(yè)化中期,,工業(yè)化,、信息化、現(xiàn)代化,、市場化和國際化“五化”息息相關(guān),。信息化及其產(chǎn)業(yè)化將會有很好的發(fā)展前景,企業(yè)應(yīng)當(dāng)注意國家提出的工業(yè)化的新需求,、集成,、生產(chǎn)性服務(wù)、節(jié)能減排等可能是新的技術(shù)增長點,,注意軟件技術(shù)的新趨勢,,還可能需要新的思維(交叉、基礎(chǔ),、智能空間等),。同時,節(jié)能降耗仍然是“十二五”期間的重點問題,,這些問題,,我們都要用“十二五”的眼光和智慧去認(rèn)真對待,。
在自動化技術(shù)的促進(jìn)下,,工業(yè)正在朝著數(shù)字化、智能化,、網(wǎng)絡(luò)化與綜合集成化的方向發(fā)展,,制造業(yè)的工廠正不斷朝著高度一體化、集成化的進(jìn)程前行,。而未來,,隨著人們應(yīng)用高端自動化技術(shù)的手段越來越成熟,我們能看到更多的可能發(fā)生,!
一,、儀表儀器智能化
在控制系統(tǒng)中,儀器儀表作為其構(gòu)成元素,,它的技術(shù)進(jìn)展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的,。目前,控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段,,自動化儀器儀表的智能化就成為必然了,。儀器儀表的智能化主要歸結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。例如運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),、遺傳算法,、進(jìn)化計算、混沌控制等智能技術(shù),,使儀器儀表實現(xiàn)高速,、高效,、多功能、高機(jī)動靈活等性能,。再如,,運用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù),對事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類型的模糊決策,。又如,,用軟件實現(xiàn)信號濾波,如快速傅立葉變換,、短時傅立葉變換,、小波變換等技術(shù),是簡化硬件,,提高信噪比,,改善傳感器動態(tài)特性的有效途徑;還如,,充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強(qiáng)有力的自學(xué)習(xí),、自適應(yīng)、自組織能力,,聯(lián)想,、記憶功能以及對非線性復(fù)雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性等,。
當(dāng)前,,我國智能化領(lǐng)域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器,、儀表,、傳感器等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高,,我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展,。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化,特別是智能化,,將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流,。基于智能控制理論基礎(chǔ)的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進(jìn)展:
專家控制器
專家控制系統(tǒng)(expertcontrolsystem,,ECS)是典型的基于知識控制系統(tǒng),,它是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù),,根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗,,進(jìn)行推理和判斷,模擬人類專家的決策過程,,解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問題,。
模糊控制器
模糊控制器(FC-FuzzyController),,也稱模糊邏輯控制器(FLC-FuzzyLogicController)。由于模糊控制技術(shù)具有處理不確定性,、不精確性和模糊信息的能力,,對無法建造數(shù)學(xué)模型的被控過程能進(jìn)行有效的控制,能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題,,因而模糊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的信息處理能力,提高了系統(tǒng)的智能水平,。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,,簡稱神經(jīng)控制,它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)對復(fù)雜的非線性對象進(jìn)行建模,,或擔(dān)當(dāng)控制器,,或優(yōu)化計算,或進(jìn)行推理,,或故障診斷等工作,。
需要注意的是:在儀器儀表的智能化領(lǐng)域,無論是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò),、模糊控制或混沌控制,,盡管我國學(xué)者發(fā)表的文章很多,但是,,嚴(yán)格細(xì)致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多,。一些高端儀器儀表還仍然需要向國外進(jìn)口。
二,、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化
21世紀(jì)的控制系統(tǒng)將是網(wǎng)絡(luò)與控制結(jié)合的系統(tǒng)。對網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(NetworkedControlSystem,,簡稱NCS)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前自動化領(lǐng)域中的前沿課題之一,。隨著通信網(wǎng)絡(luò)作為一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng),這很大地豐富了工業(yè)控制技術(shù)和手段,,使自動化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu),、控制方法以及人機(jī)協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化,與此同時也帶來了一些新的問題,,如控制與通信的耦合,、時間延遲、信息調(diào)度方法,、分布式控制方式與故障疹斷等,。這些新問題的出現(xiàn),使得自動控制理論在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的控制方法和算法需要不斷地創(chuàng)新,。隨著計算機(jī)技術(shù),、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,。傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革,開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展,??刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的CCS(計算機(jī)集中控制系統(tǒng)),到第二代的DCS(分散控制系統(tǒng)),,發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)),。對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量,、高速率傳輸?shù)囊?,又催生了工業(yè)以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。這種工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù),、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),、無線技術(shù)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來,從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,,帶來新的發(fā)展機(jī)遇,。
以信息化帶動工業(yè)化既是保持國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的有力保證,也是傳統(tǒng)工業(yè)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要手段,。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為信息技術(shù)的代表,,其與工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平,改變現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結(jié)構(gòu),,適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)綜合自動化管理的需要,。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推動了傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。將現(xiàn)場總線,、以太網(wǎng),、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中,,在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性,、實時性等要求的同時,又增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性和互操作性,,提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應(yīng)性,。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天,這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化及其構(gòu)成模式使得企業(yè)能夠適應(yīng)空前激烈的市場競爭,,有助于加快新產(chǎn)品的開發(fā),、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務(wù),,具有廣闊的發(fā)展前景,。
中共中央、國務(wù)院近日印發(fā)了2011年第一號文件:《關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》。針對近年來,,我國頻繁發(fā)生的嚴(yán)重水旱災(zāi)害造成重大生命財產(chǎn)損失,,暴露出農(nóng)田水利等基礎(chǔ)設(shè)施十分薄弱,必須大力加強(qiáng)水利建設(shè),?!稕Q定》提出的目標(biāo)任務(wù):力爭通過5年到10年努力,從根本上扭轉(zhuǎn)水利建設(shè)明顯滯后的局面,。到2020年,,基本建成防洪抗旱減災(zāi)體系,基本建成水資源合理配置和高效利用體系,,基本建成水資源保護(hù)和河湖健康保障體系,,基本建成有利于水利科學(xué)發(fā)展的制度體系。在這項重大任務(wù)中,,需要自動化技術(shù)與信息化技術(shù)加以支持,,將會有許多工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)需要建設(shè)與創(chuàng)新。
三,、工業(yè)通信無線化
工業(yè)通信無線化也是當(dāng)前自動化領(lǐng)域探討比較熱烈的問題,。據(jù)羿戓設(shè)計所了解,根據(jù)專家分析,,到2013年,,全球工廠自動化中的無線通信系統(tǒng)應(yīng)用將每年增加約40%。工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)逐步認(rèn)識到無線技術(shù)將是下一個技術(shù)騰飛的基礎(chǔ),,將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全,。
隨著無線技術(shù)日益普及,各家供應(yīng)商正在提供一系列軟硬件技術(shù),,協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能,。這些技術(shù)支持的通信標(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙、Wi-Fi,、GPS(全球定位系統(tǒng)),、LTE(長期演進(jìn))以及WiMax(全球微波接入互操作)。然而,,在增加無線連網(wǎng)功能時,芯片及相關(guān)軟件的選擇(假設(shè)所選擇的實現(xiàn)能正常工作,,并滿足相關(guān)的論證要求)可能極具挑戰(zhàn)性,。即使做出了一個可行的設(shè)計,但如果未優(yōu)化性能,、功耗,、成本和規(guī)模,則可能不會取得市場上的成功。今天最熱門的東西未必是最好的通信標(biāo)準(zhǔn)和客戶需要的東西,,因此選擇的軟硬件實現(xiàn)方案應(yīng)有這樣的特點:每個新一代產(chǎn)品都不需要徹底從頭開始適應(yīng),。
無線技術(shù)進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域的趨勢是毋庸置疑的,特別是在有線無法使用的場合,,更顯得無線具有優(yōu)勢,。但是這要求無線技術(shù)本身性能的完善,可靠性,、通信的確定性與實時性,、兼容性等性能有待加強(qiáng)。所以,,在近期,,工業(yè)無線技術(shù)仍將是傳統(tǒng)有線技術(shù)的延伸,大多數(shù)儀表以及自動化產(chǎn)品會嵌入無線傳輸?shù)墓δ?。國際上對于無線技術(shù)的研究還處于起步階段,,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也在制訂之中,我國的科研機(jī)構(gòu)也參與其中,,這在一定程度上推動了無線技術(shù)在我國流程工業(yè)的發(fā)展,。
由于無線技術(shù)尚處于研發(fā)與不斷完善的階段,功能畢竟有限,。而且在自動化技術(shù)領(lǐng)域,,還沒有公認(rèn)的且證實的在實時控制中應(yīng)用較為可靠的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),在工作循環(huán)時間很短的情況下,,這表現(xiàn)得尤為突出,。所以,目前無線技術(shù)的應(yīng)用范圍只能局限在數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控方面(SCADA),。但隨著可靠性的增強(qiáng),,無線技術(shù)將會有更廣范圍的應(yīng)用。無線通訊將在未來的若干年快速地增長,,但無線并不會替代有線通訊,。有線具有穩(wěn)定、可靠和安全性并不會消失,,無線只有在有線不方便實現(xiàn)或成本高的地方去替代有線方案,。如果無線與有線有機(jī)地結(jié)合起來,雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢,,將為增長生產(chǎn)率提供新的方案,。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊,在適宜無線通訊的地方使用無線通訊,,由于有線和無線通訊都支持TCP/IP協(xié)議,,這兩種通訊方式能夠有機(jī)地結(jié)合在一起,,發(fā)揮各自特長,并能夠提高生產(chǎn)效率,。
四,、物聯(lián)網(wǎng)與自動化
當(dāng)今,物聯(lián)網(wǎng)可謂是在各大媒體出鏡率最高,、而且與“智能”聯(lián)系密切的名詞之一,。從“管理、控制,、智能”的角度來看,,其實物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)自動化是一脈相承的,工業(yè)自動化包含采集,、傳輸,、計算等環(huán)節(jié),而物聯(lián)網(wǎng)是全面感知,、可靠傳遞,、智慧處理,兩者是相通的,。物聯(lián)網(wǎng)只是更加強(qiáng)調(diào)無線,、海量采訪、智能計算,。物聯(lián)網(wǎng)與自動化技術(shù)是有著十分密切地聯(lián)系的,。兩者的區(qū)別是:“傳統(tǒng)的自動化網(wǎng)絡(luò)多是通過有線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)連接范圍較窄,,而在傳感網(wǎng)絡(luò)中,,無線網(wǎng)絡(luò)成為主要的傳輸路徑,且連接的范圍更加廣泛,?!币幻}相承的天性,讓工業(yè)自動化廠商尋機(jī)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是順其自然的事情,。
物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域,,諸如:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流、供應(yīng)鏈,、倉儲的管理系統(tǒng)的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)制品生產(chǎn)、追蹤,、進(jìn)度監(jiān)管,、質(zhì)量追蹤等方面的應(yīng)用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重商品,、危險品的監(jiān)管、追蹤和防偽應(yīng)用系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型會議,、高層會議以及重要會議的電子證件,、大型賽事、演唱會,、景區(qū)等人員快遞流通區(qū)的電子門票(如:上海世博會)的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通收費、各類型車輛的遠(yuǎn)距離自動識別和管理的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在區(qū)域內(nèi)的人員自動識別,、記錄、定位以及查詢的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在動物,、食品行業(yè)鏈的全流程追溯應(yīng)用;農(nóng)業(yè),、救災(zāi)與搶險等方面的各個領(lǐng)域都會用到物聯(lián)網(wǎng),;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重資產(chǎn)和重要資產(chǎn)的管理的應(yīng)用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在品牌服飾的全流程的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書領(lǐng)域的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍隊槍械管理、人員管理,、車輛管理,、物資管理、安全保密等領(lǐng)域的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在航空,、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在零售業(yè)的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會安全領(lǐng)域的應(yīng)用,;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能城市領(lǐng)域的應(yīng)用;以及短距離通訊技術(shù):zigbee芯片,、zigbee通訊模塊,、zigbee網(wǎng)絡(luò)、GPS,、RTLS實時定位系統(tǒng),、藍(lán)牙技術(shù)、UWB(超寬帶)技術(shù)及應(yīng)用,;EPC(產(chǎn)品電子碼)網(wǎng)絡(luò):EPC貼標(biāo),、EPC中間件、EPC服務(wù)器,、EPC公共服務(wù)平臺,,EPC網(wǎng)絡(luò),;傳感網(wǎng)絡(luò)、移動通訊網(wǎng),、全球定位網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),、商業(yè)智能分析軟件系統(tǒng)等等?!拔锫?lián)網(wǎng)”顛覆了人類之前物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施截然分開的傳統(tǒng)思維,,將公路、建筑物等物理設(shè)施與個人電腦,、手機(jī),、家電、交通設(shè)施,、IT設(shè)施有效的聯(lián)系在一起,,使得政府管理、生產(chǎn)制造,、社會管理,,以及人們的個人生活全面實現(xiàn)互聯(lián)互通。
從物聯(lián)網(wǎng)需要的產(chǎn)業(yè)鏈的角度看,,物聯(lián)網(wǎng)所需要的自動控制,、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術(shù)和產(chǎn)業(yè),,而下游則是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用問題,。有行業(yè)專家更認(rèn)為:“傳統(tǒng)工業(yè)自動化領(lǐng)域其實是物聯(lián)網(wǎng)的一部分?!碧栒俟た刈詣踊瘡S商成為物聯(lián)網(wǎng)真正落地的推手,。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化和自動化的結(jié)合點,具有無限放大的潛力和優(yōu)勢,,有些單位敏銳地覺察到了物聯(lián)網(wǎng)在管理流程和生產(chǎn)過程優(yōu)化方面的潛力,,并取得了初步的成果。傳統(tǒng)的自動化網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡(luò)十分相似,。
五,、云計算與自動化
云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展,,或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn),。它的核心是海量數(shù)據(jù)的存儲和計算,特別強(qiáng)調(diào)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用,。簡言之,,云計算就是一種依托internet的超級計算模型,將巨大的資源聯(lián)系在一起為用戶提供各種IT服務(wù),。
例如,,云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革,。主要有:
㈠自動化系統(tǒng)的架構(gòu)將更加靈活,,分布式架構(gòu)將擴(kuò)展到更大范圍?,F(xiàn)代的大型工業(yè)自動化和信息化項目中,系統(tǒng)變得日益龐大和復(fù)雜,,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)體系架構(gòu)已經(jīng)無法從容應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。云計算這一革命性理念的提出,,徹底打破了自動化系統(tǒng)中原來的僵化的體系結(jié)構(gòu),。在云計算的系統(tǒng)中,自動化和信息化系統(tǒng)并不是簡單運行在某一臺固定的計算機(jī)上,,而是運行于包括Internet在內(nèi)的整個網(wǎng)絡(luò)之上,,基于整個網(wǎng)絡(luò)來分配系統(tǒng)的資源及實現(xiàn)各種功能。
?、婧A啃畔⒌姆治雠c處理將成為自動化軟件的常規(guī)功能,。
在現(xiàn)代大型自動化項目中,自動化信息化數(shù)據(jù)量越來越大,,用“海量”形容也并不為過,。所以目前自動化軟件中所用的數(shù)據(jù)庫類型,數(shù)據(jù)存儲模式和數(shù)據(jù)的讀取,、查詢模式,,各項技術(shù)目前都在圍繞大量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、及時處理來進(jìn)行,。海量信息的處理,,已經(jīng)成為制約自動化軟件發(fā)展的瓶頸之一。而在云計算時代,,用戶可以在不同的層面發(fā)揮不同硬件平臺和網(wǎng)絡(luò)的計算能力,,可以很容易地利用“云”中的服務(wù)(SaaS),平臺(PaaS)和計算硬件及網(wǎng)絡(luò)資源(IaaS),,充分整合公共網(wǎng)絡(luò)的計算能力,,使得對海量自動化和信息化信息的分析和處理變成現(xiàn)實,滿足大規(guī)模應(yīng)用系統(tǒng)的需要,,同時也能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的自動化信息化系統(tǒng)的控制,。
㈢徹底改變工程開發(fā)模式,。
在云計算時代,,工程項目的開發(fā)將不再拘泥于單臺計算機(jī),SaaS模式使用戶可以通過Internet,,直接利用自動化軟件供應(yīng)商服務(wù)器上的軟件進(jìn)行開發(fā),,開發(fā)過程在云計算網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行,,開發(fā)完成后,生成可直接運行的工程項目即可,。
?、柁D(zhuǎn)變軟件供應(yīng)商的服務(wù)模式,降低維護(hù)成本,。
云計算的模式也將降低軟件供應(yīng)商的服務(wù)成本,。以往軟件供應(yīng)商需要對運行在各種軟硬件環(huán)境中的自動化軟件進(jìn)行技術(shù)支持與維護(hù),而云計算時代,,他們只需要維護(hù)本服務(wù)器上的一套軟件即可,。
㈤降低自動化系統(tǒng)對硬件的要求,,提升軟件的行業(yè)地位,。
無論是基于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的私有云,或與外網(wǎng)有一定連接的混合云,,都以動態(tài)分配系統(tǒng)計算能力為目的,,可以使系統(tǒng)的運算進(jìn)行地更加平緩穩(wěn)定,從而在不降低運行效率的前提下,,極大地降低企業(yè)對硬件系統(tǒng)的要求,。眾所周知,在目前的自動化系統(tǒng)中,,軟件處于“靈魂”的地位,,但價值卻相對低廉,只占5%-10%,。在云計算時代,,系統(tǒng)對硬件的要求降低,而對軟件的要求則越來越高,,所以軟件在自動化行業(yè)中的價值比重和重要性,,都將有很大提高。
?、晷录夹g(shù)與新的產(chǎn)品理念將成為競爭的核心,。
毫無疑問,云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革,。如何把握IT發(fā)展的潮流趨勢,?如何開發(fā)基于云計算的新一代自動化軟件?如何將舊的自動化軟件版本兼容于云計算平臺,?如何將傳統(tǒng)的自動化工程系統(tǒng)升級為云計算系統(tǒng),?將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)考慮的首要問題。相信隨著云計算技術(shù)的日趨成熟及自動化界的努力,我國利用“云計算”的自動化系統(tǒng)的發(fā)展將日新月異,。這也是中國自動化界應(yīng)當(dāng)注意的問題,。
六、低碳經(jīng)濟(jì)自動化
低碳經(jīng)濟(jì)自動化是一個廣泛而重要的課題,。我們以流程工業(yè)為例來說明之,。流程工業(yè)是指在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要經(jīng)濟(jì)地位的石化、煉油,、化工,、冶金、制藥,、建材,、輕工、造紙,、采礦、環(huán)保,、電力等在國民經(jīng)濟(jì)中占主導(dǎo)地位的行業(yè),,我國流程工業(yè)企業(yè)年產(chǎn)值占全國工業(yè)企業(yè)年總產(chǎn)值的66%。流程工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響國家的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ),。流程工業(yè)是一個非常巨大的產(chǎn)業(yè),,在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中極為重要的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè),,是制造業(yè)的重要組成部分,。其特點是以處理連續(xù)或間歇物料流、能量流為主,,產(chǎn)品多以大批量的形式生產(chǎn),。
流程工業(yè)的生產(chǎn)和加工方法主要有化學(xué)反應(yīng)、分離,、混合等等,。在知識經(jīng)濟(jì)時代的21世紀(jì),作為傳統(tǒng)工業(yè)的流程工業(yè)將仍然是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè),。流程工業(yè)既是能源,、各種原材料的產(chǎn)生者,也是能源的主要消耗者,,節(jié)能降耗與減排至關(guān)重要,。這些行業(yè)普遍存在能耗大、污染污染嚴(yán)重,、產(chǎn)品質(zhì)量差,、生產(chǎn)過程工藝落后、自動化水平低,、管理水平低,、信息集成度低,、綜合競爭力弱等缺點。工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的最大主體,,也是耗費能源,、資源,產(chǎn)生環(huán)境污染的最主要行業(yè),。流程工業(yè)首當(dāng)其沖成為了主要目標(biāo),,尤其在石油加工、化工,、鋼鐵,、電力、有色,、建材等六大行業(yè),,其能源消耗占全國工業(yè)能耗的近70%。
專家認(rèn)為:首先,,瞄準(zhǔn)新興問題,、瞄準(zhǔn)趨勢性行業(yè),歷來就是各行各業(yè)成功創(chuàng)新的重要秘訣,!所謂新興問題就是未來人類社會發(fā)展需要重點關(guān)注的重大問題,;所謂“趨勢性”行業(yè),就是未來有巨大遠(yuǎn)景的項目,。那么,,什么是未來人類社會發(fā)展需要重點關(guān)注的重大問題和未來具有巨大發(fā)展遠(yuǎn)景的項目呢?毫無疑問,,其中之一無疑就是服務(wù)于“低碳經(jīng)濟(jì)”與“低碳技術(shù)”的項目,!“低碳經(jīng)濟(jì)”已經(jīng)成為科研單位和企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇!換而言之,,大力促進(jìn)“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展,,必然能夠搶占科研項目和市場開發(fā)的創(chuàng)新先機(jī)!現(xiàn)在,,世界經(jīng)濟(jì)正在加速向“低碳經(jīng)濟(jì)”轉(zhuǎn)型,,“低碳經(jīng)濟(jì)”催生了許多新的經(jīng)濟(jì)增長點,“低碳經(jīng)濟(jì)”將是未來國家和企業(yè)競爭力之所在,。聰明的企業(yè)善于抓住機(jī)遇,,轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式,走在前面,,將被動變?yōu)橹鲃?。利用社會發(fā)展理念的變革作為企業(yè)加速發(fā)展的動力。努力搶占“低碳經(jīng)濟(jì)”的制高點。對于企業(yè)應(yīng)當(dāng)在考慮企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略時,,考慮企業(yè)如何制定“低碳戰(zhàn)略”,,并力求與國家的可持續(xù)發(fā)展趨勢同步增長。國際知名的管理大師彼得,?杜拉克有一句名言:“無人能夠左右變化,,惟有走在變化之前”!中國的流程工業(yè)亦應(yīng)如此,,努力走在變化之前,!低碳減排是國家的行動,低碳減排是歷史的使命,,低碳減排是流程工業(yè)企業(yè)應(yīng)盡的義務(wù),。“低碳”同樣是流程企業(yè)的重大使命,。
七,、安全生產(chǎn)自動化
安全生產(chǎn)自動化是近年來,頻繁出現(xiàn)的“詞匯”,!這是由于由于各種安全生產(chǎn)事故不斷發(fā)生,,應(yīng)用自動化技術(shù)促使安全生產(chǎn)的需求日益增長。如何高效地利用自動化與信息化等高新技術(shù),,提高安全生產(chǎn)的水平成為當(dāng)務(wù)之急。因而國家提出了“科技興安”戰(zhàn)略,!安全的發(fā)展也同樣離不開自動化,。制造業(yè)的安全可以分為機(jī)械安全和過程安全。機(jī)械安全主要保障的是人身,,已經(jīng)受到了高度重視,,安全開關(guān)、安全按鈕,、安全門,、安全地毯相繼成為工廠內(nèi)的寵兒,伴之而來的還有安全傳感器,、安全PLC,、安全總線、安全以太網(wǎng)等產(chǎn)品,。過程安全則是保障生產(chǎn)過程的安全性,。如今,許多自動化供應(yīng)商已經(jīng)在考慮安全解決方案的提供,,真正的安全解決方案不僅僅是提供一種或幾種安全產(chǎn)品,,而更多的是提高用戶設(shè)備的安全性。如何將安全功能嵌入到用戶機(jī)械設(shè)備中去,在不影響生產(chǎn)過程的情況下提高安全保障,,還亟待有更好的發(fā)展,。
自動化是指機(jī)器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進(jìn)行操作或控制的過程。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動﹑部分腦力勞動以及惡劣﹑危險的工作環(huán)境中解放出來﹐而且能擴(kuò)展人的器官功能﹐極大地提高勞動生產(chǎn)率﹐增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力,。因此﹐機(jī)器設(shè)備,、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程),,在沒有人或較少人的直接參與下,,按照人的要求,經(jīng)過自動檢測,、信息處理,、分析判斷、操縱控制,,實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo),。安全自動化則是利用自動化技術(shù)貫徹落實“科技興安”戰(zhàn)略,實現(xiàn)安全生產(chǎn)的統(tǒng)稱,。安全自動化具體到結(jié)合各行各業(yè)則有各自不同的內(nèi)容,,如:煤礦安全生產(chǎn)自動化、石化安全生產(chǎn)自動化,、化工安全生產(chǎn)自動化,、冶金安全生產(chǎn)自動化、交通安全生產(chǎn)自動化,、智能建筑安全生產(chǎn)自動化,、其他行業(yè)的安全生產(chǎn)自動化等等。
八,、節(jié)約降耗自動化
近年來,,“節(jié)能降耗”成為我國自動化技術(shù)發(fā)展中備受關(guān)注的詞匯之一,其意義十分重大,?!肮?jié)能減排、科學(xué)發(fā)展”已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略指導(dǎo)思想,。
據(jù)測算,,我國每創(chuàng)造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍,是日本的11.5倍,,我國的能源利用率僅為美國的26.9%,、日本的11.5%。由此可見,,在我國企業(yè)的產(chǎn)品成本中,,能源消耗的成本比較大,,同時也說明,我國企業(yè)節(jié)能的空間十分巨大,,完全可以通過節(jié)能降耗來增加產(chǎn)品的競爭力,。
裝備制造業(yè)作為技術(shù)的載體和轉(zhuǎn)化的媒體,是“手段性”的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),,其產(chǎn)品是各行各業(yè)的生產(chǎn)裝備,,是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ),其特點是:范圍廣,,門類多,,技術(shù)含量高,與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度大,。經(jīng)過多年發(fā)展,,我國裝備制造業(yè)已經(jīng)形成門類齊全、規(guī)模較大,、具有一定技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系,,是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱性產(chǎn)業(yè)。節(jié)約能源,、提高能源利用率,,既是保障企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營,實現(xiàn)企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的長久之計,,也是企業(yè)適應(yīng)市場需要,,降低成本、增加效益,、改善環(huán)境,,提高企業(yè)競爭力的必然選擇。企業(yè)要獲得長足發(fā)展,,實施節(jié)能降耗勢在必行。
“十二五”期間,,節(jié)能減排的任務(wù)將更加艱巨,,與‘十一五’相比,節(jié)能減排的目標(biāo)還要增加二氧化碳,、氨氮,、氮氧化物等約束性的控制指標(biāo),這些指標(biāo)的提出將對工業(yè)運行提出更高的要求,。積極地采用先進(jìn)的節(jié)能降耗技術(shù),,實現(xiàn)科學(xué)的管理理念、模式,、流程是企業(yè)節(jié)能降耗的重要途徑,,以技術(shù)創(chuàng)新為基礎(chǔ)的新技術(shù),、新工藝、新材料和新方法的推廣應(yīng)用,,可以逐步淘汰低效設(shè)備和高耗能產(chǎn)品群在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,,對于實現(xiàn)節(jié)能降耗有著重要的推動作用。以高新技術(shù)創(chuàng)新來推動節(jié)能降耗是裝備制造業(yè)必需要邁出的步伐,。這是因為,,現(xiàn)代高新技術(shù)深刻、廣泛地影響裝備制造業(yè)的發(fā)展?,F(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展,,對裝備制造業(yè)的發(fā)展提出了更高、更新,、更好的要求,。在裝備制造業(yè)的“節(jié)能降耗”中同樣貫穿著高科技的支持。
例如,,電機(jī)節(jié)能,、過程優(yōu)化、變廢為寶,、余熱利用,、企業(yè)改造、新能源利用等無不和采用自動化技術(shù)密切相關(guān),。
九,、工控軟件的發(fā)展
工控軟件的發(fā)展同樣是自動化技術(shù)發(fā)展的重要方面。自上世紀(jì)90年代起,,IBM接連收購了一系列中間件廠商,,使中間件成為了企業(yè)IT架構(gòu)的核心,也讓人們逐漸認(rèn)識到軟件的重要性及其核心地位,。之后,,IBM又陸續(xù)收購了一些知名的軟件企業(yè),如Lotus,、DB2.軟件開始與硬件齊頭并進(jìn),,而在2004年IBM進(jìn)一步將PC業(yè)務(wù)賣給聯(lián)想,此事件向人們昭示:屬于硬件的輝煌時代已成為歷史,,軟件發(fā)生高潮的時代已經(jīng)到來,。而在工業(yè)控制領(lǐng)域里面,硬件軟件化就是一種發(fā)展趨勢,。如嵌入式軟PLC的出現(xiàn)等,。目前,市場上德國三S軟件公司首推的最新版本CoDeSysV3.4軟件(基于CoDeSys平臺下的嵌入式系統(tǒng)軟PLC),。倡導(dǎo)以“可復(fù)用”為宗旨的“開放式,、可重構(gòu)的自動化”理念,。該軟件是靠IEC61131的開發(fā)環(huán)境,支持梯形圖,、流程圖,、結(jié)構(gòu)圖、高級ST語言等自動控制工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的幾種語言,。
軟件復(fù)用化是一種計算機(jī)軟件工程的方法和理論,,其實質(zhì)就是一種在軟件開發(fā)中避免重復(fù)勞動的解決方案。軟件復(fù)用化是提高軟件開發(fā)生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品質(zhì)量的一條行之有效的途徑,。軟件復(fù)用化是將已有的軟件及其有效成分用于構(gòu)造新的軟件或系統(tǒng),,以縮減軟件開發(fā)時間和維護(hù)費用.軟件復(fù)用是提高軟件生產(chǎn)力和質(zhì)量的一種重要技術(shù)。實現(xiàn)軟件復(fù)用化的關(guān)鍵因素(技術(shù)和非技術(shù)因素)主要包括:軟件構(gòu)件技術(shù),、軟件構(gòu)架,、領(lǐng)域工程、軟件再工程,、開放系件過程,、CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering,計算機(jī)輔助軟件工程)技術(shù)以及各種非技術(shù)因素等七個方面,。軟件復(fù)用化的好處是:⑴較高的生產(chǎn)效率,。(以及隨之而來的成本降低);⑵較高的軟件質(zhì)量,。(錯誤可以更快的被糾正),;⑶恰當(dāng)?shù)氖褂密浖?fù)用可以改善系統(tǒng)的可維護(hù)性。
除了軟件復(fù)用化的好處之外,,CoDeSys軟件還具有可重構(gòu)制造的特點,,可重構(gòu)制造是一種指導(dǎo)管理和控制制造系統(tǒng)重構(gòu)的過程。它使制造系統(tǒng)有效地響應(yīng)不斷變化的環(huán)境,??芍貥?gòu)性是指在一個系統(tǒng)中,其硬件模塊或(和)軟件模塊均能根據(jù)變化的數(shù)據(jù)流或控制流對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法進(jìn)行重新配置(或重新設(shè)置),。其具有:組織可重構(gòu)性,、業(yè)務(wù)過程可重構(gòu)性、產(chǎn)品的可重構(gòu)性,、車間加工系統(tǒng)的可重構(gòu)性與可重構(gòu)信息平臺等。
可重構(gòu)系統(tǒng)最突出的優(yōu)點就是能夠根據(jù)不同的應(yīng)用需求,,改變自身的體系結(jié)構(gòu),,以便與具體的應(yīng)用需求相匹配。面對市場的千變?nèi)f化,,如何使制造系統(tǒng)快速而經(jīng)濟(jì)地響應(yīng)市場需求的變化,,是對當(dāng)今制造業(yè)的一個巨大挑戰(zhàn),。傳統(tǒng)的機(jī)械自動化生產(chǎn)線具有批量生產(chǎn)的效益,但面對市場的變化不能快速響應(yīng),;而柔性制造系統(tǒng)雖能縮短產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期,,但投資巨大,回收周期長,。因此,,迫切需要建立一種既具有規(guī)模生產(chǎn)的效益,又能快速適應(yīng)動態(tài)多變的制造環(huán)境,,并能充分利用現(xiàn)有制造資源的新型制造模式,。對此,新近提出的可重構(gòu)制造系統(tǒng)是適應(yīng)這一需求的一條有效途徑,。
另外,,西門子公司推薦的TIA博途,是西門子公司在TIA(全集成自動化)理念的基礎(chǔ)上推出了創(chuàng)新的工程軟件平臺——TIAPortal(博途),。其可以在一個工程組態(tài)環(huán)境下對所有自動化任務(wù)進(jìn)行管理,,使得設(shè)計工程師的工作“化繁為簡”,更加高效,,且更節(jié)省成本,。它在實現(xiàn)統(tǒng)一通訊、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,,構(gòu)成一個完整的有機(jī)統(tǒng)一體,,從而滿足了所有產(chǎn)業(yè)對于一個執(zhí)行自動化解決方案的全整合平臺的期待,實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到機(jī)械設(shè)計再到自動化設(shè)計全部集中在一個軟件下進(jìn)行,。因而,,它是目前最直觀、高效和可靠的工程技術(shù)軟件平臺,。這也是工業(yè)控制行業(yè)應(yīng)當(dāng)關(guān)注的,。
十、模擬仿真普適化
網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真技術(shù)是目前建模與仿真界的一個研究熱點,。當(dāng)前,,網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真的技術(shù)內(nèi)涵和應(yīng)用模式正隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而不斷地擴(kuò)展和豐富,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算技術(shù)的快速發(fā)將帶領(lǐng)我們進(jìn)入普適計算時代,。普適計算是建立一個由計算和通信構(gòu)成的信息空間與人們生活的物理空間相融合,,形成智能化空間。在這個智能化空間中,,人們可以隨時隨地透明地獲得計算和信息服務(wù),。網(wǎng)絡(luò)化建模與仿真技術(shù)將向著普適化的方向發(fā)展。融合了普適計算技術(shù)的“普適化仿真技術(shù)”實現(xiàn)了信息空間與物理空間的結(jié)合,,將推動現(xiàn)代建模仿真研究,、開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)入到一個嶄新的時代,。
面向未來復(fù)雜、異構(gòu),、動態(tài)的普適計算環(huán)境,,普適仿真系統(tǒng)具有以下基本特征:
⑴普及泛在:仿真資源無所不在,。仿真網(wǎng)格借助于網(wǎng)格技術(shù),,實現(xiàn)了人們生活中的各種軟、硬件仿真資源的服務(wù)化,,為用戶屏蔽了復(fù)雜,、異構(gòu)的普適計算環(huán)境,使得仿真資源無所不在,,解決了“普及”的問題,。
⑵隨時隨地:人們可以在工作,、生活的現(xiàn)場獲得仿真服務(wù),,而不需端坐在一個專門的計算機(jī)面前。網(wǎng)格技術(shù)使得仿真應(yīng)用的終端延伸到網(wǎng)絡(luò)的每一個角落,,徹底擺脫了時間和空間的束縛,,人們使用任何聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,即可以訪問網(wǎng)格環(huán)境中的仿真資源和服務(wù),,滿足了對“隨時隨地”的需求,。
⑶自適應(yīng):仿真信息空間能以適合用戶的方式,,提供計算環(huán)境能適應(yīng)變化的,、連貫的仿真服務(wù);
?、韧该鳎河脩臬@得仿真服務(wù)時不需要花費很多注意力,,仿真服務(wù)的訪問方式是十分自然的甚至是用戶本身注意不到的,即所謂蘊(yùn)涵式的交互,。
如果在仿真網(wǎng)格中引入普適計算的思想和技術(shù),,就能很好地滿足普適仿真環(huán)境對仿真網(wǎng)格在移動性、自適應(yīng)性,、智能化,、應(yīng)用模式上的新需求,使得仿真信息空間能以適合用戶的方式,,提供適應(yīng)變化的仿真環(huán)境和連貫的仿真服務(wù),。融合了網(wǎng)格技術(shù)和普適計算技術(shù)的普適化仿真網(wǎng)格技術(shù),將成為網(wǎng)絡(luò)化建模仿真研究應(yīng)用關(guān)注的新焦點。
綜上所述,,從當(dāng)前十大自動化熱門技術(shù)發(fā)展趨勢可以看到自動化創(chuàng)新可以用幾個詞來概括:集成、通訊,、協(xié)同,、節(jié)能、安全,、標(biāo)準(zhǔn)與開放,。隨著也誕生了許多新的產(chǎn)品和理念。多少年來,,新自動化都是推動制造業(yè)高速發(fā)展的最直接力量,,而這種力量,必然將會搭載著“創(chuàng)新”的源動力,,在“十二五”變得更加強(qiáng)大,!同時,除了關(guān)注技術(shù)推動之外,,還必須十分關(guān)注國家在“十二五”裝備制造業(yè)的發(fā)展規(guī)劃,,特別是高端裝備制造業(yè)的發(fā)展目標(biāo)與重點領(lǐng)域。
站在兩個“五年規(guī)劃”的時空接替點上,,看中國工控的進(jìn)步和發(fā)展,,回眸“十一五”,碩果累累,!展望“十二五”,,信心滿懷!祝愿中國工控事業(yè)的發(fā)展不斷進(jìn)步,、不斷飛躍,!