胡錦濤同誌在中國共產黨第十六次代表大會報告中指出:”實shi現xian工gong業ye化hua仍reng然ran是shi我wo國guo現xian代dai化hua進jin程cheng中zhong艱jian巨ju的de曆li史shi性xing任ren務wu。信xin息xi化hua是shi我wo國guo加jia快kuai實shi觀guan工gong業ye化hua和he現xian代dai化hua的de必bi然ran選xuan擇ze。堅jian持chi以yi信xin息xi化hua帶dai動dong工gong業ye化hua, 以工業化促進信息化,走出一條科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環境汙染少、人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化路子。”國務院總理溫家寶在十屆全國人大三次會議上作政府工作報告中也指出:”在分析我國經濟社會發展中存在的問題和困難。國務院總理溫家寶特別指出:”經濟社會發展中的一些長期性問題和深層次矛盾依然存在。主要是:就業壓力巨大;經濟結構不合理,產業技術水平低,……”這充分表明國家領導人十分關切企業技術水平提高的重大問題。
在21世紀前50年,中國的經濟現代化將麵臨三大機遇:
(1)經濟信息化和全球化帶來的新機遇,
(2)綠色經濟和生物經濟帶來的新機遇,
(3)體驗經濟和文化經濟帶來的新機遇。
因此,中國企業的的發展也必然會與這三大機遇聯係起來。
前言
趁這次“05’中國自動化產業高峰會議暨中國企業自動化和信息化建設論壇”的機會,,向大家概略地介紹一下,當前我國企業自動化化與信息化所麵臨著的若幹熱點問題。供各位在發展與建設中參考。在介紹這個問題之前, 首先,我要向大家概略地介紹一下國家發展和改革委員會、科學技術部、商務部聯合編製的”2004年度《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南》”(下麵簡稱指南)裏麵涉及工業自動化與信息化與方麵的內容.因為,這是國家當前所關心的問題,作為企業管理層的領導,首先就是掌握國家發展的需求。如果大家希望了解詳細的內容,可以進一步閱讀該指南的全文.。中國自動化學會的多位常務理事和理事作為工業自動化產業化專項的評委或申報者參與了國家此項工作。
一,當前優先發展的高技術產業化重點領域指南概述
weilejinyibumingquedangqiangaojishuchanyehuadezhongdianlingyuhefangxiang,yindaoshehuiziyuantouxiang,tigaoyouxianziyuandeliyonglv,youzhongdiandipeiyuxindejingjizengchangdian,cujinwoguoguominjingjiheshehuiquanmian、協調、可持續發展,國家發展和改革委員會、科學技術部、商務部聯合編製了《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南(2004年度)》(以下簡稱”指南”)。
1999年度、2001年度”指南”發布後,在社會上引起了較大反響,一方麵,國家以突破產業技術瓶頸、形成產業鏈和高技術產業體係為目標,啟動實施了移動通訊、數字電視、軟件、集成電路、下一代互聯網、生物與新醫藥等幾個市場在千億元的高技術工程,組織安排了新型元器件、工業自動化、新材料、網絡、現代中藥、衛星導航應用、現代農業、西部高技術等一批對產業結構調整具有重要支撐作用的重大高技術產業化專項;另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),全(quan)國(guo)各(ge)地(di)結(jie)合(he)當(dang)地(di)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang),也(ye)啟(qi)動(dong)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)具(ju)有(you)發(fa)展(zhan)潛(qian)力(li)的(de)高(gao)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)化(hua)專(zhuan)項(xiang),積(ji)極(ji)扶(fu)持(chi)新(xin)的(de)經(jing)濟(ji)增(zeng)長(chang)點(dian),帶(dai)動(dong)了(le)區(qu)域(yu)經(jing)濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan)。為(wei)引(yin)導(dao)全(quan)社(she)會(hui)開(kai)展(zhan)高(gao)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)化(hua)工(gong)作(zuo),提(ti)高(gao)”指南”的時效性,根據國內外科學技術發展趨勢、我國高技術產業化發展的狀況、國內外產業和市場狀況, 國家發改委(發展計劃委)曾先後三次—2000年兩次,2003年一次---組織專家進行了”工業自動化”產業化專項的評審,目的是為了支持具有自主知識產權技術與產品的我國民族”工業自動化”企業的發展,並占領國內相關領域的市場。在評審過程中,中國自動化學會的許多專家都積極地參與了這項活動,或當評委、或當申報者。
2000年(nian),為(wei)改(gai)變(bian)我(wo)國(guo)流(liu)程(cheng)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)和(he)技(ji)術(shu)長(chang)期(qi)依(yi)賴(lai)進(jin)口(kou)的(de)狀(zhuang)況(kuang),國(guo)家(jia)發(fa)展(zhan)計(ji)劃(hua)委(wei)員(yuan)會(hui)在(zai)專(zhuan)家(jia)的(de)建(jian)議(yi)下(xia),開(kai)始(shi)實(shi)施(shi)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)高(gao)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)化(hua)專(zhuan)項(xiang)。
專項以”建立我國具有研究、開(kai)發(fa)實(shi)力(li)的(de)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)企(qi)業(ye)群(qun)體(ti),培(pei)育(yu)一(yi)批(pi)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)龍(long)頭(tou)企(qi)業(ye),樹(shu)立(li)國(guo)產(chan)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)成(cheng)套(tao)係(xi)統(tong)的(de)形(xing)象(xiang),提(ti)高(gao)我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)參(can)與(yu)國(guo)內(nei)外(wai)市(shi)場(chang)的(de)競(jing)爭(zheng)能(neng)力(li)”為總體目標,擴大工業過程自動化的應用範圍,前後2年內,國家投資3億元,吸引社會投資37億元,擇優支持了3批34個項目。
2002年,fagaiweiyouweituozhongguogongchengyuanduizhuanxiangshishiqingkuangjinxinglequanmiantiaozhayupinggu,pinggurenwei,gongyeguochengzidonghuazhuanxiangdeshishi,cushileyipijijufazhanqianlidezidonghuaqiye,rubeijinghelishi、浙大中控、浙大中自、東大中自 、南京南瑞、北京冶金自動化院、北京康拓及中國科學院自動化所與沈陽自動化所等企業與院所,迅速地提升科技成果的轉化能力。使我國大型綜合自動化係統、先進控製與優化技術、大型成套專用控製裝置、智能變送器和執行機構等一批工業自動化技術與裝備初步具備了參與國際市場競爭的能力。
為此,發改委又再次組織了有關部門、地方和專家,本著”指南”應適合我國經濟、社會發展的基本國情,滿足國民經濟和社會發展急需,對經濟發展和產業結構優化升級有重大推動作用;符合當前國家重點鼓勵發展的產業、產品和技術目錄的要求;具有較大的市場前景,有較好的經濟效益、社會效益和環境效益,符合可持續發展的要求;有限目標,突出重點,經過努力近期可以在有關產業領域中實施產業化等原則,對2001年度”指南”進行了較大規模的修訂,從而, 形成了2004年度”指南”。
根據有關部門、地方和專家的意見, 2004年度”指南”提出了當前應優先發展的信息、生物及醫藥、新材料、先進製造、先進能源、環保和資源綜合利用、航空航天、農業、現代交通及其他共十個方麵的134項高技術產業化重點領域,其中信息25項,生物及醫藥17項,新材料22項,先進製造11項,先進能源14項,環保和資源綜合利用11項,航空航天6項,農業12項,現代交通8項,其他領域8項。與2001年版”指南”相比,新增了30項重點領域,刪除了37項重點領域,調整了75項技術變化了的領域,對29項內容作了簡要文字修改。
國家發展和改革委員會、科學技術部、商務部將根據2004年度”指南”,分別製定近期促進高技術研究開發、產業化和進出口等項工作的政策措施。同時,將根據國民經濟和社會發展的情況、產業技術的發展狀況以及國內外市場變化,繼續適時地對”指南”進行調整和修訂。
2004年”指南”的產業化重點在以下幾個方麵:
(一)信息;
(二)生物及醫藥;
(三)新材料;
(四)先進製造;
(五)先進儀器;
(六)環保和資源綜合利用;
(七)航空航天;
(八)農業;
(九)現代交通;
(十)其他:127、民用非動力技術;128、牆體材料及建築製品; 129、新型建築體係; 130、綠色建築技術; 131、複合超細短纖維及產品;132、重要產業用紡織品; 133、新型紡織材料及印染後整理技術; 134、聚酯及纖維加工設備等等。
二, 信息和先進製造方麵的內容
在第一條信息條款裏,首要發展的是:
⑴網絡設備:主要是網絡交換設備、網絡管理設備、網間互通設備、網絡終端設備和以衛星技術為基礎的網絡通信設備等。
⑵傳輸設備:近期重點是10GBit/S、40GBit/S設備和DWDM設備、大容量數字交叉連接設備、光分插複用和光交換設備。
⑶入網係統設備:窄帶、寬帶、有線和無線接入等多種技術及係統設備--XDSL接入、混合光纖—同軸電纜接入,千兆以太網(EPON)、光纖用戶接入和固定無線接入等多種寬帶接入技術。
⑷字移動通信產品:第三代移動通信係統設備、終端產品、專用芯片及應用軟件。移動通信專用集成電路及軟件,數字集群通信產品,移動通信設備關鍵配套件及測試儀器。
⑸星通信;⑹字音視頻產品;⑺算機;⑻算機外部設備;⑼於LINUX的操作係統;⑽入式軟件係統;⑾絡支撐平台和中間件;⑿文信息處理;⒀子商務;⒁子政務;⒂用軟件;⒃息安全產品與係統;⒄成電路;⒅子材料;⒆子專用設備、儀器和工模具;⒇型顯示器件;(21)型無器件;(22)汽車電子產品;(23)信息增值報務;(24)民用雷達;(25)空中管製;
第四條款先進製造裏重點是:
65,工業自動化;近期產業化重點是—大型複雜生產過程和連續生產過程所需要的綜合自動化係統;公用工程大型裝備專用智能化控製裝置;大型傳動裝置用高效、節能調速係統;數字化、智能化傳感器等。
66,現代科學儀器;
67,網絡化製造;近期重點-企業資源信息網及相應的企業核心信息、產品。圖形和技術、支持網絡化製造的WEB運行平台等;
68,全開放分布式控製係統及智能儀表:近期重點是—適應於多種現場總線標準和工業以太網並能利用Internet的綜合自動化控製係統,及其應用現場總線技術的檢測與控製儀表,適用於現場總線集成的各種軟件及硬件產品 ,智能化工業控製部件和執行機構;
69,新型傳感器;
70,精密高效加工和成形設備;71,激光加工技術及設備;72,數字化製造設備;73,工業機器人;74,電力半導體器件及變頻整流裝置;75,汽車關鍵另部件;
三,幾項熱點
根據對於2004年度”指南”裏麵涉及信息化與自動化方麵的內容。我從中選擇了四項裏麵的有關內容,給大家做一下概略地介紹。分別是:⑴工業自動化、第65項⑵嵌入式軟件係統、第10項⑶工業以太網、第68項⑷網絡化製造。第67項
⑴工業自動化
工業自動化是綜合運用係統科學、認知科學、信息科學、控製科學與工程的理論,形成相應的自動化硬件、軟件及係統,對過程實施檢測、控製、優化、調度、管理和決策,實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境汙染、確保安全的高技術。近期產業化的重點是:
1.大型複雜生產過程和連續生產過程所需綜合自動化係統
2.DCS、PLC與工業控製機
3.大型傳動裝置用高效、節能調速係統
4.數字化、智能化傳感器等
5.公用工程大型裝備專用智能化控製裝置
專家認為:目前我國工業控製自動化技術、產業和應用都有了很大的發展,我國工業計算機係統行業已經形成。工業控製自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。主要表現在:
A、以工業PC為基礎的低成本工業控製自動化將成為主流
B、PLC向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
C、DCS係統正麵向測控管一體化設計
D、控製係統正在向現場總線(FCS)方向發展
E、儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展
F、數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展
G、工業控製網絡將向有線和無線相結合的方向發展
H、工業控製軟件不斷向先進控製方向發展
guojiajiangjixutongguoshishiyixiliegongyeguochengzidonghuagaojishuchanyehuazhuanxiang,yongxinxihuadaidonggongyehua,tuidonggongyezidonghuajishudejinyibufazhan,jiaqiangjishuchuangxin,shixianchanyehua,jiejueguominjingjifazhanmianlindeshencengwenti,jinyibutigaoguominjingjizhengtisuzhihezongheguoli。
目前,工業控製自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。工業控製自動化主要包含三個層次,從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化,其核心是基礎自動化和過程自動化。
傳統的自動化係統,基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷,過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成。
20世紀90年代以來,由於PC-based的工業計算機(簡稱工業PC)的發展,以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控製網絡組成的PC-based的自動化係統得到了迅速普及,成為實現低成本工業自動化的重要途徑。
下麵,分別介紹一下DCS、PLC與工業控製機的發展。
(1.1)DCS係統的新發展
集散控製係統DCS(Distributed Control System)問世於1975年,生產廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中後期起,首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS。當時,我國主要行業(如電力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部是進口設備。80年代初期在引進、消化和吸收的同時,我國開始了研製國產化DCS的技術攻關。
九五”以來,我國DCS係統研發和生產發展很快,崛起了一批優秀企業,如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測控公司、電科院以及北京康拓集團等。這批企業研製生產的DCSxitong,bujinpinzhongshuliangdafuduzengjia,erqiechanpinjishushuipingyijingdadaohuojiejinguojixianjinshuiping。danshizaishichangzhanyoulvfangmian,rengjiuyijingwaichanpinzhezhu。jinhou5年內DCS作為自動化係統與儀表行業主要產品的地位仍然不會動搖。受信息技術(網絡通信技術、計算機硬件技術、嵌入式係統技術、現場總線技術、各種組態軟件技術、數據庫技術等)發展的影響,以及用戶對先進的控製功能與管理功能需求的增加,各DCS廠商(以Honeywell、Emerson、Foxboro、橫河、ABB為代表)紛紛提升DCS係統的技術水平,並不斷地豐富其內容。
可以說,以Honeywell 公司最新推出的Experion PKS(過程知識係統)、西門子公司的T.I.A、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)、Foxboro公司的A2、橫河公司的R3(PRM-工廠資源管理係統)和ABB公司的 Industrial IT800xa 係統為標誌的新一代DCS (第四代)已經形成。
如果我們把當年Foxboro公司的I/A Series看作第三代DCS 係統裏程碑的話,那麼以上幾家的最新DCS可以劃為第四代。第四代DCS 的最主要標誌是兩個”I”開頭的單詞:Information (信息)和Integration(集成)。
第四代DCS的體係結構主要分為四層結構:現場儀表層、控製裝置單元層、工廠(車間)層和企業管理層。一般DCS廠商主要提供除企業管理層之外的三層功能,而企業管理層則通過提供開放的數據庫接口,連接第三方的管理軟件平台(ERP、CRM、SCM等)。所以說,當今DCS主要提供工廠(車間)級的所有控製和管理功能,並集成全企業的信息管理功能。
DCS充分體現信息化和集成化,信息和集成基本描述了當今DCS係(xi)統(tong)正(zheng)在(zai)發(fa)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)。用(yong)戶(hu)已(yi)經(jing)可(ke)以(yi)采(cai)集(ji)整(zheng)個(ge)工(gong)廠(chang)車(che)間(jian)和(he)過(guo)程(cheng)的(de)信(xin)息(xi)數(shu)據(ju),但(dan)用(yong)戶(hu)希(xi)望(wang)這(zhe)些(xie)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)能(neng)以(yi)合(he)適(shi)的(de)方(fang)式(shi)體(ti)現(xian),並(bing)幫(bang)助(zhu)決(jue)策(ce)過(guo)程(cheng),讓(rang)用(yong)戶(hu)以(yi)他(ta)明(ming)白(bai)的(de)方(fang)式(shi),在(zai)方(fang)便(bian)的(de)地(di)方(fang)得(de)到(dao)需(xu)要(yao)的(de)數(shu)據(ju)。
總之,DCS如何解決現場接線繁雜、DCS控製站控製比較集中、FCS與DCS控製站的相互關係、智能控製、先進控製與優化如何在DCS、FCS中實現等問題,都有待在技術創新和實踐中逐步統籌解決。目前,小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發展的主要方向。
(1.2) PLC的最新發展趨勢
PLC技術發展的最終趨勢仍然是人們爭論的焦點之一。大多數人認為,PLC將會繼續失去市場份額;更有甚者認為,在工業PC麵前,PLC將會一步一步走向死亡;但也有一部分人相信,一些特殊工業應用領域仍將為PLC提供一定的市場份額。
一方麵PLC要繼續適合於當前工業企業對自動化的需要。另一方麵,PLC還必須依靠相關的新技術來麵對市場份額逐漸縮小所帶來的衝擊,尤其是工業PC所帶來的衝擊。PLC需要解決的問題依然是新技術的采用、係統開放性和價格。
主要發展的方向是:
1.圍繞著”開放性”問題,PLCgongyingshangzhengzaixianggongyeyonghutigongkaifangshidebianchengzutaigongjuruanjian,erqieduiyugongyeyonghubiaoxiandefeichangjiji。ciwai,kaifangshitongxinwangluojishuyededaoletupo,qijieguoshijiangPLC融入更加開放的工業控製行業。PLC技術將繼續向開放式控製係統方向轉移,尤其是基於工業PC的控製係統。
2.Ethernet的擴展與進一步容納Web技術。當前,在所有過程控製領域,最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展。PLC也不例外,現在,越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口部件。幾年前,有一些PLC係統已經內藏了Web服務器,這無疑又為PLC係統增加了更多的特點。其他類型的控製設備也正在準備進一步集成Web服務器。
3.盡管傳統PLC被應用於離散過程控製領域,但現在,PLC已被廣泛應用於連續過程控製領域,而且基於連續過程控製技術的發展趨勢正在進一步得到增長。通信是PLC應用的關鍵技術,這種技術在PLC領域已經得到擴展。同係統一樣,對PLC進行分散化處理已經成為可能,所以更容易進行管理,以便能夠更好地集成在一起。
4.更加重視冗餘特性:在(zai)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)領(ling)域(yu),每(mei)年(nian)對(dui)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)係(xi)統(tong)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)都(dou)在(zai)逐(zhu)年(nian)增(zeng)加(jia),其(qi)中(zhong)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)是(shi)受(shou)經(jing)濟(ji)利(li)益(yi)的(de)驅(qu)動(dong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)。工(gong)廠(chang)停(ting)機(ji)損(sun)失(shi)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)代(dai)價(jia)是(shi)極(ji)其(qi)昂(ang)貴(gui)的(de),而(er)且(qie)所(suo)造(zao)成(cheng)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)也(ye)會(hui)隨(sui)之(zhi)增(zeng)加(jia)。一(yi)些(xie)國(guo)際(ji)知(zhi)名(ming)的(de)公(gong)司(si)都(dou)在(zai)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)冗(rong)餘(yu)特(te)性(xing)上(shang)下(xia)功(gong)夫(fu)。
5.運動控製:PLC在運動控製領域的應用也已經有很長一段時間了,而且還繼續保持了很好的增長趨勢。結合機械和運動控製方麵的內容, 有的產品具備運動控製性能,內藏OPC服務器驅動程序、電子郵件和文件傳輸器,以及為DeviceNet或者Profibus提供的通信接口,另外還提供了標準Internet和Intranet訪問工具。
6.軟件工具:軟件工具繼續成為PLC用戶最感興趣的內容之一。對於PLC硬件,工業用戶隻需要關心其性能和價格方麵的內容即可。當前,越來越多的PLC用戶希望能夠尋找到更多的軟件工具和集成工具,以便能夠進一步提高PLC硬件的性能。工業用戶所有工作的目的在於實現係統集成,所以他們正在努力實現將運動軟件包、PLC、操作員界麵甚至Internet結合在一起。同時,工業用戶還希望開放控製能夠完成邏輯控製,也能夠運行Java腳本程序。然而,問題在於工業用戶通常是通過購買PLC硬件產品的方式來免費獲得軟件工具的。如果工業用戶打算支付軟件費用,他們希望花同樣的費用能夠購買到與市場上質量相同的PC軟件。軟件供應商也正在努力開發,並希望能夠為工業用戶提供更多軟件工具的選擇機會。
7.硬件與軟件:通過短短幾年的努力,人們不斷看到有許多新的軟邏輯控製軟件產品被推出。許多獨立軟件供應商已經開始出售這種軟件產品,傳統PLC供應商在他們的產品目錄中也已經開始逐漸增加基於工業PC的控製產品。另外,PLCkaifafeiyongzhong,ruanjiankaifafeiyongsuozhandebaifenshuzhengdedaowendingdezengchang。suizheyingjianhecaozuoxitongdebuduanfazhan,caozuoxitongsuotigongdebiaozhunshangyehuagongnengtexingkenenghuijinyibucushiPLC變成一種更加不同的控製設備。
8.適合PLC應用的新模件:繼續開發各種類型的插入式部件及其附件 ,用戶可獲得更好的選擇方案。
麵對激烈市場競爭所帶來的局麵,PLC企業緊緊把握市場運行的脈搏,充分結合自身的特點,麵向世界經濟的大潮,不斷融入新技術、新方法,推陳出新。同時,隨著PLC供應商的不斷努力,並進一步在e-製造和e-淮腜LC將能夠更加滿足各種工業自動化控製應用的需要。
(1.3)工業控製機的新發展
PLC和工控機目前的技術發展水平已大大超過其出現時的技術水平,並各自定位在不同的層麵。PLC適合低成本自動化項目和作為大型DCS係統的I/O站,工控機則在中規模小範圍自動化工程中有很好的性能價格比,當然這種定位也不是絕對的。
回顧曆史,中國工控機技術的發展:經曆了80年代的第一代STD總線工控機,90年代的第二代IPC工控機,現在已經進入到了第三代Compact PCI總線工控機時期,而每個時期大約持續15年左右的時間。
權威人士預測:
第一,Compact PCI將以每年15%~20%的增長速度取代傳統的IPC工控機;
第二,Compact PCI與嵌入式係統將成為未來工業控製器的兩大主流技術;
第三,中國將成為Compact PCI全球最大的市場。
作為新一代工控機技術,Compact PCI總線工控機將不可阻擋地占據生產過程的自動化層,IPC將逐漸由生產過程自動化層向管理信息化層移動,而STD總線工控機必將退出曆史舞台,這是技術發展的必然結果。同時,新一代工控機技術也是下一代網絡(NGN)技術設備的基礎。因此,覆蓋Compact PCI總線、PXI總線以及Advanced TCA技術的新一代工控機技術具有巨大的市場潛力和廣闊的應用前景。
作為新一代主流工控機技術,Compact PCI工控機標準於1997年發布之初就倍受業界矚目。相對於以往的STD和IPC,它具有開放性、良好的散熱性、高穩定性、高可靠性及可熱插拔等特點,非常適合於工業現場和信息產業基礎設備的應用,被眾多業內人士認為是繼STD和IPC之後的第三代工控機的技術標準。采用模塊化的Compact PCI總線工控機技術開發產品,可以縮短開發時間、降低設計費用、降低維護費用、提升係統的整體性能。
2004年度科技部科技型中小企業技術創新基金項目指南中, 概括出了Compact PCI總線工控機的主要特點和重要性。國家”“發改委”也已經把Compact PCI總線工控機列為主要產業化項目之一。
2,嵌入式係統
隨著信息技術ITdefeisufazhan,tebieshihulianwangdexunsupuji,shuzihuashidaiyijinglailin。qianrujishujiushixinxijishufazhanguochengzhongpaishengfazhandeyizhongxinjishu。suoweiqianrujiushijiangjisuanjideyingjianhuoruanjianqianruqitajidianshebeizhongqu,gouchengleyizhongxindexitong,jiqianrushishixitong。qianrushiruanjianshishuzihuachanpindehexin,erqianrushicaozuoxitongyoushiqianrushiruanjiandejichuhelongtou。
未來嵌入式智能平台市場的增長,將遠遠高於通用PC市場,嵌入式產業將成為二十一世紀發展最快的IT產業。
伴隨著21世shi紀ji的de曙shu光guang,人ren類lei迎ying來lai了le一yi個ge充chong滿man希xi望wang的de新xin時shi代dai。而er作zuo為wei二er十shi世shi紀ji人ren類lei社she會hui最zui偉wei大da的de發fa明ming之zhi一yi,計ji算suan機ji也ye邁mai入ru了le其qi另ling一yi個ge充chong滿man機ji遇yu的de階jie段duan —— 後PC時代。不知不覺中,形式多種多樣的數字化產品已經開始繼PC機之後成為信息處理的一大主要工具,並且正在逐步形成一個充滿商機的巨大產業。 後PC時代的到來,使得人們開始越來越多地接觸到一些新的概念——“泛在計算”、“嵌入式”技術等等。
美國著名的未來學家尼葛洛龐帝(Negroponte)(美國麻省理工學院教授,中國互聯網啟蒙者:《數字化生存》一書的作者 )1999年1月訪華時曾預言,4~5年後“嵌入式”智能(電腦)工具將是PC和因特網之後最偉大的發明。這個預言正在被國內外雨後春筍般地、大量湧現出許多生產”嵌入式”產品的企業所證實!在我國也出現了類似的現象,其中,已經成功地在香港上市的深圳研祥公司就是我國這一領域的佼佼者!
(2.1) 嵌入式係統的定義
通俗地講,就是:嵌入式係統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,並且軟、硬件可以裁剪,適用於應用係統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機係統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作係統以及用戶的應用程序等四個部分組成,用於實現對其他設備的控製、監視或管理等功能。按照最一般的定義,嵌入式係統(Embedded Systems)是指用於實時控製、監視、管理或輔助其他設備/設施運行的設備,可以是專用或多用途(但一般具有可編程的特性)的設備,可以是硬件或軟件,嵌入式係統的”嵌入”特te性xing意yi味wei著zhe這zhe些xie係xi統tong本ben身shen與yu其qi所suo控kong製zhi和he管guan理li的de係xi統tong是shi融rong為wei一yi體ti的de,是shi其qi中zhong的de一yi個ge有you機ji組zu成cheng部bu分fen,是shi各ge種zhong控kong製zhi係xi統tong的de基ji本ben構gou造zao單dan元yuan。硬ying件jian形xing式shi的de嵌qian入ru係xi統tong多duo為wei專zhuan用yong的de或huo可ke編bian程cheng控kong製zhi的de芯xin片pian,是shi最zui主zhu要yao的de嵌qian入ru式shi係xi統tong,而er軟ruan件jian形xing式shi的de嵌qian入ru式shi係xi統tong則ze主zhu要yao是shi各ge種zhong專zhuan門men用yong途tu的de控kong製zhi軟ruan件jian係xi統tong,一yi種zhong典dian型xing的de嵌qian入ru式shi係xi統tong的de結jie構gou方fang式shi,通tong常chang包bao括kuo項xiang目mu管guan理li工gong具ju、分析工具、開發工具和第三方提供的工具。嵌入式係統在有的應用情況下是顯式存在的,即用戶可明顯感覺到該係統的存在(如計算機係統中的控製部件),但(dan)更(geng)多(duo)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)用(yong)戶(hu)在(zai)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)很(hen)難(nan)察(cha)覺(jiao)到(dao)其(qi)存(cun)在(zai)性(xing),即(ji)使(shi)是(shi)有(you)經(jing)驗(yan)的(de)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)也(ye)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)充(chong)分(fen)的(de)比(bi)較(jiao)才(cai)能(neng)確(que)定(ding)在(zai)某(mou)一(yi)特(te)定(ding)過(guo)程(cheng)中(zhong)是(shi)否(fou)有(you)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)的(de)參(can)與(yu)。
按照曆史性、本質性、普遍性要求,嵌入式係統應定義為:“嵌入到對象體係中的專用計算機係統”。“嵌入性”、“專用性”與“計算機係統”是(shi)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)的(de)三(san)個(ge)基(ji)本(ben)要(yao)素(su)。對(dui)象(xiang)係(xi)統(tong)則(ze)是(shi)指(zhi)嵌(qian)入(ru)式(shi)係(xi)統(tong)所(suo)嵌(qian)入(ru)的(de)宿(xiu)主(zhu)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)嵌(qian)入(ru)式(shi)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)要(yao)嵌(qian)入(ru)到(dao)對(dui)象(xiang)體(ti)係(xi)中(zhong),實(shi)現(xian)的(de)是(shi)對(dui)象(xiang)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)控(kong)製(zhi),因(yin)此(ci),它(ta)有(you)著(zhe)與(yu)通(tong)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)完(wan)全(quan)不(bu)同(tong)的(de)技(ji)術(shu)要(yao)求(qiu)與(yu)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)。
(2.2) 嵌入式係統的特性
嵌入式計算機係統同通用型計算機係統相比具有以下特點:
1) 嵌入式係統通常是麵向特定應用的 嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設計的係統中,它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點,能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務集成在芯片內部,從而有利於嵌入式係統設計趨於小型化,移動能力大大增強,跟網絡的耦合也越來越緊密。
2)嵌入式係統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合後的產物。這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成係統。
3)嵌入式係統的硬件和軟件都必須高效率地設計,量體裁衣、去除冗餘,力爭在同樣的矽片麵積上實現更高的性能,這樣才能在具體應用中對處理器的選擇更具有競爭力。
4)嵌qian入ru式shi係xi統tong和he具ju體ti應ying用yong有you機ji地di結jie合he在zai一yi起qi,它ta的de升sheng級ji換huan代dai也ye是shi和he具ju體ti產chan品pin同tong步bu進jin行xing,因yin此ci嵌qian入ru式shi係xi統tong產chan品pin一yi旦dan進jin入ru市shi場chang,具ju有you較jiao長chang的de生sheng命ming周zhou期qi。
5)為了提高執行速度和係統可靠性,嵌入式係統中的軟件一般都固化在存儲器芯片或單片機本身中,而不是存貯於磁盤等載體中。
6)qianrushixitongbenshenbujubeizijukaifanengli,jishishejiwanchengyihouyonghutongchangyeshibunengduiqizhongdechengxugongnengjinxingxiugaide,bixuyouyitaokaifagongjuhehuanjingcainengjinxingkaifa。
嵌(qian)入(ru)式(shi)技(ji)術(shu)脫(tuo)胎(tai)於(yu)工(gong)控(kong)技(ji)術(shu),而(er)隨(sui)著(zhe)市(shi)場(chang)的(de)發(fa)展(zhan),時(shi)至(zhi)今(jin)日(ri)嵌(qian)入(ru)式(shi)產(chan)品(pin)的(de)概(gai)念(nian)已(yi)經(jing)遠(yuan)遠(yuan)超(chao)出(chu)了(le)傳(chuan)統(tong)的(de)工(gong)控(kong)產(chan)品(pin)的(de)範(fan)疇(chou)。環(huan)顧(gu)四(si)周(zhou),我(wo)們(men)的(de)衣(yi)、食、住、行都將離不開這些自動化、智能化、信息化的電子裝置。。在電子化、信息化的時代,雖然不一定每個人都擁有一台帶有顯示器和鍵盤的計算機,但至少擁有一個含嵌入式技術的電子裝置。
(2.3) 嵌入式係統的發展趨勢
1)開放式平台架構,易於與其他係統整合;
2)體積越來越小,性能要求更穩定,成本更低廉;
3)應用趨向多元化,需要小批量、快速客製化的服務;
4)提供精巧的多媒體人機界麵
5)聯網成為必然趨勢
6)功能趨向單一,集成的功能與一般PC不同。
在(zai)強(qiang)調(tiao)製(zhi)造(zao)企(qi)業(ye)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)同(tong)時(shi),應(ying)用(yong)嵌(qian)入(ru)式(shi)技(ji)術(shu)提(ti)升(sheng)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)水(shui)平(ping)是(shi)不(bu)爭(zheng)的(de)事(shi)實(shi),日(ri)本(ben)製(zhi)造(zao)業(ye)以(yi)世(shi)界(jie)數(shu)一(yi)數(shu)二(er)的(de)品(pin)質(zhi)和(he)效(xiao)率(lv)而(er)自(zi)豪(hao),它(ta)所(suo)憑(ping)借(jie)的(de)就(jiu)是(shi)嵌(qian)入(ru)式(shi)技(ji)術(shu)。
嵌入式係統應用於工業領域已有較長曆史,近年來,嵌入式軟件在提升製造業水平方麵發揮著重要作用,一些提供智能儀器儀表、自動化生產線的廠商,近年來取得了良好收益,並已成為利用信息技術改造傳統產業的典型範例。
嵌入式係統由於麵向用戶、麵向應用、麵mian向xiang產chan品pin,軟ruan硬ying件jian量liang體ti裁cai衣yi,滿man足zu行xing業ye應ying用yong個ge性xing化hua的de要yao求qiu,因yin此ci嵌qian入ru式shi係xi統tong一yi旦dan進jin入ru各ge行xing業ye的de市shi場chang,具ju有you較jiao長chang的de生sheng命ming周zhou期qi,所suo以yi嵌qian入ru式shi係xi統tong在zai應ying用yong數shu量liang上shang遠yuan遠yuan超chao過guo了le各ge種zhong通tong用yong計ji算suan機ji。可ke以yi講jiang,凡fan是shi需xu要yao嵌qian入ru智zhi能neng處chu理li、計算的應用,都是嵌入式係統的市場。
(2.4) 嵌入式技術與泛在計算
後PC時代的另一個新概念就是:“泛在計算”所謂“泛在計算”(Ubiquitous Computing),也常被稱為普適計算(Pervasive Computing),最早由已故的前Xerox PARC首席科學家Mark Weiser在20世紀80年代後期提出。這一思想自一提出得到廣泛關注,許多相關的研究計劃紛紛啟動,成為國際上一個蓬勃發展的研究熱點。
目前,“泛在計算”已發展成為一門正在崛起的新興個人計算技術,它是集移動通信、嵌入式計算機係統(軟件和硬件)、微電子和傳感器等多種關鍵技術於一體,將使通訊服務和基於通訊網絡的各種服務在任何時候、地點都成為可能。它是未來嵌入式係統的重要發展方向之一,嵌入式技術所創造的“泛在計算”環境是通過將各種不同的芯片嵌入到人類生產、生活的“任何”一個角落,在無需人為幹預的無意識情況下改變人們的生產、生活環境,使其達到最佳狀態。 “泛在計算”將會影響二十一世紀幾乎每個工業的商業運作模式和我們每個人的生活方式。
3,工業以太網
所謂工業以太網,一般來講是指技術上與商用以太網(即IEEE802.3標準)兼容,但在產品設計時,在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗幹擾性和本質安全等方麵能滿足工業現場的需要。
隨著互聯網技術的發展與普及推廣,Ethernet技術也得到了迅速的發展,Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術的發展,給解決Ethernet通信的非確定性問題帶來了希望,並使Ethernet全麵應用於工業控製領域成為可能。
工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)形(xing)成(cheng)是(shi)由(you)於(yu)曆(li)史(shi)的(de)原(yuan)因(yin),由(you)於(yu)現(xian)存(cun)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)標(biao)準(zhun)互(hu)不(bu)兼(jian)容(rong),導(dao)致(zhi)了(le)不(bu)同(tong)公(gong)司(si)的(de)產(chan)品(pin)之(zhi)間(jian)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)高(gao)速(su)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)等(deng)問(wen)題(ti),由(you)此(ci),人(ren)們(men)開(kai)始(shi)轉(zhuan)向(xiang)開(kai)發(fa)一(yi)種(zhong)能(neng)結(jie)合(he)IT技術的工業網絡構架,即工業以太網。工業以太網是由NTI(New Technology of Information)滲透至工業自動化領域引起其變革的技術產物,它將簡化自動控製係統,並降低係統成本。
由於工業自動化係統正向分布化、智能化的實時控製方麵發展,其中,通信已成為關鍵,用戶對統一的通信協議和網絡的要求日益迫切。另一方麵,Intranet/Internetdengxinxijishudefeisufazhan,yaoqiuqiyecongxianchangkongzhicengdaoguanlicengnengshixianquanmiandewufengxinxijicheng,bingtigongyigekaifangdejichugoujia,danmuqiandexianchangzongxianshangbunengmanzuzhexieyaoqiu。yinggaishuo,xianchangzongxiandechuxianqueshigeigongyezidonghuadailaiyichangshencengcidegeming,danduozhongxianchangzongxianhubujianrong,butonggongsidekongzhiqizhijianbunengxianghushixiangaosudeshishishujuchuanshu,xinxiwangluocunzaixieyishangdehonggoudaozhichuxian”自動化孤島”等,促使人們開始尋求新的出路,並關注到以太網。
(3.1) 以太網的優點
1)具有相當高的數據傳輸速率(目前已達到100Mb/s),能提供足夠的帶寬;
2)由於具有相同的通信協議,Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT(信息技術)世界;
3)能在同一總線上運行不同的傳輸協議,從而能建立企業的公共網絡平台或基礎構架;
4)在整個網絡中,運用了交互式和開放的數據存取技術;
5)沿用多年,已為眾多的技術人員所熟悉,市場上能提供廣泛的設置、維護和診斷工具,成為事實上的統一標準;
6)允許使用不同的物理介質和構成不同的拓撲結構。
(3.2) 以太網的特性
目前,工業以太網技術的發展主要體現在以下幾個方麵:
1)通信確定性與實時性: 工業控製網絡不同於普通數據網絡的最大特點在於它必須滿足控製作用對實時性的要求,由於Ethernet采用CSMA/CD碰peng撞zhuang檢jian測ce方fang式shi,網wang絡luo負fu荷he較jiao大da時shi,網wang絡luo傳chuan輸shu的de不bu確que定ding性xing不bu能neng滿man足zu工gong業ye控kong製zhi的de實shi時shi要yao求qiu,因yin此ci傳chuan統tong以yi太tai網wang技ji術shu難nan以yi滿man足zu控kong製zhi係xi統tong要yao求qiu準zhun確que定ding時shi通tong信xin的de實shi時shi性xing要yao求qiu,它ta一yi直zhi被bei視shi為wei非fei確que定ding性xing的de網wang絡luo。然ran而er,快kuai速su以yi太tai網wang與yu交jiao換huan式shi以yi太tai網wang技ji術shu的de發fa展zhan,給gei解jie決jue以yi太tai網wang的de非fei確que定ding性xing問wen題ti帶dai來lai了le新xin的de契qi機ji,使shi這zhe一yi應ying用yong成cheng為wei可ke能neng。
2)穩定性與可靠性:Ethernet進入工業控製領域的另一個主要問題是,它所用的接插件、集線器、交換機和電纜等均是為商用領域設計的,而未針對較惡劣的工業現場環境來設計(如冗餘直流電源輸入、高溫、低溫、防塵等),故gu商shang用yong網wang絡luo產chan品pin不bu能neng應ying用yong在zai有you較jiao高gao可ke靠kao性xing要yao求qiu的de惡e劣lie工gong業ye現xian場chang環huan境jing中zhong。隨sui著zhe網wang絡luo技ji術shu的de發fa展zhan,上shang述shu問wen題ti正zheng在zai迅xun速su得de到dao解jie決jue。為wei了le解jie決jue在zai不bu間jian斷duan的de工gong業ye應ying用yong領ling域yu,在zai極ji端duan條tiao件jian下xia網wang絡luo也ye能neng穩wen定ding工gong作zuo的de問wen題ti, 一些公司特別設計了用於連接工業應用中具有以太網絡接口的工業設備。剛剛發布的IEEE802.3af標準中,對Ethernetdezongxiangongdianguifanyejinxingledingyi。ciwai,zaishijiyingyongzhong,zhuganwangkecaiyongguangxianchuanshu,xianchangshebeidelianjiezekecaiyongpingbishuangjiaoxian,duiyuzhongyaodewangduanhaikecaiyongrongyuwangluojishu,yicitigaowangluodekangganraonenglihekekaoxing。
(3.3) 工業以太網協議
youyugongyezidonghuawangluokongzhixitongbudandanshiyigewanchengshujuchuanshudetongxinxitong,erqiehaishiyigejiezhuwangluowanchengkongzhigongnengdezikongxitong。tachulewanchengshujuchuanshuzhiwai,wangwanghaixuyaoyikaosuochuanshudeshujuhezhiling,zhixingmouxiekongzhijisuanyucaozuogongneng,youduogewangluojiedianxietiaowanchengzikongrenwu。yinertaxuyaozaiyingyong、用戶等高層協議與規範上滿足開放係統的要求,滿足互操作條件。對應於ISO/OSI七層通信模型,以太網技術規範隻映射為其中的物理層和數據鏈路層;而在其之上的網絡層和傳輸層協議,目前以TCP/IP協議為主(已成為以太網之上傳輸層和網絡層“事實上的”標準)。而對較高的層次如會話層、表示層、應用層等沒有作技術規定。目前商用計算機設備之間是通過FTP(文件傳送協議)、Telnet(遠程登錄協議)、SMTP(簡單郵件傳送協議)、HTTP(WWW協議)、SNMP(簡單網絡管理協議)dengyingyongcengxieyijinxingxinxitoumingfangwende,tamenrujinzaihulianwangshangfahuilefeichangzhongyaodezuoyong。danzhexiexieyisuodingyideshujujiegoudengtexingbushiheyingyongyugongyeguochengkongzhilingyuxianchangshebeizhijiandeshishitongxin。
為滿足工業現場控製係統的應用要求,必須在Ethernet+TCP/IP協議之上,建立完整的、youxiaodetongxinfuwumoxing,zhidingyouxiaodeshishitongxinfuwujizhi,xietiaohaogongyexianchangkongzhixitongzhongshishihefeishishixinxidechuanshufuwu,xingchengweiguangdagongkongshengchanchangshangheyonghusuojieshoudeyingyongceng、用戶層協議,進而形成開放的標準。為此,各現場總線組織紛紛將以太網引入其現場總線體係中的高速部分,利用以太網和TCP/IP技術,以及原有的低速現場總線應用層協議,從而構成了所謂的工業以太網協議,如HSE、PROFInet、Ethernet/IP等。
(3.4)工業以太網與現場總線
就jiu目mu前qian而er言yan,工gong業ye以yi太tai網wang全quan麵mian代dai替ti現xian場chang總zong線xian還hai存cun在zai一yi些xie問wen題ti,需xu要yao進jin一yi步bu深shen入ru研yan究jiu基ji於yu工gong業ye以yi太tai網wang的de全quan新xin控kong製zhi係xi統tong體ti係xi結jie構gou,開kai發fa出chu基ji於yu工gong業ye以yi太tai網wang的de係xi列lie產chan品pin。因yin此ci,近jin一yi段duan時shi間jian內nei,工gong業ye以yi太tai網wang技ji術shu的de發fa展zhan將jiang與yu現xian場chang總zong線xian相xiang結jie合he。如ru:物理介質采用標準以太網連線,如雙絞線、光纖等;使用標準以太網連接設備(如交換機等),在工業現場使用工業以太網交換機;采用IEEE 802.3物理層和數據鏈路層標準、TCP/IP協議組; 應用層(甚至是用戶層)采用現場總線的應用層、用戶層協議;兼容現有成熟的傳統控製係統,如DCS、PLC等。
但是,工業以太網技術直接應用於工業現場設備間的通信已成大勢所趨!
隨著以太網通信速率的提高、全雙工通信、交(jiao)換(huan)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),為(wei)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)通(tong)信(xin)確(que)定(ding)性(xing)的(de)解(jie)決(jue)提(ti)供(gong)了(le)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu),從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)了(le)以(yi)太(tai)網(wang)直(zhi)接(jie)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)間(jian)通(tong)信(xin)的(de)主(zhu)要(yao)障(zhang)礙(ai),為(wei)以(yi)太(tai)網(wang)直(zhi)接(jie)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)現(xian)場(chang)設(she)備(bei)間(jian)通(tong)信(xin)提(ti)供(gong)了(le)技(ji)術(shu)可(ke)能(neng)。為(wei)此(ci),國(guo)際(ji)電(dian)工(gong)委(wei)員(yuan)會(hui)IEC正著手起草實時以太網(Real-time Ethernet,RTE)標準,旨在推動以太網技術在工業控製領域的全麵應用。
據美國權威調查機構ARC(Automation Research Company)報告指出,今後Ethernet不僅繼續壟斷商業計算機網絡通信和工業控製係統的上層網絡通信市場,也必將領導未來現場總線的發展,Ethernet和TCP/IP將成為器件總線和現場總線的基礎協議。由於以太網有“一網到底”的de美mei譽yu,即ji它ta可ke以yi一yi直zhi延yan伸shen到dao企qi業ye現xian場chang設she備bei控kong製zhi層ceng,所suo以yi被bei人ren們men普pu遍bian認ren為wei是shi未wei來lai控kong製zhi網wang絡luo的de最zui佳jia解jie決jue方fang案an,工gong業ye以yi太tai網wang已yi成cheng為wei現xian場chang總zong線xian中zhong的de主zhu流liu技ji術shu,工gong業ye以yi太tai網wang將jiang會hui主zhu導dao現xian場chang總zong線xian。
4,網絡化製造
(4.1)網絡化製造產生的背景
從國際範圍來看,製造業正在遵循著“勞動密集、設備密集、信息密集、知識密集”的軌跡發展,並正在經曆著從信息集成走向知識集成的新的發展階段,對市場 的響應時間將成為21世紀企業贏得競爭優勢的最 主要因素。企業如何實現信息化與自動化已成為企業極其重要的戰略考量!
知識經濟時代,在製造業中,也正在出現一種新的模式 —— 網絡化製造模式。在網絡化製造中,製造企業將利用因特網進行產品的協同設計和製造;通過因特網直接下訂單給企業進行定製生產,企業通過網絡將產品直接銷售給顧客……
以因特網為代表的網絡技術,使設計製造各個環節的信息與知識在數字化描述的基礎上得到流通與集成,從而使異地的、不同企業的資源可以共享,使以滿足全球化市場用戶需求為牽引的快速響應製造活動 —— 網絡化製造成為可能。在先進製造技術的體係結構之中,網絡化製造是其中重要的一個分支!
信息革命促使製造業向全球方向發展,使現代企 業呈現集團化、多元化的發展趨勢。企業需要及時了解各地分公司的生產經營狀況,同一企業不同部門、不bu同tong地di區qu的de員yuan工gong之zhi間jian也ye需xu要yao及ji時shi共gong享xiang大da量liang企qi業ye信xin息xi。企qi業ye和he用yong戶hu之zhi間jian以yi及ji企qi業ye與yu其qi合he作zuo夥huo伴ban之zhi間jian也ye存cun在zai著zhe大da量liang的de信xin息xi交jiao流liu。這zhe就jiu需xu要yao通tong過guo計ji算suan機ji網wang絡luo的de協xie調tiao和he操cao作zuo,把ba分fen布bu在zai世shi界jie各ge地di的de製zhi造zao工gong廠chang和he銷xiao售shou點dian連lian接jie成cheng一yi整zheng體ti,以yi加jia快kuai產chan品pin開kai發fa,提ti高gao產chan品pin質zhi量liang和he企qi業ye對dui市shi場chang的de響xiang應ying能neng力li。
麵對網絡經濟時代製造環境的變化,傳統的組織結構相對固定、製造資源相對集中、以區域性經濟環境為主導、以麵向產品為特征的製造模式已與之不相適應,需要建立一種市場需求驅動的、具有快速響應機製的網絡化製造模式。
網絡化製造以數字化、柔性化、敏捷化為基本特征。柔性化與敏捷化是快速響應客戶化需求的前提,表現為結構上的快速重組、性能上的快速響應、過guo程cheng中zhong的de並bing行xing性xing與yu分fen布bu式shi決jue策ce。這zhe意yi味wei著zhe係xi統tong必bi須xu具ju有you動dong態tai易yi變bian性xing,能neng通tong過guo快kuai速su重zhong組zu,快kuai速su響xiang應ying市shi場chang需xu求qiu的de變bian化hua。由you於yu製zhi造zao資zi源yuan與yu市shi場chang的de全quan球qiu分fen布bu性xing,因yin此ci,這zhe種zhong快kuai速su重zhong組zu必bi須xu建jian立li在zai全quan球qiu性xing的de分fen布bu式shi網wang絡luo化hua基ji礎chu上shang。
(4.2)網絡化製造係統的構成
網絡化製造涉及到協同、設計、服務、銷售和裝配等,由下述功能分係統構成:網絡化企業動態聯盟和虛擬企業組建的優化係統;網絡化製造環境下項目管理係統;網絡化協同產品開發支持係統;網絡化製造環境下產品數據管理及設計製造集成支持係統;網絡化製造環境下敏捷供應鏈管理係統;產品網絡化銷售與定製的開發與運行支持係統;相應的網絡和數據庫支撐分係統。
這些功能分係統既能集成運行,也能單獨應用。在係統層次由下往上依次為:基本的網絡傳輸層(係統可以使用Internet連接、企業內外網連接以及區域寬帶網絡連接),數據庫管理係統,搜索和分析的基礎通信平台,項目管理和PDM(功能分係統),麵向用戶的應用係統和服務。
1)製造信息共享
製造業中需要共享的信息,可分為兩部分:產品製造信息和企業服務信息。其中產品製造信息包括產品信息和工藝信息。
2)網絡服務
對製造業企業來說,網絡應用服務內容集中在以下幾個方麵:上網發布企業信息;跟蹤行業技術信息,為企業開發適合市場需求的新產品;進行網上信息的交流;開展網上的商務活動;數字化產品模型共享,建立一個虛擬二維產品的“圖書館”。
(4.3) 網絡化製造的關鍵技術
1)製造係統的敏捷基礎設施網絡(AIMS Net,Agile Infrastructure for Manufacturing System)利用 AIMS Net可把能力互補的大、中、小企業連接起來,形成供應鏈網絡。企業不再是“大而全”、“小而全”,而是更加強調自己的核心專長。通過相互合作,能有效地處理任何不可預測的市場變化。
2)CAM網絡(CAM Net)CAM Net通過Internet提供多種製造支撐服務,如產品設計的可製造性、jiagongguochengfangzhenjichanpindeshiyandeng,shidejichengqiyedechengyuannenggoukuaisulianjiehegongxiangzhizaoxinxi。jianliminjiezhizaodezhichenghuanjingzaiwangluoshangxietiaogongzuo,jiangqiyezhonggezhongyishujukuwenbentuxingheshujuwenjiancunchudefenbuxinxitongguoshinengqijichengqilaiyigonghezuohuobangongxiang,weigehezuoqiyedeguochengjichengtigongzhichi。
3)網絡化製造模式下的CAPP技術
CAPP是聯係設計和製造的橋梁和紐帶,所以網絡化製造係統的實施必須獲得工藝設計理論及其應用係統的支持。因此,在繼承傳統的CAPP係統研究成果的基礎上,進一步探索網絡化製造模式下的集成化、工具化CAPP係統是當前網絡化製造係統研究和開發的前沿領域。它包括:基於Internet的工具化零件信息輸入機製建立,基於Internet的派生式工藝設計方法,基於Internet的創成式工藝設計方法等。
4)企業集成網絡(Enterprise Integration Net)
Enterprise Integration Net提供各種增值的服務,包括目錄服務、安全性服務和電子彙款服務等。目錄服務幫助用戶在電子市場或企業內部尋找信息、服(fu)務(wu)和(he)人(ren)員(yuan)。安(an)全(quan)性(xing)服(fu)務(wu)通(tong)過(guo)用(yong)戶(hu)權(quan)限(xian)為(wei)網(wang)絡(luo)安(an)全(quan)提(ti)供(gong)保(bao)障(zhang)。電(dian)子(zi)彙(hui)款(kuan)服(fu)務(wu)支(zhi)持(chi)在(zai)整(zheng)個(ge)網(wang)絡(luo)上(shang)進(jin)行(xing)商(shang)業(ye)往(wang)來(lai)。通(tong)過(guo)這(zhe)些(xie)服(fu)務(wu),用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)地(di)確(que)定(ding)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)信(xin)息(xi),安(an)全(quan)地(di)進(jin)行(xing)各(ge)種(zhong)業(ye)務(wu)以(yi)及(ji)方(fang)便(bian)地(di)處(chu)理(li)財(cai)務(wu)事(shi)務(wu)。
四,信息時代市場競爭的新特點
(1)知識轉變為技術、轉變為產品的周期越來越短。從1782年發現攝影原理到1838年照相機投入市場,用了56年;而從1948年發現半導體原理到1954年市場上出現半導體收音機,隻用了6年。今天微電子的摩爾定律更加說明了產品更新的速度之快。
(2)產品的技術含量越來越高,特別是信息技術(包括智能技術)、新材料、生物技術已滲透到了產品本身。就象現在的汽車已不是傳統的汽車,而是一個集成了大量高技術的產品,且技術含量越來越高。
(3)對於產品的競爭,我們經常說T(Time上市時間)、Q(Quality質量)、C(Cost成本)、S(Service服務)是產品競爭力的重要表現,一個企業,如果時間、質量、成本、fuwudouhaodehua,xingjiabijiuhao,zhegeqiyejingzhenglijiuqiang。danshizaijintian,zhiyouzhexiehaibugou,duzhanxingdezhishichanyedejingzhengyuelaiyuezhongyao,zhejiushiweishenmewoguofeichangqiangtiaochuangxindeyuanyin,yinweiyaoyouduzhanxingdezhishichanquan。
(4)信息技術已經滲透到產品的設計、製造、管理和銷售的全過程。如波音777的設計和製造,采用了大量的信息技術,無紙化、虛擬化,網上異地的設計、基於STEP的產品數據交換以及支持協同設計的計算機環境。原來波音757、767從設計到飛機上天,用了10年的時間,而777隻用了四年半的時間就投入商業運行,周期縮短了一半。信息技術在這其中起了關鍵性作用,包括管理、零部件采購、銷售全過程。
(5)產chan品pin個ge性xing化hua的de要yao求qiu越yue來lai越yue普pu遍bian。人ren們men都dou希xi望wang產chan品pin具ju有you個ge性xing化hua。能neng夠gou按an照zhao客ke戶hu的de要yao求qiu來lai設she計ji,這zhe就jiu是shi個ge性xing化hua,也ye是shi一yi個ge發fa展zhan趨qu勢shi。如ru果guo沒mei有you信xin息xi技ji術shu支zhi持chi,那na麼me要yao想xiang既ji能neng大da批pi量liang生sheng產chan又you具ju有you個ge性xing化hua就jiu很hen難nan同tong時shi做zuo到dao。
(6)現代化管理在競爭中的作用越來越重要。戴爾重組銷售過程采用網上直銷,結果企業發展迅速。所以先進的管理理念、現代化管理技術越來越重要,而先進的管理理念沒有信息技術的支持就很難實現。
(7)quanqiuhuadequshi,kuaguogongsidelongduanxing。zhongguoqiyeyutamenjingzheng,xianranhenkunnan。jishiyoufanlongduanfa,zhenggequshihaishishaoshujigekuaguogongsifenxiangquanqiuzhuyaoshichang。jutongji,quanshijie6 000年的黃金儲備相當於6個跨國信息公司的資本,可見,一般的企業根本無法與之競爭。
(8)環保可持續發展的呼聲日益強烈,要求實現綠色製造、qingjieshengchan。jishichanpinhao,danwuranhuanjing,zhaoyangbukenengfazhan,suoyiduiqiyelaishuo,youlegengduodeyueshu。zheyufadaguojiadegongyehuaxianxishenghuanjingbutong,shidangqianshichangjingzhengdeyouyixintedian。
五,中國自動化產業麵臨著大好的的發展時機
應當說我國自動化產業正在麵臨一個非常好的發展時機。這可以從以下幾方麵來看:
(1) 傳統工業結構調整和產業化升級為工業自動化產業發展創造了無限商機
我國”十五”期(qi)間(jian)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)的(de)重(zhong)點(dian)是(shi)結(jie)構(gou)調(tiao)整(zheng)和(he)產(chan)業(ye)化(hua)升(sheng)級(ji),其(qi)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)是(shi)提(ti)高(gao)工(gong)業(ye)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)的(de)合(he)理(li)化(hua),更(geng)加(jia)適(shi)應(ying)市(shi)場(chang)的(de)需(xu)求(qiu),同(tong)時(shi)采(cai)用(yong)新(xin)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)傳(chuan)統(tong)產(chan)業(ye)的(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)以(yi)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)和(he)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。而(er)采(cai)用(yong)先(xian)進(jin)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)來(lai)提(ti)升(sheng)傳(chuan)統(tong)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)並(bing)改(gai)進(jin)其(qi)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)是(shi)一(yi)條(tiao)投(tou)資(zi)少(shao)、見(jian)效(xiao)快(kuai)的(de)途(tu)徑(jing)。目(mu)前(qian),由(you)於(yu)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)價(jia)格(ge)大(da)幅(fu)度(du)下(xia)降(jiang),以(yi)及(ji)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)和(he)應(ying)用(yong)與(yu)維(wei)護(hu)的(de)方(fang)便(bian)性(xing),工(gong)顯(xian)企(qi)業(ye)采(cai)用(yong)各(ge)種(zhong)適(shi)用(yong)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)來(lai)控(kong)製(zhi)新(xin)建(jian)的(de)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)裝(zhuang)置(zhi)和(he)改(gai)造(zao)已(yi)有(you)的(de)裝(zhuang)置(zhi)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)潮(chao)流(liu)。特(te)別(bie)是(shi)國(guo)產(chan)DCS的成熟,更為大規模應用計算機控製係統提供了成本可行性。估計在整個”十五”期間,自動化產品和係統市場會高速發展。
(2)信息化帶動工業化增加了工業自動化的內容
我國“十五”fazhanguihuagangyaozhongtichuleyongxinxihuadaidonggongyehuadefazhanzhanlve,zheweiwoguozidonghuachanyedefazhanzengjialeshichangmian。xinxihuahechuantonggongyezhijianyouzhexianghutigaoheyicundeguanxi。liru,yingyongxinxihuahedianzijishukeyitigaogongyeshengchanguochengdezidongjianceshuipinghezhixingjigoudejingqueduyusudu、達到優化裝置和過程的效果、網絡通信技術可以把企業的資金、物流、生產裝置狀態、生產效率、生產能力、市場、采購等信息實時、準確、全麵、xitongditigonggeijuecezheheguanlizhe,bangzhutigaojuecedeshishixinghezhunquexing,tigaoxiaolv,geiyonghutigongguanyikongyitihuaxitonghefuwudeng。weizidonghuachanpindezhizaoshangwuheyingyongxitongfuwudailailehendadefazhanshichangkongjian。
(3)國際技術一體化為我國自動化產業提供了可跳躍式發展機會
當dang今jin世shi界jie技ji術shu的de高gao度du普pu及ji和he融rong合he使shi得de我wo們men可ke以yi盡jin可ke能neng地di采cai用yong世shi界jie上shang先xian進jin和he成cheng熟shu的de技ji術shu來lai開kai發fa自zi己ji的de產chan品pin或huo係xi統tong,發fa揮hui自zi身shen的de技ji術shu與yu其qi他ta方fang麵mian的de優you勢shi實shi現xian跳tiao躍yue式shi發fa展zhan。
(4)我國低成本的技術勞動力數量大,水平高
20多duo年nian的de國guo家jia技ji改gai和he技ji術shu引yin進jin培pei養yang了le一yi大da批pi自zi動dong化hua係xi統tong的de應ying用yong人ren才cai。這zhe些xie人ren才cai擁yong有you很hen深shen的de工gong程cheng實shi踐jian能neng力li和he現xian場chang服fu務wu能neng力li。改gai革ge開kai放fang的de深shen入ru和he市shi場chang經jing濟ji的de發fa展zhan導dao致zhi各ge工gong業ye企qi業ye減jian員yuan、增(zeng)效(xiao),同(tong)時(shi)不(bu)同(tong)體(ti)製(zhi)的(de)企(qi)業(ye)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)收(shou)入(ru)的(de)差(cha)距(ju)造(zao)成(cheng)許(xu)多(duo)大(da)型(xing)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)的(de)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)離(li)開(kai)原(yuan)來(lai)的(de)崗(gang)位(wei)或(huo)自(zi)己(ji)創(chuang)業(ye),或(huo)加(jia)盟(meng)高(gao)科(ke)技(ji)企(qi)業(ye)。這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)大(da)量(liang)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)人(ren)才(cai),這(zhe)批(pi)人(ren)才(cai)對(dui)我(wo)國(guo)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)將(jiang)起(qi)到(dao)積(ji)極(ji)的(de)推(tui)動(dong)作(zuo)用(yong)。
當dang今jin世shi界jie技ji術shu的de高gao度du普pu及ji和he融rong合he使shi得de我wo們men可ke以yi盡jin可ke能neng地di采cai用yong世shi界jie上shang先xian進jin和he成cheng熟shu的de技ji術shu來lai開kai發fa自zi己ji的de產chan品pin或huo係xi統tong,發fa揮hui自zi身shen的de技ji術shu與yu其qi他ta方fang麵mian的de優you勢shi實shi現xian跳tiao躍yue式shi發fa展zhan。國際技術一體化為我國自動化產業提供了可跳躍式發展機會
本文概略地介紹了一些當前我國企業信息化與自動化所麵臨著的若幹熱點問題。必須說明的是,介紹的內容是“掛一漏萬”地。而且,其他如:“數字園區”、“數字工廠”、“智能建築”等deng等deng熱re門men話hua題ti,由you於yu時shi間jian關guan係xi來lai不bu及ji介jie紹shao了le。如ru果guo說shuo有you朋peng友you感gan興xing趣qu的de話hua,可ke以yi繼ji續xu與yu中zhong國guo自zi動dong化hua學xue會hui的de一yi些xie相xiang關guan的de專zhuan業ye委wei員yuan會hui聯lian係xi,或huo者zhe向xiang一yi些xie有you專zhuan門men研yan究jiu的de院yuan士shi們men、專家們求教,我相信一定會獲得更好的收獲的! 最後,祝“05’中國自動化產業高峰會議暨中國企業自動化和信息化建設論壇”獲得園滿成功!