——上海工業自動化儀表研究院教授級高工 彭瑜

   製zhi造zao業ye發fa展zhan推tui進jin自zi動dong化hua技ji術shu的de全quan方fang位wei整zheng合he服fu務wu於yu製zhi造zao業ye的de工gong業ye自zi動dong化hua技ji術shu，其qi發fa展zhan顯xian然ran受shou到dao製zhi造zao業ye的de技ji術shu發fa展zhan要yao求qiu及ji其qi市shi場chang發fa展zhan的de驅qu動dong。這zhe些xie年nian來lai
，製zhi造zao業ye正zheng在zai經jing曆li著zhe重zhong要yao的de轉zhuan變bian
；企業的大批量生產向按市場或客戶要求批量生產(客製化)轉變
；離散的供應鏈向同步的供應鏈轉變；設計和控製係統鬆散耦合向設計和控製係統集成一體(數字化工廠)轉變
；在某地生產向全球化采購、生產轉變；僅考慮物理資產設備向全麵考慮功能性資產設備轉變；追求獲得最低生產成本項追求降低係統性成本轉變；這些轉變正著力推動供應鏈集成和柔性製造的發展。同時，製造工廠對質量
、成本、效率以及安全的高要求加速了企業業務管理係統整合集成。
　　
    麵對製造技術的這一發展趨勢，最終用戶迫切地需要優化生產線的操作運行，而裝備製造廠亦需要優化機械製造的效能。從機械裝備、生產線和工廠企業三個層次分析，滿足製造業發展要求的自動化技術主要有：先進控製
、智能控製、預測診斷；工業以太網

、OPCUA
、嵌入式係統
、FPGA
、高可靠性的軟件、軟件集成。這些技術將在不同的層次對自動化係統產生不同的作用。
　　
    由you此ci而er上shang
，替ti代dai目mu前qian功gong能neng基ji本ben固gu定ding的de控kong製zhi係xi統tong的de將jiang是shi新xin一yi代dai控kong製zhi係xi統tong功gong能neng自zi治zhi的de控kong製zhi係xi統tong
，該gai係xi統tong不bu僅jin要yao有you靈ling活huo的de功gong能neng來lai快kuai速su適shi應ying市shi場chang對dui產chan品pin需xu求qiu的de變bian化hua和he製zhi造zao工gong藝yi的de變bian化hua，易yi於yu擴kuo展zhan，而er且qie還hai具ju備bei故gu障zhang容rong錯cuo
、自愈功能、強大的冗餘能力以及分散結構。
　　
    智能製造和智能製造係統總體來講，智能製造有著誘人的前景和廣闊的市場，同時也具備很強的帶動性。主要體現在以下幾個方麵：裝備製造業轉型升級借力智能製造
；勞動力成本不斷上升呼喚智能製造；技術發展驅動智能製造
；效率、效益、質量的提升需要智能製造；作業環境的改善有賴智能製造。
　　
    智能裝備是製造技術、傳感與控製技術
、計算機與人工智能技術深度融合的結果，是實現高效、高品質

、節能環保和安全可靠生產的高端裝備，具有感知、決策

、執行等功能。它同時集成了信息流、物料流和能量流。分析可知
，製造智能包含了感知與測控網絡、機器學習與製造知識發現、麵向製造的綜合推理、圖形化建模與仿真、智能全息人機交互的知識體係。具體來看，智能製造分為智能製造裝備
、智能製造係統和智能製造服務。
　　
    智能製造裝備包括工況感知與智能識別
、性能預測與智能維護、智能規劃與智能編程、智能數控與伺服驅動；智能製造係統包括係統建模與自行組織、智能製造執行係統、智能企業管控
、智能供應鏈管理

、流程智能控製；智能製造服務包括服務感知與控製的互聯、工業產品智能服務、服務過程的智能運控、製造物聯網與物流智能服務、製造與服務的集成共享和協同。
　　
    在未來的工業發展中
，智能化有著非常深遠的意義。智能化不僅能夠提升傳統製造水平，而且能夠滿足高技術發展需求
；同時，智能化既智能又符合倫理標準。另外，信息化、智(zhi)能(neng)化(hua)技(ji)術(shu)為(wei)現(xian)代(dai)製(zhi)造(zao)服(fu)務(wu)業(ye)提(ti)供(gong)了(le)技(ji)術(shu)保(bao)障(zhang)，也(ye)將(jiang)推(tui)動(dong)機(ji)械(xie)製(zhi)造(zao)業(ye)生(sheng)產(chan)方(fang)式(shi)發(fa)生(sheng)全(quan)新(xin)的(de)改(gai)變(bian)

，此(ci)外(wai)
，智(zhi)能(neng)化(hua)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)緩(huan)解(jie)環(huan)境(jing)和(he)能(neng)源(yuan)對(dui)機(ji)械(xie)製(zhi)造(zao)業(ye)的(de)製(zhi)約(yue)。
　　
    軟ruan件jian在zai工gong業ye自zi動dong化hua的de重zhong要yao性xing日ri趨qu突tu出chu隨sui著zhe硬ying件jian的de成cheng本ben不bu斷duan下xia降jiang，硬ying件jian冗rong餘yu已yi被bei廣guang泛fan理li解jie和he應ying用yong，同tong時shi，硬ying件jian設she計ji越yue來lai越yue成cheng熟shu，能neng夠gou滿man足zu各ge種zhong預yu定ding的de要yao求qiu

，達da到dao很hen高gao的de可ke靠kao性xing水shui平ping。與yu此ci形xing成cheng鮮xian明ming對dui比bi的de是shi，即ji使shi可ke靠kao性xing水shui平ping不bu太tai高gao
，人ren們men也ye難nan以yi在zai設she計ji軟ruan件jian時shi能neng夠gou確que保bao完wan全quan滿man足zu預yu定ding的de要yao求qiu
；而包括從控製係統到安全係統

、從(cong)單(dan)獨(du)的(de)係(xi)統(tong)到(dao)複(fu)雜(za)的(de)集(ji)成(cheng)係(xi)統(tong)的(de)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)，對(dui)軟(ruan)件(jian)的(de)依(yi)賴(lai)卻(que)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。這(zhe)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，軟(ruan)件(jian)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za)，以(yi)至(zhi)於(yu)更(geng)難(nan)控(kong)製(zhi)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)。於(yu)是(shi)，由(you)於(yu)軟(ruan)件(jian)和(he)人(ren)為(wei)因(yin)素(su)造(zao)成(cheng)的(de)失(shi)效(xiao)
、事故甚至停機所占的比重越來越大。
　　
    更值得關注的是，自動化係統中軟件開發成本越來越高。據可靠數據顯示
，在裝備製造係統中

，由1980至2010年的30年來
，軟件成本由10%增至40%，電子電器成本由
　　
    10%增至25%
，機械成本由80%降至35%。此(ci)外(wai)
，軟(ruan)件(jian)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)隨(sui)著(zhe)軟(ruan)件(jian)變(bian)大(da)呈(cheng)指(zhi)數(shu)增(zeng)長(chang)，所(suo)需(xu)的(de)開(kai)發(fa)時(shi)間(jian)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)長(chang)，而(er)且(qie)軟(ruan)件(jian)出(chu)錯(cuo)的(de)概(gai)率(lv)也(ye)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。可(ke)見(jian)，對(dui)軟(ruan)件(jian)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)進(jin)行(xing)科(ke)學(xue)管(guan)理(li)的(de)必(bi)要(yao)性(xing)日(ri)益(yi)迫(po)切(qie)。
　　
    顯然
，在工業控製領域，軟件設計的工程化必須在其全生命周期完善實施

，即在設計階段、仿真階段、程序編製階段、調試階段、現場調試階段
、運行階段以及支持服務階段(對供應商)、維護階段(對用戶)全麵實施。
　　
    其(qi)中(zhong)
，編(bian)程(cheng)語(yu)言(yan)是(shi)實(shi)現(xian)軟(ruan)件(jian)功(gong)能(neng)的(de)基(ji)礎(chu)。對(dui)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)來(lai)說(shuo)，軟(ruan)件(jian)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)不(bu)可(ke)置(zhi)疑(yi)。用(yong)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)編(bian)程(cheng)語(yu)言(yan)來(lai)編(bian)製(zhi)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)，並(bing)且(qie)為(wei)貫(guan)穿(chuan)於(yu)整(zheng)個(ge)軟(ruan)件(jian)的(de)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)提(ti)供(gong)堅(jian)實(shi)的(de)基(ji)礎(chu)和(he)足(zu)夠(gou)的(de)支(zhi)持(chi)，極(ji)為(wei)關(guan)鍵(jian)。這(zhe)種(zhong)編(bian)程(cheng)語(yu)言(yan)必(bi)須(xu)建(jian)立(li)在(zai)現(xian)代(dai)軟(ruan)件(jian)工(gong)程(cheng)的(de)理(li)論(lun)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)
，用(yong)它(ta)來(lai)實(shi)現(xian)軟(ruan)件(jian)的(de)全(quan)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)的(de)各(ge)種(zhong)必(bi)要(yao)功(gong)能(neng)，它(ta)首(shou)先(xian)必(bi)須(xu)具(ju)備(bei)以(yi)下(xia)特(te)性(xing)：結構化、可分解、可重複使用、在軟件的執行過程中必須是可控的
，同時必須是可以被認證和被確認的。
　　
    xinxihuayuzidonghuademiqieronghezaidangjinwoguoguoqinghelishitiaojianxiaruhejiakuaiwoguogongyexiandaihuajincheng？xinxihuashiwoguojiakuaishixiangongyehuahexiandaihuadebiranxuanze。womenyinggaijianchiyixinxihuadaidonggongyehua，yigongyehuacujinxinxihua，lianghuaronghe
，zouchuyitiaokejihanlianggao

，jingjixiaoyihao，ziyuanxiaohaodi，huanjingwuranshao，renliziyuanyoushidedaochongfenfahuidexinxinggongyehualuzi。
　　
    工gong業ye化hua是shi一yi個ge不bu斷duan發fa展zhan的de動dong態tai過guo程cheng。隨sui著zhe科ke學xue與yu技ji術shu革ge命ming的de發fa展zhan，這zhe個ge動dong態tai發fa展zhan過guo程cheng體ti現xian在zai每mei一yi個ge工gong業ye企qi業ye中zhong，就jiu是shi要yao以yi提ti升sheng企qi業ye的de經jing濟ji效xiao益yi和he競jing爭zheng力li為wei目mu標biao，以yi現xian代dai化hua信xin息xi技ji術shu為wei手shou段duan，以yi開kai發fa和he利li用yong信xin息xi資zi源yuan為wei對dui象xiang，以yi優you化hua企qi業ye的de開kai發fa、生產、管理和營銷等業務流程為主要內容，持續不斷地接近和超越世界工業的現代化先進水平。
　　
    從上世紀90年(nian)代(dai)開(kai)始(shi)，自(zi)動(dong)化(hua)的(de)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)從(cong)底(di)層(ceng)的(de)製(zhi)造(zao)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)頂(ding)層(ceng)的(de)管(guan)理(li)自(zi)動(dong)化(hua)
，完(wan)成(cheng)了(le)由(you)五(wu)層(ceng)模(mo)型(xing)向(xiang)三(san)層(ceng)模(mo)型(xing)的(de)演(yan)變(bian)
，充(chong)分(fen)體(ti)現(xian)了(le)工(gong)業(ye)化(hua)和(he)信(xin)息(xi)化(hua)兩(liang)化(hua)融(rong)合(he)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)。