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製造業發展推進自動化技術的全方位整合

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 10:41:47 來源:上海工業自動化儀表研究院、PLCopen中國組織/彭瑜

  gongyezidonghuajishushiweizhizaoyefuwude,tadefazhanxianranshoudaozhizaoyedejishufazhanyaoqiujiqishichangfazhandequdong。zhexienianlai,zhizaoyezhengzaijinglizhezhuanxinghuozhuanbian,datiyouruxiazhongyaodezhuanbian:

  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為一體(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向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、OPC UA、嵌入式係統、FPGA、高可靠性的軟件、軟(ruan)件(jian)集(ji)成(cheng)。這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)將(jiang)在(zai)不(bu)同(tong)的(de)層(ceng)次(ci)對(dui)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)作(zuo)用(yong)。由(you)此(ci)可(ke)知(zhi),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)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。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要求;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)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)。

  軟件在工業自動化的重要性日趨突出

  suizheyingjiandechengbenbuduanxiajiang,yingjianrongyuyibeiguangfanlijieheyingyong,tongshi,yingjianshejiyuelaiyuechengshu,nenggoumanzugezhongyudingdeyaoqiu,dadaohengaodekekaoxingshuiping。yucixingchengxianmingduibideshi,jishikekaoxingshuipingbutaigao,renmenyenanyizaishejiruanjianshiquebaowanquanmanzuyudingdeyaoqiu;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年至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%。ciwai,ruanjiandefuzaxingsuizheruanjianbiandachengzhishuzengchang,suoxudekaifashijianyeyuelaiyuechang,erqieruanjianchucuodegailvyebuduanzengjia。kejian,duiruanjiandefuzaxingjinxingkexueguanlidebiyaoxingriyipoqie。

  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。

  信息化與自動化的密切融合

  在(zai)當(dang)今(jin)我(wo)國(guo)國(guo)情(qing)和(he)曆(li)史(shi)條(tiao)件(jian)下(xia)如(ru)何(he)加(jia)快(kuai)我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)現(xian)代(dai)化(hua)進(jin)程(cheng)?信(xin)息(xi)化(hua)是(shi)我(wo)國(guo)加(jia)快(kuai)實(shi)現(xian)工(gong)業(ye)化(hua)和(he)現(xian)代(dai)化(hua)的(de)必(bi)然(ran)選(xuan)擇(ze)。我(wo)們(men)應(ying)該(gai)堅(jian)持(chi)以(yi)信(xin)息(xi)化(hua)帶(dai)動(dong)工(gong)業(ye)化(hua),以(yi)工(gong)業(ye)化(hua)促(cu)進(jin)信(xin)息(xi)化(hua),兩(liang)化(hua)融(rong)合(he),走(zou)出(chu)一(yi)條(tiao)科(ke)技(ji)含(han)量(liang)高(gao),經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)好(hao),資(zi)源(yuan)消(xiao)耗(hao)低(di),環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)少(shao),人(ren)力(li)資(zi)源(yuan)優(you)勢(shi)得(de)到(dao)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)的(de)新(xin)型(xing)工(gong)業(ye)化(hua)路(lu)子(zi)。

  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90niandaikaishi,zidonghuadetixijiegoucongdicengdezhizaozidonghuadaodingcengdeguanlizidonghua,wanchengleyouwucengmoxingxiangsancengmoxingdeyanbian,chongfentixianlegongyehuahexinxihualianghuaronghedefazhanqushi。(整理自科技自動化世界2012(夏)大會)

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