流程工业综合自动化技术发展的思考(二)

 3 流程工业综合自动化技术的主要内容
    一般而言，流程工业企业对综合自动化技术的需求主要关注4方面的问题。(1)安全：即需要用高可靠性的控制系统、检测和执行机构对设备与装置的运行提供保证，进而对关键装置进行故障诊断与健康维护。(2)低成本：通过*的工艺及工艺参数以降低能耗和原料消耗，以及通过*的建模技术、控制技术和实时优化技术来提高产品的合格率和转化率。(3)率：通过*的计划调度与排产技术和流程模拟技术来提高设备利用率和劳动生产率。（4）提高竞争力：通过数据和信息的综合集成，如*的管理技术（包括ERP、CRM、SCM等）、电子商务、价值链分析技术等，以促进企业价值的增值，zui终提高企业的综合竞争力。
根据国内外综合自动化技术的发展趋势和网络技术的发展现状，流程工业综合自动化技术的总体结构可以分成3层结构。 
    a.以PCS（过程控制系统）为代表的基础自动化层。主要内容包括*控制软件、软测量技术、实时数据库技术、可靠性技术、数据融合与数据处理技术、集散控制系统(DCS)、现场控制系统（FCS）、多总线网络化控制系统、基于高速以太网和无线技术的现场控制设备、传感器技术、特种执行机构等等。
    b.以MES（生产过程制造执行系统）为代表的生产过程运行优化层。主要内容包括*建模与流程模拟技术（AMT：Advanced Modeling Technologies）、*计划与调度技术（APS：Advanced Planning and Scheduling）、实时优化技术（RTO：Real-time Optimization）、故障诊断与健康维护技术、数据挖掘与数据校正技术、动态质量控制与管理技术、动态成本控制与管理技术等等。
    c.以ERP（企业资源管理）为代表的企业生产经营优化层。主要内容包括企业资源管理（ERP）、供应链管理（SCM）、客户关系管理（CRM)、产品质量数据管理（PqDM)、数据仓库技术、设备资源管理、企业电子商务平台等等。
    通过研究生产过程制造执行系统（MES）及相关技术，可以实现在线成本的预测、控制和反馈校正，以形成生产成本控制中心，保证生产过程的优化运行；可以实施生产全过程的优化调度、统一指挥，以形成生产指挥中心，保证生产过程的优化控制；可以实现生产过程的质量跟踪、安全监控，以形成质量管理体系和设备健康保障体系，保证生产过程的优化管理。
    4 我国发展综合自动化技术的机会与挑战
近20年来，我国国民经济平均以8％左右的速度增长，为我国产业结构的调整和技术进步奠定了良好的基础和条件。同时我国经济增长的潜力已受制于产品创新和应用新技术。特别是用*改造传统产业，用信息化带动工业化是我国经济继续腾飞的关键。因此对于在国民经济中占有重要地位的流程工业全面应用综合自动化技术，从而全面提升企业综合竞争力已成为基本共识。
    随着我国市场经济体制的不断完善和加入WTO，工业企业通过技术改造增加产品竞争力的愿望越来越迫切，需要大量以生产过程制造执行系统（MES）为主的综合自动化技术、软件和服务，这是重要的“天时”。国外软件商对我国市场十分重视，在石化、钢铁、炼油、电力等行业，倾销其优化软件，但由于这些软件对我国工业企业的适应性不够、工程服务和维护费用过高等因素，进口软件产品并非都取得了预期的效益，这也为我们自行开发适合我国工业企业特点的、具有较高性能价格比的MES各功能软件，并提供及时、周到、价格适宜的现场工程服务带来机遇，这是我们的“地利与人和”。
    面临即将到来的21世纪，我国企业的经营管理人员在面临市场化机遇的同时正面临着更大的挑战，率、高质量、低消耗、弹性生产的市场需求正在给我国企业生产经营管理人员带来巨大的压力。随着企业规模的扩大和管理水平的提高，企业越来越迫切需要具有大型分布式数据库和实时数据库的综合集成软件平台及相应的各种应用软件。
    以流程工业供应链为例说明为企业提供整体解决方案的益处［4，5］。企业供应链环节所涉及的成本占企业总成本的60％～80％，因此，的供应链管理可以使总成本下降 10％，相当于节省总销售额的3%～6％。这种效益是从以下一些方面取得的：(1)生产制造成本下降15％；(2)运输费用下降10%；(3)按时交货改进下降15％；(4)定单完成时间减少25%～35%；(5)仓库库存下降50%～80%；(6)现金—至—现金周期比一般公司好40%～65%；(7)客户需求预测和管理明显改进。
    由上可见对流程工业而言，除了工艺和装备的革新与进步外，zui重要的技术手段就是靠综合自动化技术。
    5 产学研结合促进我国综合自动化技术与应用的发展
    近20年来，我国工业控制领域在静态优化、质量控制、故障诊断、数据校正等方面进行了许多理论研究和应用开发，但均未形成有影响的商品化软件，离高技术产业化更有较大的距离。究其原因主要有以下几点。
    a.从算法到算法，从理论到理论。大多数的*控制与优化软件的研究开发人员均来自高等院校和研究院所，其出发点是“推销”他们的研究成果，如各种的控制算法(非线性控制、神经元网络控制、同时镇定等等），研究人员并未深究企业的具体需求，很少能做到“急人所急”。
    b.尚未找到发展综合自动化软件产业的运行模式。虽然许多高等学校、研究院所兴办了不少所谓的高科技公司，但仍未摆脱“科研”的烙印，IBM公司和CISCO公司等均在企业内部提出“不盲目崇拜技术”的理念，因此我们“必须停止崇拜单纯的技术，开始注重技术对于客户的真正价值”。
    c.综合自动化技术的理论与工程应用研究水平有待提高。必须尽快提高基于PCS/MES/ERP结构的综合自动化理论与技术水平，努力提高或改善用户企业的基础自动化程度、管理模式和经营理念，否则会严重限制综合自动化技术产业的市场空间。
    d.缺少客户（市场）*的整体解决方案。理论与应用的结合本是自动化领域的基本出发点，但实际上我们缺少对企业需求整体的分析，因此也就很难提出整体解决方案，另一方面也缺少系统集成的能力。
以石化工业综合自动化技术发展为例，其发展战略是结合国内外市场激烈竞争的需求及生产经营的特点，从生产装置控制、优化操作到计划调度，从信息集成到企业管理和经营决策等各个层次提高信息技术应用水平，力争5年内在过程控制和生产经营方面达到国外大型石化企业的*水平。
    综上所述，加强对流程工业综合自动化技术研究与应用的投入，并注重从企业及市场的需求出发，结合高等学校和科研院所的力量，以产业化为目标，加强产学研相结合，加速促进相应高技术产业的发展。
因此，流程工业综合自动化系统与技术的总体发展战略应是：以提高流程工业企业经济效益、降低生产成本和增强企业综合竞争力为主要目标，发展我国过程自动化装备工业和相关的软件产业，形成一批具有自主知识产权和标志性的综合自动化软件和硬件技术产品。通过重大典型示范工程的推动，全面提高我国流程工业经济效益和综合竞争力，促进我国过程自动化软硬件产业的跨越式发展。
参考文献：
［1］ “九五”国家863计划CIMS主题专家组.国家863自动化领域“十五”重大项目“基于ERP／MES／PCS三级结构的流程工业现代集成制造系统创新工程”可行性论证报告［R］.2001.
［2］ 竺建敏AspenTech in the Petroleum Industry,Presented To:863 CIMS［R］.2002.
［3］ “十五”国家863计划CIMS主题专家组.国家“十五”863计划CIMS主题战略研究报告［R］.2001.
［4］ 李乃湖E-Manufacturing——Manufacturers Responding to the New Economy［R］.Rockwell公司，2002.
［5］ 杨友麒.供应链管理的优化——当前企业竞争力的焦点［R］.AspenTech公司，2001.