I. Pažangi instrumentacija
Valdymo sistemose prietaisai yra pagrindiniai komponentai, kurių technologinė pažanga yra lygiagreti valdymo sistemų technologijos raidai. Valdymo teorijai žengiant į naują pažangaus valdymo erą, išmani automatinių prietaisų transformacija tapo neišvengiama.
Išmani prietaisų ir skaitiklių evoliucija pirmiausia kyla dėl mikroprocesorių ir dirbtinio intelekto technologijų kūrimo ir taikymo. Pavyzdžiui, naudojant pažangias technologijas, tokias kaip neuroniniai tinklai, genetiniai algoritmai, evoliucinis skaičiavimas ir chaotiškas valdymas, prietaisai ir skaitikliai gali pasiekti didelį greitį, didelį efektyvumą, daugiafunkciškumą ir didesnį lankstumą. Kitas pavyzdys apima neaiškių išvadų technologijos naudojimą, pagrįstą neaiškiomis taisyklėmis, siekiant priimti įvairius neaiškius sprendimus dėl dviprasmiškų objektų santykių. Be to, programine įranga{3}}pagrįsti signalų filtravimo metodai-, tokie kaip greitoji Furjė transformacija (FFT), trumpalaikė Furjė transformacija (STFT) ir bangų transformacija-siūlomos veiksmingos priemonės, skirtos supaprastinti aparatinę įrangą, pagerinti signalo-ir{8}}triukšmo santykį ir pagerinti jutiklio dinaminius santykius. charakteristikos. Be to, dirbtiniai neuroniniai tinklai išnaudoja galingas galimybes, įskaitant savarankišką{10}}mokymąsi, savarankišką-adaptavimą, savarankišką{12}}organizavimą, asociatyviosios atminties funkcijas ir juodosios{13}}dėžės atvaizdavimo savybes netiesiniams sudėtingiems įvesties ir išvesties ryšiams.
Šiuo metu silpniausias ir labiausiai plėtojamas{0}}Kinijos išmaniųjų technologijų sektorius yra pagrindinė prietaisų, skaitiklių ir jutiklių pramonė. Sparčiai tobulėjant mokslui ir technologijoms bei nuolat didėjant automatizavimo lygiui, Kinijos prietaisų pramonė patirs naujų transformacijų ir naujų pokyčių. Įrangos produktų orientacija į aukštąsias-technologijas, ypač jų intelektualizavimas, taps pagrindine būsimos instrumentų mokslo, technologijų ir pramonės plėtros kryptimi. Pažangūs prietaisai ir skaitikliai, pagrįsti išmaniojo valdymo teorija, padarė pažangą šiose srityse:
① Patyrę kontrolieriai
Ekspertų valdymo sistemos (ECS) yra esminėmis žiniomis{0}}pagrįstas valdymo metodas. Šios sistemos veikia kaip programinės sistemos, turinčios daug specialių žinių ir patirties. Naudodami dirbtinį intelektą ir kompiuterines technologijas, jie samprotauja ir vertina, remdamiesi vieno ar kelių srities ekspertų suteiktomis žiniomis ir patirtimi. Imituodami žmonių ekspertų sprendimų priėmimo-procesus, jie išsprendžia sudėtingas problemas, kurioms optimaliems sprendimams reikia žmogaus patirties.
② Neryškūs valdikliai
Neaiškūs valdikliai (FC), taip pat žinomi kaip neaiškios logikos valdikliai (FLC), plačiai naudojami pramoniniame valdyme dėl jų gebėjimo valdyti neapibrėžtumą, netikslumą ir neaiškią informaciją. Jie leidžia efektyviai valdyti procesus, kai matematinis modeliavimas yra nepraktiškas, ir išsprendžia problemas, nesusijusias su įprastiniais valdymo metodais.
③ Neuroninio tinklo valdiklis
Neuroninių tinklų taikymas pramonės valdymo sistemose padidina informacijos apdorojimo galimybes ir padidina sistemos intelektą. Neuroninio tinklo valdymas, sutrumpintai vadinamas neuroniniu valdymu, naudoja neuroninio tinklo technologiją sudėtingiems netiesiniams objektams modeliuoti. Jis veikia kaip valdiklis, atlieka optimizavimo skaičiavimus, atlieka samprotavimus arba tvarko gedimų diagnostiką.
Reikėtų pažymėti, kad intelektualiųjų instrumentų srityje, nepaisant daugybės Kinijos mokslininkų publikacijų apie neuroninius tinklus, neaiškią valdymą arba chaotišką valdymą, griežto, kruopštaus ir tikrai naujoviško darbo ir pasiekimų tebėra mažai. Kai kuriuos aukščiausios klasės prietaisus ir matuoklius vis dar reikia importuoti iš užsienio.
II. Tinklinės valdymo sistemos
21-ojo amžiaus valdymo sistemos sujungs tinklą su valdymu. Tinklo valdymo sistemų (NCS) tyrimai tapo viena iš pažangiausių temų automatizavimo srityje. Ryšių tinklams integruojant kaip pagrindiniu valdymo sistemų komponentu, tai labai praturtina pramonės valdymo technologijas ir metodikas. Tai padarė esminių automatizavimo sistemų ir pramonės valdymo sistemų pokyčių architektūros, valdymo metodų ir žmonių{5}}mašinų bendradarbiavimo požiūriu. Kartu atsirado naujų iššūkių, tokių kaip valdymo ir ryšio sujungimas, laiko delsos, informacijos planavimo metodai, paskirstyti valdymo metodai ir gedimų diagnostika.
Dėl šių naujų iššūkių reikia nuolat diegti valdymo metodus ir algoritmus tinklo aplinkoje. Dėl nuolatinės kompiuterių, ryšių ir tinklo technologijų pažangos tradicinės valdymo sritys patiria precedento neturinčią transformaciją, kuri vystosi į tinklo architektūrą. Valdymo sistemos struktūros pažengė į priekį nuo pradinės CCS (kompiuterinės centralizuotos valdymo sistemos) iki antrosios kartos DCS (paskirstytos valdymo sistemos), o dabar link vyraujančios FCS (lauko magistralės valdymo sistemos). Didelės spartos-didelės apimties duomenų, pvz., vaizdų ir balso signalų, perdavimo paklausa dar labiau paskatino pramoninio eterneto integravimą su valdymo tinklais. Ši tinklinių pramoninio valdymo sistemų banga apima daugybę šiuolaikinių technologijų,{7}}įskaitant įterptąsias sistemas, daugialypį standartinį pramoninio valdymo tinklų sujungimą ir belaides technologijas-, todėl išplečiama pramoninio valdymo kūrimo erdvė ir sukuriamos naujos galimybės.
Industrializacijos skatinimas per informatizaciją yra galinga ilgalaikio spartaus ekonomikos augimo garantija ir esminė priemonė transformuojant tradicines pramonės architektūras. Kaip informacinių technologijų atstovas, tinklų technologijos integravimas su pramoninėmis valdymo sistemomis žymiai padidina valdymo sistemos galimybes. Jis transformuoja gana uždaras esamų pramonės valdymo sistemų įmonės informacijos valdymo struktūras, prisitaikydamas prie šiuolaikinės įmonės{2}}plataus automatizavimo valdymo poreikių. Tinklo technologija paskatino tradicinių pramonės valdymo sistemų architektūrų transformaciją.
Integruojant lauko magistralę, eternetą, kelis pramoninio valdymo tinklų sujungimus, įterptąją technologiją ir belaidį ryšį į pramoninio valdymo tinklus, užtikrinamas pirminis valdymo sistemų stabilumas ir{0}}realaus laiko reikalavimai, kartu didinamas sistemos atvirumas ir sąveikumas. Tai pagerina sistemos prisitaikymą prie įvairios aplinkos. Šiandieninėje ekonominės globalizacijos eroje ši tinkle sujungta pramonės valdymo sistemos architektūra leidžia įmonėms naršyti precedento neturinčioje rinkos konkurencijoje. Tai pagreitina naujų produktų kūrimą, sumažina gamybos sąnaudas ir pagerina informacines paslaugas, o tai suteikia plačias plėtros perspektyvas.
III. Belaidis pramoninis ryšys
Belaidis pramoninis ryšys yra dar viena karštai diskutuojama tema automatikos srityje. Pramonės kontrolės įmonės vis labiau pripažįsta, kad belaidės technologijos taps pagrindu kitam technologiniam šuoliui, žymiai padidins gamyklos efektyvumą ir užtikrins vartotojų saugumą.
Belaidėms technologijoms vis labiau plintant, įvairūs tiekėjai siūlo įvairias techninės ir programinės įrangos technologijas, kurios palengvina ryšio galimybių integravimą į gaminius. Palaikomi ryšio standartai apima „Bluetooth“, „Wi{1}}Fi“, GPS (pasaulinę padėties nustatymo sistemą), 5G ir „WiMax“ (pasaulinė mikrobangų prieigos sąveika). Tačiau pridedant belaidžio ryšio funkcijas, pasirinkti tinkamus lustus ir susijusią programinę įrangą (darant prielaidą, kad pasirinktos diegimo funkcijos tinkamai veikia ir atitinka atitinkamus patvirtinimo reikalavimus) gali būti labai sudėtinga. Net ir esant perspektyviam dizainui, nesugebėjimas optimizuoti našumo, energijos suvartojimo, sąnaudų ir masto gali trukdyti sėkmei rinkoje. Šių dienų karščiausios technologijos nebūtinai yra geriausi komunikacijos standartai ar tai, ko reikia klientams. Todėl pasirinkta aparatinė ir programinė įranga turėtų būti pritaikoma: kiekvienai naujai gaminių kartai nereikia pradėti nuo nulio.
Neabejotina, kad belaidžio ryšio technologijos patenka į pramonę, ypač ten, kur laidiniai sprendimai yra nepraktiški. Tačiau tam reikia nuolat tobulinti pačią belaidę technologiją. Reikia toliau tobulinti patikimumą, ryšio tikrumą ir našumą realiuoju laiku, suderinamumą ir kitas galimybes. Todėl artimiausiu metu pramoninė belaidė technologija išliks tradicinių laidinių sprendimų išplėtimas, o dauguma prietaisų ir automatikos gaminių turės integruotas belaidžio perdavimo galimybes. Tarptautiniu mastu belaidžių technologijų tyrimai vis dar tik pradeda veikti, o atitinkami standartai kuriami. Kinijos mokslinių tyrimų institucijos aktyviai dalyvauja šiame procese, kuris prisidėjo prie belaidžių technologijų pažangos Kinijos proceso pramonėje.
Atsižvelgiant į tai, kad belaidė technologija tebėra tyrimų ir plėtros bei tobulinimo etape, jos funkcionalumas iš esmės yra ribotas. Be to, automatizavimo technologijų srityje nėra visuotinai pripažinto ir patikrinto belaidžio ryšio technologijos standarto, kuris būtų pakankamai patikimas{1}}realaus laiko valdymo programoms. Šis apribojimas ypač išryškėja scenarijuose, kai ciklo laikas yra labai trumpas. Todėl dabartinė belaidės technologijos taikymo sritis apsiriboja duomenų gavimu ir stebėjimu (SCADA).
Tačiau gerėjant patikimumui, belaidės technologijos bus pritaikytos plačiau. Belaidis ryšys artimiausiais metais sparčiai augs, tačiau jis nepakeis laidinio ryšio. Stabilumas, patikimumas ir saugumas, būdingi laidinėms sistemoms, išliks. Belaidžiai sprendimai išstums laidinius sprendimus tik tada, kai laidinis diegimas yra nepraktiškas arba pernelyg brangus. Natūraliai integruojant belaides ir laidines sistemas, išnaudojant atitinkamas jų stipriąsias puses, atsiras naujų būdų produktyvumui padidinti. Naudokite laidinį ryšį ten, kur tinka, ir belaidį ryšį, kur tinka. Kadangi tiek laidinis, tiek belaidis ryšys palaiko TCP/IP protokolą, šie du ryšio metodai gali būti natūraliai integruoti, kad būtų panaudotos atitinkamos jų stipriosios pusės ir padidintas produktyvumas.
IV. Daiktų internetas ir automatizavimas
Šiandien daiktų internetas (IoT) neabejotinai yra vienas dažniausiai vartojamų terminų didžiosiose žiniasklaidos priemonėse, glaudžiai susijęs su „žvalgybos“ sąvoka. Žvelgiant iš „valdymo, valdymo ir intelekto“ perspektyvos, daiktų internetas ir pramoninė automatika turi bendrą kilmę. Pramoninė automatizacija apima duomenų gavimą, perdavimą ir skaičiavimą, o daiktų internetas apima visapusį jutimą, patikimą perdavimą ir išmanų apdorojimą-jie du yra iš esmės tarpusavyje susiję.
IoT daugiau dėmesio skiria belaidžiam ryšiui, didžiuliam duomenų rinkimui ir išmaniesiems skaičiavimams. Ryšys tarp daiktų interneto ir automatizavimo technologijų yra labai susipynęs. Pagrindinis skirtumas yra jungiamumas: „Tradiciniai automatikos tinklai daugiausia remiasi laidiniais ryšiais, kurių pasiekiamumas yra ribotas, o jutiklių tinklai pirmiausia naudoja belaidžius perdavimo kelius, leidžiančius daug platesnį ryšį“. Dėl šio būdingo ryšio pramoninės automatikos gamintojams natūralu tyrinėti daiktų interneto plėtros galimybes.
Pagrindinės daiktų interneto taikymo sritys apima: Pramoninių produktų gamybos, sekimo, pažangos stebėjimo ir kokybės sekimo taikomąsias programas; Vertingų prekių ir pavojingų medžiagų stebėjimo, sekimo ir kovos su{0}}klastojimu sistemose; Elektroninių kredencialų taikomosios programos didelėms konferencijoms,{1}}aukšto lygio susitikimams ir svarbiems įvykiams; elektroninis bilietų išpardavimas intensyvaus{2}} eismo zonų didžiuosiuose sporto renginiuose, koncertuose ir turistų lankomuose objektuose (pvz., Šanchajaus pasaulio parodoje); IoT technologija, skirta kelių mokesčių rinkimui, nuotoliniam automatiniam identifikavimui ir įvairių tipų transporto priemonių valdymui; IoT technologija, skirta automatiniam personalo identifikavimui, įrašymui, padėties nustatymui ir užklausoms nurodytose vietose; IoT technologija, užtikrinanti visišką{5}}procesų atsekamumą gyvulininkystės ir maisto pramonės grandinėse; IoT technologija žemės ūkio, pagalbos nelaimės atveju ir reagavimo į nelaimes sektoriuose; IoT technologija, skirta vertingam ir svarbiam turtui valdyti; IoT technologija, skirta viso{6}}proceso programoms prekės ženklo drabužiuose; IoT technologija bibliotekų valdymui; Daiktų interneto technologijos pritaikymas karinių šaunamųjų ginklų valdymui, personalo valdymui, transporto priemonių valdymui, medžiagų valdymui ir saugumui/konfidencialumui; IoT technologijų taikymas aviacijos, automobilių ir kituose sektoriuose; Daiktų interneto technologijų taikymas mažmeninės prekybos pramonėje; IoT technologijų taikymas socialinėje apsaugoje; IoT technologijos taikymas išmaniųjų miestų plėtrai; ir trumpo nuotolio ryšio technologijos: „Zigbee“ lustai, „Zigbee“ ryšio moduliai, „Zigbee“ tinklai, GPS, RTLS (realiojo-laiko vietos nustatymo sistemos), „Bluetooth“ technologija, UWB (Ultra-Wideband) technologija ir programos; EPC (Electronic Product Code) tinklai: EPC ženklinimas, EPC tarpinė programinė įranga, EPC serveriai, EPC viešųjų paslaugų platformos, EPC tinklai; jutiklių tinklai, mobiliojo ryšio tinklai, pasauliniai padėties nustatymo tinklai ir susiję taikomųjų programų tinklai; verslo žvalgybos analizės programinės įrangos sistemos ir kt.
„Daiktų internetas“ panaikino tradicinį mąstymą, kuris fiziškai atskyrė infrastruktūrą nuo IT infrastruktūros. Jis efektyviai sujungia fizinius įrenginius, tokius kaip keliai ir pastatai, su asmeniniais kompiuteriais, mobiliaisiais telefonais, buitine technika, transporto sistemomis ir IT infrastruktūra. Tai įgalina visapusį vyriausybės administravimo, gamybos, socialinio valdymo ir asmeninio asmenų gyvenimo ryšį.
Pramonės grandinės, kurios reikalingos daiktų internetui, požiūriu, ankstesnės technologijos ir pramonės šakos apima automatinį valdymą, informacijos aptikimą ir radijo dažnio atpažinimą (RFID), o paskesnėje grandinėje daugiausia dėmesio skiriama daiktų interneto programoms. Pramonės ekspertai taip pat tvirtina: „Tradicinė pramonės automatika iš tikrųjų yra daiktų interneto dalis“, ragina pramonės valdymo automatikos gamintojus tapti varomąja daiktų interneto diegimo jėga. IoT, kaip informatizacijos ir automatizavimo konvergencijos taškas, turi didžiulį potencialą ir pranašumus. Kai kurios organizacijos puikiai pripažino jos potencialą optimizuoti valdymo procesus ir gamybos darbo eigą ir pasiekti išankstinių sėkmių. Tradiciniai automatikos tinklai turi ryškių panašumų su daiktų interneto jutiklių tinklais.
V. Debesų kompiuterija ir automatizavimas
Argonne nacionalinė laboratorija
Debesų kompiuterija atspindi paskirstyto apdorojimo, lygiagretaus apdorojimo ir tinklelio skaičiavimo evoliuciją -arba, tiksliau, komercinį šių kompiuterių mokslo koncepcijų įgyvendinimą. Jo esmė yra didžiulių duomenų saugojimas ir skaičiavimas, ypač daug dėmesio skiriant virtualizacijos technologijai. Iš esmės debesų kompiuterija yra internetinis-superkompiuterijos modelis, jungiantis didžiulius išteklius, kad vartotojams būtų teikiamos įvairios IT paslaugos.
Pavyzdžiui, debesų kompiuterijos modelis atneš didelių permainų automatizavimo programinės įrangos pramonei. Pagrindiniai pakeitimai apima:
① Automatizavimo sistemų architektūros taps lankstesnės, o paskirstytos architektūros išsiplės iki platesnių mastų.
Šiuolaikiniuose didelio masto{0}}pramonės automatizavimo ir informatizacijos projektuose sistemos tampa vis sudėtingesnės ir masyvesnės. Esami tinklai ir sistemos architektūros nebegali veiksmingai spręsti šių iššūkių. Revoliucinė debesų kompiuterijos koncepcija iš esmės išardė griežtas architektūrines sistemas, tradiciškai sutinkamas automatizavimo sistemose. Debesų kompiuterijos sistemose automatizavimo ir informatizacijos sistemos nebeveikia tik viename stacionariame kompiuteryje. Vietoj to, jie veikia visame tinkle, įskaitant internetą, išnaudodami tinklą kaip visumą, kad paskirstytų sistemos išteklius ir vykdytų įvairias funkcijas.
② Didžiulės informacijos analizė ir apdorojimas taps standartinėmis automatizavimo programinės įrangos funkcijomis.
Šiuolaikiniuose didelio masto{0}}automatizavimo projektuose automatizavimo ir informacijos duomenų kiekis ir toliau auga eksponentiškai, o apibūdinimas kaip „masinis“ nėra perdėtas. Todėl šiuo metu automatizavimo programinėje įrangoje naudojami duomenų bazių tipai, duomenų saugojimo modeliai ir duomenų nuskaitymo / užklausų modeliai yra skirti tiksliai ir laiku apdoroti didelius duomenų kiekius. Didelės informacijos tvarkymas tapo viena iš kliūčių, ribojančių automatizavimo programinės įrangos kūrimą.
Debesų kompiuterijos eroje vartotojai gali panaudoti skaičiavimo galią iš įvairių aparatinės įrangos platformų ir tinklų skirtinguose sluoksniuose. Jie gali lengvai naudoti paslaugas (SaaS), platformas (PaaS) ir skaičiavimo aparatinę įrangą / tinklo išteklius (IaaS) „debesyje“, visiškai integruodami viešojo tinklo skaičiavimo galimybes. Tai leidžia analizuoti ir apdoroti didžiulius automatizavimo ir informacinius duomenis, tenkinant didelio masto taikomųjų sistemų poreikius, kartu leidžiant valdyti sudėtingas automatizavimo ir informacines sistemas.
③ Visiškai keičiami inžinerijos plėtros modeliai.
Debesų kompiuterijos eroje inžinerinių projektų kūrimas nebeapsiriboja atskirais kompiuteriais. SaaS modelis leidžia vartotojams tiesiogiai naudoti programinę įrangą automatizavimo programinės įrangos pardavėjų serveriuose internetu. Kūrimo procesas vyksta debesų kompiuterijos tinkle, o baigus sugeneruojamas tiesiogiai vykdomas inžinerinis projektas.
④ Transformuoti programinės įrangos pardavėjų paslaugų modelius ir sumažinti priežiūros išlaidas.
Debesų kompiuterijos modelis taip pat sumažina paslaugų išlaidas programinės įrangos pardavėjams. Anksčiau pardavėjai turėjo teikti techninę pagalbą ir techninę priežiūrą automatizavimo programinei įrangai, veikiančiai įvairiose aparatinės ir programinės įrangos aplinkose. Debesų eroje jiems tereikia išlaikyti vieną programinės įrangos egzempliorių savo serveriuose.
⑤ Sumažina aparatinės įrangos reikalavimus automatizavimo sistemoms ir padidina programinės įrangos pramonės statusą.
Nesvarbu, ar privatūs debesys, pagrįsti vidiniais įmonės tinklais, ar hibridiniai debesys su išoriniu ryšiu, abu siekia dinamiškai paskirstyti skaičiavimo išteklius. Tai leidžia sklandžiau, stabiliau veikti sistemos, žymiai sumažinant reikalavimus aparatinei įrangai nepakenkiant efektyvumui. Visuotinai pripažįstama, kad dabartinėse automatizavimo sistemose programinė įranga tarnauja kaip „siela“, tačiau jos vertė yra palyginti maža ir sudaro tik 5–10 % visų išlaidų. Debesų kompiuterijos eroje mažėjant aparatūros poreikiams, o programinės įrangos reikalavimams vis griežtėjant, programinės įrangos vertė ir svarba automatizavimo pramonėje labai išaugs.
⑥ Naujos technologijos ir produktų filosofija taps konkurencijos šerdimi.
Be jokios abejonės, debesų kompiuterijos modelis iš esmės pakeis automatizavimo programinės įrangos pramonę. Kaip orientuotis IT plėtros tendencijose? Kaip sukurti naujos kartos{1}}automatizavimo programinę įrangą, pagrįstą debesų kompiuterija? Kaip užtikrinti senų automatizavimo programinės įrangos versijų suderinamumą su debesų platformomis? Kaip atnaujinti tradicines automatizavimo inžinerines sistemas į debesies{2}}sistemas? Tai bus pagrindiniai pramonės įmonių aspektai. Tobulėjant debesų kompiuterijos technologijoms ir automatizavimo sektoriaus pastangoms, Kinijos automatizavimo sistemų, naudojančių „debesų kompiuteriją“, plėtra sparčiai vystysis. Tai taip pat yra problema, į kurią Kinijos automatikos pramonė turėtų skirti daug dėmesio.
VI. Automatika mažai anglies dioksido išskiriančių{1}}ekonomikų sąlygomis
Automatizavimas mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančioje ekonomikoje{0}} yra plati ir svarbi tema. Mes tai iliustruojame kaip pavyzdį procesų pramonėje. Proceso pramonė apima tokius sektorius kaip naftos chemijos, rafinavimo, chemijos, metalurgijos, farmacijos, statybinių medžiagų, lengvosios pramonės, popieriaus gamybos, kasybos, aplinkos apsaugos ir energijos gamybos-pramonės, kurios užima dominuojančias pozicijas Kinijos nacionalinėje ekonomikoje. Šie sektoriai atlieka gyvybiškai svarbų ekonominį vaidmenį, o Kinijos perdirbimo pramonės įmonių metinė produkcijos vertė sudaro 66 % visos šalies pramonės įmonių visos metinės produkcijos vertės.
Proceso pramonės išsivystymo būklė tiesiogiai veikia šalies ekonominį pagrindą. Kaip didžiulis sektorius, užimantis gyvybiškai svarbią vietą, perdirbimo pramonė yra esminis nacionalinės ekonomikos augimo ramstis ir yra esminė gamybos sudedamoji dalis. Jiems būdingas nuolatinis arba su pertrūkiais vykstančių medžiagų ir energijos srautų valdymas, jie daugiausia gamina prekes didelėmis-mastelėmis.
Pirminiai gamybos ir perdirbimo metodai perdirbimo pramonėje apima chemines reakcijas, atskyrimą ir maišymą. 21-ojo amžiaus žinių ekonomikos eroje perdirbimo pramonė-kaip tradiciniai gamybos sektoriai-liks gyvybiškai svarbiais ekonomikos vystymosi ramsčiais. Šios pramonės šakos yra pagrindiniai energijos ir žaliavų gamintojai ir dideli energijos vartotojai, todėl energijos taupymas, vartojimo mažinimas ir išmetamųjų teršalų kontrolė yra labai svarbūs. Bendri šių sektorių trūkumai yra didelis energijos suvartojimas, didelė tarša, prasta produktų kokybė, pasenę gamybos procesai, žemas automatizavimo lygis, silpna valdymo praktika, menkas informacijos integravimas ir nepakankamas bendras konkurencingumas. Pramonė yra didžiausias Kinijos ekonomikos sektorius, taip pat pagrindinis energijos ir išteklių vartotojas, taip pat pagrindinis aplinkos taršos šaltinis. Todėl perdirbimo pramonė tapo pagrindiniu tobulinimo tikslu, ypač šešiuose pagrindiniuose sektoriuose: naftos perdirbimo, chemijos, plieno, energijos gamybos, spalvotųjų metalų ir statybinių medžiagų. Šie sektoriai sudaro beveik 70% šalies pramonės energijos suvartojimo.
Ekspertai tvirtina: pirma, taikymasis į iškylančias problemas ir tendencijų{0}}pagrįstas pramonės šakas visada buvo pagrindinė sėkmingų naujovių visuose sektoriuose paslaptis! Kylančios problemos yra susijusios su pagrindiniais iššūkiais, į kuriuos reikia sutelkti dėmesį būsimam žmonių visuomenės vystymuisi; „Trend{1}}varomos“ pramonės šakos reiškia projektus, turinčius didžiulį ateities potencialą.
Taigi, kokie yra pagrindiniai iššūkiai, reikalaujantys sutelkto dėmesio būsimam žmonių visuomenės vystymuisi ir didžiulio ateities potencialo projektams? Be jokios abejonės, viena iš tokių sričių yra projektai, skirti „mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių technologijų ekonomikai“ ir „mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančioms technologijoms“! „Mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių technologijų ekonomika“ tapo gyvybiškai svarbiu strateginiu mokslinių tyrimų institucijų ir įmonių pasirinkimu. Kitaip tariant, energingai skatinant „mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios ekonomikos“ plėtrą neišvengiamai užtikrinama inovacijų iniciatyva mokslinių tyrimų projektams ir rinkos plėtrai. Šiuo metu pasaulio ekonomika spartėja perėjimas prie „mažai anglies dvideginio išmetančios ekonomikos“, dėl kurios atsirado daug naujų ekonomikos augimo taškų. „Mažai anglies dioksido į aplinką išskirianti ekonomika“ bus ateities nacionalinio ir įmonių konkurencingumo kertinis akmuo. Išmaniosios įmonės puikiai išnaudoja galimybes, keičia gamybos metodus ir vadovauja{10}}pasyvumą paversdamos iniciatyvumu. Jie skatina pokyčius visuomenės vystymosi paradigmose kaip paspartinto augimo variklius, siekdami užimti mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių{12}ekonomikų.
Formuluodamos įmonių plėtros strategijas, įmonės turėtų apsvarstyti, kaip sukurti „mažai{0}}anglies dioksido į aplinką išskiriančią strategiją“ ir stengtis augti kartu su nacionalinėmis tvaraus vystymosi tendencijomis. Kaip garsus vadybos guru Peteris Druckeris garsiai pareiškė: „Niekas negali kontroliuoti pokyčių, bet kiekvienas gali juos aplenkti! Kinijos perdirbimo pramonė turi laikytis šio principo, siekdama išlikti priekyje. Mažas-anglies išmetimo mažinimas yra nacionalinis reikalavimas, istorinė misija ir proceso įmonių prievolė. „Mažai anglies dvideginio“{5}} yra pagrindinė šių pramonės šakų misija.
VII. Darbo saugos automatizavimas
Darbo saugos automatizavimas pastaraisiais metais tapo dažnai vartojamu terminu! Šis padidėjimas kyla dėl nuolatinių įvairių nelaimingų atsitikimų darbo vietoje, todėl didėja automatizavimo technologijų, skirtų saugai didinti, paklausa. Šiuo metu neatidėliotinas prioritetas yra tai, kaip efektyviai panaudoti pažangias technologijas, tokias kaip automatizavimas ir informatizacija, siekiant pakelti darbo saugos standartus. Todėl tauta pasiūlė strategiją „Mokslas ir technologijos saugai“! Saugos plėtra taip pat neatsiejama nuo automatizavimo. Gamybos saugą galima suskirstyti į mechaninę saugą ir proceso saugą.
Mašinų sauga pirmiausia saugo personalą ir jai buvo skiriamas didelis dėmesys. Saugos jungikliai, saugos mygtukai, saugos durys ir saugos kilimėliai tapo būtini gamyklose, kartu su gaminiais, tokiais kaip saugos jutikliai, saugos PLC, saugos magistralės ir saugos eternetas. Proceso sauga užtikrina gamybos procesų saugumą. Šiandien daugelis automatikos tiekėjų svarsto galimybę teikti saugos sprendimus. Tikras saugos sprendimas apima ne tik vieno ar kelių saugos produktų tiekimą; visų pirma tai susiję su vartotojo įrangos saugos didinimu. Vis dar reikia geresnio tobulinimo, kaip integruoti saugos funkcijas į vartotojo mašinas ir įrangą, gerinant saugos užtikrinimą nepažeidžiant gamybos proceso.
Automatizavimas reiškia procesą, kai mašinos ar įrenginiai veikia arba valdo save pagal iš anksto nustatytas programas ar instrukcijas be žmogaus įsikišimo. Automatizavimo technologijos pritaikymas ne tik išlaisvina žmones nuo sunkaus fizinio darbo, tam tikrų protinių užduočių ir atšiaurios ar pavojingos darbo aplinkos, bet ir išplečia žmogaus galimybes, žymiai padidindamas darbo našumą ir padidindamas žmonijos gebėjimą suprasti ir keisti pasaulį. Todėl mašinos, įranga, sistemos arba procesai (gamybos ir valdymo procesai) pasiekia iš anksto nustatytus tikslus automatizuotu aptikimu, informacijos apdorojimu, analize ir vertinimu bei manipuliavimo valdymu-visakas pagal žmogaus poreikius-nepaisant tiesioginio žmogaus dalyvavimo arba minimalaus. Saugos automatizavimas – tai strategijos „Mokslas ir technologijos saugai“ įgyvendinimas naudojant automatizavimo technologiją, siekiant saugios gamybos. Kai taikoma konkrečiose pramonės šakose, saugos automatizavimas įgauna skirtingas formas, pvz.: - anglies kasyklų saugos gamybos automatizavimas - naftos chemijos saugos gamybos automatizavimas - cheminės saugos gamybos automatizavimas - metalurgijos saugos gamybos automatizavimas - transporto saugos gamybos automatizavimas - išmaniųjų pastatų saugos gamybos automatizavimas - Saugos gamybos automatizavimas kitose pramonės šakose
VIII. Energijos-Taupymas ir suvartojimas-Automatizavimo mažinimas
Pastaraisiais metais "energijos taupymas ir vartojimo mažinimas" tapo labai svarbi Kinijos automatikos technologijų plėtros koncepcija. „Energijos taupymas, emisijų mažinimas ir mokslo plėtra“ tapo strateginiais Kinijos ekonomikos augimo pagrindiniais principais.
Remiantis skaičiavimais, Kinija sunaudoja 4,3 karto daugiau energijos nei JAV ir 11,5 karto daugiau nei Japonija, kad sukurtų kiekvieną BVP dolerį. Kinijos energijos panaudojimo lygis siekia tik 26,9 % JAV ir 11,5 % Japonijos. Tai rodo, kad energijos suvartojimas sudaro didelę Kinijos įmonių produktų sąnaudų dalį, taip pat pabrėžia didžiulį energijos taupymo potencialą šiose įmonėse. Visiškai įmanoma padidinti produktų konkurencingumą taupant energiją ir mažinant suvartojimą.
Įrangos gamybos pramonė, kaip technologinės transformacijos nešėja ir terpė, yra pagrindinis į priemones{0}}orientuotas sektorius. Jos produktų-gamybos įranga visoms pramonės šakoms-sudaro pagrindinės infrastruktūros pamatą. Kinijos įrangos gamybos sektorius, kuriam būdinga plati taikymo sritis, įvairios kategorijos, aukštas technologinis turinys ir tvirti ryšiai su kitomis pramonės šakomis, bėgant metams virto visapusiška pramonine sistema, pasižyminčia dideliu mastu ir technologiniu sudėtingumu, tapusia gyvybiškai svarbiu nacionalinės ekonomikos ramsčiu. Energijos tausojimas ir energijos naudojimo efektyvumo didinimas yra ne tik ilgalaikės-įprastų gamybos operacijų ir sveikos, tvarios įmonės plėtros strategijos, bet ir neišvengiamas pasirinkimas įmonėms prisitaikyti prie rinkos poreikių, mažinti sąnaudas, padidinti pelną, gerinti aplinkosauginį veiksmingumą ir didinti konkurencingumą. Kad įmonės galėtų pasiekti tvarų augimą, būtina įgyvendinti energijos taupymą ir vartojimo mažinimą.
Laikui bėgant energijos taupymo ir emisijų mažinimo užduotys taps vis sudėtingesnės, o kontrolės tikslai vis griežtės. Įvedus šiuos tikslus, pramonės operacijoms bus keliami didesni reikalavimai. Aktyvus pažangių energijos-taupymą ir suvartojimą-mažinančių technologijų taikymas bei mokslinio valdymo koncepcijų, modelių ir procesų diegimas yra esminis būdas įmonėms pasiekti šiuos tikslus. Naujų technologijų, procesų, medžiagų ir metodų, pagrįstų technologinėmis naujovėmis, skatinimas ir taikymas gali palaipsniui panaikinti neefektyvią įrangą ir daug -energijos-naudojančių produktų grupes iš gamybos, o tai atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį taupant ir mažinant suvartojimą. Energijos taupymas ir suvartojimo mažinimas naudojant aukštųjų-technologijų naujoves yra esminis įrangos gamybos pramonės žingsnis. Taip yra todėl, kad šiuolaikinės aukštosios technologijos daro didelę ir didelę įtaką šio sektoriaus plėtrai. Šiuolaikinių aukštųjų technologijų pažanga kelia aukštesnius, naujesnius ir geresnius reikalavimus įrangos gamybos pramonei. Aukštųjų -technologijų palaikymas taip pat yra neatsiejamas nuo energijos taupymo ir vartojimo mažinimo pastangų įrangos gamybos sektoriuje.
Pavyzdžiui, variklių energijos vartojimo efektyvumas, procesų optimizavimas, atliekų{0}}į-išteklių pavertimas, atliekų šilumos panaudojimas, įmonės transformavimas ir naujos energijos pritaikymas yra neatsiejamai susiję su automatizavimo technologijomis.
IX. Pramoninio valdymo programinės įrangos kūrimas
Pramoninės valdymo programinės įrangos tobulinimas yra dar vienas svarbus automatizavimo technologijos aspektas. Nuo dešimtojo dešimtmečio IBM vienas po kito įsigyjant tarpinės programinės įrangos pardavėjus tarpinę programinę įrangą iškėlė į įmonės IT architektūros šerdį, palaipsniui išryškindama programinės įrangos svarbą ir pagrindinį vaidmenį. Vėliau IBM įsigijo žinomas programinės įrangos kompanijas, tokias kaip Lotus ir DB2. Programinė įranga pradėjo tobulėti kartu su aparatine įranga. 2004 m. IBM pardavė savo asmeninių kompiuterių verslą „Lenovo“-. Tai reiškia, kad baigiasi aparatūros aukso amžius ir prasideda programinės įrangos eros aušra.
Pramonės valdymo srityje aparatinės įrangos programinė įranga yra pagrindinė tendencija, kurią rodo įterptųjų minkštųjų PLC atsiradimas. Šiuo metu rinkoje yra naujausia CoDeSys V3.4 programinė įranga (įterptosios sistemos minkštas PLC, pagrįstas CoDeSys platforma), kurią sukūrė Vokietijos 3S programinė įranga. Jis palaiko „atviros, perkonfigūruojamos automatizavimo“ koncepciją, orientuotą į „pakartotinį naudojimą“. Ši programinė įranga veikia IEC 61131 kūrimo aplinkoje, palaikydama kelias pramoninės automatikos standartines kalbas, įskaitant laiptų logiką, struktūrines diagramas, blokines diagramas ir pažangiąją ST kalbą.
Pakartotinis programinės įrangos naudojimas yra kompiuterių programinės įrangos inžinerijos metodika ir teorija, iš esmės padedanti pašalinti nereikalingas programinės įrangos kūrimo pastangas. Tai yra patikrintas požiūris į programinės įrangos kūrimo produktyvumą ir produktų kokybę. Pakartotinis programinės įrangos naudojimas apima esamos programinės įrangos ir jos veiksmingų komponentų panaudojimą kuriant naują programinę įrangą ar sistemas, taip sumažinant kūrimo laiką ir priežiūros išlaidas. Tai yra labai svarbi technologija, gerinanti programinės įrangos produktyvumą ir kokybę.
Pagrindiniai veiksniai (tiek techniniai, tiek ne{0}}techniniai), padedantys pakartotinai naudoti programinę įrangą, pirmiausia apima septynis aspektus: programinės įrangos komponentų technologiją, programinės įrangos architektūrą, domenų inžineriją, programinės įrangos pertvarkymą, atvirų komponentų procesus, CASE (kompiuterinės-pagalbinės programinės įrangos inžinerijos) technologiją ir įvairius ne-techninius veiksnius. Pakartotinio programinės įrangos naudojimo pranašumai yra šie: (1) didesnis produktyvumas (ir dėl to sumažėja sąnaudos); (2) Patobulinta programinės įrangos kokybė. (klaidos gali būti ištaisytos greičiau); (3) Tinkamas pakartotinis programinės įrangos naudojimas pagerina sistemos priežiūrą.
Be programinės įrangos pakartotinio naudojimo pranašumų, „CoDeSys“ programinė įranga taip pat turi perkonfigūruojamą gamybą. Perkonfigūruojama gamyba – tai procesas, pagal kurį valdomas ir kontroliuojamas gamybos sistemos perkonfigūravimas. Tai leidžia gamybos sistemoms efektyviai reaguoti į besikeičiančią aplinką. Perkonfigūravimas reiškia sistemą, kurioje jos aparatinės įrangos moduliai ir (arba) programinės įrangos moduliai gali iš naujo sukonfigūruoti (arba iš naujo nustatyti) sistemos architektūrą ir algoritmus, remiantis besikeičiančiais duomenų srautais arba valdymo srautais. Tai apima: organizacinį perkonfigūravimą, verslo procesų perkonfigūravimą, produkto perkonfigūravimą, parduotuvės aukšto apdorojimo sistemos perkonfigūravimą ir perkonfigūruojamas informacijos platformas.
Ryškiausias perkonfigūruojamų sistemų pranašumas yra jų galimybė pakeisti savo architektūrą, kad ji atitiktų konkrečius taikomųjų programų reikalavimus. Atsižvelgiant į nuolat-kintančią rinką, kaip įgalinti gamybos sistemas greitai ir ekonomiškai reaguoti į kintančius rinkos poreikius, šiandienos gamybos pramonei kyla didelis iššūkis. Tradicinės mechanizuotos automatizuotos gamybos linijos suteikia serijinės gamybos masto ekonomiją, tačiau joms trūksta judrumo reaguojant į rinkos pokyčius. Nors lanksčios gamybos sistemos gali sutrumpinti gaminio prototipų kūrimo ir gamybos ciklus, joms reikia didelių investicijų ir ilgo atsipirkimo laiko. Todėl skubiai reikia naujos gamybos paradigmos, kuri apjungtų masinės gamybos privalumus ir greitą prisitaikymą prie dinamiškos, kintančios gamybos aplinkos, kartu visapusiškai išnaudojant esamus gamybos išteklius. Šiame kontekste neseniai pasiūlyta perkonfigūruojama gamybos sistema yra veiksmingas sprendimas šiems poreikiams patenkinti.
Be to, Siemens rekomenduojamas TIA portalas (博途) yra naujoviška inžinerinės programinės įrangos platforma, kurią Siemens sukūrė remiantis TIA (visiškai integruota automatizacija) koncepcija. Jis valdo visas automatizavimo užduotis vienoje inžinerinės konfigūracijos aplinkoje, supaprastindamas dizainerių darbą, padidindamas efektyvumą ir sumažindamas išlaidas. Pasiekdamas vieningą komunikaciją, vieningą programavimą ir suvienodintus duomenis, jis sudaro pilną, organiškai integruotą sistemą. Tai pateisina pramonės lūkesčius dėl visiškai integruotos platformos automatizavimo sprendimams įgyvendinti, leidžiančią centralizuotai valdyti gaminių dizainą, mechaninį projektavimą ir automatizavimo projektavimą viename programinės įrangos pakete. Todėl ji yra intuityviausia, efektyviausia ir patikimiausia inžinerinių technologijų programinės įrangos platforma, kurią galima rasti šiandien. Ši plėtra reikalauja dėmesio pramonės kontrolės sektoriuje.
X. Modeliavimo ir modeliavimo universalizavimas
Tinklinio modeliavimo ir modeliavimo technologija yra dabartinis šios srities tyrimų taškas. Jo techninė aprėptis ir taikymo modeliai nuolat plečiasi ir tobulėja kartu su tinklų technologijų pažanga. Sparti tinklų ir kompiuterinių technologijų plėtra įveda mus į visur esančios kompiuterijos erą. Visur esantis kompiuterija sukuria informacinę erdvę, susidedančią iš skaičiavimo ir komunikacijos, susiliejančią su fizine žmogaus gyvenimo erdve ir sudaro protingą aplinką.
Šioje intelektualioje erdvėje asmenys gali skaidriai naudotis skaičiavimo ir informacijos paslaugomis bet kada ir bet kur. Tinklinio modeliavimo ir modeliavimo technologija vystysis universalizacijos link. „Universali modeliavimo technologija“, integruojanti visur esantį skaičiavimą, pasiekia informacijos ir fizinių erdvių konvergenciją, paskatindama šiuolaikinius modeliavimo ir modeliavimo tyrimus, plėtrą ir taikymą į naują erą.
Būsimoms sudėtingoms, nevienalytėms ir dinamiškoms visur esančioms skaičiavimo aplinkoms visur esančios modeliavimo sistemos pasižymi šiomis pagrindinėmis savybėmis:
⑴ Visur pasiekiamas:Modeliavimo ištekliai yra visur. Naudojant tinklelio technologiją, modeliavimo tinkleliai leidžia kasdieniame gyvenime teikti įvairias programinės ir aparatinės įrangos modeliavimo išteklius{1}}. Tai apsaugo vartotojus nuo sudėtingų, nevienalyčių visur esančių skaičiavimo aplinkų, todėl modeliavimo ištekliai tampa visuotinai prieinami ir sprendžiamas „visur pasiekiamumo“ klausimas.
⑵ Bet kada ir bet kur:Vartotojai gali pasiekti modeliavimo paslaugas savo darbo ar gyvenamosiose vietose neprisirišę prie tam skirto kompiuterio. Tinklelio technologija išplečia modeliavimo taikomųjų programų terminalus kiekviename tinklo kampelyje, visiškai atlaisvindama vartotojus nuo laiko ir erdvės apribojimų. Bet kuris tinkle esantis įrenginys gali pasiekti modeliavimo išteklius ir paslaugas tinklelio aplinkoje, tenkindamas „bet kada ir bet kur“ prieigos reikalavimą.
⑶ Prisitaikymas:Modeliavimo informacinėje erdvėje teikiamos nuoseklios modeliavimo paslaugos, kurios prisitaiko prie kintančių sąlygų, pateikiant vartotojų poreikiams pritaikytas skaičiavimo aplinkas.
⑷ Skaidrus:Vartotojai gali pasiekti modeliavimo paslaugas su minimaliomis sąmoningomis pastangomis. Sąveika yra labai natūrali-net nepastebima naudotojo,-įkūnijanti tai, kas vadinama numanoma sąveika.
Visur naudojamų skaičiavimo koncepcijų ir technologijų integravimas į modeliavimo tinklelius veiksmingai patenkina iškylančius visur esančių modeliavimo aplinkų -mobilumo, prisitaikymo, intelekto ir taikomųjų programų modelių- reikalavimus, leidžiančius modeliavimo informacijos erdvėms teikti prisitaikančią aplinką ir nuoseklias paslaugas, pritaikytas naudotojų poreikiams. Sujungta tinklelio skaičiavimo ir visur esančio skaičiavimo technologija-visur esančios modeliavimo tinklelio technologija- atsiras kaip naujas tinklo modeliavimo ir modeliavimo tyrimų ir taikomųjų programų centras.
Apibendrinant galima teigti, kad dabartinių automatikos technologijų tendencijų dešimtukas atskleidžia, kad automatikos inovacijas galima apibendrinti keliais raktiniais žodžiais: integracija, komunikacija, bendradarbiavimas, energijos vartojimo efektyvumas, sauga, standartai ir atvirumas. Taip pat atsirado daug naujų produktų ir koncepcijų. Daugelį metų nauja automatika buvo pati tiesioginė jėga, skatinanti sparčią gamybos plėtrą. Ši jėga, kurią neišvengiamai varo „naujovių“ varomoji jėga, neabejotinai puikiai sužibės protingos gamybos eroje!