I. Intelligentne aparatuur
Juhtsüsteemides on instrumendid põhikomponendid, mille tehnoloogiline areng on paralleelne juhtimissüsteemide tehnoloogia arenguga. Kuna juhtimisteooria areneb nüüd intelligentse juhtimise uude ajastusse, on automatiseeritud instrumentide intelligentne ümberkujundamine muutunud vältimatuks.
Instrumentide ja arvestite intelligentne areng tuleneb peamiselt mikroprotsessorite ja tehisintellekti tehnoloogiate arendamisest ja rakendamisest. Näiteks intelligentsete tehnikate, nagu närvivõrgud, geneetilised algoritmid, evolutsiooniline arvutus ja kaootiline juhtimine, kasutamine võimaldab instrumentidel ja arvestitel saavutada suurt kiirust, suurt tõhusust, multifunktsionaalsust ja suuremat paindlikkust. Teine näide hõlmab hägusate järelduste tehnoloogia kasutamist, mis põhineb ebaselgetel reeglitel, et teha erinevat tüüpi hägusaid otsuseid objektide mitmetähenduslike suhete kohta. Lisaks pakuvad tarkvarapõhised-signaali filtreerimistehnikad-, nagu kiire Fourier' teisendus (FFT), lühiajaline Fourier' teisendus (STFT) ja laineteisendus-, tõhusaid vahendeid riistvara lihtsustamiseks, signaali{7}}/-müra suhte parandamiseks ja andurite dünaamiliste suhete parandamiseks. omadused. Lisaks võimendavad tehisnärvivõrgud võimsaid võimalusi, sealhulgas iseõppimist, enesekohastamist, iseorganiseerumist, assotsiatiivseid mälufunktsioone ja musta kasti kaardistamise omadusi sisendite ja väljundite vaheliste mittelineaarsete keerukate suhete jaoks.
Praegu on Hiina intelligentse tehnoloogia valdkonna nõrgim ja kõige{0}}arenduskriitilisem sektor instrumentide, arvestite ja andurite põhitööstus. Teaduse ja tehnoloogia kiire arengu ning automatiseerimise taseme pideva tõusuga toimub Hiina mõõteriistade tööstus uusi muutusi ja uusi arenguid. Mõõteriistade toodete kõrgtehnoloogiline orientatsioon, eriti nende intelligentsus, saab mõõteriistade teaduse, tehnoloogia ja tööstuse edasise arengu peamiseks suunaks. Aruka juhtimise teoorial põhinevad intelligentsed instrumendid ja arvestid on teinud edusamme järgmistes valdkondades:
① Ekspertkontrollerid
Ekspertjuhtimissüsteemid (ECS) kujutavad{0}}põhist teadmistepõhist juhtimisviisi. Need süsteemid toimivad programmiliste raamistikena, mis on varustatud ulatuslike eriteadmiste ja kogemustega. Tehisintellekti ja arvutitehnoloogiat kasutades teevad nad ühe või mitme valdkonnaeksperdi teadmiste ja teadmiste põhjal arutlusi ja otsuseid. Inimeste ekspertide otsustusprotsesse simuleerides lahendavad nad keerulisi probleeme, mille optimaalsete lahenduste leidmiseks on vaja inimteadmisi.
② Hägusad kontrollerid
Hägusad kontrollerid (FC), tuntud ka kui fuzzy logic kontrollerid (FLC), on tööstusjuhtimises laialdaselt levinud tänu nende võimele käsitleda ebakindlust, ebatäpsust ja ebamäärast teavet. Need võimaldavad tõhusalt juhtida protsesse, kus matemaatiline modelleerimine on ebapraktiline, ja lahendavad probleeme, mis jäävad tavapärastest juhtimismeetoditest kaugemale.
③ Neuraalvõrgu kontroller
Närvivõrkude rakendamine tööstuslikes juhtimissüsteemides suurendab teabe töötlemise võimalusi ja tõstab süsteemi intelligentsust. Neuraalvõrgu juhtimine, lühendatult närvijuhtimine, kasutab keeruliste mittelineaarsete objektide modelleerimiseks närvivõrgu tehnoloogiat. See toimib kontrollerina, teostab optimeerimisarvutusi, viib läbi arutlusi või tegeleb rikete diagnostikaga.
Tuleb märkida, et hoolimata Hiina teadlaste arvukatest väljaannetest närvivõrkude, häguse juhtimise või kaootilise juhtimise kohta on intelligentse aparatuuri valdkonnas ranget, täpset ja tõeliselt uuenduslikku tööd ja saavutusi vähe. Mõned tipptasemel-instrumendid ja arvestid tuleb veel välismaalt importida.
II. Võrku ühendatud juhtimissüsteemid
21. sajandi juhtimissüsteemid ühendavad võrgu loomise juhtimisega. Networked Control Systems (NCS) uurimistööst on saanud automatiseerimise valdkonnas üks tippteemasid{2}. Kuna sidevõrgud muutuvad juhtimissüsteemide põhikomponendiks, rikastab see märkimisväärselt tööstuslikke juhtimistehnoloogiaid ja -metoodikaid. See on toonud kaasa olulisi muudatusi automaatikasüsteemides ja tööstuslikes juhtimissüsteemides arhitektuuri, juhtimismeetodite ja inim{5}}masina koostöö lähenemisviiside osas. Samal ajal on see toonud kaasa uusi väljakutseid, nagu juhtimise ja side ühendamine, viivitused, teabe ajastamise meetodid, hajutatud juhtimisviisid ja rikete diagnostika.
Nende uute väljakutsete esilekerkimine nõuab pidevat innovatsiooni juhtimismeetodites ja -algoritmides võrgukeskkondades. Arvuti-, side- ja võrgutehnoloogiate pideva arengu ajendiks on traditsioonilised juhtimisvaldkonnad läbimas enneolematuid muutusi, arenedes võrgustatud arhitektuuride suunas. Juhtimissüsteemi struktuurid on arenenud esialgsest CCS-st (arvuti tsentraliseeritud juhtimissüsteemist) teise -põlvkonna DCS-i (hajutatud juhtimissüsteem) ja nüüd levinud FCS-i (väljasiini juhtimissüsteemi) suunas. Nõudlus suure-mahuliste andmete (nt kujutised ja kõnesignaalid) kiire edastuse järele on veelgi soodustanud tööstusliku Etherneti integreerimist juhtimisvõrkudega. See võrku ühendatud tööstusjuhtimissüsteemide laine hõlmab mitut kaasaegset tehnoloogiat,{7}}sh manussüsteeme, mitut{8}standardset tööstusliku juhtimisvõrgu vastastikust ühenduvust ja traadita tehnoloogiaid,{9}}mida laiendab tööstusliku juhtimise arendusruumi ja loob uusi võimalusi.
Industrialiseerumise juhtimine informatiseerimise kaudu on nii võimas tagatis püsivale kiirele majanduskasvule kui ka oluline vahend traditsiooniliste tööstusarhitektuuride ümberkujundamiseks. Infotehnoloogia esindajana tõstab võrgutehnoloogia integreerimine tööstuslike juhtimissüsteemidega oluliselt juhtimissüsteemide võimalusi. See muudab olemasolevate tööstuslike juhtimissüsteemide suhteliselt suletud ettevõtte teabehaldusstruktuure, kohandudes kaasaegse ettevõtte{2}}ülese automatiseerimishalduse vajadustega. Võrgutehnoloogia on ajendanud traditsiooniliste tööstuslike juhtimissüsteemide arhitektuuride ümberkujundamist.
Väljasiini, Etherneti, mitme tööstusliku juhtimisvõrgu vastastikuse ühenduse, sisseehitatud tehnoloogia ja traadita side integreerimine tööstuslikesse juhtimisvõrkudesse tagab juhtimissüsteemide algse stabiilsuse ja reaalajas{0}}nõuded, suurendades samal ajal süsteemi avatust ja koostalitlusvõimet. See parandab süsteemi kohanemisvõimet erinevate keskkondadega. Tänasel majanduse globaliseerumise ajastul võimaldab see võrku ühendatud tööstusjuhtimissüsteemi arhitektuur ettevõtetel navigeerida enneolematus turukonkurentsis. See kiirendab uute toodete väljatöötamist, vähendab tootmiskulusid ja parandab teabeteenuseid, pakkudes suuri arenguväljavaateid.
III. Tööstuslik traadita side
Traadita tööstuskommunikatsioon on automaatikavaldkonnas veel üks kuumalt arutatud teema. Tööstuslikud juhtimisettevõtted mõistavad üha enam, et traadita tehnoloogia loob aluse järgmisele tehnoloogilisele hüppele, suurendades oluliselt tehase tõhusust ja tagades kasutajate ohutuse.
Kuna traadita tehnoloogia muutub üha levinumaks, pakuvad mitmed tarnijad mitmesuguseid riist- ja tarkvaratehnoloogiaid, et hõlbustada sidevõimaluste integreerimist toodetesse. Toetatud sidestandardite hulka kuuluvad Bluetooth, Wi{1}}Fi, GPS (globaalne positsioneerimissüsteem), 5G ja WiMax (ülemaailmne koostalitlusvõime mikrolaineahju juurdepääsu jaoks). Traadita ühenduse funktsioonide lisamisel võib aga sobivate kiipide ja seotud tarkvara valimine (eeldusel, et valitud teostusfunktsioonid toimivad õigesti ja vastab asjakohastele valideerimisnõuetele) olla väga keeruline. Isegi elujõulise disaini korral võib suutmatus optimeerida jõudlust, energiatarbimist, kulusid ja ulatust turul edu takistada. Tänapäeva kuumimad tehnoloogiad ei pruugi olla parimad suhtlusstandardid ega see, mida kliendid vajavad. Seetõttu peaks valitud riist- ja tarkvararakendustel olema kohanemisvõime: iga uue põlvkonna tooted ei tohiks nõuda nullist alustamist.
Traadita tehnoloogia tööstuslikesse rakendustesse sisenemise suundumus on vaieldamatu, eriti seal, kus juhtmega lahendused on ebapraktilised. See nõuab aga traadita tehnoloogia enda pidevat täiustamist. Usaldusväärsus, sidekindlus ja reaalajas toimivus,{2}}ühilduvus ja muud võimalused nõuavad täiendavat täiustamist. Järelikult jääb tööstuslik traadita tehnoloogia lähitulevikus traditsiooniliste juhtmega lahenduste laienduseks, kusjuures enamikul seadmetel ja automaatikatoodetel on sisseehitatud traadita edastusvõimalused. Rahvusvaheliselt on traadita tehnoloogia uurimine alles lapsekingades ning vastavad standardid on väljatöötamisel. Hiina teadusasutused osalevad aktiivselt selles protsessis, mis on aidanud kaasa traadita tehnoloogia edendamisele Hiina protsessitööstuses.
Arvestades, et traadita tehnoloogia on endiselt uurimis- ja arendustegevuse ning täiustamise faasis, on selle funktsionaalsus oma olemuselt piiratud. Veelgi enam, automatiseerimistehnoloogia valdkonnas puudub universaalselt tunnustatud ja tõestatud traadita tehnoloogia standard, mis oleks reaalajas{1}}juhtimise rakenduste jaoks piisavalt usaldusväärne. See piirang muutub eriti tugevaks väga lühikeste tsükliaegade korral. Järelikult on traadita tehnoloogia praegune rakendusala piiratud andmete hankimise ja jälgimisega (SCADA).
Kuid töökindluse paranedes leiab traadita tehnoloogia laiemaid rakendusi. Traadita side kasvab lähiaastatel kiiresti, kuid see ei asenda juhtmega sidet. Traadiga süsteemidele omane stabiilsus, töökindlus ja turvalisus säilivad. Traadita lahendused asendavad juhtmega lahendusi ainult siis, kui juhtmega rakendamine on ebapraktiline või ülemäära kulukas. Traadita ja juhtmega süsteemide orgaaniline integreerimine, kasutades nende vastavaid tugevusi, pakub uusi võimalusi tootlikkuse suurendamiseks. Kasutage juhtmega sidet seal, kus see sobib, ja traadita sidet, kus see sobib. Kuna nii traadiga kui ka traadita side toetavad TCP/IP-protokolli, saab neid kahte sidemeetodit orgaaniliselt integreerida, et kasutada nende vastavaid tugevusi ja suurendada tootlikkust.
IV. Asjade Internet ja automatiseerimine
Tänapäeval on asjade internet (IoT) vaieldamatult üks suuremates meediaväljaannetes kõige sagedamini esinevaid termineid, mis on tihedalt seotud mõistega "intelligentsus". "Haldamise, juhtimise ja intelligentsuse" vaatenurgast on asjade Internetil ja tööstusautomaatikal ühine liini. Tööstuslik automatiseerimine hõlmab andmete kogumist, edastamist ja arvutamist, samas kui asjade internet hõlmab kõikehõlmavat tuvastamist, usaldusväärset edastamist ja intelligentset töötlemist-need kaks on omavahel põhimõtteliselt seotud.
IoT paneb suuremat rõhku traadita ühenduvusele, ulatuslikule andmete kogumisele ja intelligentsele arvutustööle. IoT ja automatiseerimistehnoloogia suhe on sügavalt läbi põimunud. Peamine erinevus seisneb ühenduvuses: "Traditsioonilised automatiseerimisvõrgud tuginevad valdavalt piiratud ulatusega juhtmega ühendustele, samas kui andurivõrgud kasutavad peamiselt traadita edastusteed, võimaldades palju laiemat ühenduvust." See loomupärane seos muudab tööstusautomaatika tootjate jaoks loomulikuks asjade Interneti arendamise võimaluste uurimise.
IoT peamised rakendusvaldkonnad on järgmised: Rakendused tööstustoodete valmistamisel, jälgimisel, edenemise jälgimisel ja kvaliteedi jälgimisel; Rakendused väärtuslike kaupade ja ohtlike materjalide seire-, jälgimis- ja{0}}võltsimisvastastes süsteemides; Rakendused elektrooniliste mandaatide jaoks suurte konverentside,{1}}kõrgetasemeliste koosolekute ja oluliste sündmuste jaoks; elektrooniline piletimüük suure liiklusega-aladele suurtel spordiüritustel, kontsertidel ja turismiobjektidel (nt Shanghai maailmanäitus); IoT tehnoloogia liiklustasude kogumiseks, automaatseks kaugtuvastuseks ja erinevate sõidukitüüpide haldamiseks; IoT-tehnoloogia personali automaatseks tuvastamiseks, salvestamiseks, positsioneerimiseks ja päringute tegemiseks määratud piirkondades; asjade interneti tehnoloogia täielikuks{5}}jälgitavaks protsesside jälgimiseks loomakasvatus- ja toiduainetööstuse kettides; IoT tehnoloogia põllumajanduse, katastroofiabi ja hädaolukordadele reageerimise sektorites; IoT tehnoloogia väärtuslike ja kriitiliste varade haldamiseks; IoT-tehnoloogia kaubamärgiga rõivaste täielike -protsessirakenduste jaoks; IoT tehnoloogia raamatukogu haldamiseks; IoT tehnoloogia rakendused sõjalises tulirelvade haldamises, personalihalduses, sõidukihalduses, materjalihalduses ja turvalisuses/konfidentsiaalsuses; IoT tehnoloogia rakendused lennunduses, autotööstuses ja muudes sektorites; IoT tehnoloogia rakendused jaekaubanduses; IoT tehnoloogia rakendused sotsiaalkindlustuses; IoT tehnoloogia rakendused targa linna arendamisel; ja lähi{7}}sidetehnoloogiad: Zigbee kiibid, Zigbee sidemoodulid, Zigbee võrgud, GPS, RTLS (reaalajas asukohasüsteemid), Bluetooth-tehnoloogia, UWB (ultra-lairiba) tehnoloogia ja rakendused; EPC (Electronic Product Code) võrgud: EPC märgistus, EPC vahevara, EPC serverid, EPC avaliku teenuse platvormid, EPC võrgud; andurite võrgud, mobiilsidevõrgud, globaalsed positsioneerimisvõrgud ja nendega seotud rakendusvõrgud; äriteabe analüüsi tarkvarasüsteemid jne.
"Asjade Internet" on ümber lükanud traditsioonilise mõtteviisi, mis eraldas füüsiliselt infrastruktuuri IT-infrastruktuurist. See ühendab tõhusalt füüsilised rajatised, nagu teed ja hooned, personaalarvutite, mobiiltelefonide, kodumasinate, transpordisüsteemide ja IT-infrastruktuuriga. See võimaldab igakülgset ühenduvust valitsuse halduse, tootmise, sotsiaalse juhtimise ja üksikisikute isikliku elu vahel.
IoT poolt nõutava tööstusahela vaatenurgast hõlmavad ülesvoolu tehnoloogiad ja tööstused automaatset juhtimist, teabetuvastust ja raadiosagedustuvastust (RFID), allavoolu keskendub aga asjade Interneti rakendustele. Tööstusvaldkonna eksperdid väidavad veel: "Traditsiooniline tööstusautomaatika on tegelikult asjade Interneti osa", kutsudes tööstusjuhtimisautomaatika tootjaid saama asjade Interneti juurutamise liikumapanevaks jõuks. Informatiseerimise ja automatiseerimise lähenemispunktina on asjade Internetil tohutu potentsiaal ja eelised. Mõned organisatsioonid on teravalt tunnustanud selle potentsiaali juhtimisprotsesside ja tootmise töövoogude optimeerimisel, saavutades esialgseid edusamme. Traditsioonilistel automatiseerimisvõrkudel on silmatorkav sarnasus asjade Interneti andurivõrkudega.
V. Pilvandmetöötlus ja automatiseerimine
Argonne'i riiklik labor
Pilvandmetöötlus esindab hajutatud töötlemise, paralleeltöötluse ja võrkandmetöötluse -või õigemini nende arvutiteaduse kontseptsioonide ärilist realiseerimist. Selle tuum seisneb tohutute andmete salvestamises ja arvutamises, pöörates erilist tähelepanu virtualiseerimistehnoloogiale. Põhimõtteliselt on pilvandmetöötlus Interneti--põhine superarvutusmudel, mis ühendab tohutuid ressursse, et pakkuda kasutajatele erinevaid IT-teenuseid.
Näiteks pilvandmetöötluse mudel toob automatiseerimistarkvaratööstuses kaasa olulisi muutusi. Peamised muudatused hõlmavad järgmist:
① Automatiseerimissüsteemide arhitektuurid muutuvad paindlikumaks, hajutatud arhitektuurid laienevad laiemale skaalale.
Kaasaegsetes suuremahulistes{0}}tööstuse automatiseerimis- ja informatiseerimisprojektides muutuvad süsteemid üha keerukamaks ja massiivsemaks. Olemasolevad võrgu- ja süsteemiarhitektuurid ei ole enam varustatud nende väljakutsetega tõhusalt toimetulemiseks. Pilvandmetöötluse revolutsiooniline kontseptsioon on põhjalikult lammutanud automaatikasüsteemides traditsiooniliselt esinevad jäigad arhitektuursed raamistikud. Pilvandmetöötlussüsteemides ei tööta automatiseerimis- ja informatiseerimissüsteemid enam ainult ühes fikseeritud arvutis. Selle asemel töötavad nad kogu võrgus, sealhulgas Internetis, võimendades kogu võrku süsteemiressursside eraldamiseks ja erinevate funktsioonide täitmiseks.
② Massilise teabe analüüsist ja töötlemisest saab automatiseerimistarkvara standardfunktsioonid.
Kaasaegsetes suuremahulistes{0}}automaatikaprojektides kasvab automatiseerimis- ja teabeandmete maht jätkuvalt plahvatuslikult ning selle kirjeldamine "massiivsena" pole liialdus. Järelikult on praegu automatiseerimistarkvaras kasutatavad andmebaasitüübid, andmesalvestusmudelid ja andmete lugemis-/päringumustrid keskendunud suurte andmemahtude täpsele ja õigeaegsele töötlemisele. Massilise info käitlemine on muutunud üheks automatiseerimistarkvara arengut piiravaks kitsaskohaks.
Pilvandmetöötluse ajastul saavad kasutajad kasutada erinevate riistvaraplatvormide ja võrkude arvutusvõimsust erinevatel kihtidel. Nad saavad pilves hõlpsasti kasutada teenuseid (SaaS), platvorme (PaaS) ja arvutusriistvara/võrguressursse (IaaS), integreerides täielikult avaliku võrgu andmetöötluse võimalused. See muudab massiivsete automatiseerimis- ja teabeandmete analüüsi ja töötlemise teostatavaks, rahuldades suuremahuliste rakendussüsteemide nõudmisi, võimaldades samal ajal juhtida keerulisi automatiseerimis- ja infosüsteeme.
③ Inseneri arendusmudelite täielik muutmine.
Pilvandmetöötluse ajastul ei piirdu inseneriprojektide arendamine enam üksikute arvutitega. SaaS-i mudel võimaldab kasutajatel kasutada tarkvara otse automatiseerimistarkvara tarnijate serverites Interneti kaudu. Arendusprotsess toimub pilvandmetöötluse võrgus ja selle valmimisel genereeritakse otse käivitatav projekt.
④ Tarkvaramüüjate teenindusmudelite muutmine ja hoolduskulude vähendamine.
Pilvandmetöötluse mudel vähendab ka tarkvaramüüjate teenusekulusid. Varem pidid müüjad pakkuma tehnilist tuge ja hooldust automatiseerimistarkvarale, mis töötab erinevates riist- ja tarkvarakeskkondades. Pilveajastul peavad nad oma serverites hoidma ainult ühte tarkvaraeksemplari.
⑤ Vähendab automaatikasüsteemide riistvaranõudeid ja tõstab tarkvara valdkonna staatust.
Olenemata sellest, kas ettevõttesisesetel võrkudel põhinevad privaatpilved või välise ühenduvusega hübriidpilved, on mõlema eesmärk arvutusressursse dünaamiliselt eraldada. See võimaldab sujuvamat ja stabiilsemat süsteemi tööd, vähendades oluliselt riistvaranõudeid, ilma et see kahjustaks tõhusust. Laialdaselt tunnustatakse, et praegustes automatiseerimissüsteemides toimib tarkvara "hingena", kuid sellel on suhteliselt väike väärtus, moodustades vaid 5–10% kogukuludest. Pilvandmetöötluse ajastul, kui nõuded riistvarale vähenevad, samas kui tarkvaranõuded muutuvad järjest karmimaks, tõuseb tarkvara väärtus ja tähtsus automatiseerimistööstuses märkimisväärselt.
⑥ Konkurentsi tuumaks saavad uued tehnoloogiad ja tootefilosoofiad.
Kahtlemata toob pilvandmetöötlusmudel automaatikatarkvaratööstusesse põhjaliku muutuse. Kuidas IT-arengu trendides orienteeruda? Kuidas arendada pilvandmetöötlusel põhinevat järgmise põlvkonna-automaatikatarkvara? Kuidas tagada pärandautomaatikatarkvara versioonide ühilduvus pilveplatvormidega? Kuidas uuendada traditsioonilisi automatiseerimissüsteeme pilve{2}}põhisteks süsteemideks? Need muutuvad tööstusettevõtete jaoks esmatähtsateks kaalutlusteks. Pilvandmetöötlustehnoloogia küpsemise ja automatiseerimissektori jõupingutuste tõttu edeneb Hiina pilvandmetöötlust võimendavate automatiseerimissüsteemide arendamine kiiresti. See on ka probleem, millele Hiina automatiseerimistööstus peaks suurt tähelepanu pöörama.
VI. Automatiseerimine madala-süsihappegaasiheitega majanduses
Automatiseerimine vähese CO2-heitega{0}}majanduses on lai ja kriitiline teema. Illustreerime seda protsessitööstuse näitel. Töötlemistööstus hõlmab selliseid sektoreid nagu naftakeemia-, rafineerimis-, keemia-, metallurgia-, farmaatsia-, ehitusmaterjali-, kergetööstust, paberitootmist, kaevandust, keskkonnakaitset ja elektritootmist{3}}, millel on Hiina rahvamajanduses domineeriv positsioon. Nendel sektoritel on oluline majanduslik roll, kuna Hiina töötleva tööstuse ettevõtete aastane toodangu väärtus moodustab 66% kõigi tööstusettevõtete aastase toodangu koguväärtusest üleriigiliselt.
Töötleva tööstuse arengustaatus mõjutab otseselt riigi majanduslikku alust. Olulise tähtsusega sektorina on töötlev tööstus riigi majanduskasvu oluliseks alustalaks ja tootmise oluliseks komponendiks. Neid iseloomustab pidevate või katkendlike materjali- ja energiavoogude käitlemine ning nad toodavad kaupu peamiselt suurtes-partiides.
Peamised tootmis- ja töötlemismeetodid töötlevas tööstuses hõlmavad keemilisi reaktsioone, eraldamist ja segamist. 21. sajandi teadmistepõhise majanduse ajastul jäävad töötlevad tööstused-kui traditsioonilised tootmissektorid-majandusarengu oluliseks tugisambaks. Need tööstusharud on nii suured energia- ja toorainetootjad kui ka olulised energiatarbijad, mistõttu on energiasääst, tarbimise vähendamine ja heitkoguste kontroll kriitilise tähtsusega. Nendes sektorites esinevateks puudusteks on suur energiatarbimine, tõsine saaste, halb tootekvaliteet, aegunud tootmisprotsessid, madal automatiseerituse tase, nõrk juhtimistava, vähene teabe integreerimine ja ebapiisav üldine konkurentsivõime. Tööstus moodustab Hiina majanduse suurima sektori ning on ka peamine energia ja ressursside tarbija ning peamine keskkonnareostuse põhjustaja. Töötlemistööstused on seetõttu muutunud peamiseks täiustuste sihtmärgiks, eriti kuues peamises sektoris: nafta rafineerimine, kemikaalid, teras, elektritootmine, -värvilised metallid ja ehitusmaterjalid. Need sektorid moodustavad ligi 70% riigi tööstuslikust energiatarbimisest.
Eksperdid väidavad: esiteks on esilekerkivate probleemide ja trendipõhiste{0}}tööstuste sihtimine alati olnud kõigis sektorites eduka innovatsiooni peamine saladus! Esilekerkivad probleemid viitavad suurtele väljakutsetele, mis nõuavad keskendunud tähelepanu inimkonna tulevase ühiskonna arengu jaoks; "trendi-põhised" tööstusharud tähistavad tohutu tulevikupotentsiaaliga projekte.
Niisiis, millised on peamised väljakutsed, mis nõuavad keskendunud tähelepanu tulevasele inimühiskonna arengule ja tohutu tulevikupotentsiaaliga projektidele? Kahtlemata on üheks selliseks valdkonnaks projektid, mis teenindavad "madala-süsihappegaasiheitega majandust" ja "madala süsinikdioksiidiheitega-tehnoloogiat"! "Madala süsinikusisaldusega majandusest" on saanud teadusasutuste ja ettevõtete jaoks oluline strateegiline valik. Teisisõnu, "madala süsinikusisaldusega majanduse" arendamise jõuline edendamine tagab paratamatult innovatsiooni innovatsiooni uurimisprojektide ja turu arendamise jaoks. Praegu kiirendab maailmamajandus oma üleminekut "madala süsinikusisaldusega majandusele", mis on toonud kaasa mitmeid uusi majanduskasvu punkte. "Madala süsinikusisaldusega majandus" on tulevase riikliku ja ettevõtete konkurentsivõime nurgakivi. Nutikad ettevõtted paistavad silma võimaluste ärakasutamise, tootmismeetodite muutmise ja juhtpositsiooni võtmisega,{10}}muutes passiivsuse proaktiivsuseks. Need võimendavad nihkeid ühiskonna arengu paradigmades kui kiirendatud majanduskasvu mootorit, püüdes saavutada madala{12}süsihappegaasiheitega majanduse tipptasemeid.
Ettevõtte arengustrateegiaid koostades peaksid ettevõtted kaaluma, kuidas luua „madala{0}}süsihappegaasiheitega strateegia” ja püüdma kasvada koos riiklike säästva arengu suundumustega. Nagu mainekas juhtimisguru Peter Drucker on öelnud: "Keegi ei saa muutusi kontrollida, kuid igaüks saab neist ette!" Hiina töötlev tööstus peab seda põhimõtet omaks võtma, püüdes püsida kõverast ees. Madal-süsinikuheite vähendamine on riiklik kohustuslik, ajalooline missioon ja protsessiettevõtete kohustus. Madala-süsihappegaasiheitega tegelemine on nende tööstusharude jaoks suur missioon.
VII. Automatiseerimine tööohutuses
Tööohutuse automatiseerimine on viimastel aastatel muutunud sageli kasutatavaks terminiks! See tõus tuleneb mitmesuguste tööõnnetuste pidevast esinemisest, mis suurendab nõudlust ohutuse suurendamise automatiseerimistehnoloogiate järele. Praegu on kiireloomuline prioriteet, kuidas tõhusalt kasutada arenenud tehnoloogiaid, nagu automatiseerimine ja informatiseerimine, et tõsta töökoha ohutusstandardeid. Sellest tulenevalt on rahvas välja pakkunud strateegia "Teadus ja tehnoloogia ohutuse tagamiseks"! Ohutusarendus on samavõrra lahutamatu automatiseerimisest. Tootmise ohutuse võib liigitada mehaaniliseks ohutuseks ja protsessiohutuseks.
Masinaohutus kaitseb eelkõige töötajaid ja sellele on pööratud suurt tähelepanu. Ohutuslülitid, turvanupud, turvauksed ja turvamatid on muutunud tehastes hädavajalikuks, nendega kaasnevad sellised tooted nagu turvaandurid, turva-PLC-d, turvasiinid ja turva-Ethernet. Protsessiohutus tagab tootmisprotsesside turvalisuse. Tänapäeval kaaluvad paljud automaatika tarnijad ohutuslahenduste pakkumist. Tõeline ohutuslahendus hõlmab enamat kui ühe või mitme ohutustoote tarnimist; see on peamiselt seotud kasutaja seadmete ohutuse suurendamisega. Turvafunktsioonide manustamine kasutaja masinatesse ja seadmetesse, parandades ohutuse tagamist ilma tootmisprotsessi mõjutamata, nõuab siiski paremat arendamist.
Automatiseerimine viitab protsessile, kus masinad või seadmed töötavad või juhivad end vastavalt etteantud programmidele või juhistele ilma inimese sekkumiseta. Automatiseerimistehnoloogia kasutuselevõtt mitte ainult ei vabasta inimesi raskest füüsilisest tööst, teatud vaimsetest ülesannetest ja karmist või ohtlikust töökeskkonnast, vaid laiendab ka inimeste võimeid, suurendades oluliselt tööviljakust ja suurendades inimkonna võimet maailma mõista ja muuta. Seetõttu saavutavad masinad, seadmed, süsteemid või protsessid (tootmis- ja juhtimisprotsessid) eelnevalt kindlaksmääratud eesmärgid automaatse tuvastamise, teabe töötlemise, analüüsi ja otsustamise ning manipuleerimise kontrollimise kaudu -kõik vastavalt inimeste vajadustele-, inimeste otsese osaluseta või minimaalselt. Ohutusautomaatika viitab strateegia "Teadus ja tehnoloogia ohutuse tagamiseks" elluviimisele automatiseerimistehnoloogia abil ohutu tootmise saavutamiseks. Konkreetsete tööstusharude puhul on ohutusautomaatika erinevad vormid, näiteks: - Söekaevanduste ohutustehnika tootmisautomaatika - Naftakeemiaohutuse tootmise automatiseerimine - Kemikaalide ohutuse tootmisautomaatika - Metallurgiaohutuse tootmisautomaatika - Transpordiohutuse tootmisautomaatika - Nutikate hoonete ohutus tootmise automatiseerimine - Ohutu tootmise automatiseerimine muudes tööstusharudes
VIII. Energia-Sääst ja tarbimine-Automatiseerimise vähendamine
Viimastel aastatel on "energia säästmine ja tarbimise vähendamine" muutunud Hiina automatiseerimistehnoloogia arengus väga oluliseks kontseptsiooniks. "Energiasääst, heitkoguste vähendamine ja teaduse areng" on muutunud Hiina majanduskasvu strateegilisteks juhtpõhimõteteks.
Hinnanguliselt tarbib Hiina iga dollari SKT loomiseks 4,3 korda rohkem energiat kui USA ja 11,5 korda rohkem kui Jaapan. Hiina energiakasutusmäär on vaid 26,9% USA tasemest ja 11,5% Jaapani tasemest. See näitab, et energiatarbimine moodustab Hiina ettevõtete tootekuludest olulise osa, rõhutades samas ka nende ettevõtete tohutut energiasäästupotentsiaali. Toodete konkurentsivõime suurendamine energiasäästu ja tarbimise vähendamise kaudu on täiesti teostatav.
Tehnoloogilise ümberkujundamise kandjana ja kandjana toimib seadmete tootmine vahenditele{0}}orienteeritud põhisektorina. Selle toodete-tootmisseadmed kõikidele tööstusharudele-moodustavad infrastruktuuri aluspõhja. Hiina seadmete tootmissektor, mida iseloomustab lai ulatus, mitmekesised kategooriad, kõrge tehnoloogiline sisu ja tugevad vastastikused seosed teiste tööstusharudega, on aastate jooksul arenenud ulatuslikuks tööstussüsteemiks, millel on märkimisväärne ulatus ja tehnoloogiline keerukus, millest on saanud riigi majanduse oluline tugisammas. Energia säästmine ja energiakasutuse tõhususe parandamine ei ole mitte ainult pikaajalised-strateegiad normaalse tootmistegevuse tagamiseks ja ettevõtte tervisliku ja jätkusuutliku arengu saavutamiseks, vaid ka vältimatud valikud ettevõtete jaoks turu nõudmistega kohanemiseks, kulude vähendamiseks, kasumi suurendamiseks, keskkonnategevuse parandamiseks ja konkurentsivõime suurendamiseks. Ettevõtete jätkusuutlikuks kasvuks on energiasäästu ja tarbimise vähendamise rakendamine hädavajalik.
Aja arenedes muutuvad energiasäästu ja heitkoguste vähendamise ülesanded üha keerulisemaks ning kontrolli eesmärgid muutuvad üha karmimaks. Nende eesmärkide kehtestamine seab tööstustegevusele kõrgemad nõudmised. Täiustatud energia-säästu ja -tarbimist-vähendavate tehnoloogiate ennetav kasutuselevõtt ning teaduslike juhtimiskontseptsioonide, mudelite ja protsesside rakendamine on ettevõtete jaoks nende eesmärkide saavutamiseks üliolulised. Tehnoloogilisel innovatsioonil põhinevate uute tehnoloogiate, protsesside, materjalide ja meetodite edendamine ja rakendamine võib järk-järgult kaotada tootmisest ebatõhusad seadmed ja palju{5}}energiat tarbivad-tooterühmad, mis mängivad olulist rolli energia säästmise ja tarbimise vähendamise edendamisel. Energiasäästu ja -tarbimise vähendamine kõrgtehnoloogilise innovatsiooni abil on seadmeid tootva tööstuse jaoks oluline samm. Seda seetõttu, et kaasaegsed kõrgtehnoloogiad mõjutavad selle sektori arengut põhjalikult ja ulatuslikult. Kaasaegsete kõrgtehnoloogiate areng seab seadmeid tootvale tööstusele kõrgemad, uuemad ja paremad nõudmised. Kõrgtehnoloogiline tugi on samuti lahutamatu osa energiasäästu ja -tarbimise vähendamise püüdlustest seadmete tootmise sektoris.
Näiteks mootorite energiatõhusus, protsesside optimeerimine, jäätmete{0}}ressursiks-muundamine, heitsoojuse kasutamine, ettevõtte ümberkujundamine ja uue energia kasutuselevõtt on kõik olemuslikult seotud automatiseerimistehnoloogiaga.
IX. Tööstusliku juhtimistarkvara arendamine
Tööstusliku juhtimistarkvara arendamine on veel üks automatiseerimistehnoloogia oluline aspekt. Alates 1990. aastatest on IBMi järjestikused vahevaramüüjate omandamised tõstnud vahevara ettevõtte IT-arhitektuuri tuumaks, tõstes järk-järgult esile tarkvara kriitilise tähtsuse ja keskset rolli. Seejärel omandas IBM sellised tuntud tarkvarafirmad nagu Lotus ja DB2. Tarkvara hakkas arenema koos riistvaraga. 2004. aastal müüs IBM oma personaalarvutite äri Lenovole-, mis näitab riistvara kuldajastu lõppu ja tarkvara tõusuteed.
Tööstusliku kontrolli raames on riistvara tarkvaras põhisuundumus, mille näiteks on sisseehitatud pehmete PLC-de ilmumine. Praegu pakub turg uusimat CoDeSys V3.4 tarkvara (CoDeSysi platvormil põhinev manustatud süsteemi pehme PLC), mille teerajajaks on Saksamaa 3S tarkvara. See toetab kontseptsiooni "avatud, ümberkonfigureeritav automatiseerimine", mille keskmes on "korduvkasutatavus". See tarkvara töötab IEC 61131 arenduskeskkonnas, toetades mitut tööstusautomaatika standardkeelt, sealhulgas redelloogikat, vooskeemi, plokkskeeme ja täiustatud ST-keelt.
Tarkvara taaskasutamine kujutab endast arvutitarkvara inseneri metoodikat ja teooriat, mis on sisuliselt lahendus tarkvaraarenduse üleliigsete jõupingutuste kõrvaldamiseks. See on tõestatud lähenemisviis tarkvaraarenduse tootlikkuse ja tootekvaliteedi parandamiseks. Tarkvara taaskasutamine hõlmab olemasoleva tarkvara ja selle tõhusate komponentide võimendamist uue tarkvara või süsteemide loomiseks, vähendades seeläbi arendusaega ja hoolduskulusid. See on oluline tehnoloogia tarkvara tootlikkuse ja kvaliteedi parandamiseks.
Peamised tegurid (nii tehnilised kui ka mittetehnilised) tarkvara taaskasutamise saavutamiseks hõlmavad peamiselt seitset aspekti: tarkvarakomponentide tehnoloogia, tarkvara arhitektuur, domeeni projekteerimine, tarkvara ümberkujundamine, avatud komponentide protsessid, CASE-tehnoloogia (Computer-Aided Software Engineering) ja mitmesugused mitte-tehnilised tegurid. Tarkvara taaskasutuse eelised hõlmavad järgmist: (1) suurem tootlikkus (ja sellest tulenev kulude vähenemine); (2) Parem tarkvara kvaliteet. (vead saab kiiremini parandada); (3) Tarkvara taaskasutuse nõuetekohane kasutamine parandab süsteemi hooldatavust.
Lisaks tarkvara taaskasutuse eelistele on CoDeSysi tarkvaral ka ümberkonfigureeritav tootmine. Ümberkonfigureeritav tootmine on protsess, mis juhib tootmissüsteemi ümberkonfigureerimise juhtimist ja kontrolli. See võimaldab tootmissüsteemidel tõhusalt reageerida muutuvatele keskkondadele. Ümberkonfigureeritavus viitab süsteemile, kus selle riistvaramoodulid ja/või tarkvaramoodulid saavad andmevoogude või juhtimisvoogude muutumise põhjal süsteemi arhitektuuri ja algoritme ümber konfigureerida (või lähtestada). See hõlmab järgmist: organisatsiooni ümberkonfigureeritavus, äriprotsesside ümberkonfigureeritavus, toote ümberkonfigureeritavus, kaupluse korruse töötlemissüsteemi ümberkonfigureeritavus ja ümberkonfigureeritavad teabeplatvormid.
Ümberkonfigureeritavate süsteemide silmapaistvaim eelis on nende võime muuta oma arhitektuuri vastavalt konkreetsetele rakendusnõuetele. Pidevalt-muutuval turul silmitsi seistes on tänapäeva töötleva tööstuse jaoks suur väljakutse, kuidas võimaldada tootmissüsteemidel kiiresti ja säästlikult reageerida muutuvatele turunõuetele. Traditsioonilised mehhaniseeritud automatiseeritud tootmisliinid pakuvad partiide tootmisel mastaabisäästu, kuid neil puudub paindlikkus turumuutustele reageerimisel. Kuigi paindlikud tootmissüsteemid võivad lühendada toote prototüüpide valmistamist ja tootmistsükleid, nõuavad need märkimisväärseid investeeringuid pika tasuvusajaga. Järelikult on tungiv vajadus uue tootmisparadigma järele, mis ühendaks masstootmise eelised kiire kohanemisvõimega dünaamiliste ja muutuvate tootmiskeskkondadega, kasutades samas täielikult olemasolevaid tootmisressursse. Selles kontekstis pakub hiljuti välja pakutud ümberkonfigureeritav tootmissüsteem tõhusat lahendust nende nõudmiste täitmiseks.
Lisaks esindab Siemensi soovitatud TIA portaal (博途) uuenduslikku inseneritarkvara platvormi, mille Siemens on välja töötanud TIA (täielikult integreeritud automatiseerimise) kontseptsioonil. See haldab kõiki automatiseerimisülesandeid ühes insenerikonfiguratsioonikeskkonnas, lihtsustades disainerite tööd, suurendades tõhusust ja vähendades kulusid. Saavutades ühtse suhtluse, ühtse programmeerimise ja ühtsete andmete, moodustab see tervikliku, orgaaniliselt integreeritud süsteemi. See täidab tööstuse ootused täielikult integreeritud platvormi järele automatiseerimislahenduste teostamiseks, võimaldades tootedisaini, mehaanilise projekteerimise ja automatiseerimise tsentraliseeritud haldamist ühes tarkvarakomplektis. Sellest tulenevalt on see tänapäeval kõige intuitiivsem, tõhusam ja usaldusväärsem inseneritehnoloogia tarkvaraplatvorm. See areng nõuab tähelepanu tööstusliku kontrolli sektoris.
X. Simulatsiooni ja modelleerimise universaalsus
Võrgustikuga modelleerimis- ja simulatsioonitehnoloogia on selle valdkonna praegune uurimistöö koht. Selle tehniline ulatus ja rakendusmudelid laienevad ja arenevad pidevalt koos võrgutehnoloogia edusammudega. Võrgu- ja andmetöötlustehnoloogiate kiire areng juhatab meid üldlevinud andmetöötluse ajastusse. Üldlevinud andmetöötlus loob inforuumi, mis koosneb andmetöötlusest ja kommunikatsioonist, sulandudes inimelu füüsilise ruumiga, moodustades intelligentse keskkonna.
Selles intelligentses ruumis saavad inimesed läbipaistvalt juurdepääsu andmetöötlus- ja teabeteenustele igal ajal ja igal pool. Võrgustikuga modelleerimis- ja simulatsioonitehnoloogia areneb universaalsuse suunas. "Universaalne simulatsioonitehnoloogia", mis integreerib üldlevinud andmetöötlust, saavutab teabe ja füüsiliste ruumide lähenemise, tuues kaasa kaasaegse modelleerimise ja simulatsiooni uurimise, arendamise ja rakendamise uude ajastusse.
Tulevaste keeruliste, heterogeensete ja dünaamiliste üldlevinud andmetöötluskeskkondade jaoks on üldlevinud simulatsioonisüsteemidel järgmised põhiomadused:
⑴ Üldine juurdepääsetavus:Simulatsiooniressursid on kõikjal. Võrgutehnoloogiat võimendades võimaldavad simulatsioonivõrgud pakkuda igapäevaelus mitmekesiseid tarkvara- ja riistvarasimulatsiooniressursse-. See kaitseb kasutajaid keeruliste, heterogeensete üldlevinud andmetöötluskeskkondade eest, muutes simulatsiooniressursid universaalselt kättesaadavaks ja lahendades "üldlevisuse" probleemi.
⑵ igal ajal ja igal pool:Kasutajad pääsevad simulatsiooniteenustele juurde oma töö- või elukohas ilma spetsiaalse arvutiga sidumata. Grid-tehnoloogia laiendab simulatsioonirakenduste terminale võrgu igasse nurka, vabastades kasutajad täielikult ajalistest ja ruumilistest piirangutest. Iga võrguga ühendatud seade pääseb võrgukeskkonnas juurde simulatsiooniressurssidele ja teenustele, täites juurdepääsu "igaajal ja igal pool" nõudele.
⑶ Kohanduv:Simulatsiooni teaberuum pakub ühtseid simulatsiooniteenuseid, mis kohanduvad muutuvate tingimustega, pakkudes kasutajate vajadustele kohandatud arvutuskeskkondi.
⑷ Läbipaistev:Kasutajad pääsevad simulatsiooniteenustele minimaalse teadliku pingutusega. Interaktsioon on väga loomulik-isegi kasutajale märkamatu-, kehastades seda, mida nimetatakse kaudseks interaktsiooniks.
Üldlevinud andmetöötluse kontseptsioonide ja tehnoloogiate integreerimine simulatsioonivõrkudesse vastab tõhusalt üldlevinud simulatsioonikeskkondade -mobiilsuse, kohanemisvõime, intelligentsuse ja rakendusmudelite- esilekerkivatele nõuetele, võimaldades simulatsiooniteaberuumidel pakkuda kohanevaid keskkondi ja kasutajate vajadustele kohandatud järjepidevaid teenuseid. Võrgustiku andmetöötluse ja üldlevinud andmetöötluse -üldlevinud simulatsioonivõrgu tehnoloogia-ühendatud tehnoloogia kerkib esile võrguga ühendatud modelleerimise ja simulatsiooniuuringute ning rakenduste uue fookuspunktina.
Kokkuvõttes võib öelda, et automaatikatehnoloogia praegused esikümnetrendid näitavad, et automaatikainnovatsiooni saab kokku võtta mitme märksõnaga: integratsioon, suhtlus, koostöö, energiatõhusus, ohutus, standardid ja avatus. See on toonud kaasa ka arvukalt uusi tooteid ja kontseptsioone. Aastaid on uus automatiseerimine olnud tootmise kiiret arengut kõige otsesem jõud. See jõud, mida paratamatult toetab "innovatsiooni" liikumapanev jõud, särab intelligentse tootmise ajastul kahtlemata suurepäraselt!