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中国自动化学会理事杜品圣:自动控制系统是智能制造的“鸡蛋”还是“石头”?

发布时间:2020-04-23 09:23:48

当前我们在讨论中国的智能制造实现之路时,同样也要考虑从自动化制造转变为智能制造时,什么是实现智能制造的“鸡蛋”(内因)。什么是实现智能制造的“温度”(外因)。如果我们一味地强调“温度”的作用,而不考虑其本质的内因。那么再好的外部条件也不能实现本质的变化。本文想利用《工控百家谈》发表自己的一些想法,与大家商讨。

编者按:

什么是实现智能制造的内因?IT-OT如何融合?自动化这几十年发生了哪些变化?智能制造时代下PLC需要如何自身变革?PLC为何要嵌入AI?请看杜博士的长文。


鸡蛋在合适的温度上可以转化为鸡子,而最适当的温度也不能将石头转化为鸡子。这说明了什么是事物变化的根本原因:即内因是事物变化的根本,外因是事物变化的条件, 事物的发展是内外因共同起作用的结果,而外因只有通过内因起作用。

当前我们在讨论中国的智能制造实现之路时,同样也要考虑从自动化制造转变为智能制造时,什么是实现智能制造的“鸡蛋”(内因)。什么是实现智能制造的“温度”(外因)。如果我们一味地强调“温度”的作用,而不考虑其本质的内因。那么再好的外部条件也不能实现本质的变化。本文想利用《工控百家谈》发表自己的一些想法,与大家商讨。

一、智能制造是互联网时代的产物,互联网技术进入制造领域,使得自动化制造升级为智能制造成为可能

当前,我们已进入了互联网时代,互联网技术以不可阻挡的潮流进入各行各业,给各行各业的变革带来强大的动力,同时也对各行各业的发展产生巨大的影响。作为互联网时代的产物:智能制造的概念诞生了。智能制造的目标就是对目前的生产制造模式进行转型升级,即智能制造生产模式有以下几方面的变革和提升:

1. 智能制造延伸了生产制造的含义,从单纯的生产制造链延伸到产品生命周期的全过程。它即考虑了产品的质量、成本,同时又考虑了企业内部的运行模式、企业的应变能力以及企业在市场和客户中的定位等,无论是研发与设计、生产与制造,还是营销与服务都以满足消费者需求作为出发点和归宿点,推行用户体验式的设计,制造和服务的一体化,这样形成研发,制造和服务三位一体的智能制造生产模式。

2. 智能制造实现了数字一体化的生产模式,产品的数学化,制造的数学化和管理的数字化保证了人,机和产品之间的无缝连接。制造信息流,管理信息流及研发和客户信息流可以在控制系统中进行通讯和交换。这样的生产制造系统具有自适应功能,柔性灵活、快速重构的智能化的特点。

3. 智能制造生产制造模式的内容也有了新的含义。

金字塔结构

自动化制造的金字塔PLC系统

智能制造的金字塔PLC系统

管理层

对控制数据进行显示

产品生命周期的分析管理和总结

控制层

对控制数据进行处理

对研发端,制造端和服务端数据处理

现场层

进行控制数据的采集

现场数据的采集具有可观,可测,可控和可通讯性


显而易见,目前的工业自动化控制技术是不能完成这些任务的。 我们必须依靠外力,即考虑如何将当今日益发展工业互联网应用与工业领域,如何将IT技术真正的能引进到控制领域,从而使的智能制造成为可能。

温故而知新,我们不妨回顾一下近三十多年自动化技术发展的历史:

1. 上世纪80年代,当RS232的串联通信技术广泛地运用在计算机领域的时候,自动化领域的工程师们马上对这种技术进行了分析,消化和变革,针对工业通信传输安全和工业工况环境的可靠性和抗干扰的要求,发展性地采用了RS485双工差分式双绞线的现场总线传输通信(物理层)的标准,并且创造性地对ISO/OSI七层协议通信进行了简化(物理层,数据层直接到应用层),在拓扑结构上又对串行通信协议的信息内容和使用格式进行了扩展,产生了环形网络拓扑(Interbus)和线性网络拓扑(Profibus)结构的现场总线自动化通信技术,成功地将当时串行通信技术运用于工业控制领域。成为自动化融合通信技术的一个典范。

2. 上世纪90年代,PC技术风起云涌,自动化工程师又大胆地改革了PLC控制器的硬件结构,大量地将Window的软件环境运用到自动控制系统中去。特别对传统的PLC编程语言(IEC61131)进行了改进,采用了高级语言(如C语言)进行了编程,这种编程方法也日益地被专业人员所接受。使得以PC为基础的PLC控制器也成为自动控制系统的一个主流。

3. 而在21世纪初,以太网技术发展日新月异的时候,自动化工程师马上取其精华,实现了工业以太网和工业实时以太网,以太网技术成功地与工业自动化技术有机地结合起来,大大地提高了控制系统的性能,功能和应用范围。成为自动化人的自豪和佳话。

通过以上三段历史的回顾,我们得到这样的启示:

所谓的自动化技术的发展都是以自动化本身的改革为主导,大胆地融合了不同时代出现的不同技术,如果没有自动化本身变革的内因发生变化,就不会有工业自动化技术发展的今天。

这是我想起中国的一句古话:以史为鉴。所以只有了解事物的过去,才能知道事物的今天。只有知道事物的今天,才能预测事物的明天。

而今,当IT技术和互联网技术要进入生产制造领域时,IT领域的专家们成为改革自动化控制系统的主导者,他们希望通过成熟的互联网技术运用到工业场景上来实现IT融合OT。实际上工业互联网平台的产生是在云平台的基础上叠加物联网、大数据、人工智能等新兴技术,实现海量数据汇聚与建模分析、工业经验知识软件化与模块化、工业创新应用开发


来源:中国自动化学会