I. Intelligens műszerezés
Az irányítási rendszereken belül a műszerek olyan alapvető komponensek, amelyek technológiai fejlődése párhuzamos a vezérlőrendszer-technológia fejlődésével. Az intelligens vezérlés új korszakába torkolló vezérléselmélet révén az automatizált műszerek intelligens átalakítása elkerülhetetlenné vált.
A műszerek és mérőeszközök intelligens fejlődése elsősorban a mikroprocesszorok és a mesterséges intelligencia technológiák fejlesztéséből és alkalmazásából fakad. Például az olyan intelligens technikák alkalmazása, mint a neurális hálózatok, genetikai algoritmusok, evolúciós számítások és kaotikus vezérlés, lehetővé teszi a műszerek és mérőeszközök számára, hogy nagy sebességet, nagy hatékonyságot, multifunkcionalitást és fokozott rugalmasságot érjenek el. Egy másik példa a fuzzy szabályokon alapuló fuzzy következtetési technológia alkalmazása az objektumok közötti kétértelmű kapcsolatokra vonatkozó különféle típusú fuzzy döntések meghozatalára. Ezenkívül a szoftver-alapú jelszűrési technikák-, mint például a Fast Fourier Transform (FFT), a Short{5}}Time Fourier Transform (STFT) és a Wavelet Transform-hatékony eszközöket kínálnak a hardver egyszerűsítésére, a jel{7}}za{8}}arányának javítására és az érzékelő dinamikusának javítására. jellemzőit. Ezen túlmenően a mesterséges neurális hálózatok olyan hatékony képességeket is felhasználnak, mint az öntanulás, az ön-adaptáció, az ön-szerveződés, az asszociatív memóriafüggvények és a fekete{13}}doboz-leképezési tulajdonságok a bemenetek és kimenetek közötti nemlineáris komplex kapcsolatokhoz.
Jelenleg Kína intelligens technológiai területén a leggyengébb és legfejlettebb{0}}kritikus ágazat a műszerek, mérőórák és érzékelők alapvető iparága. A tudomány és a technológia gyors fejlődésével és az automatizálási szintek folyamatos emelkedésével a kínai műszeripar új átalakulásokon megy keresztül, és új fejlesztéseket ér el. A műszertermékek csúcstechnológiás orientációja, különösen intelligencia, a műszertudomány, a technológia és az ipar jövőbeli fejlődésének fő irányvonalává válik. Az intelligens szabályozási elméleten alapuló intelligens műszerek és mérőeszközök a következő területeken értek el előrelépést:
① Szakértő vezérlők
A szakértői vezérlőrendszerek (ECS) egy alapvető tudáson{0}} alapuló vezérlési megközelítést képviselnek. Ezek a rendszerek programozási keretrendszerként működnek, amely kiterjedt speciális tudással és tapasztalattal rendelkezik. A mesterséges intelligencia és a számítástechnika felhasználásával érvelést és ítéletet hajtanak végre egy vagy több területi szakértő által biztosított tudás és szakértelem alapján. Az emberi szakértői döntéshozatali folyamatok szimulálásával{4}} olyan összetett problémákat oldanak meg, amelyek optimális megoldásához emberi szakértelmet igényelnek.
② Fuzzy vezérlők
A fuzzy vezérlők (FC), más néven fuzzy logic controllerek (FLC), széles körben elterjedtek az ipari vezérlésben, mivel képesek kezelni a bizonytalanságot, a pontatlanságot és a fuzzy információkat. Lehetővé teszik azon folyamatok hatékony vezérlését, ahol a matematikai modellezés nem praktikus, és megoldják a hagyományos vezérlési módszereken túlmutató problémákat is.
③ Neurális hálózati vezérlő
A neurális hálózatok alkalmazása az ipari vezérlőrendszerekben javítja az információfeldolgozási képességeket és növeli a rendszer intelligenciáját. A neurális hálózati vezérlés, rövidítve neurális vezérlés, neurális hálózati technológiát alkalmaz összetett nemlineáris objektumok modellezésére. Vezérlőként működik, optimalizálási számításokat végez, érvelést végez vagy hibadiagnosztikát kezel.
Meg kell jegyezni, hogy az intelligens műszerezés területén, annak ellenére, hogy kínai tudósok számos publikációt publikáltak a neurális hálózatokról, a fuzzy vezérlésről vagy a kaotikus vezérlésről, a szigorú, aprólékos és valóban innovatív munka és eredmények továbbra is szűkösek. Néhány csúcskategóriás műszert és mérőt még mindig külföldről kell importálni.
II. Hálózati vezérlőrendszerek
A 21. század vezérlőrendszerei integrálni fogják a hálózatot a vezérléssel. A hálózati vezérlőrendszerekkel (NCS) kapcsolatos kutatás az automatizálási területen az egyik legkorszerűbb-témává vált. Ahogy a kommunikációs hálózatok a vezérlőrendszerek központi elemévé válnak, ez jelentősen gazdagítja az ipari vezérlési technológiákat és módszertanokat. Jelentős változásokat hozott az automatizálási rendszerekben és az ipari vezérlőrendszerekben az architektúra, a vezérlési módszerek és az emberi{5}}gép együttműködési megközelítések tekintetében. Ezzel egyidejűleg új kihívásokat is bevezetett, mint például a vezérlés és a kommunikáció összekapcsolása, az időkésések, az információütemezési módszerek, az elosztott vezérlési megközelítések és a hibadiagnosztika.
Ezen új kihívások megjelenése folyamatos innovációt tesz szükségessé a vezérlési módszerek és algoritmusok terén a hálózati környezetekben. A számítógépes, kommunikációs és hálózati technológiák folyamatos fejlődése miatt a hagyományos vezérlési tartományok példátlan átalakuláson mennek keresztül, és a hálózati architektúrák felé fejlődnek. A vezérlőrendszerek struktúrái a kezdeti CCS-ről (Computer Centralized Control System) a második -generációs DCS-re (Distributed Control System) fejlődtek, most pedig az elterjedt FCS (Fieldbus Control System) felé. A nagy mennyiségű adatok (például képek és hangjelek) nagy-sebességű átvitele iránti igény tovább ösztönözte az ipari Ethernet vezérlőhálózatokkal való integrációját. A hálózatba kapcsolt ipari vezérlőrendszerek ezen hulláma számos kortárs technológiát tartalmaz,{7}}beleértve a beágyazott rendszereket, a több-szabványos ipari vezérlőhálózat összekapcsolhatóságát és a vezeték nélküli technológiákat-, ezáltal bővítve az ipari vezérlés fejlesztési területét és új lehetőségeket teremtve.
Az iparosodás informatizáláson keresztüli ösztönzése egyszerre szolgál a tartós gyors gazdasági növekedés erőteljes garanciájaként, valamint a hagyományos ipari architektúrák átalakításának kulcsfontosságú eszközeként. Az információs technológia képviselőjeként a hálózati technológia integrálása az ipari vezérlőrendszerekkel jelentősen megnöveli a vezérlőrendszerek képességeit. Átalakítja a meglévő ipari vezérlőrendszerek viszonylag zárt vállalati információkezelési struktúráit, alkalmazkodva a modern vállalati -automatizálási menedzsment igényeihez. A hálózati technológia elősegítette a hagyományos ipari vezérlőrendszer-architektúrák átalakulását.
A terepi busz, az Ethernet, a többszörös ipari vezérlőhálózati összeköttetések, a beágyazott technológia és a vezeték nélküli kommunikáció ipari vezérlőhálózatokba integrálása biztosítja a vezérlőrendszerek eredeti stabilitását és valós idejű -követelményeit, miközben fokozza a rendszer nyitottságát és együttműködési képességét. Ez javítja a rendszer alkalmazkodóképességét a különböző környezetekhez. A mai gazdasági globalizáció korában ez a hálózatba kapcsolt ipari vezérlőrendszer-architektúra lehetővé teszi a vállalkozások számára, hogy eligazodjanak a soha nem látott piaci versenyben. Felgyorsítja az új termékek fejlesztését, csökkenti a gyártási költségeket és javítja az információs szolgáltatásokat, hatalmas fejlődési kilátásokat kínálva.
III. Vezeték nélküli ipari kommunikáció
A vezeték nélküli ipari kommunikáció egy másik hevesen vitatott téma az automatizálás területén. Az ipari irányítással foglalkozó vállalatok egyre inkább felismerik, hogy a vezeték nélküli technológia jelenti majd a következő technológiai ugrás alapját, jelentősen növelve az üzemek hatékonyságát és garantálva a felhasználók biztonságát.
Ahogy a vezeték nélküli technológia egyre elterjedtebbé válik, a különböző beszállítók hardver- és szoftvertechnológiák széles skáláját kínálják, hogy megkönnyítsék a kommunikációs képességek termékekbe való integrálását. A támogatott kommunikációs szabványok közé tartozik a Bluetooth, a Wi{1}}Fi, a GPS (Global Positioning System), az 5G és a WiMax (világméretű interoperabilitás a mikrohullámú eléréshez). Vezeték nélküli kapcsolati funkciók hozzáadásakor azonban a megfelelő chipek és a kapcsolódó szoftverek kiválasztása (feltéve, hogy a kiválasztott megvalósítási funkciók helyesen működnek és megfelelnek a vonatkozó érvényesítési követelményeknek) nagy kihívást jelenthet. Még életképes tervezés esetén is a teljesítmény, az energiafogyasztás, a költségek és a méretarány optimalizálásának elmulasztása akadályozhatja a piaci sikert. Napjaink legforróbb technológiái nem feltétlenül jelentik a legjobb kommunikációs szabványokat vagy az ügyfelek igényeit. Ezért a kiválasztott hardver- és szoftvermegvalósításoknak alkalmazkodóképességgel kell rendelkezniük: a termékek minden új generációját nem kell a nulláról kezdeni.
A vezeték nélküli technológia ipari alkalmazásokba való belépésének tendenciája tagadhatatlan, különösen ott, ahol a vezetékes megoldások nem praktikusak. Ez azonban magának a vezeték nélküli technológiának a folyamatos finomítását igényli. A megbízhatóság, a kommunikációs biztonság és a valós idejű -teljesítmény, a kompatibilitás és egyéb képességek további fejlesztést igényelnek. Következésképpen a közeljövőben az ipari vezeték nélküli technológia a hagyományos vezetékes megoldások kiterjesztése marad, a legtöbb műszer és automatizálási termék beágyazott vezeték nélküli átviteli képességekkel rendelkezik. Nemzetközi szinten a vezeték nélküli technológiai kutatás még gyerekcipőben jár, a vonatkozó szabványok kidolgozás alatt állnak. A kínai kutatóintézetek aktívan részt vesznek ebben a folyamatban, amely hozzájárult a vezeték nélküli technológia fejlődéséhez a kínai feldolgozóiparon belül.
Tekintettel arra, hogy a vezeték nélküli technológia továbbra is a K+F és a finomítás fázisában van, funkcionalitása eredendően korlátozott. Ezen túlmenően az automatizálási technológia területén nincs olyan általánosan elismert és bevált vezeték nélküli technológiai szabvány, amely kellően megbízható lenne a valós idejű vezérlési{1}}alkalmazásokhoz. Ez a korlát különösen szembetűnő a nagyon rövid ciklusidők esetén. Következésképpen a vezeték nélküli technológia jelenlegi alkalmazási köre az adatgyűjtésre és -felügyeletre (SCADA) korlátozódik.
A megbízhatóság javulásával azonban a vezeték nélküli technológia szélesebb körű alkalmazásokat fog találni. A vezeték nélküli kommunikáció gyors növekedést fog tapasztalni az elkövetkező években, de nem fogja felváltani a vezetékes kommunikációt. A vezetékes rendszerekben rejlő stabilitás, megbízhatóság és biztonság megmarad. A vezeték nélküli megoldások csak akkor váltják ki a vezetékes megoldásokat, ha a vezetékes megvalósítás nem praktikus vagy megfizethetetlenül költséges. A vezeték nélküli és vezetékes rendszerek szerves integrálása, erősségeik kihasználásával új utakat kínál a termelékenység növelésére. Használjon vezetékes kommunikációt, ahol alkalmas, és vezeték nélküli kommunikációt, ahol alkalmas. Mivel mind a vezetékes, mind a vezeték nélküli kommunikáció támogatja a TCP/IP protokollt, ez a két kommunikációs módszer szervesen integrálható a megfelelő erősségek kihasználása és a termelékenység növelése érdekében.
IV. A dolgok internete és az automatizálás
Manapság a tárgyak internete (IoT) vitathatatlanul az egyik leggyakrabban használt kifejezés a nagy médiában, amely szorosan kapcsolódik az "intelligencia" fogalmához. A „menedzsment, vezérlés és intelligencia” szemszögéből nézve az IoT és az ipari automatizálás közös vonalon mozog. Az ipari automatizálás magában foglalja az adatgyűjtést, -átvitelt és -számítást, míg az IoT átfogó érzékelést, megbízható adatátvitelt és intelligens feldolgozást foglal magában-a kettő alapvetően összefügg egymással.
Az IoT nagyobb hangsúlyt fektet a vezeték nélküli kapcsolatra, a hatalmas adatgyűjtésre és az intelligens számításokra. Az IoT és az automatizálási technológia közötti kapcsolat szorosan összefonódik. A fő különbség a kapcsolódásban rejlik: "A hagyományos automatizálási hálózatok túlnyomórészt korlátozott hatótávolságú vezetékes kapcsolatokra támaszkodnak, míg az érzékelőhálózatok elsősorban vezeték nélküli átviteli utakat használnak, ami sokkal szélesebb körű kapcsolatot tesz lehetővé." Ez a benne rejlő kapcsolat természetessé teszi az ipari automatizálási gyártók számára, hogy feltárják az IoT fejlesztésén belüli lehetőségeket.
Az IoT kulcsfontosságú alkalmazási területei a következők: Alkalmazások az ipari termékek gyártásában, nyomon követésében, folyamatfigyelésben és minőségkövetésben; Alkalmazások értékes árukra és veszélyes anyagokra vonatkozó megfigyelési, nyomon követési és{0}}hamisítás elleni rendszerekben; Alkalmazások elektronikus hitelesítő adatokban nagy konferenciákhoz,{1}}magas szintű találkozókhoz és fontos eseményekhez; elektronikus jegyértékesítés nagy forgalmú-területekre jelentős sportesemények, koncertek és turisztikai látványosságok (pl. Shanghai World Expo); IoT technológia forgalmi díjak beszedéséhez, távoli automatikus azonosításhoz és különféle járműtípusok kezeléséhez; IoT technológia a személyzet automatikus azonosítására, rögzítésére, helymeghatározására és lekérdezésére a kijelölt területeken; IoT technológia az állattenyésztési és élelmiszeripari láncok teljes-folyamatkövethetőségéért; IoT-technológia a mezőgazdaságban, a katasztrófa-elhárításban és a katasztrófaelhárítási ágazatokban; IoT technológia értékes és kritikus eszközök kezeléséhez; IoT technológia a márkás ruházati -folyamatos alkalmazásokhoz; IoT technológia könyvtárkezeléshez; Az IoT-technológia alkalmazásai a katonai lőfegyverkezelésben, a személyzetkezelésben, a járműkezelésben, az anyagkezelésben és a biztonságban/bizalmasságban; Az IoT technológia alkalmazásai a légi közlekedésben, az autóiparban és más ágazatokban; Az IoT technológia alkalmazásai a kiskereskedelmi iparban; Az IoT technológia alkalmazásai a társadalombiztosításban; Az IoT technológia alkalmazása az intelligens városfejlesztésben; és rövid-hatótávolságú kommunikációs technológiák: Zigbee chipek, Zigbee kommunikációs modulok, Zigbee hálózatok, GPS, RTLS (valós-idejű helymeghatározó rendszerek), Bluetooth technológia, UWB (Ultra-Wideband) technológia és alkalmazások; EPC (Electronic Product Code) hálózatok: EPC címkézés, EPC köztes szoftver, EPC szerverek, EPC közszolgáltatási platformok, EPC hálózatok; szenzorhálózatok, mobilkommunikációs hálózatok, globális helymeghatározó hálózatok és kapcsolódó alkalmazási hálózatok; üzleti intelligencia elemző szoftverrendszerek stb.
A "dolgok internete" felborította azt a hagyományos gondolkodásmódot, amely fizikailag elválasztotta az infrastruktúrát az IT-infrastruktúrától. Hatékonyan összekapcsolja a fizikai létesítményeket, például utakat és épületeket személyi számítógépekkel, mobiltelefonokkal, háztartási gépekkel, közlekedési rendszerekkel és informatikai infrastruktúrával. Ez átfogó összekapcsolást tesz lehetővé a kormányzati igazgatás, a gyártás, a társadalmi menedzsment és az egyének személyes élete között.
Az IoT által megkövetelt ipari lánc szemszögéből a upstream technológiák és iparágak magukban foglalják az automatikus vezérlést, az információérzékelést és a rádiófrekvenciás azonosítást (RFID), míg a downstream az IoT-alkalmazásokra összpontosít. Iparági szakértők továbbá kijelentik: "A hagyományos ipari automatizálás valójában az IoT része", és arra szólítja fel az ipari vezérlőautomatizálási gyártókat, hogy legyenek az IoT megvalósításának hajtóereje. Az informatizálás és automatizálás konvergenciapontjaként az IoT óriási lehetőségeket és előnyöket rejt magában. Egyes szervezetek határozottan felismerték a benne rejlő lehetőségeket az irányítási folyamatok és a termelési munkafolyamatok optimalizálására, és előzetes sikerek elérésére. A hagyományos automatizálási hálózatok feltűnő hasonlóságot mutatnak az IoT-n belüli szenzorhálózatokkal.
V. Felhőalapú számítástechnika és automatizálás
Argonne Nemzeti Laboratórium
A felhőalapú számítástechnika az elosztott feldolgozás, a párhuzamos feldolgozás és a grid számítástechnika fejlődését, -vagy inkább e számítástechnikai koncepciók kereskedelmi megvalósítását képviseli. Lényege hatalmas adatok tárolásában és számításában rejlik, különös tekintettel a virtualizációs technológiára. Lényegében a számítási felhő egy internet-alapú szuperszámítógép-modell, amely hatalmas erőforrásokat köt össze, hogy változatos informatikai szolgáltatásokat nyújtson a felhasználóknak.
Például a számítási felhő modell jelentős átalakulásokat fog hozni az automatizálási szoftveriparban. A legfontosabb változások a következők:
① Az automatizálási rendszerarchitektúrák rugalmasabbá válnak, az elosztott architektúrák szélesebb léptékűvé válnak.
A modern, nagy-ipari automatizálási és informatizálási projektekben a rendszerek egyre összetettebbé és tömegesebbé válnak. A meglévő hálózati és rendszerarchitektúrák már nincsenek felszerelve arra, hogy hatékonyan kezeljék ezeket a kihívásokat. A számítási felhő forradalmi koncepciója alapjaiban számolta fel az automatizálási rendszerekben hagyományosan fellelhető merev építészeti kereteket. A számítási felhő rendszereken belül az automatizálási és informatizálási rendszerek már nem csak egyetlen rögzített számítógépen futnak. Ehelyett a teljes hálózaton működnek, beleértve az internetet is, kihasználva a hálózat egészét a rendszererőforrások kiosztására és a különféle funkciók végrehajtására.
② A hatalmas mennyiségű információ elemzése és feldolgozása az automatizálási szoftverek standard funkcióivá válik.
A modern, nagyszabású{0}}automatizálási projektekben az automatizálási és információs adatok mennyisége továbbra is exponenciálisan növekszik, és nem túlzás, ha ezeket "masszívnak" nevezzük. Következésképpen az automatizálási szoftverekben jelenleg alkalmazott adatbázistípusok, adattárolási modellek és adatolvasási/lekérdezési minták mind a nagy adatmennyiségek pontos és időben történő feldolgozására összpontosítanak. A hatalmas mennyiségű információ kezelése az automatizálási szoftverek fejlesztésének egyik szűk keresztmetszete lett.
A felhőalapú számítástechnika korszakában a felhasználók különféle hardverplatformokból és hálózatokból származó számítási teljesítményt kamatozhatnak a különböző rétegeken. Könnyedén használhatják a szolgáltatásokat (SaaS), platformokat (PaaS) és számítási hardvert/hálózati erőforrásokat (IaaS) a „felhőn” belül, teljes mértékben integrálva a nyilvános hálózati számítási képességeket. Ez lehetővé teszi hatalmas automatizálási és információs adatok elemzését és feldolgozását, kielégítve a nagy-alkalmazási rendszerek igényeit, miközben lehetővé teszi az összetett automatizálási és információs rendszerek vezérlését.
③ Teljesen átalakítja a mérnöki fejlesztési modelleket.
A számítási felhő korszakában a mérnöki projektek fejlesztése már nem korlátozódik az egyes számítógépekre. A SaaS-modell lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy az interneten keresztül közvetlenül használják a szoftvereket az automatizálási szoftvergyártók szerverein. A fejlesztési folyamat a számítási felhő hálózaton belül történik, és a befejezést követően közvetlenül végrehajtható mérnöki projekt jön létre.
④ A szoftvergyártók szolgáltatási modelljeinek átalakítása és a karbantartási költségek csökkentése.
A számítási felhő modell a szoftverszállítók szolgáltatási költségeit is csökkenti. Korábban a szállítóknak technikai támogatást és karbantartást kellett biztosítaniuk a különféle hardver- és szoftverkörnyezeteken futó automatizálási szoftverekhez. A felhőkorszakban csak egyetlen szoftverpéldányt kell fenntartaniuk a szervereiken.
⑤ Csökkenti az automatizálási rendszerek hardverigényét, és emeli a szoftverek iparági státuszát.
Legyen szó akár belső vállalati hálózatokon alapuló privát felhőkről, akár külső kapcsolattal rendelkező hibrid felhőkről, mindkettő célja a számítási erőforrások dinamikus kiosztása. Ez gördülékenyebb, stabilabb rendszerműködést tesz lehetővé, jelentősen csökkentve a hardverigényeket a hatékonyság csökkenése nélkül. Széles körben elismert tény, hogy a jelenlegi automatizálási rendszerekben a szoftver a „lélek” szerepét tölti be, ugyanakkor viszonylag alacsony értéket képvisel, a teljes költség mindössze 5–10%-át teszi ki. A számítási felhő korszakában, ahogy a hardverigények csökkennek, miközben a szoftverkövetelmények egyre szigorodnak, a szoftverek értéke és jelentősége az automatizálási iparban jelentősen megnő.
⑥ Az új technológiák és termékfilozófiák lesznek a verseny magja.
Kétségtelen, hogy a számítási felhő modell mélyreható átalakulást fog hozni az automatizálási szoftveriparban. Hogyan lehet eligazodni az IT-fejlesztés trendjei között? Hogyan lehet a következő generációs-generációs automatizálási szoftvert kifejleszteni a számítási felhő alapján? Hogyan biztosítható a régebbi automatizálási szoftververziók kompatibilitása a felhőplatformokkal? Hogyan frissítheti a hagyományos automatizálási mérnöki rendszereket felhőalapú-rendszerekre? Ezek lesznek az ipari vállalkozások elsődleges szempontjai. A számítási felhő technológia kifejlődésével és az automatizálási szektor erőfeszítéseivel a „felhőalapú számítástechnikát” kihasználó automatizálási rendszerek kínai fejlesztése gyorsan fejlődik. Erre a kérdésre a kínai automatizálási iparnak is nagy figyelmet kell fordítania.
VI. Automatizálás alacsony szén-dioxid-kibocsátású-gazdaságban
Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású{0}}gazdaságban az automatizálás széles körű és kritikus téma. Ezt a feldolgozóipar példájával szemléltetjük. A feldolgozóipar olyan ágazatokat foglal magában, mint a petrolkémia, finomítás, vegyipar, kohászat, gyógyszeripar, építőanyag-ipar, könnyűipar, papírgyártás, bányászat, környezetvédelem és energiatermelő-ágazat, amelyek meghatározó pozíciót foglalnak el Kína nemzetgazdaságában. Ezek az ágazatok létfontosságú gazdasági szerepet töltenek be, mivel a kínai feldolgozóipari vállalkozások éves kibocsátási értéke országosan az összes ipari vállalkozás teljes éves termelési értékének 66%-át teszi ki.
A feldolgozóipar fejlettsége közvetlenül befolyásolja az ország gazdasági alapjait. A feldolgozóipar masszív, létfontosságú ágazatként a nemzetgazdasági növekedés kulcsfontosságú alappilléreként szolgál, és a feldolgozóipar lényeges elemét alkotja. Folyamatos vagy szakaszos anyag- és energiaáramok kezelésére jellemzőek, és túlnyomórészt nagy-szériákban állítják elő az árukat.
A feldolgozóiparban az elsődleges termelési és feldolgozási módszerek közé tartoznak a kémiai reakciók, az elválasztás és a keverés. A 21. századi tudásgazdaság korszakában a feldolgozóipar-mint hagyományos feldolgozóipar-a gazdasági fejlődés létfontosságú pillérei maradnak. Ezek az iparágak egyszerre jelentős energia- és nyersanyag-termelők és jelentős energiafogyasztók, ezért az energiamegtakarítás, a fogyasztáscsökkentés és a kibocsátás-szabályozás kritikus fontosságú. Ezekben az ágazatokban a gyakori hiányosságok közé tartozik a magas energiafogyasztás, a súlyos környezetszennyezés, a rossz termékminőség, az elavult gyártási folyamatok, az alacsony automatizálási szint, a gyenge irányítási gyakorlat, az alacsony információintegráció és az elégtelen általános versenyképesség. Az ipar Kína gazdaságának legnagyobb ágazata, egyben az energia és az erőforrások elsődleges fogyasztója, valamint a környezetszennyezés fő okozója. Következésképpen a feldolgozóipar vált a fejlesztés elsődleges célpontjává, különösen hat fő ágazatban: kőolaj-finomítás, vegyipar, acél, energiatermelés, színesfémek és építőanyagok. Ezek az ágazatok adják az ország ipari energiafogyasztásának közel 70%-át.
A szakértők állítják: Először is, a felmerülő problémák és a trendvezérelt iparágak megcélzása- mindig is a sikeres innováció kulcs titka volt minden ágazatban! A felmerülő kérdések olyan jelentős kihívásokra utalnak, amelyekre összpontosított figyelmet kell fordítani a jövőbeli emberi társadalmi fejlődésre; A „trend-vezérelt” iparágak hatalmas jövőbeli potenciállal rendelkező projekteket jelölnek.
Tehát melyek azok a fő kihívások, amelyekre összpontosított figyelmet kell fordítani a jövőbeli emberi társadalmi fejlődés és a hatalmas jövőbeli potenciállal rendelkező projektek szempontjából? Kétségtelenül az egyik ilyen terület az „alacsony{0}}szén-dioxid-kibocsátású gazdaságot” és „alacsony-szén-dioxid-kibocsátású technológiákat” szolgáló projektek! Az „alacsony szén-dioxid-kibocsátású gazdaság” létfontosságú stratégiai választássá vált a kutatóintézetek és vállalkozások számára. Más szóval, az „alacsony szén-dioxid-kibocsátású gazdaság” fejlesztésének erőteljes előmozdítása elkerülhetetlenül biztosítja az innovációs kezdeményezést a kutatási projektek és a piacfejlesztés terén. Jelenleg a globális gazdaság felgyorsítja az „alacsony-szén-dioxid-kibocsátású gazdaság felé való átállást”, amely számos új gazdasági növekedési pontot szült. Az „alacsony szén-dioxid-kibocsátású gazdaság” lesz a jövőbeli nemzeti és vállalati versenyképesség sarokköve. Az intelligens vállalkozások kiválóan képesek megragadni a lehetőségeket, átalakítani a termelési módszereket, és vezető szerepet töltenek be,{10}}hogy a passzivitást proaktivitássá alakítsák. A felgyorsult növekedés motorjaként hasznosítják a társadalmi fejlődési paradigmák változásait, és arra törekszenek, hogy megragadják az alacsony szén-dioxid-kibocsátású{12}}gazdaság csúcspontját.
A vállalati fejlesztési stratégiák kialakításakor a vállalkozásoknak meg kell fontolniuk, hogyan alakíthatnak ki „alacsony{0}}szén-dioxid-kibocsátású stratégiát”, és törekedniük kell arra, hogy a nemzeti fenntartható fejlődési trendekkel párhuzamosan növekedjenek. Ahogy a neves menedzsmentguru, Peter Drucker kijelentette: "Senki sem tudja irányítani a változást, de mindenki megelőzheti azt!" A kínai feldolgozóiparnak magáévá kell tennie ezt az elvet, és arra kell törekednie, hogy a görbe előtt maradjon. A szén-dioxid-kibocsátás alacsony-csökkentése nemzeti kötelező, történelmi küldetés és kötelezettség a feldolgozóipari vállalkozások számára. Az „alacsony-szén-dioxid-kibocsátás” alkalmazása ezeknek az iparágaknak a fő küldetése.
VII. Automatizálás a munkahelyi biztonságban
Az automatizálás a munkahelyi biztonságban az elmúlt években gyakran használt kifejezéssé vált! Ez a megugrás a különféle munkahelyi balesetek folytonos előfordulásából fakad, ami a biztonság fokozását szolgáló automatizálási technológiák iránti növekvő igényt váltja ki. A sürgős prioritás most az, hogy miként lehet hatékonyan kihasználni a fejlett technológiákat, például az automatizálást és az informatizálást a munkahelyi biztonsági szabványok emelése érdekében. Következésképpen a nemzet javasolta a "Tudomány és technológia a biztonságért" stratégiát! A biztonságfejlesztés ugyanúgy elválaszthatatlan az automatizálástól. A gyártás biztonsága mechanikai biztonságra és folyamatbiztonságra osztható.
A gépek biztonsága elsősorban a személyzet védelmét szolgálja, és jelentős figyelmet kapott. A biztonsági kapcsolók, biztonsági gombok, biztonsági ajtók és biztonsági szőnyegek nélkülözhetetlenné váltak a gyárakban, olyan termékekkel együtt, mint a biztonsági érzékelők, biztonsági PLC-k, biztonsági buszok és biztonsági Ethernet. A folyamatbiztonság biztosítja a gyártási folyamatok biztonságát. Manapság számos automatizálási beszállító fontolgatja biztonsági megoldások nyújtását. Az igazi biztonsági megoldás nem csupán egy vagy több biztonsági termék szállítását jelenti; elsősorban a felhasználó berendezéseinek biztonságának fokozásáról szól. Továbbra is jobb fejlesztést igényel a biztonsági funkciók beágyazása a felhasználó gépeibe és berendezéseibe, javítva a biztonságot a gyártási folyamat befolyásolása nélkül.
Az automatizálás azt a folyamatot jelenti, amelyben a gépek vagy eszközök emberi beavatkozás nélkül, előre meghatározott programok vagy utasítások szerint működnek vagy vezérlik magukat. Az automatizálási technológia alkalmazása nemcsak megszabadítja az embereket a megerőltető fizikai munkától, bizonyos szellemi feladatoktól, valamint a kemény vagy veszélyes munkakörnyezettől, hanem kiterjeszti az emberi képességeket is, jelentősen növelve a munka termelékenységét, és javítja az emberiség képességét a világ megértésére és átalakítására. Ezért a gépek, berendezések, rendszerek vagy folyamatok (gyártási és irányítási folyamatok) előre meghatározott célokat érnek el automatizált észleléssel, információfeldolgozással, elemzéssel és ítéletalkotással, valamint a manipuláció ellenőrzésével, -mind az emberi követelményeknek megfelelően-, minimális vagy közvetlen emberi közreműködés nélkül. A biztonsági automatizálás a "Tudomány és technológia a biztonságért" stratégia megvalósítására utal az automatizálási technológián keresztül a biztonságos termelés elérése érdekében. Ha bizonyos iparágakban alkalmazzák, a biztonsági automatizálás különböző formákat ölt, például: - Szénbányák biztonsági termelési automatizálása - Petrolkémiai biztonsági gyártásautomatizálás - Vegyi biztonsági gyártásautomatizálás - Kohászati biztonsági gyártásautomatizálás - Szállításbiztonsági gyártásautomatizálás - Intelligens épületbiztonsági gyártásautomatizálás - Biztonsági gyártásautomatizálás más iparágakban
VIII. Energia-megtakarítás és fogyasztás-Az automatizálás csökkentése
Az elmúlt években az "energiatakarékosság és fogyasztáscsökkentés" rendkívül jelentős fogalommá vált a kínai automatizálási technológia fejlesztésében. Az "energiatakarékosság, a kibocsátáscsökkentés és a tudományos fejlesztés" Kína gazdasági növekedésének stratégiai vezérelveivé váltak.
Becslések szerint Kína 4,3-szor több energiát fogyaszt, mint az Egyesült Államok, és 11,5-szer többet, mint Japán, hogy a GDP minden egyes dollárját előállítsa. Kína energiafelhasználási rátája mindössze 26,9%-a az USA-nak és 11,5%-a Japánénak. Ez azt jelzi, hogy az energiafogyasztás a kínai vállalatok termékköltségeinek jelentős részét teszi ki, ugyanakkor rávilágít arra, hogy ezekben a vállalatokban hatalmas energiamegtakarítási lehetőségek rejlenek. A termékek versenyképességének növelése energiamegtakarítással és fogyasztáscsökkentéssel teljes mértékben megvalósítható.
A technológiai átalakulás hordozójaként és médiumaként a berendezéseket gyártó ipar alapvető „eszköz-orientált” ágazatként szolgál. Termékei-gyártóberendezései minden iparág számára-az alapvető infrastruktúra alapját képezik. A széles körű hatókör, a változatos kategóriák, a magas technológiai tartalom és a más iparágakkal való erős összekapcsolódás jellemzi, a kínai berendezésgyártó szektor évek során átfogó ipari rendszerré fejlődött, jelentős léptékű és technológiai kifinomultsággal, és a nemzetgazdaság létfontosságú pillérévé vált. Az energiatakarékosság és az energiafelhasználás hatékonyságának javítása nemcsak hosszú távú stratégiák a normál termelési műveletek biztosítására és az egészséges, fenntartható vállalati fejlődés elérésére, hanem elkerülhetetlen döntések a vállalkozások számára a piaci igényekhez való alkalmazkodás, a költségek csökkentése, a nyereség növelése, a környezeti teljesítmény javítása és a versenyképesség javítása érdekében. A vállalkozások tartós növekedéséhez elengedhetetlen az energiatakarékosság és a fogyasztáscsökkentés megvalósítása.
Az idők előrehaladtával az energiatakarékosság és a kibocsátás-csökkentés feladatai egyre nagyobb kihívást jelentenek, az ellenőrzési célok pedig egyre szigorúbbak lesznek. E célok bevezetése magasabb követelményeket támaszt majd az ipari tevékenységgel szemben. A fejlett energia--megtakarítást és fogyasztást-csökkentő technológiák proaktív átvétele, valamint a tudományos irányítási koncepciók, modellek és folyamatok bevezetése kulcsfontosságú út a vállalkozások számára e célok eléréséhez. A technológiai innováción alapuló új technológiák, eljárások, anyagok és módszerek népszerűsítése és alkalmazása fokozatosan kivonhatja a termelésből a nem hatékony berendezéseket és a nagy{5}}energiaigényű- termékcsoportokat, amelyek létfontosságú szerepet játszanak az energiatakarékosság és a fogyasztáscsökkentés előmozdításában. Az energiatakarékosság és a fogyasztáscsökkentés a csúcstechnológiai innováció révén{8}}a berendezésgyártó ipar alapvető lépése. Ennek az az oka, hogy a modern csúcstechnológiák mélyen és kiterjedten befolyásolják ennek az ágazatnak a fejlődését. A modern csúcstechnológiák fejlődése magasabb, újabb és jobb követelményeket támaszt a berendezésgyártó iparral szemben. A csúcstechnológiai támogatás ugyanúgy szerves részét képezi a berendezésgyártási ágazaton belüli „energiatakarékossági és fogyasztáscsökkentési” erőfeszítéseknek.
Például a motorok energiahatékonysága, a folyamatok optimalizálása, a hulladék{0}}erőforrássá- történő átalakítása, a hulladékhő hasznosítása, a vállalati átalakulás és az új energia bevezetése mind szorosan kapcsolódnak az automatizálási technológiához.
IX. Ipari vezérlőszoftver fejlesztése
Az ipari vezérlőszoftverek fejlődése az automatizálási technológia másik létfontosságú aspektusa. Az 1990-es évek óta az IBM egymást követő köztesszoftver-szállítók felvásárlásai a köztesszoftvert a vállalati IT architektúra magjává emelték, fokozatosan kiemelve a szoftverek kritikus fontosságát és központi szerepét. Ezt követően az IBM olyan neves szoftvercégeket vásárolt fel, mint a Lotus és a DB2. A szoftverek elkezdtek fejlődni a hardver mellett. 2004-ben az IBM eladta PC-üzletágát a Lenovónak-, ami a hardverek aranykorának végét és a szoftverek felemelkedésének hajnalát jelzi.
Az ipari irányításon belül a hardverszoftverezés kulcsfontosságú trend, amelyet a beágyazott soft PLC-k megjelenése is példáz. Jelenleg a piac a legújabb CoDeSys V3.4 szoftverrel (egy CoDeSys platformon alapuló beágyazott rendszerű szoftver PLC-vel) található, amelyet a német 3S Software úttörőként fejlesztett ki. Támogatja a „nyitott, újrakonfigurálható automatizálás” koncepcióját, amelynek középpontjában az „újrafelhasználhatóság” áll. Ez a szoftver IEC 61131 fejlesztői környezetben működik, több ipari automatizálási szabvány nyelvet támogatva, beleértve a létralogikát, folyamatábrákat, blokkdiagramokat és a fejlett ST nyelvet.
A szoftver-újrafelhasználás egy módszertant és elméletet képvisel a számítógépes szoftverfejlesztésen belül, lényegében megoldásként szolgál a szoftverfejlesztés során felmerülő felesleges erőfeszítések kiküszöbölésére. Ez egy bevált megközelítés a szoftverfejlesztés termelékenységének és termékminőségének javítására. A szoftverek újrafelhasználása magában foglalja a meglévő szoftverek és hatékony összetevőinek kihasználását új szoftverek vagy rendszerek létrehozásához, ezáltal csökkentve a fejlesztési időt és a karbantartási költségeket. Ez kulcsfontosságú technológia a szoftver termelékenységének és minőségének javításában.
A szoftverek újrafelhasználásának kulcstényezői (műszaki és nem{0}}műszaki egyaránt) elsősorban hét szempontot foglalnak magukban: szoftverkomponens-technológiát, szoftverarchitektúrát, tartománytervezést, szoftver-újratervezést, nyílt összetevő-folyamatokat, CASE-technológiát (Computer-Aided Software Engineering) és különféle nem-technikai tényezőket. A szoftverek újrafelhasználásának előnyei a következők: (1) Magasabb termelékenység (és ebből következő költségcsökkentés); (2) Jobb szoftverminőség. (a hibák gyorsabban javíthatók); (3) A szoftverek újrafelhasználásának megfelelő használata javítja a rendszer karbantarthatóságát.
A szoftverek újrafelhasználásának előnyein túl a CoDeSys szoftver újrakonfigurálható gyártási lehetőséget is kínál. Az újrakonfigurálható gyártás egy folyamat, amely a gyártási rendszer újrakonfigurálásának kezelését és vezérlését irányítja. Lehetővé teszi, hogy a gyártási rendszerek hatékonyan reagáljanak a változó környezetekre. Az újrakonfigurálhatóság olyan rendszerre vonatkozik, ahol a hardver- és/vagy szoftvermodulok újrakonfigurálhatják (vagy alaphelyzetbe állíthatják) a rendszer architektúráját és az algoritmusokat a változó adatfolyamok vagy vezérlési folyamatok alapján. Ez magában foglalja a szervezeti átkonfigurálhatóságot, az üzleti folyamatok újrakonfigurálhatóságát, a termékek újrakonfigurálhatóságát, a műhelyfeldolgozó rendszer újrakonfigurálhatóságát és az újrakonfigurálható információs platformokat.
Az újrakonfigurálható rendszerek legszembetűnőbb előnye, hogy képesek architektúrájukat az alkalmazási követelményeknek megfelelően módosítani. Az állandóan-változó piaccal szemben, hogy miként lehet lehetővé tenni a gyártórendszerek számára, hogy gyorsan és gazdaságosan reagáljanak a változó piaci igényekre, jelentős kihívást jelent a mai feldolgozóipar számára. A hagyományos gépesített automatizált gyártósorok méretgazdaságosságot kínálnak a kötegelt gyártás során, de nem reagálnak a piaci változásokra. Míg a rugalmas gyártási rendszerek lerövidíthetik a termék prototípus-készítési és gyártási ciklusát, jelentős beruházást igényelnek hosszú megtérülési idővel. Következésképpen sürgősen szükség van egy új gyártási paradigmára, amely egyesíti a tömegtermelés előnyeit a dinamikus, változó gyártási környezetekhez való gyors alkalmazkodóképességgel, miközben teljes mértékben kihasználja a meglévő gyártási erőforrásokat. Ebben az összefüggésben a nemrégiben javasolt újrakonfigurálható gyártási rendszer hatékony megoldást kínál ezen igények kielégítésére.
Ezenkívül a Siemens által ajánlott TIA Portál (博途) egy innovatív mérnöki szoftverplatform, amelyet a Siemens fejlesztett ki a TIA (Totally Integrated Automation) koncepció alapján. Az összes automatizálási feladatot egyetlen mérnöki konfigurációs környezetben kezeli, leegyszerűsíti a tervezők munkáját, növeli a hatékonyságot és csökkenti a költségeket. Az egységes kommunikáció, az egységes programozás és az egyesített adatok elérésével teljes, szervesen integrált rendszert alkot. Ez teljesíti az iparág azon elvárásait, hogy egy teljesen integrált platform automatizálási megoldásokat hajtson végre, lehetővé téve a terméktervezés, a mechanikai tervezés és az automatizálási tervezés központi kezelését egyetlen szoftvercsomagon belül. Következésképpen ez a ma elérhető legintuitívabb, leghatékonyabb és legmegbízhatóbb mérnöki technológiai szoftverplatform. Ez a fejlesztés figyelmet érdemel az ipari szabályozási szektorban.
X. A szimuláció és modellezés egyetemesítése
A hálózati modellezési és szimulációs technológia a jelenlegi kutatási hotspot a területen. Műszaki hatóköre és alkalmazási modelljei a hálózati technológia fejlődésével párhuzamosan folyamatosan bővülnek és fejlődnek. A hálózati és számítástechnikai technológiák gyors fejlődése bevezet minket a mindenütt jelenlévő számítástechnika korszakába. A mindenütt jelenlévő számítástechnika olyan információs teret hoz létre, amely számítástechnikából és kommunikációból áll, egyesülve az emberi élet fizikai terével, és intelligens környezetet alkot.
Ezen az intelligens téren belül az egyének bármikor és bárhol átláthatóan hozzáférhetnek a számítástechnikai és információs szolgáltatásokhoz. A hálózatba kapcsolt modellezési és szimulációs technológia az univerzalizálás felé fog fejlődni. A mindenütt jelenlévő számítástechnikát integráló "univerzális szimulációs technológia" eléri az információ és a fizikai terek konvergenciáját, új korszakba lendítve a modern modellezési és szimulációs kutatást, fejlesztést és alkalmazást.
A jövőbeli összetett, heterogén és dinamikus, mindenütt jelenlévő számítási környezetekhez a mindenütt jelenlévő szimulációs rendszerek a következő alapvető jellemzőkkel rendelkeznek:
⑴ Mindenütt elérhető hozzáférhetőség:A szimulációs erőforrások mindenütt jelen vannak. A grid-technológiát kihasználva a szimulációs gridek lehetővé teszik-különféle szoftver- és hardverszimulációs erőforrások szolgáltatás-orientált biztosítását a mindennapi életben. Ez megvédi a felhasználókat az összetett, heterogén, mindenütt jelenlévő számítástechnikai környezetektől, egyetemesen elérhetővé teszi a szimulációs erőforrásokat, és kezeli a „mindenütt jelenlét” problémáját.
⑵ Bármikor, bárhol:A felhasználók munkahelyükön vagy lakóhelyükön hozzáférhetnek a szimulációs szolgáltatásokhoz anélkül, hogy egy dedikált számítógéphez lennének kötve. A grid technológia kiterjeszti a szimulációs alkalmazások termináljait a hálózat minden sarkára, teljesen megszabadítva a felhasználókat az időbeli és térbeli korlátoktól. Bármely hálózati eszköz hozzáférhet a szimulációs erőforrásokhoz és szolgáltatásokhoz a grid környezetben, teljesítve a „bármikor, bárhol” hozzáférés követelményét.
⑶ Adaptív:A szimulációs információs tér koherens szimulációs szolgáltatásokat nyújt, amelyek alkalmazkodnak a változó körülményekhez, és a felhasználói igényekhez szabott számítási környezetet biztosítanak.
⑷ átlátszó:A felhasználók minimális tudatos erőfeszítéssel érik el a szimulációs szolgáltatásokat. Az interakció rendkívül természetes,-még a felhasználó számára sem veszi észre-az úgynevezett implicit interakciót.
A mindenütt jelenlévő számítástechnikai koncepciók és technológiák szimulációs rácsokba történő integrálása hatékonyan kielégíti a mindenütt jelenlévő szimulációs környezetek-mobilitás, alkalmazkodóképesség, intelligencia és alkalmazásmodellek-felmerülő követelményeit, lehetővé téve a szimulációs információs terek számára, hogy adaptív környezeteket és konzisztens szolgáltatásokat nyújtsanak a felhasználói igényekhez igazodva. A grid-számítástechnika és a mindenütt jelenlévő számítástechnika-ubiquitous-szimulációs grid-technológia-a hálózatos modellezési és szimulációs kutatások és alkalmazások új fókuszpontjaként jelenik meg.
Összefoglalva, az automatizálási technológia jelenlegi tíz legfontosabb trendje azt mutatja, hogy az automatizálási innováció több kulcsszóban is összefoglalható: integráció, kommunikáció, együttműködés, energiahatékonyság, biztonság, szabványok és nyitottság. Ennek eredményeként számos új termék és koncepció született. Sok éven át az új automatizálás volt a legközvetlenebb erő a gyártás gyors fejlődésében. Ez az erő, amelyet elkerülhetetlenül az "innováció" hajtóereje hajt, kétségtelenül ragyogóan fog ragyogni az intelligens gyártás korszakában!