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一 發(fā)展工業(yè)自動化對提升傳統(tǒng)產業(yè)的意義
1 提高企業(yè)整體素質的有效途徑
從整體上看，我國傳統(tǒng)產業(yè)在技術裝備、能源和原料消耗、產品質量和管理水平等方面與發(fā)達國家相比仍存在很大差距。尤其是我國技術裝備水平與發(fā)達國家的差距有擴大的趨勢。在這樣嚴峻的形勢下，出路何在？大面積設備更新，國力難以承受；維持設備的現狀，拼設備生產，后果不堪設想，因此，應用電子技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，將兩者結合起來，才是提高企業(yè)素質和整體效益最現實、最有效的途徑之一。企業(yè)素質是裝備水平、技術水平、管理水平的綜合。工業(yè)自動化是提高工業(yè)企業(yè)的綜合素質的重要手段。如浙江大學工業(yè)自動化國家工程研究中心生產的SUPCON集散控制系統(tǒng)，集過程控制、操作優(yōu)化、生產管理于一身，形成一個高效益、高柔性、高質量的生產指揮系統(tǒng)，可以有效地提高裝備水平、技術水平和管理水平，投運后可以產生巨大的經濟效益。到目前為止，這一集散控制系統(tǒng)已經生產、應用了715套，在化工領域內占的份額是37%，產生的經濟效益是18.8億元。如果這樣的系統(tǒng)能在全國大面積的推廣應用，我國傳統(tǒng)產業(yè)的技術改造是指日可待的。
2 提高國家整體國力的主要手段
運用工業(yè)自動化技術和計算機應用技術，實現以提高經濟效益為總體目標的傳統(tǒng)產業(yè)的技術改造，已經成為提高國力的主要手段之一。目前，國與國、企業(yè)集團與企業(yè)集團之間展開了激烈的競爭。日本和西德十幾年前的經濟起飛，就是從這里開始的。后來美國在高度重視技術密集型的高技術產業(yè)的同時，十分重視工業(yè)自動化技術，美國的經濟能持續(xù)119個月高速增長，也是與用工業(yè)自動化技術改造傳統(tǒng)產業(yè)有密切關系。所以，這一項工作做好了，對提高國家整體國力都是很重要的。
3 調整工業(yè)結構的主要手段
工業(yè)自動化是電子技術、自動化技術、儀器儀算機、儀器儀表、通信、光學、聲學、計量、激光等諸多的電子技術和信息技術。因此，發(fā)展自動化技術，可以帶動眾多的技術向前發(fā)展。進而帶動整個工業(yè)的調整。記得前年李鵬同志來參觀我們的工業(yè)自動化國家工程研究中心時（1999年4月16日下午），他非常深刻地講了幾句話：你們國家工程研究中心有那么多軟件技術和硬件技術，應該在我們國家的工業(yè)結構調整中發(fā)揮作用。當然后來國家工程研究中心也是這樣做了。
4 迅速搞活大中型企業(yè)的有效手段
眾所周知，工業(yè)自動化投資少、見效快，可大幅度的節(jié)約能源。我國電力、鋼鐵、煉油、石化、化工、造紙等工業(yè)部門擁有上百套的集散控制系統(tǒng)，在其中36條生產線上的試點證明：在集散控制系統(tǒng)的基礎上，配上上位機，搞過程優(yōu)化，效益非常好，可以大幅度提高企業(yè)的技術、管理水平。如寶鋼冷軋廠用計算機控制系統(tǒng)改造，20人花了兩年半時間，投資了1300萬元，項目完成投運后，整個冷軋廠產生的效益使產值增加6個億，純經濟效益達2380萬元。
5 擴大國內需求的有效手段
發(fā)展工業(yè)自動化是一舉三得的事情。① 可以建立一大批產業(yè)，如儀器儀表、電子計算機產業(yè)、各類軟件產業(yè)和應用軟件產業(yè)等。② 可以改造一大批產業(yè)，用工業(yè)自動化的軟、硬件技術以及系統(tǒng)技術，可以大面積改造冶金、電力、石化、化肥、建材等工業(yè)部門。③ 可以拉動一大批產業(yè)，如電子元器件、各類接插件產業(yè)、各類金屬加工件產業(yè)，還有集成電路等。
對國內需求的拉動，因它是高技術，當然國家就要重點投資，銀行中大量存款可以有用武之地。因是高技術，高投入，也是高產出。根據市場調查，數據如下：儀表部分：全部采用國產的自動化軟、硬件系統(tǒng)，是550億；煉化部門：580億；鋼鐵領域：780億；電力系統(tǒng)：680億。瑞士一家知名雜志公布的調查結果是550億。美國年鑒報告是560億。也就是說這個領域擴大內需這一塊，大致是550～600億。可拉動如此巨大的國內市場。
二 自動化技術發(fā)展中存在的問題
(1) 缺乏高水平的系統(tǒng)成套能力 表現之一是儀表產品的結構不合理，60％的主控系統(tǒng)是70年代中期開發(fā)；表現之二是儀表品種滿足率低，這方面我們很缺乏，如特殊的工程項目120萬和60萬機組，要556個品種，滿足率不到40%。又如制漿造紙工業(yè)18類儀表，滿足率只有3類。缺口相當大，成套能力差；表現之三是系統(tǒng)開發(fā)設計能力低下，系統(tǒng)成套技術力量薄弱、手段落后。
(2) 缺乏高質量的成套控制裝置 是我國目前工業(yè)自動化最突出的問題之一。搞得好的國家如德國的工業(yè)發(fā)酵、大型注塑機、綜合機床（七種功能于一體）等成套裝置占世界份額相當大，分別是60%、95%和90%。而我國在這方面做得還很不夠，不能滿足生產需要，如我國有39萬臺工業(yè)鍋爐，但還沒有成套的專用控制裝置，沒有成套的專用控制系統(tǒng)。如果有，假如20萬元一套，按10%算，市場將是78億。工業(yè)發(fā)酵罐，3個類型（生物、酒、調味品），25m3以上我國有36萬臺工業(yè)發(fā)酵罐，從進料、控制，到出料全部實現自動化，用一成套專用裝置來控制，也賣20萬元一套，10%，就是72億，市場是相當的大，但我們是非常缺乏。
(3) 缺乏高質量的特種檢測儀表 高質量特種檢測儀表是主宰工業(yè)自動化系統(tǒng)的關鍵儀表，現場故障率80%來源于此。我國在這方面十分落后，如國產智能變送器的銷量，只占國外的1/10。又如紙張的灰分沒有在線檢測儀表，只能控制在15%～17%。因紙張由填料和紙漿兩部分組成，紙漿是12000元/噸，填料CaCO3（炭酸鈣）200元/噸。如果使用國產的在線檢測儀表及特種的紙張灰分變送器，可將紙張灰分控制在15%～35%，節(jié)約20%（填料代替20%的紙漿），效益將是巨大的。
(4) 缺乏商品化的成套工控軟件 工控軟件現在數量已很多，但商品化的程度比較低，市場占有率也很少。大型工廠現在用的幾乎都是國外的產品。
上述是目前在我國工業(yè)自動化領域中存在的問題，從技術角度分析，這種困難主要是由體制方面、重復引進方面、機械裝備和測試方面的原因造成的。
三 用工業(yè)自動化來提升改造傳統(tǒng)產業(yè)的關鍵技術
用什么樣的技術來提升改造傳統(tǒng)產業(yè)：一是軟件技術、二是硬件技術、三是集成技術。
1 軟件技術
(1) 先進控制技術 軟件技術最重要的是先進控制技術，是以現代控制理論為基礎的各種高級控制技術的總稱。包括預測控制、魯棒控制、模糊控制、智能控制、專家控制等。先進控制技術是工業(yè)過程控制技術中的核心技術之一，是解決復雜工業(yè)問題最有效的手段，也是傳統(tǒng)產業(yè)改造最有用的方法。特別是預測控制、智能控制技術，目前已經取得了重大進展。我國在80年代開始開發(fā)先進控制軟件，90年代進入工業(yè)應用。目前，在鋼鐵、煉油、造紙等工業(yè)部門已推廣400多套。在國外是80年代初開始先進控制軟件商品化的工作，到去年年底，據不完全統(tǒng)計，已經在全世界投運的有2233套，其中煉油工業(yè)有1500套。從目前的情況看，我們理論水平是不低的，國外產品優(yōu)于國內的最大特點是商品化程度高、市場份額大。
(2) 過程優(yōu)化技術 是在先進控制層確保生產過程平穩(wěn)運行基礎上，根據優(yōu)化工藝模型，進行以效益最大為目標的在線和離線計算，然后給出整個過程優(yōu)化條件，使整個過程在最優(yōu)化的狀態(tài)下運行。這種優(yōu)化控制技術，是綜合性的技術，在工業(yè)自動化中也是核心技術之一，而且是投資最少，見效最快的核心技術之一。當然也是在傳統(tǒng)產業(yè)技術的改造之中可以大量運用的技術。特別是其中的數據挖掘技術、數據校正技術、實時優(yōu)化技術、優(yōu)化設定技術，目前國內外產業(yè)界對這個問題都非常重視，而且有些國家花巨資進行這方面的研究。國內在80年代開始研究，特別是通過85科技攻關，取得了一大批這方面的成果。當時國家計委確定了34條生產線的過程優(yōu)化改造，其中31條通過驗收。通過這些工作，取得了效益，建立了信譽、形成了特色。國外90年代初，已經有了商品化軟件，當時向我國的煉油、鋼鐵、化工工業(yè)部門推銷了460余套。但由于這些軟件不符合我國的國情，或者局部不符合中國的國情，有的還維護滯后，應該說，到目前為止，已受到企業(yè)的冷落。
(3) 實時監(jiān)控軟件平臺 開發(fā)以實時數據庫為核心的監(jiān)控軟件支持系統(tǒng)，形成自主版權的實時監(jiān)控軟件平臺。要求該軟件平臺具有高可靠性、高安全性，可實現軟硬件互聯(lián)，以及很強的服務能力。其關鍵技術有：OPC技術、實時數據庫技術、動態(tài)圖形顯示技術、Internet/Intranet技術、平臺服務技術。
(4) 系統(tǒng)集成技術 是整個自動化技術關鍵技術中的關鍵；是控制軟件、優(yōu)化軟件和軟測量技術的集成；是新一代主控系統(tǒng)、智能儀表的集成；是檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理、決策、經營等功能的集成；是實現工廠綜合自動化系統(tǒng)的基礎技術。這個技術目前已有許多工業(yè)性試點，且應用情況相當好。當然這項工作還在做，如‘863’、‘973’等項目還在開展，要進一步深入下去。
2 硬件技術
(1) 集散控制系統(tǒng) 新一代的主控系統(tǒng)包括集散控制系統(tǒng)（DCS）、現場總線控制系統(tǒng)（FCS）、可編程控制系統(tǒng)（PLC）以及工業(yè)PC為基礎的開放式的控制系統(tǒng)（PCC），國家現在重點放在DCS上。我國自行開發(fā)的DCS，現在已具有國際90年代的水平。如浙江浙大中控技術有限公司的SUPCON JX、北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司的HS-2000，上海熱工儀表研究所的DK2900，現已投放市場。應該說國產DCS現已占據市場，銷量逐年大幅度增加。相反近兩年從國外引進DCS的數量已經明顯減少。
(2) 現場總線控制系統(tǒng) 現場總線控制技術是應用于生產現場，在現場儀表和控制儀表之間進行雙向全數字通信的技術，也是開放式、數字化、多點通訊、底層的一個網絡控制技術。應該說現場總線控制技術是帶有革命性的關鍵技術。我國在“九五”攻關中，在浙大、中科院、機械工業(yè)部設了三個點，三個點目前形勢非常好。現在我國的現場總線及智能化變送技術已經取得了一大批成果，有的已經進入工業(yè)應用。據我所知，浙大中控的HART總線儀表已開始大面積推廣應用。如在寧波、臺州、溫州高速公路上，有兩條全國最大的隧道，即大溪嶺湖霧嶺隧道和貓貍嶺隧道。大溪嶺湖霧嶺隧道就是用了浙大中控的現場總線技術，一年多來應用效果非常好。另一條隧道是全國最長的公路隧道，應該說是一個隧道群，現在也是以浙大中控HART現場儀表和現場總線技術為主體來實現的，是目前我國自動控制水平最高的隧道，主要控制通風、油道、照明等有關安全設備。
(3) 智能變送器技術 這里主要指特種變送器，開始用時一定會遇到困難，必須常用，在用的過程中不斷改進，就可以順利過關，進而成為名牌產品。
智能變送器技術是面大量廣的核心技術，需要解決的突出問題是系列化、智能化、網絡化、大量程、高精度、耐腐蝕，特別缺乏的質量儀表。
(4) 成套專用控制裝置 是一種專用計算機系統(tǒng)，是將專用控制軟件、軟測量技術耦合了專用控制裝置，軟件與硬件集成的綜合性技術。目前，在工業(yè)領域中特別缺乏專用控制裝置，如鋼鐵：高爐、焦爐、轉爐；煉油：加熱爐、反應器、精餾塔；石化：丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯；造紙：蒸煮器、蒸發(fā)器、打漿機。
四 工業(yè)自動化軟件產業(yè)的發(fā)展情況
1 軟件產業(yè)發(fā)展的規(guī)律
自動化就是硬件、軟件結合起來組成的系統(tǒng)。軟件非常重要，凡是有助于減少人機隔閡，有助于建立和諧人機環(huán)境的這樣一種理論、方法、技術和產品都會有強大的生命力，都會得到市場的青睞。例如，大規(guī)模并行處理技術、多媒體技術、開放系統(tǒng)技術、面向對象技術、網絡技術，這些都發(fā)展得非常快。另一個觀點就是技術創(chuàng)新是軟件產業(yè)發(fā)展的動力。軟件技術內在的發(fā)展規(guī)律是簡單者興、復雜者衰；開放者興、封閉者衰；自然者興、強制者衰。
2 軟件產業(yè)的發(fā)展轉折
本世紀初軟件產業(yè)將發(fā)生新的、全局性的轉折，主要的標志就是網絡化軟件的發(fā)展。一項重大技術的發(fā)展，都是有背景的，都需要環(huán)境的支撐。技術本身又有巨大市場和社會需求，只有這兩個條件都存在，重大技術才能得到很大發(fā)展。例如，公路交通網建立后與公路交通工具的需求，孕育和發(fā)展了轎車工業(yè)。馬路沒有、公路網沒有，轎車工業(yè)如何發(fā)展或公路網很多，但沒有人對交通工具的需求，轎車工業(yè)也不能發(fā)展，兩者都必須有。同理，軟件的網絡化和個人對軟件的需求，會使軟件產業(yè)得以蓬勃發(fā)展。
3 軟件產業(yè)的戰(zhàn)略轉折點
全球因特網的使用者，2000年底統(tǒng)計的數字是1.28億。其中英文者60%、西班牙文10%、日文9%、德文9%、法文4%、中文2%，也就是說我們中國人用因特網的數量還是很少的；第二個數據是中國的數據庫、數據庫中的數據量和利用效率。數據庫占全球的1/10、數據量占全世界1/100、數據庫中數據產生的效率是1/1 000。1/10、1/100、1/1 000，層次越高，比例越小；第三個數據是信息服務業(yè)和信息制造業(yè)的比例，美國1:0.51、日本1:0.96、韓國1:5.66、中國是1:11.29，我們的比例是相當的低。這3個數據說明我們的信息資源太少，而且信息傳遞速度太慢，所以盡管有那么多數據量，而效率只有1/1 000。我們要從這方面加以改進，必須大力發(fā)展網絡化軟件。
4 軟件產業(yè)發(fā)展的突破口
以開發(fā)各類應用軟件作為軟件產業(yè)發(fā)展的突破口，我有如下意見：
(1) 應優(yōu)先支持以中文背景的應用軟件產業(yè)，特別是我們工業(yè)自動化領域的應用軟件。應該說我們這方面的發(fā)展還是很好的，有很多高科技公司正致力于這一事業(yè)。
(2) 重點支持與國家安全緊密相關的應用軟件產業(yè)，例如實時的嵌入式軟件、安全保密軟件、反病毒軟件、高可靠性軟件等。
(3) 大力支持與其它產業(yè)有關的、作用重大的應用軟件產業(yè)，例如交通、金融、電信、稅務、環(huán)保等管理軟件，現在發(fā)展都非常快。如今，工業(yè)自動化已經擴展到交通、金融、電信、稅務、環(huán)保等領域里。這中間有計算機輔助設計軟件、電子商務軟件、計算機仿真軟件和各類名牌產品的保真防偽的監(jiān)控軟件。例如浙大中恒世紀實業(yè)公司主要從事全國主要商品的保真防偽系統(tǒng)，以及整個物流的管理和輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已在名茶、名煙和農資三個領域全面鋪開，試點都已成功，之后就在名煙領域全面打開。其實，該防偽技術就是利用二維條型碼，它是一個在線、實時、閉環(huán)的計算機網絡技術，防偽效果很好，并且受到國家領導人的肯定和鼓勵。所以，通過開發(fā)各類應用軟件作為突破口是大有作為的。
五 改造傳統(tǒng)產業(yè)的措施
1 中國工業(yè)過程自動化高技術產業(yè)化重大專項
前兩年國家計委啟動了一個工業(yè)過程自動化高技術產業(yè)化重大專項，旨在把我們的工業(yè)過程自動化高技術全面產業(yè)化。其主導思想是：希望加快工業(yè)自動化產業(yè)的發(fā)展，培育新的經濟增長點，促進傳統(tǒng)產業(yè)技術升級，提高國民經濟的整體素質。這個重大專項，目前已啟動了36個，浙大中控、中自、中恒這三個高科技公司各獲得一項，總投資40多億，現在整個工作進展比較順利。希望通過這種重大示范工程的成功，把其中的軟件、硬件、系統(tǒng)的成果進一步向全國幅射，以利于整個國家工業(yè)自動化高技術產業(yè)化工作的推動。
2 寧波市工業(yè)過程自動化高技術產業(yè)化的重大專項
根據國民經濟和社會發(fā)展的需求，圍繞寧波高技術發(fā)展方面的特定任務和目標，對帶有戰(zhàn)略性、全局性特點的，以及對產業(yè)發(fā)展具有帶動作用的一些高技術自動化軟硬件技術及系統(tǒng)進行產業(yè)化開發(fā)。該工程即寧波工業(yè)過程高技術產業(yè)化重大專項，又命名為“1525”工程――要建立一個可以和國外大公司抗衡的、大型的開發(fā)基地（要求有強大的系統(tǒng)的開發(fā)能力；軟件、硬件、系統(tǒng)的集成能力；綜合的設計能力；強大的培訓能力及工程的實施能力），要求很高，總投資1個億；扶植和建立5個國內外知名的、市場占有率較大的龍頭企業(yè)，用我們的工業(yè)自動化軟件技術、硬件技術去武裝和扶植寧波市的、我們看得中的、有影響的企業(yè)，從而使它成為龍頭企業(yè)。所謂龍頭企業(yè)是全國的市場份額名列前茅，這樣的要求是較高的，總投資也是1個億；另外要建立25個用工業(yè)自動化軟硬件技術和系統(tǒng)技術來武裝的不同行業(yè)的示范工程25個，進而全面推動整個寧波市的傳統(tǒng)工業(yè)技術改造。這項工作作為全國的試點，將要在國內推廣開。該項目總投資3個億。
3 浙江省工業(yè)過程自動化技術產業(yè)化重大專項
浙江省工業(yè)過程自動化高技術產業(yè)化重大專項，根據浙江省的特點，對促進新興產業(yè)的形成和推動產業(yè)技術升級有重大影響，且技術含量高、附加值高、市場前景好、經濟社會效益顯著、帶動性強的關鍵技術進行集成，形成規(guī)模化生產，為產業(yè)大面積推廣應用起示范作用。浙江省現在在冶金、電力、煉油、化工、石化、生化、化肥、造紙、制藥、機械、釀造、環(huán)保12個領域中，分別選取一個示范工程，把它的軟硬件技術和系統(tǒng)技術集成后全面推開，促進全省的傳統(tǒng)產業(yè)技術改造，總投資10個億。這一工作，對全國高技術產業(yè)化是一個巨大的推動。
作者簡介：
孫優(yōu)賢（1940－），男，浙江諸暨人，浙江大學教授、博導，中國工程院院士，現任浙江大學工業(yè)自動化國家工程研究中心主任，并任浙江省人大副主任、浙江省民盟主委、民盟中央常委會委員，同時任中國自動化學會副理事長，中國化工學會自動化委員會主任、浙江省自動化學會理事長。主要的學術專長是：魯棒控制理論應用，容錯控制理論應用，工業(yè)過程建模、控制及優(yōu)化，工廠綜合自動化系統(tǒng)，工業(yè)過程控制與優(yōu)化商品化軟件，造紙過程自動化系統(tǒng)軟件、硬件的研究與開發(fā)，現場總線控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)，系統(tǒng)集成、成套專用控制裝置，將魯棒控制、過程優(yōu)化、軟測量和特殊檢測等技術進行集成和成套。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號