I. Inteligentna instrumentacija
Znotraj nadzornih sistemov instrumenti služijo kot temeljne komponente, katerih tehnološki napredek je vzporeden z razvojem tehnologije nadzornih sistemov. S teorijo nadzora, ki zdaj napreduje v novo dobo inteligentnega nadzora, je postala inteligentna preobrazba avtomatiziranih instrumentov neizogibna.
Inteligentna evolucija instrumentov in merilnikov izhaja predvsem iz razvoja in uporabe mikroprocesorjev in tehnologij umetne inteligence. Na primer, uporaba inteligentnih tehnik, kot so nevronske mreže, genetski algoritmi, evolucijsko računanje in kaotični nadzor, omogoča instrumentom in merilnikom, da dosežejo visoko hitrost, visoko učinkovitost, večnamenskost in večjo prilagodljivost. Drug primer vključuje uporabo tehnologije mehkega sklepanja, ki temelji na mehkih pravilih za sprejemanje različnih vrst mehkih odločitev glede dvoumnih odnosov med objekti. Poleg tega programsko{3}}temelječe tehnike filtriranja signalov-, kot so hitra Fourierjeva transformacija (FFT), kratka-časovna Fourierjeva transformacija (STFT) in valčkova transformacija-ponujajo učinkovita sredstva za poenostavitev strojne opreme, izboljšanje razmerij-in-šumom in izboljšati dinamične lastnosti senzorja. Poleg tega umetne nevronske mreže izkoriščajo zmogljive zmogljivosti, vključno s samo{10}}učenjem, samo-prilagajanjem, samo-organizacijo, funkcijami asociativnega pomnilnika in lastnostmi preslikave črne-skrinjice za nelinearna kompleksna razmerja med vhodi in izhodi.
Trenutno je najšibkejši in razvojno-kritični sektor na kitajskem področju inteligentne tehnologije temeljna industrija instrumentov, merilnikov in senzorjev. S hitrim napredkom znanosti in tehnologije ter nenehnim povečevanjem ravni avtomatizacije bo kitajska instrumentalna industrija doživela nove transformacije in dosegla nov razvoj. Visoko-tehnološka usmerjenost instrumentacijskih izdelkov, zlasti njihova inteligenca, bo postala glavna smer za prihodnji razvoj instrumentalne znanosti, tehnologije in industrije. Inteligentni instrumenti in merilniki, ki temeljijo na teoriji inteligentnega krmiljenja, so napredovali na naslednjih področjih:
① Strokovni krmilniki
Strokovni nadzorni sistemi (ECS) predstavljajo bistven pristop k nadzoru,-ki temelji na znanju. Ti sistemi delujejo kot programski okviri, opremljeni z obsežnim specializiranim znanjem in izkušnjami. Z uporabo umetne inteligence in računalniške tehnologije sklepajo in presojajo na podlagi znanja in strokovnega znanja, ki ga zagotovi eden ali več strokovnjakov za področje. S simulacijo postopkov odločanja-človeških strokovnjakov rešujejo zapletene probleme, ki za optimalne rešitve zahtevajo človeško strokovno znanje.
② mehki krmilniki
Krmilniki z mehko logiko (FC), znani tudi kot krmilniki z mehko logiko (FLC), so pridobili široko uporabo v industrijskem krmiljenju zaradi svoje sposobnosti obvladovanja negotovosti, nenatančnosti in mehkih informacij. Omogočajo učinkovito kontrolo procesov, kjer je matematično modeliranje nepraktično, in rešujejo težave, ki presegajo običajne metode nadzora.
③ Krmilnik nevronske mreže
Uporaba nevronskih mrež v industrijskih krmilnih sistemih povečuje zmogljivosti obdelave informacij in dviguje sistemsko inteligenco. Krmiljenje nevronske mreže, skrajšano kot nevronska kontrola, uporablja tehnologijo nevronske mreže za modeliranje kompleksnih nelinearnih objektov. Deluje kot krmilnik, izvaja optimizacijske izračune, izvaja sklepanje ali obravnava diagnozo napak.
Opozoriti je treba, da na področju inteligentnih instrumentov kljub številnim publikacijam kitajskih učenjakov o nevronskih mrežah, mehkem nadzoru ali kaotičnem nadzoru ostajajo stroga, natančna in resnično inovativna dela in dosežki redki. Nekatere-vrhunske instrumente in merilnike je še vedno treba uvoziti iz tujine.
II. Omrežni nadzorni sistemi
Nadzorni sistemi v 21. stoletju bodo integrirali mreženje z nadzorom. Raziskave o omrežnih nadzornih sistemih (NCS) so postale ena najbolj-tem na področju avtomatizacije. Ko komunikacijska omrežja postanejo integrirana kot osrednja komponenta v nadzornih sistemih, to znatno obogati tehnologije in metodologije industrijskega nadzora. Prinesel je bistvene spremembe sistemov avtomatizacije in industrijskih krmilnih sistemov v smislu arhitekture, metod nadzora in pristopov k-sodelovanju človek-stroj. Hkrati je uvedel nove izzive, kot so povezovanje med nadzorom in komunikacijo, časovni zamiki, metode razporejanja informacij, pristopi porazdeljenega nadzora in diagnosticiranje napak.
Pojav teh novih izzivov zahteva stalne inovacije v metodah in algoritmih nadzora v omrežnih okoljih. Zaradi stalnega napredka računalniških, komunikacijskih in omrežnih tehnologij so tradicionalne nadzorne domene podvržene transformaciji brez primere in se razvijajo proti omrežnim arhitekturam. Strukture nadzornega sistema so napredovale od začetnega CCS (računalniško centraliziran nadzorni sistem) do druge-generacije DCS (razdeljenega nadzornega sistema) in zdaj proti prevladujočemu FCS (kontrolni sistem fieldbus). Povpraševanje po-hitrostnem prenosu velike-količine podatkov, kot so slike in glasovni signali, je dodatno spodbudilo integracijo industrijskega Etherneta z nadzornimi omrežji. Ta val omrežnih industrijskih krmilnih sistemov vključuje več sodobnih tehnologij-vključno z vgrajenimi sistemi, več-standardno medsebojno povezljivostjo industrijskih nadzornih omrežij in brezžičnimi tehnologijami-, s čimer širi razvojni prostor za industrijski nadzor in ustvarja nove priložnosti.
Spodbujanje industrializacije z informatizacijo služi kot močno jamstvo za trajno hitro gospodarsko rast in ključno sredstvo za preoblikovanje tradicionalnih industrijskih arhitektur. Kot predstavnik informacijske tehnologije integracija omrežne tehnologije z industrijskimi nadzornimi sistemi bistveno dviguje zmogljivosti nadzornega sistema. Preoblikuje razmeroma zaprte strukture upravljanja informacij podjetja obstoječih industrijskih nadzornih sistemov in se prilagaja potrebam sodobnega upravljanja avtomatizacije-v celotnem podjetju. Omrežna tehnologija je spodbudila transformacijo tradicionalnih arhitektur industrijskih nadzornih sistemov.
Vključevanje fieldbus, etherneta, več medsebojnih povezav industrijskih nadzornih omrežij, vgrajene tehnologije in brezžične komunikacije v industrijska nadzorna omrežja zagotavlja prvotno stabilnost in-zahteve nadzornih sistemov v realnem času, hkrati pa povečuje odprtost sistema in interoperabilnost. To izboljša prilagodljivost sistema različnim okoljem. V današnji dobi gospodarske globalizacije ta omrežna arhitektura industrijskega nadzornega sistema podjetjem omogoča krmarjenje s tržno konkurenco brez primere. Pospešuje razvoj novih izdelkov, zmanjšuje proizvodne stroške in izboljšuje informacijske storitve, kar predstavlja velike razvojne možnosti.
III. Brezžična industrijska komunikacija
Brezžične industrijske komunikacije so še ena vroča tema na področju avtomatizacije. Podjetja za industrijsko krmiljenje vse bolj priznavajo, da bo brezžična tehnologija tvorila temelj za naslednji tehnološki preskok, ki bo znatno povečal učinkovitost obratov in zagotovil varnost uporabnikov.
Ker postaja brezžična tehnologija vse bolj razširjena, različni dobavitelji ponujajo vrsto tehnologij strojne in programske opreme za lažjo integracijo komunikacijskih zmogljivosti v izdelke. Podprti komunikacijski standardi vključujejo Bluetooth, Wi-Fi, GPS (Globalni sistem za določanje položaja), 5G in WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Vendar pa je pri dodajanju funkcij brezžične povezljivosti izbira ustreznih čipov in povezane programske opreme (ob predpostavki, da izbrana implementacija deluje pravilno in izpolnjuje ustrezne zahteve za preverjanje) lahko zelo zahtevna. Tudi pri uspešni zasnovi lahko neuspeh pri optimizaciji zmogljivosti, porabe energije, stroškov in obsega prepreči uspeh na trgu. Današnje najbolj vroče tehnologije niso nujno najboljši komunikacijski standardi ali tisto, kar stranke potrebujejo. Zato bi morale biti izbrane izvedbe strojne in programske opreme prilagodljive: vsaka nova generacija izdelkov ne bi smela zahtevati začetka iz nič.
Trend vstopa brezžične tehnologije v industrijske aplikacije je nesporen, zlasti tam, kjer so žične rešitve nepraktične. Vendar to zahteva nenehno izpopolnjevanje same brezžične tehnologije. Zanesljivost, varnost komunikacije in-zmogljivost v realnem času, združljivost in druge zmogljivosti zahtevajo nadaljnje izboljšave. Posledično bo v kratkem industrijska brezžična tehnologija ostala razširitev tradicionalnih žičnih rešitev, pri čemer bo večina instrumentov in izdelkov za avtomatizacijo vključevala vgrajene zmogljivosti brezžičnega prenosa. Na mednarodni ravni so raziskave brezžične tehnologije še vedno v povojih, ustrezni standardi pa se razvijajo. Kitajske raziskovalne ustanove dejavno sodelujejo v tem procesu, kar je prispevalo k napredku brezžične tehnologije v kitajski procesni industriji.
Glede na to, da brezžična tehnologija ostaja v fazi raziskav in razvoja ter izpopolnjevanja, je njena funkcionalnost sama po sebi omejena. Poleg tega v domeni avtomatizacijske tehnologije ni univerzalno priznanega in dokazanega standarda brezžične tehnologije, ki bi bil dovolj zanesljiv za-aplikacije nadzora v realnem času, kar je omejitev, ki postane še posebej izrazita v scenarijih z zelo kratkimi časi cikla. Posledično je trenutni obseg uporabe brezžične tehnologije omejen na pridobivanje podatkov in spremljanje (SCADA).
Ko pa se zanesljivost izboljšuje, bo brezžična tehnologija našla širše uporabe. Brezžična komunikacija bo v prihodnjih letih doživela hitro rast, vendar ne bo nadomestila žične komunikacije. Stabilnost, zanesljivost in varnost, ki so značilne za žične sisteme, se bodo ohranile. Brezžične rešitve bodo izpodrinile žične le tam, kjer je žična izvedba nepraktična ali prehibo draga. Organska integracija brezžičnih in žičnih sistemov z izkoriščanjem njihovih prednosti bo zagotovila nove poti za povečanje produktivnosti. Uporabite žično komunikacijo, kjer je to primerno, in brezžično komunikacijo, kjer je primerno. Ker tako žična kot brezžična komunikacija podpirata protokol TCP/IP, je mogoče ti dve komunikacijski metodi organsko integrirati, da izkoristita svoje prednosti in povečata produktivnost.
IV. Internet stvari in avtomatizacija
Danes je internet stvari (IoT) verjetno eden najpogosteje predstavljenih izrazov v večjih medijih, ki je tesno povezan s pojmom "inteligenca". Z vidika »upravljanja, nadzora in inteligence« imata internet stvari in industrijska avtomatizacija skupno linijo. Industrijska avtomatizacija zajema pridobivanje podatkov, prenos in računanje, medtem ko IoT vključuje celovito zaznavanje, zanesljiv prenos in inteligentno obdelavo-oboje je bistveno med seboj povezano.
IoT daje večji poudarek brezžični povezljivosti, množičnemu zbiranju podatkov in inteligentnemu računanju. Razmerje med internetom stvari in tehnologijo avtomatizacije je globoko prepleteno. Ključna razlika je v povezljivosti: "Tradicionalna omrežja za avtomatizacijo se pretežno zanašajo na žične povezave z omejenim dosegom, medtem ko senzorska omrežja uporabljajo predvsem brezžične prenosne poti, kar omogoča veliko širšo povezljivost." Zaradi te inherentne povezave je naravno, da proizvajalci industrijske avtomatizacije raziskujejo priložnosti v razvoju IoT.
Ključne aplikacijske domene za IoT vključujejo: aplikacije v industrijski proizvodnji izdelkov, sledenje, spremljanje napredka in sledenje kakovosti; Aplikacije v sistemih za spremljanje, sledenje in proti-ponarejanju dragocenega blaga in nevarnih materialov; Aplikacije v elektronskih poverilnicah za velike konference,-sestanke na visoki ravni in pomembne dogodke; izdajanje elektronskih vstopnic za-območja z velikim prometom na večjih športnih dogodkih, koncertih in turističnih znamenitostih (npr. Shanghai World Expo); IoT tehnologija za cestninjenje prometa, avtomatsko identifikacijo na daljavo in upravljanje različnih vrst vozil; Tehnologija IoT za samodejno identifikacijo, snemanje, pozicioniranje in poizvedovanje osebja znotraj določenih območij; IoT tehnologija za popolno-sledljivost procesov v verigah živinoreje in živilske industrije; tehnologija interneta stvari v sektorjih kmetijstva, pomoči ob nesrečah in odzivanja na nujne primere; IoT tehnologija za upravljanje dragocenih in kritičnih sredstev; Tehnologija interneta stvari za aplikacije celotnega-procesa v oblačilih blagovnih znamk; IoT tehnologija za upravljanje knjižnic; Uporaba tehnologije IoT pri upravljanju vojaškega strelnega orožja, upravljanju osebja, upravljanju vozil, upravljanju materiala in varnosti/zaupnosti; Uporaba tehnologije IoT v letalskem, avtomobilskem in drugih sektorjih; Uporaba tehnologije IoT v maloprodajni industriji; Uporaba tehnologije IoT v socialni varnosti; Uporaba tehnologije IoT v razvoju pametnih mest; in komunikacijske tehnologije kratkega-dometa: čipi Zigbee, komunikacijski moduli Zigbee, omrežja Zigbee, GPS, RTLS (Real-Time Location Systems), tehnologija Bluetooth, UWB (Ultra-Wideband) tehnologija in aplikacije; Omrežja EPC (Electronic Product Code): označevanje EPC, vmesna programska oprema EPC, strežniki EPC, platforme javnih storitev EPC, omrežja EPC; senzorska omrežja, mobilna komunikacijska omrežja, globalna omrežja za določanje položaja in sorodna aplikacijska omrežja; sistemi programske opreme za analizo poslovne inteligence itd.
»Internet stvari« je ovrgel tradicionalno miselnost, ki je fizično ločevala infrastrukturo od infrastrukture IT. Učinkovito povezuje fizične objekte, kot so ceste in zgradbe, z osebnimi računalniki, mobilnimi telefoni, gospodinjskimi aparati, transportnimi sistemi in IT infrastrukturo. To omogoča celovito medsebojno povezljivost v državni upravi, proizvodnji, družbenem upravljanju in osebnem življenju posameznikov.
Z vidika industrijske verige, ki jo zahteva IoT, navzgornje tehnologije in industrije vključujejo samodejno krmiljenje, zaznavanje informacij in radiofrekvenčno identifikacijo (RFID), medtem ko se nižje osredotočajo na aplikacije IoT. Industrijski strokovnjaki nadalje zatrjujejo: "Tradicionalna industrijska avtomatizacija je dejansko del interneta stvari," in pozivajo proizvajalce avtomatizacije industrijskega krmiljenja, naj postanejo gonilna sila za implementacijo interneta stvari. Kot konvergenčna točka informatizacije in avtomatizacije ima IoT ogromen potencial in prednosti. Nekatere organizacije so močno prepoznale njegov potencial za optimizacijo procesov upravljanja in delovnih tokov proizvodnje ter tako dosegle prve uspehe. Tradicionalna avtomatizirana omrežja so presenetljivo podobna senzorskim omrežjem znotraj IoT.
V. Računalništvo v oblaku in avtomatizacija
Nacionalni laboratorij Argonne
Računalništvo v oblaku predstavlja razvoj porazdeljene obdelave, vzporedne obdelave in omrežnega računalništva-ali bolje rečeno komercialno uresničitev teh konceptov računalništva. Njegovo jedro je shranjevanje in računanje množičnih podatkov, s posebnim poudarkom na tehnologiji virtualizacije. Računalništvo v oblaku je v bistvu internetni-superračunalniški model, ki povezuje ogromne vire za zagotavljanje različnih storitev IT uporabnikom.
Na primer, model računalništva v oblaku bo prinesel pomembne spremembe v industriji programske opreme za avtomatizacijo. Ključne spremembe vključujejo:
① Arhitekture sistemov za avtomatizacijo bodo postale bolj prilagodljive, s porazdeljenimi arhitekturami, ki se bodo razširile na širše lestvice.
V sodobnih velikih -projektih industrijske avtomatizacije in informatizacije sistemi postajajo vse bolj zapleteni in množični. Obstoječe omrežne in sistemske arhitekture niso več opremljene za učinkovito obvladovanje teh izzivov. Revolucionarni koncept računalništva v oblaku je temeljito razbil toge arhitekturne okvire, ki jih tradicionalno najdemo v sistemih za avtomatizacijo. Znotraj sistemov računalništva v oblaku sistemi avtomatizacije in informatizacije ne delujejo več zgolj na enem samem fiksnem računalniku. Namesto tega delujejo v celotnem omrežju, vključno z internetom, pri čemer izkoriščajo omrežje kot celoto za dodeljevanje sistemskih virov in izvajanje različnih funkcij.
② Analiza in obdelava množičnih informacij bosta postali standardni funkciji programske opreme za avtomatizacijo.
V sodobnih obsežnih-projektih avtomatizacije obseg avtomatiziranih in informacijskih podatkov še naprej eksponentno narašča in opisovanje tega kot "ogromnega" ni pretiravanje. Posledično so vrste baz podatkov, modeli shranjevanja podatkov in vzorci branja/poizvedovanja podatkov, ki se trenutno uporabljajo v programski opremi za avtomatizacijo, osredotočeni na natančno in pravočasno obdelavo velikih količin podatkov. Ravnanje z množičnimi informacijami je postalo eno od ozkih grl, ki omejuje razvoj programske opreme za avtomatizacijo.
V dobi računalništva v oblaku lahko uporabniki izkoristijo računalniško moč različnih platform strojne opreme in omrežij na različnih ravneh. Z lahkoto lahko uporabljajo storitve (SaaS), platforme (PaaS) in računalniško strojno opremo/omrežne vire (IaaS) v "oblaku", s čimer popolnoma integrirajo računalniške zmogljivosti javnega omrežja. Zaradi tega sta analiza in obdelava obsežnih podatkov o avtomatizaciji in informacijah izvedljiva, kar izpolnjuje zahteve-aplikacijskih sistemov velikega obsega, hkrati pa omogoča nadzor kompleksnih avtomatskih in informacijskih sistemov.
③ Popolna preobrazba modelov inženirskega razvoja.
V dobi računalništva v oblaku razvoj inženirskih projektov ni več omejen na posamezne računalnike. Model SaaS uporabnikom omogoča neposredno uporabo programske opreme na strežnikih prodajalcev programske opreme za avtomatizacijo prek interneta. Razvojni proces poteka znotraj omrežja računalništva v oblaku in po zaključku se ustvari neposredno izvedljiv inženirski projekt.
④ Preoblikovanje servisnih modelov prodajalcev programske opreme in zmanjšanje stroškov vzdrževanja.
Model računalništva v oblaku tudi zmanjšuje stroške storitev za prodajalce programske opreme. Prej so prodajalci morali zagotoviti tehnično podporo in vzdrževanje programske opreme za avtomatizacijo, ki deluje v različnih okoljih strojne in programske opreme. V dobi oblaka morajo vzdrževati samo en primerek programske opreme na svojih strežnikih.
⑤ Zmanjšuje zahteve glede strojne opreme za sisteme avtomatizacije in dviguje status programske opreme v industriji.
Ne glede na to, ali gre za zasebne oblake, ki temeljijo na notranjih omrežjih podjetja, ali hibridne oblake z zunanjo povezljivostjo, cilj obeh je dinamično dodeljevanje računalniških virov. To omogoča bolj gladko in stabilnejše delovanje sistema, kar bistveno zmanjša zahteve glede strojne opreme brez ogrožanja učinkovitosti. Splošno priznano je, da v sedanjih sistemih avtomatizacije programska oprema služi kot "duša", vendar ima razmeroma nizko vrednost, saj predstavlja le 5%-10% skupnih stroškov. V dobi računalništva v oblaku, ko se zahteve po strojni opremi zmanjšujejo, zahteve glede programske opreme pa postajajo vse strožje, se bosta vrednost in pomen programske opreme v industriji avtomatizacije znatno povečala.
⑥ Nove tehnologije in produktne filozofije bodo postale jedro konkurence.
Nedvomno bo model računalništva v oblaku prinesel globoko preobrazbo v industriji programske opreme za avtomatizacijo. Kako krmariti v trendih razvoja IT? Kako razviti programsko opremo za avtomatizacijo naslednje-generacije, ki temelji na računalništvu v oblaku? Kako zagotoviti združljivost podedovanih različic programske opreme za avtomatizacijo s platformami v oblaku? Kako nadgraditi tradicionalne sisteme avtomatizacije na sisteme,-ki temeljijo na oblaku? To bo postalo glavni pomislek za industrijska podjetja. Z dozorevanjem tehnologije računalništva v oblaku in prizadevanjem sektorja avtomatizacije bo kitajski razvoj sistemov avtomatizacije, ki izkoriščajo "računalništvo v oblaku", hitro napredoval. To je tudi vprašanje, ki bi mu morala biti kitajska industrija avtomatizacije zelo pozorna.
VI. Avtomatizacija v nizko-ogljičnem gospodarstvu
Avtomatizacija v nizko{0}}ogljičnem gospodarstvu je široka in kritična tema. To ponazarjamo na primeru procesne industrije. Procesna industrija zajema sektorje, kot so petrokemična, rafinerska, kemična, metalurška, farmacevtska, gradbeni materiali, lahka industrija, proizvodnja papirja, rudarstvo, varstvo okolja in proizvodnja energije-, ki imajo prevladujoč položaj v kitajskem nacionalnem gospodarstvu. Ti sektorji imajo ključno gospodarsko vlogo, saj letna vrednost proizvodnje kitajskih podjetij procesne industrije predstavlja 66 % skupne letne vrednosti proizvodnje vseh industrijskih podjetij po vsej državi.
Razvitost procesnih industrij neposredno vpliva na gospodarsko podlago države. Kot ogromen sektor, ki zavzema vitalni položaj, procesna industrija služi kot ključni temeljni steber za nacionalno gospodarsko rast in predstavlja bistven sestavni del proizvodnje. Zanje je značilno ravnanje z neprekinjenimi ali občasnimi materialnimi in energetskimi tokovi, večinoma proizvajajo blago v velikih-serijah.
Primarne proizvodne in predelovalne metode v procesni industriji vključujejo kemične reakcije, ločevanje in mešanje. V dobi ekonomije znanja 21. stoletja bodo procesne industrije-kot tradicionalni proizvodni sektorji-ostale ključni stebri gospodarskega razvoja. Te industrije so glavni proizvajalci energije in surovin ter pomembni porabniki energije, zaradi česar so varčevanje z energijo, zmanjšanje porabe in nadzor nad emisijami kritični. Pogoste pomanjkljivosti v teh sektorjih vključujejo visoko porabo energije, močno onesnaženje, slabo kakovost izdelkov, zastarele proizvodne procese, nizko stopnjo avtomatizacije, šibke prakse upravljanja, nizko integracijo informacij in nezadostno splošno konkurenčnost. Industrija je največji sektor kitajskega gospodarstva in je tudi glavni porabnik energije in virov ter glavni povzročitelj onesnaževanja okolja. Procesne industrije so zato postale glavni cilj izboljšav, zlasti v šestih glavnih sektorjih: rafiniranje nafte, kemikalije, jeklo, proizvodnja električne energije, neželezne kovine in gradbeni materiali. Ti sektorji predstavljajo skoraj 70 % nacionalne industrijske porabe energije.
Strokovnjaki trdijo: Prvič, ciljanje na nastajajoče probleme in panoge,-ki jih vodijo trendi, je bilo vedno ključna skrivnost za uspešno inovacijo v vseh sektorjih! Nastajajoča vprašanja se nanašajo na velike izzive, ki zahtevajo osredotočeno pozornost za prihodnji razvoj človeške družbe; panoge, ki jih-poganjajo trendi, označujejo projekte z ogromnim potencialom v prihodnosti.
Kateri so torej glavni izzivi, ki zahtevajo osredotočeno pozornost za prihodnji razvoj človeške družbe in projekte z ogromnim potencialom v prihodnosti? Nedvomno so eno takih področij projekti, ki služijo »nizko-ogljičnemu gospodarstvu« in »nizko-ogljičnim tehnologijam«! »Nizko{2}}ogljično gospodarstvo« je postalo pomembna strateška izbira za raziskovalne ustanove in podjetja. Z drugimi besedami, močno spodbujanje razvoja »nizko-ogljičnega gospodarstva« neizogibno zagotavlja pobudo za inovacije za raziskovalne projekte in razvoj trga. Svetovno gospodarstvo trenutno pospešuje svoj prehod na »nizko-ogljično gospodarstvo«, ki je ustvarilo številne nove točke gospodarske rasti. »Nizko-ogljično gospodarstvo« bo temelj prihodnje nacionalne konkurenčnosti in konkurenčnosti podjetij. Pametna podjetja so odlična pri izkoriščanju priložnosti, preoblikovanju proizvodnih metod in prevzemanju vodstva-s spreminjanjem pasivnosti v proaktivnost. Izkoriščajo spremembe v paradigmah družbenega razvoja kot motorje za pospešeno rast in si prizadevajo zavzeti visoko raven v nizko{12}}ogljičnem gospodarstvu.
Pri oblikovanju korporativnih razvojnih strategij bi morala podjetja razmisliti, kako vzpostaviti »nizko-ogljično strategijo« in si prizadevati za rast v skladu z nacionalnimi trendi trajnostnega razvoja. Kot je znameniti vodstveni guru Peter Drucker izjavil: "Nihče ne more nadzorovati sprememb, lahko pa jih vsakdo prehiti!" Kitajska procesna industrija mora sprejeti to načelo in si prizadevati ostati pred krivuljo. Nizko{3}}zmanjšanje emisij ogljika je nacionalni imperativ, zgodovinsko poslanstvo in obveznost procesnih podjetij. Sprejemanje "nizko-ogljičnega" predstavlja glavno poslanstvo za te industrije.
VII. Avtomatizacija v varnosti na delovnem mestu
Avtomatizacija v varnosti na delovnem mestu je v zadnjih letih postal pogosto uporabljen izraz! Ta skok izvira iz nenehnega pojavljanja različnih nesreč na delovnem mestu, kar spodbuja vse večje povpraševanje po tehnologijah avtomatizacije za izboljšanje varnosti. Zdaj je nujna prednostna naloga, kako učinkovito izkoristiti napredne tehnologije, kot sta avtomatizacija in informatizacija, za dvig varnostnih standardov na delovnem mestu. Posledično je država predlagala strategijo "Znanost in tehnologija za varnost"! Razvoj varnosti je enako neločljiv od avtomatizacije. Varnost v proizvodnji lahko kategoriziramo v mehansko varnost in varnost procesa.
Varnost strojev predvsem ščiti osebje in je bila deležna velike pozornosti. Varnostna stikala, varnostni gumbi, varnostna vrata in varnostne preproge so postali nujni v tovarnah, spremljajo pa jih izdelki, kot so varnostni senzorji, varnostni PLC-ji, varnostna vodila in varnostni Ethernet. Procesna varnost zagotavlja varnost proizvodnih procesov. Danes številni dobavitelji avtomatizacije razmišljajo o zagotavljanju varnostnih rešitev. Prava varnostna rešitev vključuje več kot le dobavo enega ali več varnostnih izdelkov; gre predvsem za povečanje varnosti uporabnikove opreme. Še vedno je potreben boljši razvoj, kako vgraditi varnostne funkcije v uporabnikove stroje in opremo ter izboljšati zagotavljanje varnosti brez vpliva na proizvodni proces.
Avtomatizacija se nanaša na proces, kjer stroji ali naprave sami delujejo ali se nadzorujejo v skladu z vnaprej določenimi programi ali navodili brez človeškega posredovanja. Sprejetje tehnologije avtomatizacije ne samo, da osvobodi ljudi napornega fizičnega dela, določenih miselnih nalog in težkih ali nevarnih delovnih okolij, ampak tudi razširi človeške zmožnosti, znatno poveča produktivnost dela in poveča sposobnost človeštva za razumevanje in preoblikovanje sveta. Zato stroji, oprema, sistemi ali procesi (proizvodni in upravljavski procesi) dosegajo vnaprej določene cilje z avtomatiziranim zaznavanjem, obdelavo informacij, analizo in presojo ter nadzorom manipulacije-vse v skladu s človeškimi zahtevami-z minimalno neposredno človeško vpletenostjo ali brez nje. Varnostna avtomatizacija se nanaša na izvajanje strategije "Znanost in tehnologija za varnost" s tehnologijo avtomatizacije za doseganje varne proizvodnje. Pri uporabi v določenih panogah ima varnostna avtomatizacija različne oblike, kot so: - Avtomatizacija varnostne proizvodnje v premogovniku - Avtomatizacija petrokemične varnostne proizvodnje - Avtomatizacija proizvodnje za varnost kemikalij - Avtomatizacija proizvodnje za varnost v metalurgiji - Avtomatizacija proizvodnje za varnost v prometu - Avtomatizacija proizvodnje za varnost v pametnih zgradbah - Varnostna avtomatizacija proizvodnje v drugih panogah
VIII. -Varčevanje z energijo in poraba-Zmanjšanje avtomatizacije
V zadnjih letih se je "varčevanje z energijo in zmanjšanje porabe" pojavilo kot zelo pomemben koncept v razvoju tehnologije avtomatizacije na Kitajskem. "Ohranjanje energije, zmanjšanje emisij in znanstveni razvoj" so postali strateška vodilna načela kitajske gospodarske rasti.
Po ocenah Kitajska za vsak dolar BDP porabi 4,3-krat več energije kot ZDA in 11,5-krat več kot Japonska. Kitajska stopnja izkoriščenosti energije znaša le 26,9 % ravni ZDA in 11,5 % japonske. To kaže, da poraba energije predstavlja znaten del stroškov izdelkov za kitajska podjetja, hkrati pa poudarja ogromen potencial za varčevanje z energijo v teh podjetjih. Povečanje konkurenčnosti izdelkov z varčevanjem z energijo in zmanjšanjem porabe je povsem izvedljivo.
Industrija proizvodnje opreme kot nosilec in medij za tehnološko preobrazbo služi kot temeljni sektor, »-usmerjen v sredstva«. Njegovi izdelki-proizvodna oprema za vse industrije-predstavljajo temelj temeljne infrastrukture. Kitajski sektor proizvodnje opreme, za katerega so značilni širok obseg, raznolike kategorije, visoka tehnološka vsebina in močne medsebojne povezave z drugimi panogami, se je z leti razvil v obsežen industrijski sistem s precejšnjim obsegom in tehnološko dovršenostjo ter postal pomemben steber nacionalnega gospodarstva. Varčevanje z energijo in izboljšanje učinkovitosti rabe energije nista le dolgoročni-strategiji za zagotavljanje normalnega proizvodnega delovanja in doseganje zdravega, trajnostnega korporativnega razvoja, temveč sta tudi neizogibni odločitvi za podjetja, da se prilagodijo zahtevam trga, zmanjšajo stroške, povečajo dobiček, izboljšajo okoljsko učinkovitost in povečajo konkurenčnost. Da bi podjetja dosegla trajno rast, je izvajanje varčevanja z energijo in zmanjšanje porabe nujno.
Z razvojem časov bodo naloge varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij postajale vse večji izziv, cilji nadzora pa vse strožji. Uvedba teh ciljev bo povzročila višje zahteve za industrijske dejavnosti. Proaktivno sprejemanje naprednih tehnologij-za varčevanje z energijo in{3}}zmanjševanje porabe ter izvajanje znanstvenih konceptov upravljanja, modelov in procesov so ključne poti za podjetja, da dosežejo te cilje. Spodbujanje in uporaba novih tehnologij, procesov, materialov in metod, ki temeljijo na tehnoloških inovacijah, lahko postopoma izloči neučinkovito opremo in skupine izdelkov z visoko-energijo-porabo, kar igra ključno vlogo pri napredovanju varčevanja z energijo in zmanjšanju porabe. Spodbujanje varčevanja z energijo in zmanjšanje porabe z visoko-tehnološkimi inovacijami je bistven korak za industrijo proizvodnje opreme. To pa zato, ker sodobne visoke tehnologije močno in obsežno vplivajo na razvoj tega sektorja. Napredek sodobnih visokih tehnologij postavlja vse višje, novejše in boljše zahteve industriji izdelave opreme. Visoko{12}}tehnološka podpora je prav tako sestavni del prizadevanj za "varčevanje z energijo in zmanjšanje porabe" v sektorju proizvodnje opreme.
Na primer, energetska učinkovitost motorjev, optimizacija procesov, pretvorba-v-vire, izkoriščanje odpadne toplote, preoblikovanje podjetja in sprejemanje nove energije so neločljivo povezani s tehnologijo avtomatizacije.
IX. Razvoj programske opreme za industrijsko krmiljenje
Napredek programske opreme za industrijsko krmiljenje je še en pomemben vidik tehnologije avtomatizacije. Od devetdesetih let prejšnjega stoletja so IBM-ovi zaporedni prevzemi prodajalcev vmesne programske opreme vmesno programsko opremo povzdignili v jedro IT arhitekture podjetja, s čimer so postopoma poudarili kritični pomen in osrednjo vlogo programske opreme. Pozneje je IBM kupil priznana podjetja za programsko opremo, kot sta Lotus in DB2. Programska oprema je začela napredovati skupaj s strojno opremo. Leta 2004 je IBM prodal svojo dejavnost osebnih računalnikov družbi Lenovo-, kar je pomenilo konec zlate dobe strojne opreme in začetek obdobja vzpona programske opreme.
Znotraj industrijskega nadzora predstavlja programska oprema strojne opreme ključni trend, ki ga ponazarja pojav vgrajenih programskih krmilnikov PLC. Trenutno je na trgu najnovejša programska oprema CoDeSys V3.4 (vgrajeni sistemski mehki PLC, ki temelji na platformi CoDeSys), ki jo je uvedel nemški 3S Software. Zagovarja koncept "odprte, rekonfigurabilne avtomatizacije", osredotočene na "ponovno uporabnost". Ta programska oprema deluje v razvojnem okolju IEC 61131 in podpira več standardnih jezikov industrijske avtomatizacije, vključno z lestvično logiko, diagrami poteka, blokovnimi diagrami in naprednim jezikom ST.
Ponovna uporaba programske opreme predstavlja metodologijo in teorijo znotraj inženirstva računalniške programske opreme, ki v bistvu služi kot rešitev za odpravo odvečnih naporov pri razvoju programske opreme. Predstavlja dokazan pristop k izboljšanju produktivnosti razvoja programske opreme in kakovosti izdelkov. Ponovna uporaba programske opreme vključuje uporabo obstoječe programske opreme in njenih učinkovitih komponent za izdelavo nove programske opreme ali sistemov, s čimer se skrajša čas razvoja in stroški vzdrževanja. Velja za ključno tehnologijo za izboljšanje produktivnosti in kakovosti programske opreme.
Ključni dejavniki (tako tehnični kot ne-tehnični) za doseganje ponovne uporabe programske opreme zajemajo predvsem sedem vidikov: tehnologijo komponent programske opreme, arhitekturo programske opreme, inženiring domene, prenovo programske opreme, procese odprtih komponent, tehnologijo CASE (računalniško-podprto programsko inženirstvo) in različne ne-tehnične dejavnike. Prednosti ponovne uporabe programske opreme vključujejo: (1) večjo produktivnost (in posledično zmanjšanje stroškov); (2) Izboljšana kakovost programske opreme. (napake se hitreje popravijo); (3) Ustrezna uporaba ponovne uporabe programske opreme izboljša vzdržljivost sistema.
Poleg prednosti ponovne uporabe programske opreme ponuja programska oprema CoDeSys tudi rekonfigurabilno proizvodnjo. Rekonfigurabilna proizvodnja je proces, ki vodi upravljanje in nadzor rekonfiguracije proizvodnega sistema. Omogoča proizvodnim sistemom, da se učinkovito odzivajo na spreminjajoča se okolja. Možnost ponovne konfiguracije se nanaša na sistem, kjer lahko njegovi moduli strojne opreme in/ali moduli programske opreme ponovno konfigurirajo (ali ponastavijo) sistemsko arhitekturo in algoritme na podlagi spreminjanja tokov podatkov ali tokov nadzora. To zajema: organizacijsko rekonfigurabilnost, rekonfigurabilnost poslovnih procesov, rekonfigurabilnost izdelkov, rekonfigurabilnost procesnega sistema v delavnici in rekonfigurabilne informacijske platforme.
Najpomembnejša prednost rekonfigurabilnih sistemov je njihova zmožnost spreminjanja svoje arhitekture, da ustreza zahtevam posebnih aplikacij. Soočanje z nenehno-spreminjajočim se trgom predstavlja pomemben izziv za današnjo proizvodno industrijo, kako omogočiti proizvodnim sistemom, da se hitro in gospodarno odzovejo na spreminjajoče se zahteve trga. Tradicionalne mehanizirane avtomatizirane proizvodne linije ponujajo ekonomijo obsega za serijsko proizvodnjo, vendar nimajo agilnosti pri odzivanju na tržne premike. Čeprav lahko prilagodljivi proizvodni sistemi skrajšajo izdelavo prototipov izdelkov in proizvodne cikle, zahtevajo znatne naložbe z dolgimi dobami povračila. Posledično obstaja nujna potreba po novi proizvodni paradigmi, ki združuje prednosti množične proizvodnje s hitro prilagodljivostjo dinamičnim, spreminjajočim se proizvodnim okoljem, hkrati pa v celoti izkorišča obstoječe proizvodne vire. V tem kontekstu nedavno predlagani rekonfigurabilni proizvodni sistem predstavlja učinkovito rešitev za izpolnjevanje teh zahtev.
Poleg tega Siemensov TIA Portal (博途), ki ga priporoča Siemens, predstavlja inovativno inženirsko programsko platformo, ki jo je razvil Siemens na podlagi koncepta TIA (Totally Integrated Automation). Upravlja vse naloge avtomatizacije znotraj enega samega inženirskega konfiguracijskega okolja, poenostavlja delo oblikovalcev, povečuje učinkovitost in zmanjšuje stroške. Z doseganjem poenotene komunikacije, poenotenega programiranja in poenotenih podatkov tvori celovit, organsko povezan sistem. To izpolnjuje pričakovanja industrije za popolnoma integrirano platformo za izvajanje avtomatizacijskih rešitev, ki omogoča centralizirano upravljanje zasnove izdelka, mehanske zasnove in zasnove avtomatizacije v enem paketu programske opreme. Posledično velja za najbolj intuitivno, učinkovito in zanesljivo programsko platformo inženirske tehnologije, ki je danes na voljo. Ta razvoj zahteva pozornost v sektorju industrijskega nadzora.
X. Univerzalizacija simulacije in modeliranja
Tehnologija omrežnega modeliranja in simulacije predstavlja trenutno raziskovalno žarišče na tem področju. Njegov tehnični obseg in modeli uporabe se nenehno širijo in razvijajo skupaj z napredkom v omrežni tehnologiji. Hiter razvoj omrežnih in računalniških tehnologij nas pelje v dobo vseprisotnega računalništva. Vseprisotno računalništvo vzpostavlja informacijski prostor, sestavljen iz računalništva in komunikacije, ki se združuje s fizičnim prostorom človeškega življenja in tvori inteligentno okolje.
Znotraj tega inteligentnega prostora lahko posamezniki pregledno dostopajo do računalniških in informacijskih storitev kadarkoli in kjer koli. Tehnologija omrežnega modeliranja in simulacije se bo razvijala v smeri univerzalizacije. »Univerzalna simulacijska tehnologija«, ki vključuje vseprisotno računalništvo, dosega konvergenco informacijskih in fizičnih prostorov ter poganja sodobno modeliranje in simulacijske raziskave, razvoj in uporabo v novo dobo.
Za prihodnja kompleksna, heterogena in dinamična vseprisotna računalniška okolja imajo vseprisotni simulacijski sistemi naslednje temeljne značilnosti:
⑴ Vseprisotna dostopnost:Simulacijski viri so vseprisotni. S pomočjo tehnologije omrežij simulacijske mreže omogočajo-storitveno usmerjeno zagotavljanje raznolikih virov programske in strojne simulacije v vsakdanjem življenju. To ščiti uporabnike pred zapletenimi, heterogenimi vseprisotnimi računalniškimi okolji, zaradi česar so simulacijski viri univerzalno dostopni in obravnavajo vprašanje "vseprisotnosti".
⑵ Kadarkoli, kjer koli:Uporabniki lahko dostopajo do simulacijskih storitev na svojih delovnih ali bivalnih lokacijah, ne da bi bili privezani na namenski računalnik. Grid tehnologija razširja simulacijske aplikacijske terminale v vsak kotiček omrežja in popolnoma osvobaja uporabnike časovnih in prostorskih omejitev. Vsaka omrežna naprava lahko dostopa do simulacijskih virov in storitev v omrežnem okolju, s čimer izpolnjuje zahtevo za dostop "kadarkoli in kjer koli".
⑶ Prilagodljivo:Informacijski prostor simulacije zagotavlja koherentne simulacijske storitve, ki se prilagajajo spreminjajočim se razmeram, in zagotavljajo računalniška okolja, prilagojena potrebam uporabnikov.
⑷ Transparentno:Uporabniki do simulacijskih storitev dostopajo z minimalnim zavestnim naporom. Interakcija je zelo naravna-celo uporabnik ne opazi,-kar uteleša tako imenovano implicitno interakcijo.
Integracija vseprisotnih računalniških konceptov in tehnologij v simulacijska omrežja učinkovito obravnava nastajajoče zahteve vseprisotnih simulacijskih okolij-mobilnosti, prilagodljivosti, inteligence in aplikacijskih modelov-omogoča simulacijskim informacijskim prostorom za zagotavljanje prilagodljivih okolij in doslednih storitev, prilagojenih potrebam uporabnikov. Konvergentna tehnologija omrežnega računalništva in vseprisotno računalništvo-vseprisotna simulacijska omrežna tehnologija-se bosta pojavili kot nova osrednja točka v omrežnem modeliranju in raziskavah in aplikacijah simulacije.
Če povzamemo, trenutnih deset najboljših trendov v tehnologiji avtomatizacije razkriva, da je mogoče inovacije avtomatizacije povzeti z več ključnimi besedami: integracija, komunikacija, sodelovanje, energetska učinkovitost, varnost, standardi in odprtost. To je povzročilo tudi številne nove izdelke in koncepte. Nova avtomatizacija je že vrsto let najbolj neposredna sila, ki poganja hiter razvoj proizvodnje. Ta sila, ki jo neizogibno poganja gonilna sila "inovacije", bo nedvomno briljantno zasijala v dobi inteligentne proizvodnje!