未來10年工業(yè)自動化技術及應用的發(fā)展趨勢

中國科學院自動化研究所復雜系統(tǒng)管理與控制國家重點實驗室 熊 剛

1 制造業(yè)自動化

未來10年，以電子制造為代表的離散制造業(yè)還需不斷地提高其生產自動化水平，才能形成或者保持市場競爭能力。主要是追求橫向到邊、縱向到底的集成，具體包括：采用RFID等物聯(lián)網技術，實現(xiàn)人、財、物精準化的信息集成；“橫向到邊”是指實現(xiàn)MES、研發(fā)部門產品數(shù)據管理（PDM）系統(tǒng)、后端銷售和售后服務系統(tǒng)等的集成；“縱向到底”是指實現(xiàn)設備測控系統(tǒng)、MES、企業(yè)資源系統(tǒng)（ERP）、供需鏈管理系統(tǒng)和商務智能系統(tǒng)等的集成。通過產品研發(fā)、工廠生產、企業(yè)管理、外部服務等數(shù)據集成后的建模、挖掘分析等技術，為全球每一位潛在用戶提供網上交互式的產品個性化設計、生產和服務，最終實現(xiàn)中科院自動化所王飛躍研究員提出的“社會制造”。

2 流程工業(yè)自動化

多年以來，國際國內的流程工業(yè)生產自動化一直努力實現(xiàn)過程控制系統(tǒng)（PCS）、MES和ERP的縱向集成，追求“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”等目標。由于系統(tǒng)接口不統(tǒng)一、數(shù)據沒有標準化等原因，上述縱向集成還沒能完成；另外，企業(yè)供需鏈、企業(yè)商務智能、企業(yè)情報等層次的信息化系統(tǒng)也需要縱向集成進來。流程工業(yè)生產往往分為很多工段和車間，每一個工段和車間的MES也還沒有完成橫向集成。橫向集成和縱向集成沒有完成，造成數(shù)據分散，集成模型尚未建立，綜合優(yōu)化難以實現(xiàn)。另外，大多數(shù)流程工業(yè)中人還沒有通過信息化手段實現(xiàn)閉環(huán)管控，中國科學院自動化研究所在中國石化茂名分公司、齊魯分公司等進行了這方面初步實踐，所研制的學習與培訓平行系統(tǒng)（TPS）、績效管理平行系統(tǒng)（PPS）、車間綜合管理平行系統(tǒng)（MPS）、應急管理平行系統(tǒng)（EPS）等，在實際應用中已經取得了較好的經濟效益。

未來10年，繼續(xù)追求集成與智能化實現(xiàn)“一個企業(yè) = 一個系統(tǒng)”，在此基礎上實現(xiàn)王飛躍研究員提出的“一個企業(yè) = 一個實際系統(tǒng) + 一個人工系統(tǒng)”的平行控制與管理方式，共同形成“基于物聯(lián)云的企業(yè)平行管控與服務平臺”整體解決方案，將是流程工業(yè)自動化發(fā)展的主要趨勢。

3 城市交通自動化

未來10年，城市交通研制和應用“基于物聯(lián)云的交通平行管控與服務平臺”，追求王飛躍研究員提出的平行控制與管理方式將是主要發(fā)展趨勢之一，其主要技術包括：在城市規(guī)劃階段通過合理設計減少市民在學習、工作和生活中的出行需求，減少供需之間的矛盾；在城市運營階段，通過優(yōu)化管理實現(xiàn)城市交通跨時空的人、車、路等所有交通要素的自適應優(yōu)化控制、誘導服務和應急處置；以提供順暢、便捷的人性化交通運輸服務為核心，建立全面感知與掌控交通對象的交通物聯(lián)網，利用智能交通系統(tǒng)提供完善交通服務的設計與實施，面向出行需求提供基于位置、基于場景的交通服務，實現(xiàn)不同交通方式之間規(guī)劃和運營的有效協(xié)調與管理，全面提升城市交通系統(tǒng)的服務能力，真正實現(xiàn)“城市讓生活更美好”。

4 展望

未來10年，工業(yè)自動化還將繼續(xù)研發(fā)單個復雜物理設備的優(yōu)化控制、多個和多層物理設備聯(lián)動的集成化控制、人員管理的信息化。在此基礎上，將重點研制：3D打印和社會制造，實現(xiàn)“人人設計、人人制造、人人享用”的全新制造模式；多個和多層的物理設備和人員的智能管控，追求“人盡其才、物盡其用”；依照物理空間復雜的實際系統(tǒng)構建網絡空間的人工系統(tǒng)，通過二者“虛實互動”的平行控制和管理，實現(xiàn)復雜的實際系統(tǒng)在正常情況下的自適應的最優(yōu)化，提高復雜的實際系統(tǒng)對非正常情況下的預測、預防和處置能力。