工業(yè)自動(dòng)化控制是工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要方向，是機電一體化、推進(jìn)兩化融合的基礎工作。但是，多年來(lái)一直缺少?lài)�家層面的關(guān)注和戰略性安排，處于嚴重落后階段，并存有重大隱患。

　　什么是工廠(chǎng)自動(dòng)化領(lǐng)域的自動(dòng)控制技術(shù)?簡(jiǎn)單講，用于連續流程的(電力、化工)即DCS，用于非連續過(guò)程的(冶金、造紙、紡織、機械加工等制造領(lǐng)域及環(huán)保等)為PLC。PLC用途廣泛，既解決單機自控，也提供流水線(xiàn)和工廠(chǎng)自動(dòng)化解決方案。

　　我國連續流程自動(dòng)化(DCS)發(fā)展比較快，以能源和重化工為主，主要在應用方面，并且多年來(lái)得到國家政策支持，所以行業(yè)內部的認識和重視程度比較高，與國際先進(jìn)水平的差距正在縮短。在斷續流程自動(dòng)化(國外通常說(shuō)“工廠(chǎng)自動(dòng)化”FactoryAutomation，簡(jiǎn)稱(chēng)FA)領(lǐng)域，面臨的問(wèn)題卻越來(lái)越緊迫。

　　國際工控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

　　工業(yè)自動(dòng)化控制是工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的重要方向：解決效率、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性、一致性的基礎技術(shù)。

　　普及工控是推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級，以“信息技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)”，推進(jìn)兩化融合的基礎工作。

　　近幾十年，隨著(zhù)ICT技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工業(yè)自控系統和儀表儀器技術(shù)進(jìn)步很快，呈微型化、數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、集成化等特點(diǎn)。

　　一般認為，工業(yè)自動(dòng)化有兩個(gè)主要領(lǐng)域：以過(guò)程(流體運動(dòng))控制技術(shù)支撐的流程自動(dòng)化(PA)和以運動(dòng)控制技術(shù)支撐的工廠(chǎng)自動(dòng)化(FA或離散型生產(chǎn)自動(dòng)化)。前者從傳統的模擬式回路儀表起步，綜合ICT控制技術(shù)，發(fā)展為分布式(或集散式)控制系統DCS。其高度的可靠性、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、開(kāi)放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點(diǎn)，成為計算機工業(yè)控制系統的主流，廣泛應用于大型、設備眾多、工況復雜的流程型裝備的自動(dòng)控制，如大型化工廠(chǎng)、火電廠(chǎng)等。

　　可編程控制器(PLC)：以繼電器技術(shù)為基礎，綜合ICT技術(shù)，以程序化方式實(shí)現設備的電氣控制。PLC結構緊湊、響應快、現場(chǎng)環(huán)境適應性與可靠性好(耐振動(dòng)、噪聲、灰塵、油污等)、抗干擾能力強、價(jià)格較低，是與DCS并駕齊驅的另一主流控制系統。

　　工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)路線(xiàn)呈互相滲透、互相融合的趨勢。PLC應用范圍向中小型過(guò)程控制系統、近程維護服務(wù)系統、節能監控等領(lǐng)域擴展，在某些應用上取代了DCS。DCS也應用PLC與工控計算機聯(lián)合組網(wǎng)�？偟内厔菔歉�加開(kāi)放(細化分工合作)、標準化、產(chǎn)品化、集成化。

　　上世紀90年代以來(lái)，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)FCS迅速發(fā)展。這是安裝在生產(chǎn)現場(chǎng)的數字式智能化儀表與測控設備，與自動(dòng)控制裝置或系統間的多點(diǎn)通信、全分散、開(kāi)放式的底層控制網(wǎng)絡(luò )系統。

　　世界工控行業(yè)經(jīng)過(guò)幾十年的大浪淘沙，已形成少數跨國公司規模生產(chǎn)、瓜分全球市場(chǎng)的寡頭壟斷局面。原來(lái)的幾百個(gè)廠(chǎng)商目前只剩下幾十個(gè)，著(zhù)名者如西門(mén)子工控機、ABB、Honeywell、三菱、菲尼克斯等，其工控產(chǎn)品均號稱(chēng)兼具DCS/PLC/FCS功能，在質(zhì)量、價(jià)格、售后服務(wù)方面已經(jīng)贏(yíng)得了市場(chǎng)信譽(yù)。

工業(yè)信息化是電子通信技術(shù)(ICT)與先進(jìn)制造技術(shù)融合的產(chǎn)物，是設備可控性、測控設備適用性及信息優(yōu)化應用的綜合成果。自控系統和儀表儀器是現代工業(yè)裝備以及交通、能源、國防、重大公益設備等的神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障，其功能是監測控制整個(gè)工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量，保障工業(yè)重大裝備安全可靠運行和實(shí)現高效優(yōu)化。

　　所以，推進(jìn)制造環(huán)節自動(dòng)化，是提升我國工業(yè)競爭力的核心技術(shù)之一，是兩化融合的基礎。推進(jìn)工控技術(shù)自主創(chuàng )新，掌握工控行業(yè)發(fā)展主導權，扭轉目前過(guò)分依賴(lài)國外技術(shù)和受制于人的被動(dòng)局面，是當前振興裝備工業(yè)的一個(gè)核心問(wèn)題，是不能回避的戰略任務(wù)。

　　我國工控行業(yè)總體落后的現狀與原因

　　國產(chǎn)控制系統難以進(jìn)入重大工程的關(guān)鍵、核心、主體裝備，這一市場(chǎng)的大部分仍被國外工控系統壟斷。

　　工控發(fā)展滯后是中國工業(yè)大而不強的關(guān)鍵原因之一，也對產(chǎn)業(yè)安全和國家經(jīng)濟安全帶來(lái)威脅。

　　目前我國自主發(fā)展PLC工控系統，需要的是形成一個(gè)具有較高通用性的工控系統平臺。

　　我國的工控行業(yè)目前總體上處于弱勢地位，與國際先進(jìn)水平仍有10~15年的差距。行業(yè)情況可概括為：技術(shù)差距大、市場(chǎng)信任度低、外資強勢競爭等。

　　(一)用于重大裝備的DCS取得重要進(jìn)展，現場(chǎng)儀表和頂層系統薄弱。

　　上世紀80年代，我國使用的DCS產(chǎn)品全部是國外產(chǎn)品，當時(shí)國家組織對進(jìn)口成套重大裝備的自控系統進(jìn)行技術(shù)消化，原機械、電力兩部協(xié)同攻關(guān)，率先在大型火電機組領(lǐng)域實(shí)現突破。目前自主研制的超臨界300~600MW火電機組主控DCS系統已裝機數十套、經(jīng)受了多年運行檢驗。在這個(gè)過(guò)程中，一些中資企業(yè)脫穎而出，如北京和利時(shí)、浙大中控、新華中控等。上海自動(dòng)化儀表、國電智深公司也在300~600MW機組主控DCS具備了相同能力。但由于工程應用能力、質(zhì)量、聲譽(yù)等原因，這些產(chǎn)品的應用對象，除電力外，仍以中小工程項目為主，或用于大型工程項目的非主要部分，用量更大的大型石化工程主控系統尚未能進(jìn)入。

　　我國自控產(chǎn)業(yè)鏈的兩頭——底層的現場(chǎng)儀表(尤其是變送器和執行機構)、上層的綜合自動(dòng)化軟件是薄弱環(huán)節。我國自行設計制造的智能變送器只占國內市場(chǎng)的9%。頂層綜合控制軟件能力弱，一方面是因為工控企業(yè)對用戶(hù)的工藝特征理解不深刻，經(jīng)驗積累不足，從而制約了頂層集成能力和快速進(jìn)入細分市場(chǎng)的能力(工控企業(yè)受制于國家關(guān)于設計企業(yè)資質(zhì)門(mén)檻的規定也是一方面原因)。用戶(hù)市場(chǎng)對本國工控技術(shù)/產(chǎn)品的不認同，制約了自主研發(fā)的工控產(chǎn)品實(shí)踐提高的機會(huì )。

　　由于上述原因，國產(chǎn)控制系統難以進(jìn)入重大工程的關(guān)鍵、核心、主體裝備，這一市場(chǎng)的大部分仍被國外工控系統壟斷。

(二)用于廣大離散型工廠(chǎng)自動(dòng)化的PLC系統，情況不容樂(lè )觀(guān)。

　　當前PLC技術(shù)的應用范圍，涵蓋了除大型化工、電力企業(yè)之外的幾乎所有工業(yè)行業(yè)。但是，目前我國PLC應用市場(chǎng)，95%以上被外國產(chǎn)品占領(lǐng)，本國企業(yè)處于絕對劣勢。

　　跨國公司的產(chǎn)品享受零部件進(jìn)口免稅等政策優(yōu)惠，本國廠(chǎng)商在家門(mén)口面對強勢國際競爭，毫無(wú)招架之力。

　　(三)PLC系統難自立，行業(yè)研發(fā)平臺缺失。

　　一是本國企業(yè)和機構，規模小、業(yè)務(wù)分散，形不成氣候。此類(lèi)企業(yè)中，有些是原工業(yè)部門(mén)承擔行業(yè)共性技術(shù)的研究所或大學(xué)科研單位改制而來(lái)，如和利時(shí)、浙大中控、北京機械自動(dòng)化研究所等。

　　二是到目前為止，我國企業(yè)尚未真正掌握FA工控的核心技術(shù)。本國PLC廠(chǎng)商技術(shù)都是架構在外國的控制技術(shù)上，主干基礎硬件幾乎全部由外國公司提供，基礎軟件也依賴(lài)進(jìn)口。我國PLC廠(chǎng)商的業(yè)務(wù)，只是局限在運用進(jìn)口硬件與基礎軟件，針對具體工藝控制的需求，運用ICT技術(shù)進(jìn)行集成、做應用軟件。在系統的設計訣竅方面，在系統可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量(一致性、可靠性)、市場(chǎng)信譽(yù)方面，與國外先進(jìn)水平尚有較大差距。就是國內引為自豪的數控系統，情況也大體如此。

　　三是作為科研型的工控企業(yè)，由于規模小和專(zhuān)業(yè)分散，缺乏國內統一標準的硬件和基礎軟件支撐，單打獨斗，形不成規模。

　　四是受外資控制與擠壓，競爭能力差。我國一些企業(yè)曾經(jīng)自主開(kāi)發(fā)PLC硬件平臺，但產(chǎn)品剛有眉目，跨國公司立即降價(jià)。由于PLC系統是技術(shù)密集型的成熟產(chǎn)品，本國產(chǎn)品初次面世，性能與價(jià)格都缺乏競爭優(yōu)勢。加上缺乏國家政策支持，在市場(chǎng)上根本無(wú)法立足，陷入了“市場(chǎng)信譽(yù)度低—缺乏實(shí)踐與改進(jìn)機會(huì )—市場(chǎng)信譽(yù)進(jìn)一步降低”的惡性循環(huán)。

　　五是產(chǎn)學(xué)研結合的現實(shí)困境：國家工業(yè)管理機構多次變更，一些共性技術(shù)研究所改企業(yè)，原有的研究進(jìn)程中斷，技術(shù)積累流失或老化。

　　自主發(fā)展能力關(guān)系國家工業(yè)發(fā)展戰略

　　工控行業(yè)自主發(fā)展能力關(guān)系國家的工業(yè)發(fā)展戰略，也考驗其戰略規劃的眼光。

　　建設企業(yè)為主體、官產(chǎn)學(xué)研用相結合的創(chuàng )新體系和相應的行業(yè)管理機制，是國際通用模式。

　　通過(guò)對工控產(chǎn)業(yè)現狀和問(wèn)題的調研，感到我國工業(yè)的指導思想和體制政策方面，有若干值得思考之處。

　　(一)關(guān)于工業(yè)發(fā)展的戰略指導思想。

改革開(kāi)放推動(dòng)了我國在市場(chǎng)化條件下加入世界產(chǎn)業(yè)分工體系。在用勞動(dòng)密集型產(chǎn)品換取國外技術(shù)密集型產(chǎn)品的同時(shí)，關(guān)系到工業(yè)結構中必須堅守的戰略要點(diǎn)(如工控行業(yè))，也不自覺(jué)地遵從“國際分工”，給產(chǎn)業(yè)升級帶來(lái)不利的影響。

　　上世紀80年代引進(jìn)國外先進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn)，為節約外匯僅對單臺自動(dòng)化技術(shù)感興趣，指導思想是能用人工的盡量用人工。由于當時(shí)對工廠(chǎng)自動(dòng)化的意義認識不完整，重點(diǎn)考慮效率，把自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)加工精度和質(zhì)量放在第二位，以致錯過(guò)了趕上工廠(chǎng)自動(dòng)化國際潮流的歷史機遇。

　　國家在重大裝備的發(fā)展規劃中，把重點(diǎn)放在“可購買(mǎi)性差的戰略性產(chǎn)品”上。而市場(chǎng)規模較大的中小型PLC系統，由于進(jìn)口方便、政策鼓勵，又受到用戶(hù)追捧，其消化創(chuàng )新、自主發(fā)展的問(wèn)題就容易被管理層忽視。對事關(guān)戰略的核心技術(shù)持“能買(mǎi)就買(mǎi)”、“買(mǎi)不到才自己干”的被動(dòng)響應的態(tài)度，等于不自覺(jué)地跟隨西方劃定的國際分工格局，模糊了自己的努力目標。

　　(二)關(guān)于工業(yè)發(fā)展規劃中的傾向性。

　　我國各類(lèi)發(fā)展規劃中，制定重點(diǎn)項目，通常選擇通過(guò)重大產(chǎn)品帶動(dòng)研發(fā)的方式，特別是具有重大標志性、產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)作用較顯著(zhù)的主機產(chǎn)品，如核電、新能源、大飛機、汽車(chē)、數控機床等。這一原則本身是正確的。但在具體執行中，容易發(fā)生畸輕畸重的傾向。

　　一是“有形先于無(wú)形，整機重于零部件”。傳統思維將“制造業(yè)”與“電子信息”分開(kāi)，但現代裝備制造已經(jīng)基本實(shí)現控制系統與機電系統的融合。而我國的工業(yè)規劃至今還將工業(yè)自動(dòng)控制置于“配角”地位。推進(jìn)兩化融合，必須轉變固有的“制造業(yè)”思維定式。

　　二是缺乏工業(yè)的整體發(fā)展意識。工業(yè)結構呈“主機—控制—零部件—材料—工藝”的金字塔形結構。工業(yè)的“中間部門(mén)”如內燃機、泵閥液壓密封緊固件等通用基礎件、材料，以及共性制造技術(shù)、機電一體化的控制裝置等，其技術(shù)的不斷進(jìn)步，是各類(lèi)主機品質(zhì)性能得以提高的基礎，是工業(yè)競爭力的根基�；�礎長(cháng)期依賴(lài)外來(lái)技術(shù)，國家的工業(yè)發(fā)展就等于建立在沙灘上。

　　在工控領(lǐng)域，也存在畸重畸輕問(wèn)題。國家比較重視DCS系統，尤其是重大裝備自控系統中的主控DCS部分，但對其兩端則投入不足;對量大面廣的PLC系統，因有可買(mǎi)性、小企業(yè)多、行業(yè)組織難等問(wèn)題，則至今未能列入“十二五”發(fā)展規劃。

　　在中間產(chǎn)品、基礎材料和制造工藝方面，目前與國際先進(jìn)水平差距較大。尤其中間產(chǎn)品領(lǐng)域主要是中小企業(yè)，面對德國西門(mén)子、博世這樣的零部件巨型跨國企業(yè)的強勢壓迫，廣大中小企業(yè)只能維持生存，沒(méi)有充當技術(shù)創(chuàng )新主體的實(shí)力。而這一領(lǐng)域恰恰是需要加強基礎科技支持的。

　　(三)建設企業(yè)為主體、官產(chǎn)學(xué)研用相結合的創(chuàng )新體系和相應的行業(yè)管理機制，是國際通用模式。

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