中國自動化學會理事杜品圣：自動控制系統是智能制造的“雞蛋”還是“石頭”
發布時間：2020-04-27 12:06:09
當前我們在討論中國的智能制造實現之路時，同樣也要考慮從自動化制造轉變為智能制造時，什么是實現智能制造的“雞蛋”(內因)。什么是實現智能制造的“溫度”（外因）。如果我們一味地強調“溫度”的作用，而不考慮其本質的內因。那么再好的外部條件也不能實現本質的變化。本文想利用《工控百家談》發表自己的一些想法，與大家商討。
編者按：
什么是實現智能制造的內因？IT-OT如何融合？自動化這幾十年發生了哪些變化？智能制造時代下PLC需要如何自身變革？PLC為何要嵌入AI？請看杜博士的長文。
雞蛋在合適的溫度上可以轉化為雞子，而最適當的溫度也不能將石頭轉化為雞子。這說明了什么是事物變化的根本原因：即內因是事物變化的根本，外因是事物變化的條件, 事物的發展是內外因共同起作用的結果，而外因只有通過內因起作用。
當前我們在討論中國的智能制造實現之路時，同樣也要考慮從自動化制造轉變為智能制造時，什么是實現智能制造的“雞蛋”(內因)。什么是實現智能制造的“溫度”（外因）。如果我們一味地強調“溫度”的作用，而不考慮其本質的內因。那么再好的外部條件也不能實現本質的變化。本文想利用《工控百家談》發表自己的一些想法，與大家商討。
一、智能制造是互聯網時代的產物，互聯網技術進入制造領域，使得自動化制造升級為智能制造成為可能
當前，我們已進入了互聯網時代，互聯網技術以不可阻擋的潮流進入各行各業，給各行各業的變革帶來強大的動力，同時也對各行各業的發展產生巨大的影響。作為互聯網時代的產物：智能制造的概念誕生了。智能制造的目標就是對目前的生產制造模式進行轉型升級，即智能制造生產模式有以下幾方面的變革和提升：
1. 智能制造延伸了生產制造的含義，從單純的生產制造鏈延伸到產品生命周期的全過程。它即考慮了產品的質量、成本，同時又考慮了企業內部的運行模式、企業的應變能力以及企業在市場和客戶中的定位等，無論是研發與設計、生產與制造，還是營銷與服務都以滿足消費者需求作為出發點和歸宿點，推行用戶體驗式的設計，制造和服務的一體化，這樣形成研發，制造和服務三位一體的智能制造生產模式。
2. 智能制造實現了數字一體化的生產模式，產品的數學化，制造的數學化和管理的數字化保證了人，機和產品之間的無縫連接。制造信息流，管理信息流及研發和客戶信息流可以在控制系統中進行通訊和交換。這樣的生產制造系統具有自適應功能，柔性靈活、快速重構的智能化的特點。
3. 智能制造生產制造模式的內容也有了新的含義。
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金字塔結構 |
自動化制造的金字塔PLC系統 |
智能制造的金字塔PLC系統 |
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管理層 |
對控制數據進行顯示 |
產品生命周期的分析管理和總結 |
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控制層 |
對控制數據進行處理 |
對研發端，制造端和服務端數據處理 |
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現場層 |
進行控制數據的采集 |
現場數據的采集具有可觀，可測，可控和可通訊性 |
顯而易見，目前的工業自動化控制技術是不能完成這些任務的。 我們必須依靠外力，即考慮如何將當今日益發展工業互聯網應用與工業領域，如何將IT技術真正的能引進到控制領域，從而使的智能制造成為可能。
溫故而知新，我們不妨回顧一下近三十多年自動化技術發展的歷史：
1. 上世紀80年代，當RS232的串聯通信技術廣泛地運用在計算機領域的時候，自動化領域的工程師們馬上對這種技術進行了分析，消化和變革，針對工業通信傳輸安全和工業工況環境的可靠性和抗干擾的要求，發展性地采用了RS485雙工差分式雙絞線的現場總線傳輸通信（物理層）的標準，并且創造性地對ISO/OSI七層協議通信進行了簡化（物理層，數據層直接到應用層），在拓撲結構上又對串行通信協議的信息內容和使用格式進行了擴展，產生了環形網絡拓撲（Interbus）和線性網絡拓撲（Profibus）結構的現場總線自動化通信技術，成功地將當時串行通信技術運用于工業控制領域。成為自動化融合通信技術的一個典范。
2. 上世紀90年代，PC技術風起云涌，自動化工程師又大膽地改革了PLC控制器的硬件結構，大量地將Window的軟件環境運用到自動控制系統中去。特別對傳統的PLC編程語言（IEC61131）進行了改進，采用了高級語言（如C語言）進行了編程，這種編程方法也日益地被專業人員所接受。使得以PC為基礎的PLC控制器也成為自動控制系統的一個主流。
3. 而在21世紀初，以太網技術發展日新月異的時候，自動化工程師馬上取其精華，實現了工業以太網和工業實時以太網，以太網技術成功地與工業自動化技術有機地結合起來，大大地提高了控制系統的性能，功能和應用范圍。成為自動化人的自豪和佳話。
通過以上三段歷史的回顧，我們得到這樣的啟示：
所謂的自動化技術的發展都是以自動化本身的改革為主導，大膽地融合了不同時代出現的不同技術，如果沒有自動化本身變革的內因發生變化，就不會有工業自動化技術發展的今天。
這是我想起中國的一句古話：以史為鑒。所以只有了解事物的過去，才能知道事物的今天。只有知道事物的今天，才能預測事物的明天。
而今，當IT技術和互聯網技術要進入生產制造領域時，IT領域的專家們成為改革自動化控制系統的主導者，他們希望通過成熟的互聯網技術運用到工業場景上來實現IT融合OT。實際上工業互聯網平臺的產生是在云平臺的基礎上疊加物聯網、大數據、人工智能等新興技術，實現海量數據匯聚與建模分析、工業經驗知識軟件化與模塊化、工業創新應用開發
來源：中國自動化學會
