未來(lái)10年工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所復(fù)雜系統(tǒng)管理與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 熊 剛

1 制造業(yè)自動(dòng)化

未來(lái)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(chǎn)自動(dòng)化水平，才能形成或者保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人、財(cái)、物精準(zhǔn)化的信息集成；“橫向到邊”是指實(shí)現(xiàn)MES、研發(fā)部門(mén)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）系統(tǒng)、后端銷(xiāo)售和售后服務(wù)系統(tǒng)等的集成；“縱向到底”是指實(shí)現(xiàn)設(shè)備測(cè)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(wù)智能系統(tǒng)等的集成。通過(guò)產(chǎn)品研發(fā)、工廠生產(chǎn)、企業(yè)管理、外部服務(wù)等數(shù)據(jù)集成后的建模、挖掘分析等技術(shù)，為全球每一位潛在用戶提供網(wǎng)上交互式的產(chǎn)品個(gè)性化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)中科院自動(dòng)化所王飛躍研究員提出的“社會(huì)制造”。

2 流程工業(yè)自動(dòng)化

多年以來(lái)，國(guó)際國(guó)內(nèi)的流程工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化一直努力實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS）、MES和ERP的縱向集成，追求“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)”等目標(biāo)。由于系統(tǒng)接口不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化等原因，上述縱向集成還沒(méi)能完成；另外，企業(yè)供需鏈、企業(yè)商務(wù)智能、企業(yè)情報(bào)等層次的信息化系統(tǒng)也需要縱向集成進(jìn)來(lái)。流程工業(yè)生產(chǎn)往往分為很多工段和車(chē)間，每一個(gè)工段和車(chē)間的MES也還沒(méi)有完成橫向集成。橫向集成和縱向集成沒(méi)有完成，造成數(shù)據(jù)分散，集成模型尚未建立，綜合優(yōu)化難以實(shí)現(xiàn)。另外，大多數(shù)流程工業(yè)中人還沒(méi)有通過(guò)信息化手段實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所在中國(guó)石化茂名分公司、齊魯分公司等進(jìn)行了這方面初步實(shí)踐，所研制的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)平行系統(tǒng)（TPS）、績(jī)效管理平行系統(tǒng)（PPS）、車(chē)間綜合管理平行系統(tǒng)（MPS）、應(yīng)急管理平行系統(tǒng)（EPS）等，在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

未來(lái)10年，繼續(xù)追求集成與智能化實(shí)現(xiàn)“一個(gè)企業(yè) = 一個(gè)系統(tǒng)”，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)王飛躍研究員提出的“一個(gè)企業(yè) = 一個(gè)實(shí)際系統(tǒng) + 一個(gè)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(wù)平臺(tái)”整體解決方案，將是流程工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3 城市交通自動(dòng)化

未來(lái)10年，城市交通研制和應(yīng)用“基于物聯(lián)云的交通平行管控與服務(wù)平臺(tái)”，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(shì)之一，其主要技術(shù)包括：在城市規(guī)劃階段通過(guò)合理設(shè)計(jì)減少市民在學(xué)習(xí)、工作和生活中的出行需求，減少供需之間的矛盾；在城市運(yùn)營(yíng)階段，通過(guò)優(yōu)化管理實(shí)現(xiàn)城市交通跨時(shí)空的人、車(chē)、路等所有交通要素的自適應(yīng)優(yōu)化控制、誘導(dǎo)服務(wù)和應(yīng)急處置；以提供順暢、便捷的人性化交通運(yùn)輸服務(wù)為核心，建立全面感知與掌控交通對(duì)象的交通物聯(lián)網(wǎng)，利用智能交通系統(tǒng)提供完善交通服務(wù)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，面向出行需求提供基于位置、基于場(chǎng)景的交通服務(wù)，實(shí)現(xiàn)不同交通方式之間規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)的有效協(xié)調(diào)與管理，全面提升城市交通系統(tǒng)的服務(wù)能力，真正實(shí)現(xiàn)“城市讓生活更美好”。

4 展望

未來(lái)10年，工業(yè)自動(dòng)化還將繼續(xù)研發(fā)單個(gè)復(fù)雜物理設(shè)備的優(yōu)化控制、多個(gè)和多層物理設(shè)備聯(lián)動(dòng)的集成化控制、人員管理的信息化。在此基礎(chǔ)上，將重點(diǎn)研制：3D打印和社會(huì)制造，實(shí)現(xiàn)“人人設(shè)計(jì)、人人制造、人人享用”的全新制造模式；多個(gè)和多層的物理設(shè)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(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)空間的人工系統(tǒng)，通過(guò)二者“虛實(shí)互動(dòng)”的平行控制和管理，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)在正常情況下的自適應(yīng)的最優(yōu)化，提高復(fù)雜的實(shí)際系統(tǒng)對(duì)非正常情況下的預(yù)測(cè)、預(yù)防和處置能力。