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一 发展工业自动化对提升传统产业的意义
1 提高企业整体素质的有效途径
从整体上看，我国传统产业在技术装备、能源和原料消耗、产品质量和管理水平等方面与发达国家相比仍存在很大差距。尤其是我国技术装备水平与发达国家的差距有扩大的趋势。在这样严峻的形势下，出路何在？大面积设备更新，国力难以承受；维持设备的现状，拼设备生产，后果不堪设想，因此，应用电子技术改造传统产业，将两者结合起来，才是提高企业素质和整体效益最现实、最有效的途径之一。企业素质是装备水平、技术水平、管理水平的综合。工业自动化是提高工业企业的综合素质的重要手段。如浙江大学工业自动化国家工程研究中心生产的SUPCON集散控制系统，集过程控制、操作优化、生产管理于一身，形成一个高效益、高柔性、高质量的生产指挥系统，可以有效地提高装备水平、技术水平和管理水平，投运后可以产生巨大的经济效益。到目前为止，这一集散控制系统已经生产、应用了715套，在化工领域内占的份额是37%，产生的经济效益是18.8亿元。如果这样的系统能在全国大面积的推广应用，我国传统产业的技术改造是指日可待的。
2 提高国家整体国力的主要手段
运用工业自动化技术和计算机应用技术，实现以提高经济效益为总体目标的传统产业的技术改造，已经成为提高国力的主要手段之一。目前，国与国、企业集团与企业集团之间展开了激烈的竞争。日本和西德十几年前的经济起飞，就是从这里开始的。后来美国在高度重视技术密集型的高技术产业的同时，十分重视工业自动化技术，美国的经济能持续119个月高速增长，也是与用工业自动化技术改造传统产业有密切关系。所以，这一项工作做好了，对提高国家整体国力都是很重要的。
3 调整工业结构的主要手段
工业自动化是电子技术、自动化技术、仪器仪算机、仪器仪表、通信、光学、声学、计量、激光等诸多的电子技术和信息技术。因此，发展自动化技术，可以带动众多的技术向前发展。进而带动整个工业的调整。记得前年李鹏同志来参观我们的工业自动化国家工程研究中心时（1999年4月16日下午），他非常深刻地讲了几句话：你们国家工程研究中心有那么多软件技术和硬件技术，应该在我们国家的工业结构调整中发挥作用。当然后来国家工程研究中心也是这样做了。
4 迅速搞活大中型企业的有效手段
众所周知，工业自动化投资少、见效快，可大幅度的节约能源。我国电力、钢铁、炼油、石化、化工、造纸等工业部门拥有上百套的集散控制系统，在其中36条生产线上的试点证明：在集散控制系统的基础上，配上上位机，搞过程优化，效益非常好，可以大幅度提高企业的技术、管理水平。如宝钢冷轧厂用计算机控制系统改造，20人花了两年半时间，投资了1300万元，项目完成投运后，整个冷轧厂产生的效益使产值增加6个亿，纯经济效益达2380万元。
5 扩大国内需求的有效手段
发展工业自动化是一举三得的事情。① 可以建立一大批产业，如仪器仪表、电子计算机产业、各类软件产业和应用软件产业等。② 可以改造一大批产业，用工业自动化的软、硬件技术以及系统技术，可以大面积改造冶金、电力、石化、化肥、建材等工业部门。③ 可以拉动一大批产业，如电子元器件、各类接插件产业、各类金属加工件产业，还有集成电路等。
对国内需求的拉动，因它是高技术，当然国家就要重点投资，银行中大量存款可以有用武之地。因是高技术，高投入，也是高产出。根据市场调查，数据如下：仪表部分：全部采用国产的自动化软、硬件系统，是550亿；炼化部门：580亿；钢铁领域：780亿；电力系统：680亿。瑞士一家知名杂志公布的调查结果是550亿。美国年鉴报告是560亿。也就是说这个领域扩大内需这一块，大致是550～600亿。可拉动如此巨大的国内市场。
二 自动化技术发展中存在的问题
(1) 缺乏高水平的系统成套能力 表现之一是仪表产品的结构不合理，60％的主控系统是70年代中期开发；表现之二是仪表品种满足率低，这方面我们很缺乏，如特殊的工程项目120万和60万机组，要556个品种，满足率不到40%。又如制浆造纸工业18类仪表，满足率只有3类。缺口相当大，成套能力差；表现之三是系统开发设计能力低下，系统成套技术力量薄弱、手段落后。
(2) 缺乏高质量的成套控制装置 是我国目前工业自动化最突出的问题之一。搞得好的国家如德国的工业发酵、大型注塑机、综合机床（七种功能于一体）等成套装置占世界份额相当大，分别是60%、95%和90%。而我国在这方面做得还很不够，不能满足生产需要，如我国有39万台工业锅炉，但还没有成套的专用控制装置，没有成套的专用控制系统。如果有，假如20万元一套，按10%算，市场将是78亿。工业发酵罐，3个类型（生物、酒、调味品），25m3以上我国有36万台工业发酵罐，从进料、控制，到出料全部实现自动化，用一成套专用装置来控制，也卖20万元一套，10%，就是72亿，市场是相当的大，但我们是非常缺乏。
(3) 缺乏高质量的特种检测仪表 高质量特种检测仪表是主宰工业自动化系统的关键仪表，现场故障率80%来源于此。我国在这方面十分落后，如国产智能变送器的销量，只占国外的1/10。又如纸张的灰分没有在线检测仪表，只能控制在15%～17%。因纸张由填料和纸浆两部分组成，纸浆是12000元/吨，填料CaCO3（炭酸钙）200元/吨。如果使用国产的在线检测仪表及特种的纸张灰分变送器，可将纸张灰分控制在15%～35%，节约20%（填料代替20%的纸浆），效益将是巨大的。
(4) 缺乏商品化的成套工控软件 工控软件现在数量已很多，但商品化的程度比较低，市场占有率也很少。大型工厂现在用的几乎都是国外的产品。
上述是目前在我国工业自动化领域中存在的问题，从技术角度分析，这种困难主要是由体制方面、重复引进方面、机械装备和测试方面的原因造成的。
三 用工业自动化来提升改造传统产业的关键技术
用什么样的技术来提升改造传统产业：一是软件技术、二是硬件技术、三是集成技术。
1 软件技术
(1) 先进控制技术 软件技术最重要的是先进控制技术，是以现代控制理论为基础的各种高级控制技术的总称。包括预测控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、专家控制等。先进控制技术是工业过程控制技术中的核心技术之一，是解决复杂工业问题最有效的手段，也是传统产业改造最有用的方法。特别是预测控制、智能控制技术，目前已经取得了重大进展。我国在80年代开始开发先进控制软件，90年代进入工业应用。目前，在钢铁、炼油、造纸等工业部门已推广400多套。在国外是80年代初开始先进控制软件商品化的工作，到去年年底，据不完全统计，已经在全世界投运的有2233套，其中炼油工业有1500套。从目前的情况看，我们理论水平是不低的，国外产品优于国内的最大特点是商品化程度高、市场份额大。
(2) 过程优化技术 是在先进控制层确保生产过程平稳运行基础上，根据优化工艺模型，进行以效益最大为目标的在线和离线计算，然后给出整个过程优化条件，使整个过程在最优化的状态下运行。这种优化控制技术，是综合性的技术，在工业自动化中也是核心技术之一，而且是投资最少，见效最快的核心技术之一。当然也是在传统产业技术的改造之中可以大量运用的技术。特别是其中的数据挖掘技术、数据校正技术、实时优化技术、优化设定技术，目前国内外产业界对这个问题都非常重视，而且有些国家花巨资进行这方面的研究。国内在80年代开始研究，特别是通过85科技攻关，取得了一大批这方面的成果。当时国家计委确定了34条生产线的过程优化改造，其中31条通过验收。通过这些工作，取得了效益，建立了信誉、形成了特色。国外90年代初，已经有了商品化软件，当时向我国的炼油、钢铁、化工工业部门推销了460余套。但由于这些软件不符合我国的国情，或者局部不符合中国的国情，有的还维护滞后，应该说，到目前为止，已受到企业的冷落。
(3) 实时监控软件平台 开发以实时数据库为核心的监控软件支持系统，形成自主版权的实时监控软件平台。要求该软件平台具有高可靠性、高安全性，可实现软硬件互联，以及很强的服务能力。其关键技术有：OPC技术、实时数据库技术、动态图形显示技术、Internet/Intranet技术、平台服务技术。
(4) 系统集成技术 是整个自动化技术关键技术中的关键；是控制软件、优化软件和软测量技术的集成；是新一代主控系统、智能仪表的集成；是检测、控制、优化、调度、管理、决策、经营等功能的集成；是实现工厂综合自动化系统的基础技术。这个技术目前已有许多工业性试点，且应用情况相当好。当然这项工作还在做，如‘863’、‘973’等项目还在开展，要进一步深入下去。
2 硬件技术
(1) 集散控制系统 新一代的主控系统包括集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、可编程控制系统（PLC）以及工业PC为基础的开放式的控制系统（PCC），国家现在重点放在DCS上。我国自行开发的DCS，现在已具有国际90年代的水平。如浙江浙大中控技术有限公司的SUPCON JX、北京和利时系统工程股份有限公司的HS-2000，上海热工仪表研究所的DK2900，现已投放市场。应该说国产DCS现已占据市场，销量逐年大幅度增加。相反近两年从国外引进DCS的数量已经明显减少。
(2) 现场总线控制系统 现场总线控制技术是应用于生产现场，在现场仪表和控制仪表之间进行双向全数字通信的技术，也是开放式、数字化、多点通讯、底层的一个网络控制技术。应该说现场总线控制技术是带有革命性的关键技术。我国在“九五”攻关中，在浙大、中科院、机械工业部设了三个点，三个点目前形势非常好。现在我国的现场总线及智能化变送技术已经取得了一大批成果，有的已经进入工业应用。据我所知，浙大中控的HART总线仪表已开始大面积推广应用。如在宁波、台州、温州高速公路上，有两条全国最大的隧道，即大溪岭湖雾岭隧道和猫狸岭隧道。大溪岭湖雾岭隧道就是用了浙大中控的现场总线技术，一年多来应用效果非常好。另一条隧道是全国最长的公路隧道，应该说是一个隧道群，现在也是以浙大中控HART现场仪表和现场总线技术为主体来实现的，是目前我国自动控制水平最高的隧道，主要控制通风、油道、照明等有关安全设备。
(3) 智能变送器技术 这里主要指特种变送器，开始用时一定会遇到困难，必须常用，在用的过程中不断改进，就可以顺利过关，进而成为名牌产品。
智能变送器技术是面大量广的核心技术，需要解决的突出问题是系列化、智能化、网络化、大量程、高精度、耐腐蚀，特别缺乏的质量仪表。
(4) 成套专用控制装置 是一种专用计算机系统，是将专用控制软件、软测量技术耦合了专用控制装置，软件与硬件集成的综合性技术。目前，在工业领域中特别缺乏专用控制装置，如钢铁：高炉、焦炉、转炉；炼油：加热炉、反应器、精馏塔；石化：丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯；造纸：蒸煮器、蒸发器、打浆机。
四 工业自动化软件产业的发展情况
1 软件产业发展的规律
自动化就是硬件、软件结合起来组成的系统。软件非常重要，凡是有助于减少人机隔阂，有助于建立和谐人机环境的这样一种理论、方法、技术和产品都会有强大的生命力，都会得到市场的青睐。例如，大规模并行处理技术、多媒体技术、开放系统技术、面向对象技术、网络技术，这些都发展得非常快。另一个观点就是技术创新是软件产业发展的动力。软件技术内在的发展规律是简单者兴、复杂者衰；开放者兴、封闭者衰；自然者兴、强制者衰。
2 软件产业的发展转折
本世纪初软件产业将发生新的、全局性的转折，主要的标志就是网络化软件的发展。一项重大技术的发展，都是有背景的，都需要环境的支撑。技术本身又有巨大市场和社会需求，只有这两个条件都存在，重大技术才能得到很大发展。例如，公路交通网建立后与公路交通工具的需求，孕育和发展了轿车工业。马路没有、公路网没有，轿车工业如何发展或公路网很多，但没有人对交通工具的需求，轿车工业也不能发展，两者都必须有。同理，软件的网络化和个人对软件的需求，会使软件产业得以蓬勃发展。
3 软件产业的战略转折点
全球因特网的使用者，2000年底统计的数字是1.28亿。其中英文者60%、西班牙文10%、日文9%、德文9%、法文4%、中文2%，也就是说我们中国人用因特网的数量还是很少的；第二个数据是中国的数据库、数据库中的数据量和利用效率。数据库占全球的1/10、数据量占全世界1/100、数据库中数据产生的效率是1/1 000。1/10、1/100、1/1 000，层次越高，比例越小；第三个数据是信息服务业和信息制造业的比例，美国1:0.51、日本1:0.96、韩国1:5.66、中国是1:11.29，我们的比例是相当的低。这3个数据说明我们的信息资源太少，而且信息传递速度太慢，所以尽管有那么多数据量，而效率只有1/1 000。我们要从这方面加以改进，必须大力发展网络化软件。
4 软件产业发展的突破口
以开发各类应用软件作为软件产业发展的突破口，我有如下意见：
(1) 应优先支持以中文背景的应用软件产业，特别是我们工业自动化领域的应用软件。应该说我们这方面的发展还是很好的，有很多高科技公司正致力于这一事业。
(2) 重点支持与国家安全紧密相关的应用软件产业，例如实时的嵌入式软件、安全保密软件、反病毒软件、高可靠性软件等。
(3) 大力支持与其它产业有关的、作用重大的应用软件产业，例如交通、金融、电信、税务、环保等管理软件，现在发展都非常快。如今，工业自动化已经扩展到交通、金融、电信、税务、环保等领域里。这中间有计算机辅助设计软件、电子商务软件、计算机仿真软件和各类名牌产品的保真防伪的监控软件。例如浙大中恒世纪实业公司主要从事全国主要商品的保真防伪系统，以及整个物流的管理和输送系统。该系统目前已在名茶、名烟和农资三个领域全面铺开，试点都已成功，之后就在名烟领域全面打开。其实，该防伪技术就是利用二维条型码，它是一个在线、实时、闭环的计算机网络技术，防伪效果很好，并且受到国家领导人的肯定和鼓励。所以，通过开发各类应用软件作为突破口是大有作为的。
五 改造传统产业的措施
1 中国工业过程自动化高技术产业化重大专项
前两年国家计委启动了一个工业过程自动化高技术产业化重大专项，旨在把我们的工业过程自动化高技术全面产业化。其主导思想是：希望加快工业自动化产业的发展，培育新的经济增长点，促进传统产业技术升级，提高国民经济的整体素质。这个重大专项，目前已启动了36个，浙大中控、中自、中恒这三个高科技公司各获得一项，总投资40多亿，现在整个工作进展比较顺利。希望通过这种重大示范工程的成功，把其中的软件、硬件、系统的成果进一步向全国幅射，以利于整个国家工业自动化高技术产业化工作的推动。
2 宁波市工业过程自动化高技术产业化的重大专项
根据国民经济和社会发展的需求，围绕宁波高技术发展方面的特定任务和目标，对带有战略性、全局性特点的，以及对产业发展具有带动作用的一些高技术自动化软硬件技术及系统进行产业化开发。该工程即宁波工业过程高技术产业化重大专项，又命名为“1525”工程――要建立一个可以和国外大公司抗衡的、大型的开发基地（要求有强大的系统的开发能力；软件、硬件、系统的集成能力；综合的设计能力；强大的培训能力及工程的实施能力），要求很高，总投资1个亿；扶植和建立5个国内外知名的、市场占有率较大的龙头企业，用我们的工业自动化软件技术、硬件技术去武装和扶植宁波市的、我们看得中的、有影响的企业，从而使它成为龙头企业。所谓龙头企业是全国的市场份额名列前茅，这样的要求是较高的，总投资也是1个亿；另外要建立25个用工业自动化软硬件技术和系统技术来武装的不同行业的示范工程25个，进而全面推动整个宁波市的传统工业技术改造。这项工作作为全国的试点，将要在国内推广开。该项目总投资3个亿。
3 浙江省工业过程自动化技术产业化重大专项
浙江省工业过程自动化高技术产业化重大专项，根据浙江省的特点，对促进新兴产业的形成和推动产业技术升级有重大影响，且技术含量高、附加值高、市场前景好、经济社会效益显著、带动性强的关键技术进行集成，形成规模化生产，为产业大面积推广应用起示范作用。浙江省现在在冶金、电力、炼油、化工、石化、生化、化肥、造纸、制药、机械、酿造、环保12个领域中，分别选取一个示范工程，把它的软硬件技术和系统技术集成后全面推开，促进全省的传统产业技术改造，总投资10个亿。这一工作，对全国高技术产业化是一个巨大的推动。
作者简介：
孙优贤（1940－），男，浙江诸暨人，浙江大学教授、博导，中国工程院院士，现任浙江大学工业自动化国家工程研究中心主任，并任浙江省人大副主任、浙江省民盟主委、民盟中央常委会委员，同时任中国自动化学会副理事长，中国化工学会自动化委员会主任、浙江省自动化学会理事长。主要的学术专长是：鲁棒控制理论应用，容错控制理论应用，工业过程建模、控制及优化，工厂综合自动化系统，工业过程控制与优化商品化软件，造纸过程自动化系统软件、硬件的研究与开发，现场总线控制系统的研究与开发，系统集成、成套专用控制装置，将鲁棒控制、过程优化、软测量和特殊检测等技术进行集成和成套。
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