一、自動(dòng)化儀表國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

　　DCS集散控制系統(tǒng)從80年代進(jìn)入市場(chǎng)，經(jīng)過(guò)20余年全面取代常規(guī)儀表控制，從幼稚走到成熟，完成了一次自動(dòng)控制技術(shù)革命，確立了其技術(shù)主導(dǎo)和實(shí)用的地位。

　　但是，由于DCS系統(tǒng)廣家、品牌多，通信技術(shù)復(fù)雜，兼容性、互聯(lián)性、互操作性、開(kāi)放性差，安裝調(diào)試和服務(wù)成本高，這一切也就孕育了下一代的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。從理論上相對(duì)來(lái)說(shuō)DCS系統(tǒng)技術(shù)不如FCS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)技術(shù)，但是，目前的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)由于是妥協(xié)于各方面的既有利益，因而并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)*統(tǒng)一的初衷，以致仍難以真正做到開(kāi)放、互聯(lián)、互操作性；這一結(jié)果卻為DCS系統(tǒng)提供了技術(shù)上的上升空間，也就是說(shuō)將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)融合在DCS的技術(shù)進(jìn)步中。

　　目前的發(fā)展就體現(xiàn)在DCS技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的融合工作中，具體的說(shuō)在設(shè)備方面DCS系統(tǒng)PLC化；在功能方面PLC系統(tǒng)DCS化；同時(shí)在機(jī)箱、插件、模塊、接口、網(wǎng)絡(luò)通信等方面向DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線混合系統(tǒng)技術(shù)方面發(fā)展。

　　同時(shí)，我們還應(yīng)該看到：進(jìn)入21世紀(jì),DCS系統(tǒng)制造廠商出現(xiàn)了資本并購(gòu)和技術(shù)重組的明顯變化（例如：Baily control進(jìn)入ABB集團(tuán)；West-inghouse Process Control和Fisher-Rosemount進(jìn)入Emerson集團(tuán)；Foxboro control進(jìn)入Invemys集團(tuán)等）；促使DCS系統(tǒng)在全盛時(shí)期過(guò)后，進(jìn)人并購(gòu)和重組，逐步將研究、開(kāi)發(fā)、制造的能力歸于實(shí)力強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)技術(shù)集團(tuán)，這是市場(chǎng)退出機(jī)制的必然；但同時(shí)也帶來(lái)了系統(tǒng)、傳感器（變送器）和執(zhí)行器緊密結(jié)合，自成一家的發(fā)展趨勢(shì)。這種“頭腦”向“檢測(cè)、執(zhí)行”的回歸，實(shí)際上是否也是改變“頭腦靈活，而檢測(cè)、執(zhí)行發(fā)展滯后”現(xiàn)象，而成為目前技術(shù)重組的主調(diào)呢?

　　另-個(gè)必須看到的發(fā)展趨勢(shì)是：工業(yè)以太網(wǎng)異軍突起。與現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)歷時(shí)漫長(zhǎng)的12年制定過(guò)程形成極大反差的是工業(yè)以太在三年時(shí)間里就在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)領(lǐng)域中確立下來(lái)；它的zui終目的是真正實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性。但是，工業(yè)以太網(wǎng)還必須解決和正在解決實(shí)時(shí)性、供電性、本質(zhì)安全性、抗工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境性和一網(wǎng)到底等問(wèn)題。

　?。ㄒ唬?、綜上所述，國(guó)內(nèi)外工業(yè)自把儀表及系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)向和趨勢(shì)：

　　1、現(xiàn)場(chǎng)儀表向智能型現(xiàn)場(chǎng)儀表方向發(fā)展。也即現(xiàn)場(chǎng)儀表（變送器、執(zhí)行器等）向現(xiàn)場(chǎng)信息集成、全數(shù)字化、帶通信接口、智能型方向發(fā)展是必然的趨勢(shì)；而在制造技術(shù)方向，向小型化、多用途化、高穩(wěn)定性、多參數(shù)測(cè)量集于一體方向發(fā)展。

　　2、信息技術(shù)正在推進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)新一輪的技術(shù)革命。也即DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線混合系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，走向全開(kāi)放性土業(yè)以太網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)。

　　3、“實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)集成”是自動(dòng)化控制系統(tǒng)致力其發(fā)展的另一趨勢(shì)。

　　具體的講，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的軟件產(chǎn)品，而且不同行業(yè)、不同被控對(duì)象具有不同的軟件產(chǎn)品。其發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)是：

　　（1）現(xiàn)已普及并廣泛應(yīng)用的DCS和PLC系統(tǒng)；

　?。?）現(xiàn)代通信技術(shù)已開(kāi)始并在進(jìn)一步推進(jìn)在工業(yè)企業(yè)中與現(xiàn)代控制技術(shù)相合。

　　其“在線優(yōu)化”的基本要素是：

　?。?）過(guò)程模型：（2）目標(biāo)函數(shù)：（3）優(yōu)化算法；（4）數(shù)據(jù)處理：（5）動(dòng)態(tài)實(shí)施：（6）模型校正。

　　4、發(fā)展MFS（制造執(zhí)行信息系統(tǒng)）是ERP（企業(yè)資源管理系統(tǒng)）與面向生產(chǎn)和加工的各種自動(dòng)控制系統(tǒng)（DCS、PLC、FCS或混合系統(tǒng)）之間*的關(guān)鍵環(huán)節(jié)（橋梁）。具體的講，它也是軟件產(chǎn)品，而且不同行業(yè)、不同工藝流程具有不同聲的軟件產(chǎn)品。

　　（二）我國(guó)發(fā)展自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題

　　1、至今我國(guó)基本沒(méi)有集成電路設(shè)計(jì)、制造業(yè)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀表強(qiáng)有力的持。

　　隨著微電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外儀器儀表（特別是傳感器）設(shè)計(jì)者紛紛把各種儀器儀表的功能要求轉(zhuǎn)嫁給功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而為儀器儀表更新?lián)Q代、拓展功能作出了不可估量的貢獻(xiàn)；國(guó)外甚至認(rèn)為，沒(méi)有功能模塊的發(fā)展，也就沒(méi)有儀器儀表的創(chuàng)新發(fā)展；我國(guó)儀器儀表行業(yè)在這一方面始終處于一窮二白的地位，可以說(shuō)目前我國(guó)所有儀器儀表新產(chǎn)品所需關(guān)鍵電路均要依賴進(jìn)口，雖說(shuō)可以跟隨發(fā)展，但卻受制于人，更談不上創(chuàng)新了。

　　2、人才匱乏。特別是軟件人才和制造工藝技術(shù)人才。

　　3、舊有體制束縛了技術(shù)的發(fā)展；

　?。╨）行業(yè)分散不利于技術(shù)集中發(fā)展。例如：在線分析儀器及系統(tǒng)游離在自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)之外，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。

　?。?）沿用原蘇聯(lián)模式的各行業(yè)的設(shè)計(jì)院（研究院）是自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)與用戶之間不可逾越的環(huán)節(jié)（這一環(huán)節(jié)在世界發(fā)達(dá)國(guó)家是不存在的）。在目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)尚不規(guī)范、各設(shè)計(jì)院正處于改革過(guò)程中，再加上總承包商的出現(xiàn)等情況下，更加劇了自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)工程項(xiàng)目承接的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)和行業(yè)分散性，也不利于系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。

　?。?）企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理機(jī)制不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。

　　企業(yè)現(xiàn)有的經(jīng)營(yíng)管理機(jī)制，是在舊有體制基礎(chǔ)上，經(jīng)改革逐步形成，但由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)尚不完善，改革的不配套、過(guò)多的非經(jīng)濟(jì)規(guī)律的行政干預(yù)，目前仍處于新老交替過(guò)渡階段等因素，致使企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理水平不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，造成經(jīng)營(yíng)管理成本居高不下，技術(shù)發(fā)展及成果商品化進(jìn)程緩慢。

　　（4）急功近利、急于求成的指導(dǎo)思想，以致嚴(yán)重忽視工藝技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)的研究發(fā)展，且設(shè)計(jì)手段十分落后。

　　4、科技投入嚴(yán)重不足，且元措施保障這一投入；同時(shí)，企業(yè)自身尚不具備資本積累的機(jī)制和條件，以致企業(yè)發(fā)展成了元源之本。

　　二、16年發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和意義

　?。ㄒ唬?、發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)

　　1、到2020年我國(guó)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)進(jìn)入*行列，實(shí)現(xiàn)1-3個(gè)廠商和品牌；

　　2、到2020年我國(guó)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)在國(guó)內(nèi)重大工程項(xiàng)B中的自配套率應(yīng)達(dá)到70%以上；

　　3、到2020年我國(guó)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)跟隨電站（火電、核電、水電、熱電、輸變電）、冶金礦山（黑色、有色）、石化（油氣田、煉油、乙烯、化纖、化肥、焦化、酸堿等）、建材（水泥、玻璃、油漆等）、輕紡（造紙、紡織、橡膠、食品、日用化學(xué)等）、醫(yī)藥（中西成藥、農(nóng)藥、獸藥等）、交通（汽車、機(jī)車、船舶等）等行業(yè)大型裝備出口，實(shí)現(xiàn)80%以上的配套率；

　　4、到2020年我國(guó)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)具有自己的系統(tǒng)工程項(xiàng)目軟件人才庫(kù)；

　　5、到2020年我國(guó)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以工業(yè)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)；

　　6、到2020年我國(guó)中、在線分析儀器的自配套率應(yīng)達(dá)到50%；

　　7、到2020年我國(guó)儀器儀表行業(yè)應(yīng)在環(huán)保監(jiān)測(cè)方面實(shí)現(xiàn)區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；

　　8、作為自動(dòng)化儀表系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)應(yīng)支持建立、完善、實(shí)現(xiàn)：

　　（l）儀器儀表功能模塊、電路設(shè)計(jì)、制造基地；

　?。?）儀器儀表工程技術(shù)中心（以基礎(chǔ)制造技術(shù)和工藝技術(shù)研發(fā)為主）和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)；

　?。?）儀器儀表基礎(chǔ)件、通用件研究開(kāi)發(fā)技術(shù)中心。

　?。ǘ┮饬x

　　只有實(shí)現(xiàn)上述發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),才能使我國(guó)真正立足于世界民族之林。

　　三、重點(diǎn)發(fā)展的前沿和關(guān)鍵技術(shù)

　?。ㄒ唬?、重點(diǎn)發(fā)展的前沿技術(shù)

　　1、納米技術(shù)。進(jìn)行傳感器應(yīng)用納米技術(shù)的研究工作，以實(shí)現(xiàn)縮小其體積、提高其性能、拓展其功能的目的；并開(kāi)展將納米材料應(yīng)用于儀器儀表•基礎(chǔ)件、通用件（如：耐高溫、耐高壓、耐沖刷、耐腐蝕等）的研究工作。

　　2、實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)技術(shù)。選擇相對(duì)集中、用戶面廣的被控對(duì)象（如：大型火電機(jī)組的BEMS鍋爐燃燒系統(tǒng)、DEH冷輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)、煉油廠裂解裝置控制系統(tǒng)等）進(jìn)行過(guò)程模型建立研究工作，還需確定被控對(duì)象目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化算法、動(dòng)態(tài)實(shí)施方法以及對(duì)模型的修正，得出該被控對(duì)象"實(shí)時(shí)優(yōu)化控制"典型軟件包產(chǎn)品；據(jù)知，采用實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)技術(shù)后，在生產(chǎn)裝置和自動(dòng)化硬件系統(tǒng)基本上不作大的改動(dòng)的情況下其生產(chǎn)效率可提高15%左右。

　　3、MES制造執(zhí)行信息系統(tǒng)技術(shù)。這是為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)化趨勢(shì)日益加強(qiáng)、市場(chǎng)環(huán)境將發(fā)生根本的變化、顧客驅(qū)動(dòng)將成為市場(chǎng)的主要特征、以顧客訂貨和市場(chǎng)需求為軸心的生產(chǎn)活動(dòng)已可以不受時(shí)間和地域限制，真正實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的新理念，而發(fā)展起來(lái)的軟件平臺(tái)，再形成完整的系統(tǒng)。

　　4、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。

　?。ǘ?、重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

　　1、傳感器制造技術(shù)。特別是微電子制造技術(shù)應(yīng)用到傳感器制造技術(shù)中，并應(yīng)同時(shí)考慮傳感器的溫度補(bǔ)償、量程修正、時(shí)間漂移、數(shù)字化輸出等技術(shù)。

　　2、儀器儀表制造工藝技術(shù)。我國(guó)儀器儀表產(chǎn)品技術(shù)約落后于國(guó)外10-15年時(shí)間，但儀器儀表制造工藝技術(shù)卻落后于國(guó)外15-20年時(shí)間，且制造工藝技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)始終普遍不被重視。

　　3、儀器儀表基礎(chǔ)件、通用件采用新材料、低成本、確保穩(wěn)定高質(zhì)量、專業(yè)化制造技術(shù)。這也是我國(guó)一大薄弱環(huán)節(jié)。

　　4、控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件技術(shù)。在這一方面我國(guó)有著一定的優(yōu)勢(shì)，若能進(jìn)一步組織發(fā)揮自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)制造企業(yè)、系統(tǒng)用戶、科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合作用，反過(guò)來(lái)可以促進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步。