I. Inteligentné prístrojové vybavenie
V rámci riadiacich systémov slúžia prístroje ako základné komponenty, ktorých technologický pokrok je paralelný s vývojom technológie riadiacich systémov. S postupujúcou teóriou riadenia do novej éry inteligentného riadenia sa inteligentná transformácia automatizovaných nástrojov stala nevyhnutnou.
Inteligentný vývoj prístrojov a meračov vychádza predovšetkým z vývoja a aplikácie mikroprocesorov a technológií umelej inteligencie. Napríklad použitie inteligentných techník, ako sú neurónové siete, genetické algoritmy, evolučné výpočty a chaotické riadenie, umožňuje prístrojom a meracím prístrojom dosahovať vysokú rýchlosť, vysokú účinnosť, multifunkčnosť a zvýšenú flexibilitu. Ďalší príklad zahŕňa využitie technológie fuzzy inferencie založenej na fuzzy pravidlách na prijímanie rôznych typov fuzzy rozhodnutí týkajúcich sa nejednoznačných vzťahov medzi objektmi. Softvérové -techniky filtrovania signálov-, ako napríklad Rýchla Fourierova transformácia (FFT), Krátko{5}}Časová Fourierova transformácia (STFT) a Waveletová transformácia- navyše ponúkajú efektívne prostriedky na zjednodušenie hardvéru, zlepšenie pomeru signálu-k{8}}šumu a zlepšenie dynamiky snímača vlastnosti. Umelé neurónové siete navyše využívajú výkonné funkcie vrátane samoučenia, seba{11}}prispôsobovania, seba{12}}organizácie, funkcií asociatívnej pamäte a vlastností mapovania čiernej skrinky pre nelineárne komplexné vzťahy medzi vstupmi a výstupmi.
V súčasnosti je najslabším a vývojovo najkritickejším-sektorom v oblasti inteligentných technológií v Číne základný priemysel nástrojov, meračov a senzorov. S rýchlym pokrokom vedy a techniky a neustálym zvyšovaním úrovne automatizácie prejde čínsky prístrojový priemysel novými transformáciami a dosiahne nový vývoj. Špičková-technológia produktov prístrojového vybavenia, najmä ich inteligencia, sa stane hlavným smerom budúceho rozvoja prístrojovej vedy, technológie a priemyslu. Inteligentné prístroje a merače založené na teórii inteligentného riadenia dosiahli pokrok v týchto oblastiach:
① Expert Controllers
Expertné riadiace systémy (ECS) predstavujú základný prístup kontroly{0}}založený na znalostiach. Tieto systémy fungujú ako programové rámce vybavené rozsiahlymi špecializovanými znalosťami a skúsenosťami. Využitím umelej inteligencie a počítačovej technológie uskutočňujú uvažovanie a úsudok na základe znalostí a odborných znalostí poskytnutých jedným alebo viacerými odborníkmi v danej oblasti. Simuláciou procesov rozhodovania odborníkov-vyriešia zložité problémy, ktoré si na optimálne riešenia vyžadujú odbornosť ľudí.
② Fuzzy ovládače
Fuzzy regulátory (FC), tiež známe ako fuzzy logické regulátory (FLC), získali široké uplatnenie v priemyselnom riadení vďaka svojej schopnosti zvládnuť neistotu, nepresnosť a fuzzy informácie. Umožňujú efektívne riadenie procesov, kde je matematické modelovanie nepraktické, a riešia problémy nad rámec konvenčných metód riadenia.
③ Radič neurónovej siete
Aplikácia neurónových sietí v priemyselných riadiacich systémoch zlepšuje možnosti spracovania informácií a zvyšuje inteligenciu systému. Riadenie neurónovou sieťou, skrátene neurónové riadenie, využíva technológiu neurónových sietí na modelovanie zložitých nelineárnych objektov. Funguje ako kontrolór, vykonáva optimalizačné výpočty, vedie úvahy alebo rieši diagnostiku porúch.
Treba poznamenať, že v oblasti inteligentného prístrojového vybavenia, napriek početným publikáciám čínskych vedcov o neurónových sieťach, fuzzy kontrole alebo chaotickej kontrole, rigorózna, pedantná a skutočne inovatívna práca a úspechy zostávajú vzácne. Niektoré špičkové{1}}nástroje a merače je stále potrebné dovážať zo zahraničia.
II. Sieťové riadiace systémy
Riadiace systémy v 21. storočí budú integrovať sieťovanie s riadením. Výskum sieťových riadiacich systémov (NCS) sa stal jednou zo špičkových-tém v oblasti automatizácie. Keď sa komunikačné siete integrujú ako základná súčasť riadiacich systémov, výrazne to obohacuje priemyselné riadiace technológie a metodológie. Priniesol podstatné zmeny do automatizačných systémov a priemyselných riadiacich systémov, pokiaľ ide o architektúru, metódy riadenia a prístupy spolupráce človeka-stroja. Zároveň zaviedol nové výzvy, ako je prepojenie medzi riadením a komunikáciou, časové oneskorenia, metódy plánovania informácií, prístupy distribuovaného riadenia a diagnostika porúch.
Vznik týchto nových výziev si vyžaduje neustálu inováciu kontrolných metód a algoritmov v rámci sieťových prostredí. Tradičné riadiace domény, poháňané neustálym pokrokom počítačových, komunikačných a sieťových technológií, prechádzajú bezprecedentnou transformáciou a vyvíjajú sa smerom k sieťovým architektúram. Štruktúry riadiaceho systému pokročili od pôvodného CCS (Computer Centralized Control System) k druhej -generácii DCS (Distributed Control System) a teraz k prevládajúcemu FCS (Fieldbus Control System). Požiadavka na-vysokorýchlostný prenos veľkého{5}}objemu údajov, ako sú obrázky a hlasové signály, ďalej poháňala integráciu priemyselného Ethernetu s riadiacimi sieťami. Táto vlna sieťových priemyselných riadiacich systémov zahŕňa viaceré súčasné technológie-vrátane vstavaných systémov, viac{8}}štandardnej prepojiteľnosti priemyselnej riadiacej siete a bezdrôtových technológií-, čím rozširuje vývojový priestor pre priemyselné riadenie a vytvára nové príležitosti.
Riadenie industrializácie prostredníctvom informatizácie slúži ako silná záruka trvalého rýchleho ekonomického rastu a zároveň kľúčový prostriedok na transformáciu tradičnej priemyselnej architektúry. Ako zástupca informačných technológií integrácia sieťovej technológie s priemyselnými riadiacimi systémami výrazne zvyšuje možnosti riadiaceho systému. Transformuje relatívne uzavreté podnikové štruktúry riadenia informácií existujúcich priemyselných riadiacich systémov, pričom sa prispôsobuje potrebám moderného-celopodnikového riadenia automatizácie. Sieťová technológia poháňala transformáciu tradičných architektúr priemyselných riadiacich systémov.
Integrácia priemyselnej zbernice, Ethernetu, prepojení viacerých priemyselných riadiacich sietí, vstavanej technológie a bezdrôtovej komunikácie do priemyselných riadiacich sietí zaisťuje pôvodnú stabilitu a{0}}požiadavky riadiacich systémov v reálnom čase a zároveň zvyšuje otvorenosť a interoperabilitu systému. To zlepšuje prispôsobivosť systému rôznym prostrediam. V dnešnej dobe ekonomickej globalizácie táto sieťová architektúra priemyselného riadiaceho systému umožňuje podnikom orientovať sa v bezprecedentnej konkurencii na trhu. Urýchľuje vývoj nových produktov, znižuje výrobné náklady a zlepšuje informačné služby, čo predstavuje obrovské perspektívy rozvoja.
III. Bezdrôtová priemyselná komunikácia
Bezdrôtová priemyselná komunikácia je ďalšou veľmi diskutovanou témou v oblasti automatizácie. Podniky v oblasti priemyselného riadenia čoraz viac uznávajú, že bezdrôtová technológia bude tvoriť základ pre ďalší technologický skok, čím sa výrazne zvýši efektívnosť závodu a zaistí sa bezpečnosť používateľov.
Keďže bezdrôtové technológie sú čoraz rozšírenejšie, rôzni dodávatelia ponúkajú celý rad hardvérových a softvérových technológií na uľahčenie integrácie komunikačných schopností do produktov. Medzi podporované komunikačné štandardy patrí Bluetooth, Wi-Fi, GPS (globálny polohovací systém), 5G a WiMax (celosvetová interoperabilita pre mikrovlnný prístup). Pri pridávaní funkcií bezdrôtového pripojenia však môže byť výber vhodných čipov a súvisiaceho softvéru (za predpokladu, že zvolená implementácia funguje správne a spĺňa príslušné požiadavky na overenie) veľmi náročný. Dokonca aj so životaschopným dizajnom môže zlyhanie pri optimalizácii výkonu, spotreby energie, nákladov a rozsahu zabrániť úspechu na trhu. Dnešné najhorúcejšie technológie nie sú nevyhnutne najlepšími komunikačnými štandardmi alebo tým, čo zákazníci potrebujú. Preto by sa vybrané hardvérové a softvérové implementácie mali vyznačovať prispôsobivosťou: každá nová generácia produktov by nemala vyžadovať začínať od nuly.
Trend vstupu bezdrôtových technológií do priemyselných aplikácií je nepopierateľný, najmä tam, kde sú káblové riešenia nepraktické. To si však vyžaduje neustále zdokonaľovanie samotnej bezdrôtovej technológie. Spoľahlivosť, komunikačná istota a výkon v-reálnom čase, kompatibilita a ďalšie možnosti si vyžadujú ďalšie vylepšenia. V dôsledku toho v blízkej budúcnosti zostane priemyselná bezdrôtová technológia rozšírením tradičných káblových riešení, pričom väčšina nástrojov a automatizačných produktov bude obsahovať vstavané možnosti bezdrôtového prenosu. V medzinárodnom meradle je výskum bezdrôtových technológií stále v plienkach a príslušné normy sa vyvíjajú. Čínske výskumné inštitúcie sa aktívne zúčastňujú tohto procesu, ktorý prispel k rozvoju bezdrôtovej technológie v rámci čínskeho spracovateľského priemyslu.
Vzhľadom na to, že bezdrôtová technológia zostáva vo fáze výskumu a vývoja a zdokonaľovania, jej funkčnosť je vo svojej podstate obmedzená. Okrem toho v doméne automatizačných technológií neexistuje žiadny všeobecne uznávaný a overený štandard bezdrôtovej technológie, ktorý by bol dostatočne spoľahlivý pre aplikácie riadenia v reálnom{1}}čase, čo je obmedzenie, ktoré sa prejavuje najmä v scenároch s veľmi krátkymi časmi cyklu. V dôsledku toho je súčasný rozsah použitia bezdrôtovej technológie obmedzený na zber a monitorovanie dát (SCADA).
So zvyšujúcou sa spoľahlivosťou však bezdrôtová technológia nájde širšie uplatnenie. Bezdrôtová komunikácia zažije v najbližších rokoch rýchly rast, ale nenahradí káblovú komunikáciu. Stabilita, spoľahlivosť a bezpečnosť, ktorá je súčasťou káblových systémov, pretrvá. Bezdrôtové riešenia nahradia káblové iba tam, kde je káblová implementácia nepraktická alebo neúmerne drahá. Organická integrácia bezdrôtových a káblových systémov s využitím ich príslušných silných stránok poskytne nové cesty na zvýšenie produktivity. Ak je to vhodné, použite káblovú komunikáciu a tam, kde je to vhodné, bezdrôtovú komunikáciu. Keďže káblová aj bezdrôtová komunikácia podporuje protokol TCP/IP, tieto dve komunikačné metódy možno organicky integrovať, aby sa využili ich príslušné silné stránky a zvýšila sa produktivita.
IV. Internet vecí a automatizácia
Dnes je internet vecí (IoT) pravdepodobne jedným z najčastejšie uvádzaných pojmov vo veľkých médiách, ktorý je úzko spojený s pojmom „inteligencia“. Z pohľadu „riadenia, kontroly a inteligencie“ zdieľajú internet vecí a priemyselná automatizácia spoločnú líniu. Priemyselná automatizácia zahŕňa získavanie údajov, prenos a výpočty, zatiaľ čo internet vecí zahŕňa komplexné snímanie, spoľahlivý prenos a inteligentné spracovanie-obe sú navzájom zásadne prepojené.
IoT kladie väčší dôraz na bezdrôtové pripojenie, masívny zber dát a inteligentné výpočty. Vzťah medzi IoT a automatizačnou technológiou je hlboko prepojený. Kľúčový rozdiel spočíva v konektivite: „Tradičné automatizačné siete sa prevažne spoliehajú na káblové pripojenia s obmedzeným dosahom, zatiaľ čo senzorové siete primárne využívajú bezdrôtové prenosové cesty, čo umožňuje oveľa širšiu konektivitu.“ Vďaka tomuto inherentnému spojeniu je pre výrobcov priemyselnej automatizácie prirodzené skúmať príležitosti v rámci vývoja internetu vecí.
Kľúčové aplikačné domény pre internet vecí zahŕňajú: Aplikácie vo výrobe priemyselných produktov, sledovanie, monitorovanie pokroku a sledovanie kvality; Aplikácie v systémoch na monitorovanie, sledovanie a boj proti{0}}falšovaniu cenných tovarov a nebezpečných materiálov; aplikácie v elektronických povereniach pre veľké konferencie,-schôdze na vysokej úrovni a dôležité udalosti; elektronické vstupenky do oblastí s vysokou návštevnosťou-na veľkých športových podujatiach, koncertoch a turistických atrakciách (napr. Svetová výstava v Šanghaji); IoT technológia na výber dopravného mýta, vzdialenú automatickú identifikáciu a správu rôznych typov vozidiel; Technológia internetu vecí na automatickú identifikáciu, zaznamenávanie, určovanie polohy a dopytovanie personálu v určených oblastiach; Technológia internetu vecí pre úplnú{5}}sledovateľnosť procesov v reťazcoch chovu zvierat a potravinárskeho priemyslu; Technológia internetu vecí v sektoroch poľnohospodárstva, pomoci pri katastrofách a núdzovej reakcie; Technológia internetu vecí na správu cenných a kritických aktív; technológia internetu vecí pre-procesné aplikácie v značkovom oblečení; IoT technológia pre správu knižníc; Aplikácie technológie internetu vecí v manažmente vojenských strelných zbraní, personálnom manažmente, manažmente vozidiel, manažmente materiálu a bezpečnosti/dôvernosti; Aplikácia technológie internetu vecí v letectve, automobilovom priemysle a iných sektoroch; Aplikácia technológie IoT v maloobchode; Aplikácie IoT technológií v sociálnom zabezpečení; Aplikácie technológie IoT v rozvoji inteligentných miest; a komunikačné technológie s krátkym{7}}dosahom: čipy Zigbee, komunikačné moduly Zigbee, siete Zigbee, GPS, RTLS (systémy určovania polohy v reálnom čase-), technológia Bluetooth, technológia a aplikácie UWB (ultra{9}}širokopásmové); Siete EPC (Electronic Product Code): označovanie EPC, middleware EPC, servery EPC, platformy verejných služieb EPC, siete EPC; senzorové siete, mobilné komunikačné siete, globálne polohovacie siete a súvisiace aplikačné siete; softvérové systémy na analýzu business intelligence atď.
„Internet vecí“ prevrátil tradičný spôsob myslenia, ktorý fyzicky oddeľoval infraštruktúru od IT infraštruktúry. Efektívne spája fyzické zariadenia, ako sú cesty a budovy, s osobnými počítačmi, mobilnými telefónmi, domácimi spotrebičmi, dopravnými systémami a IT infraštruktúrou. To umožňuje komplexné prepojenie naprieč vládnou správou, výrobou, sociálnym manažmentom a osobným životom jednotlivcov.
Z pohľadu priemyselného reťazca, ktorý si vyžaduje internet vecí, upstream technológie a odvetvia zahŕňajú automatické riadenie, snímanie informácií a rádiofrekvenčnú identifikáciu (RFID), zatiaľ čo downstream sa zameriava na aplikácie internetu vecí. Odborníci v tomto odvetví ďalej tvrdia: „Tradičná priemyselná automatizácia je vlastne súčasťou internetu vecí,“ vyzývajú výrobcov automatizácie priemyselného riadenia, aby sa stali hybnou silou implementácie internetu vecí. Ako konvergenčný bod informatizácie a automatizácie má internet vecí obrovský potenciál a výhody. Niektoré organizácie veľmi rozpoznali jeho potenciál na optimalizáciu riadiacich procesov a výrobných pracovných tokov a dosahovali predbežné úspechy. Tradičné automatizačné siete majú nápadné podobnosti so sieťami senzorov v rámci internetu vecí.
V. Cloud Computing a automatizácia
Národné laboratórium Argonne
Cloud computing predstavuje vývoj distribuovaného spracovania, paralelného spracovania a grid computingu-alebo skôr komerčnú realizáciu týchto konceptov informatiky. Jeho jadro spočíva v ukladaní a výpočte masívnych dát, s osobitným dôrazom na virtualizačnú technológiu. Cloud computing je v podstate internetový-superpočítačový model, ktorý spája obrovské zdroje na poskytovanie rôznorodých IT služieb používateľom.
Napríklad model cloud computingu prinesie významné transformácie do odvetvia automatizačného softvéru. Medzi kľúčové zmeny patria:
① Architektúry automatizačných systémov sa stanú flexibilnejšími a distribuované architektúry sa rozšíria do širších mierok.
V moderných rozsiahlych{0}}projektoch priemyselnej automatizácie a informatizácie sú systémy čoraz zložitejšie a masívnejšie. Existujúce sieťové a systémové architektúry už nie sú vybavené na efektívne zvládnutie týchto výziev. Revolučný koncept cloud computingu zásadne rozložil pevné architektonické rámce, ktoré sa tradične vyskytujú v automatizačných systémoch. V rámci systémov cloud computingu už automatizačné a informatizačné systémy nebežia len na jednom pevnom počítači. Namiesto toho fungujú v celej sieti, vrátane internetu, využívajúc sieť ako celok na prideľovanie systémových zdrojov a vykonávanie rôznych funkcií.
② Analýza a spracovanie rozsiahlych informácií sa stanú štandardnými funkciami automatizačného softvéru.
V moderných rozsiahlych{0}}automatizačných projektoch objem automatizačných a informačných údajov naďalej exponenciálne rastie. Označiť ich ako „veľké“ nie je prehnané. V dôsledku toho sa typy databáz, modely ukladania údajov a vzory čítania/dotazovania údajov, ktoré sa v súčasnosti používajú v automatizačnom softvéri, sústreďujú na presné a včasné spracovanie veľkých objemov údajov. Spracovanie masívnych informácií sa stalo jednou z prekážok obmedzujúcich vývoj automatizačného softvéru.
V ére cloud computingu môžu používatelia využiť výpočtový výkon z rôznych hardvérových platforiem a sietí naprieč rôznymi vrstvami. Môžu jednoducho využívať služby (SaaS), platformy (PaaS) a výpočtový hardvér/sieťové zdroje (IaaS) v rámci „cloudu“, pričom plne integrujú možnosti verejnej siete. To umožňuje analýzu a spracovanie rozsiahlych automatizačných a informačných údajov, ktoré spĺňajú požiadavky veľkých-aplikačných systémov a zároveň umožňujú riadenie zložitých automatizačných a informačných systémov.
③ Kompletná transformácia modelov inžinierskeho vývoja.
V ére cloud computingu sa vývoj inžinierskych projektov už neobmedzuje len na jednotlivé počítače. Model SaaS umožňuje používateľom priamo využívať softvér na serveroch predajcov automatizačného softvéru cez internet. Proces vývoja prebieha v rámci siete cloud computingu a po dokončení sa vygeneruje priamo spustiteľný inžiniersky projekt.
④ Transformácia modelov služieb dodávateľov softvéru a zníženie nákladov na údržbu.
Model cloud computingu tiež znižuje náklady na služby pre predajcov softvéru. Predtým potrebovali predajcovia poskytovať technickú podporu a údržbu pre automatizačný softvér bežiaci v rôznych hardvérových a softvérových prostrediach. V ére cloudu potrebujú na svojich serveroch udržiavať iba jednu inštanciu softvéru.
⑤ Znižuje hardvérové požiadavky na automatizačné systémy a zvyšuje priemyselný stav softvéru.
Či už ide o súkromné cloudy založené na interných podnikových sieťach alebo hybridné cloudy s externou konektivitou, cieľom oboch je dynamická alokácia výpočtových zdrojov. To umožňuje plynulejšie a stabilnejšie systémové operácie, čo výrazne znižuje hardvérové požiadavky bez zníženia efektivity. Je všeobecne známe, že v súčasných automatizačných systémoch softvér slúži ako „duša“, no má relatívne nízku hodnotu, ktorá predstavuje iba 5 % až 10 % celkových nákladov. V ére cloud computingu, keďže nároky na hardvér klesajú, zatiaľ čo požiadavky na softvér sú čoraz prísnejšie, hodnota a význam softvéru v rámci automatizačného priemyslu podstatne vzrastie.
⑥ Jadrom súťaže sa stanú nové technológie a produktové filozofie.
Model cloud computingu nepochybne prinesie hlbokú transformáciu do odvetvia automatizačného softvéru. Ako sa orientovať v trendoch vo vývoji IT? Ako vyvinúť automatizačný softvér ďalšej{1}}generácie založený na cloud computingu? Ako zabezpečiť kompatibilitu starších verzií automatizačného softvéru s cloudovými platformami? Ako inovovať tradičné systémy automatizácie na cloudové-systémy? Tieto sa stanú hlavnými úvahami pre priemyselné podniky. S dozrievaním technológie cloud computingu a úsilím sektora automatizácie bude čínsky vývoj automatizačných systémov využívajúcich „cloud computing“ rýchlo napredovať. To je tiež problém, ktorému by mal čínsky automatizačný priemysel venovať veľkú pozornosť.
VI. Automatizácia v nízkouhlíkovom-hospodárstve
Automatizácia v nízkouhlíkovom-hospodárstve je rozsiahla a kritická téma. Ilustrujeme to na príklade spracovateľského priemyslu. Spracovateľský priemysel zahŕňa odvetvia ako petrochemický, rafinérsky, chemický, metalurgický, farmaceutický, stavebný materiál, ľahký priemysel, papierenský priemysel, baníctvo, ochrana životného prostredia a energetiku,-ktoré majú dominantné postavenie v čínskom národnom hospodárstve. Tieto sektory zohrávajú zásadnú ekonomickú úlohu, pričom ročná hodnota produkcie podnikov spracovateľského priemyslu v Číne predstavuje 66 % celkovej hodnoty ročnej produkcie všetkých priemyselných podnikov na celoštátnej úrovni.
Stav rozvoja spracovateľského priemyslu priamo ovplyvňuje ekonomickú základňu krajiny. Spracovateľský priemysel ako masívny sektor, ktorý zaujíma životne dôležité postavenie, slúži ako zásadný základný pilier národného hospodárskeho rastu a predstavuje základnú zložku výroby. Vyznačujú sa tým, že zvládajú nepretržité alebo prerušované toky materiálu a energie a vyrábajú tovar prevažne vo veľkých-sériách.
Primárne výrobné a spracovateľské metódy v spracovateľskom priemysle zahŕňajú chemické reakcie, separáciu a miešanie. V ére znalostnej ekonomiky 21. storočia zostanú spracovateľské odvetvia-ako tradičné výrobné sektory-dôležitými piliermi ekonomického rozvoja. Tieto odvetvia sú hlavnými výrobcami energie a surovín a významnými spotrebiteľmi energie, preto je šetrenie energiou, znižovanie spotreby a kontrola emisií kritickými. Medzi bežné nedostatky v týchto sektoroch patrí vysoká spotreba energie, silné znečistenie, nízka kvalita produktov, zastarané výrobné procesy, nízka úroveň automatizácie, slabé postupy riadenia, nízka integrácia informácií a nedostatočná celková konkurencieschopnosť. Priemysel predstavuje najväčší sektor čínskej ekonomiky a je tiež hlavným spotrebiteľom energie a zdrojov, ako aj hlavným prispievateľom k znečisťovaniu životného prostredia. Spracovateľský priemysel sa následne stal hlavným cieľom zlepšenia, najmä v šiestich hlavných sektoroch: rafinácia ropy, chemikálie, oceliarstvo, výroba energie, neželezné kovy a stavebné materiály. Tieto sektory predstavujú takmer 70 % spotreby priemyselnej energie v krajine.
Odborníci tvrdia: Po prvé, zacielenie na vznikajúce problémy a{0}}trendy riadené odvetvia bolo vždy kľúčovým tajomstvom úspešnej inovácie vo všetkých sektoroch! Vznikajúce problémy sa týkajú veľkých výziev, ktoré si vyžadujú sústredenú pozornosť pre budúci rozvoj ľudskej spoločnosti; „trendy-riadené“ odvetvia označujú projekty s obrovským budúcim potenciálom.
Aké sú teda hlavné výzvy, ktoré si vyžadujú sústredenú pozornosť pre budúci rozvoj ľudskej spoločnosti a projekty s obrovským budúcim potenciálom? Jednou z takýchto oblastí sú nepochybne projekty slúžiace „nízkouhlíkovému{0}}hospodárstvu“ a „nízkouhlíkovým{1}}technológiám“! „Nízkouhlíkové-hospodárstvo“ sa stalo dôležitou strategickou voľbou pre výskumné inštitúcie a podniky. Inými slovami, energická podpora rozvoja „nízkouhlíkového-hospodárstva“ nevyhnutne zabezpečuje iniciatívu v oblasti inovácií pre výskumné projekty a rozvoj trhu. Globálna ekonomika v súčasnosti zrýchľuje svoj prechod na „nízko{6}}uhlíkové hospodárstvo“, ktoré prinieslo množstvo nových bodov hospodárskeho rastu. „Nízkouhlíkové-hospodárstvo“ bude základným kameňom budúcej národnej a podnikovej konkurencieschopnosti. Inteligentné podniky vynikajú v tom, ako sa chopia príležitostí, transformujú výrobné metódy a chopia sa vedenia{10}}premeny pasivity na proaktivitu. Využívajú posuny v paradigmách spoločenského rozvoja ako motory zrýchleného rastu, pričom sa snažia zaujať popredné miesto v nízkouhlíkovom-hospodárstve.
Pri formulovaní stratégií rozvoja spoločnosti by podniky mali zvážiť, ako vytvoriť „nízko{0}}uhlíkovú stratégiu“ a snažiť sa rásť v súlade s národnými trendmi trvalo udržateľného rozvoja. Ako povedal renomovaný manažérsky guru Peter Drucker: "Nikto nemôže kontrolovať zmeny, ale každý ich môže predbehnúť!" Čínsky spracovateľský priemysel si musí osvojiť tento princíp a snažiť sa udržať náskok. Zníženie-uhlíkových emisií je národným imperatívom, historickou misiou a povinnosťou pre spracovateľské podniky. Prijatie „nízkouhlíkových-uhlíkových“ predstavuje pre tieto odvetvia hlavné poslanie.
VII. Automatizácia v bezpečnosti na pracovisku
Automatizácia bezpečnosti na pracovisku sa stala v posledných rokoch často používaným pojmom! Tento nárast pramení z neustáleho výskytu rôznych nehôd na pracovisku, čo vedie k rastúcemu dopytu po automatizačných technológiách na zvýšenie bezpečnosti. Naliehavou prioritou teraz je, ako efektívne využiť pokročilé technológie, ako je automatizácia a informatizácia, na zvýšenie noriem bezpečnosti na pracovisku. V dôsledku toho národ navrhol stratégiu „Veda a technika pre bezpečnosť“! Vývoj bezpečnosti je rovnako neoddeliteľný od automatizácie. Bezpečnosť vo výrobe možno kategorizovať na mechanickú bezpečnosť a bezpečnosť procesu.
Bezpečnosť strojov chráni predovšetkým personál a venuje sa jej značná pozornosť. Bezpečnostné spínače, bezpečnostné tlačidlá, bezpečnostné dvere a bezpečnostné rohože sa stali nevyhnutnými v továrňach spolu s produktmi, ako sú bezpečnostné senzory, bezpečnostné PLC, bezpečnostné zbernice a bezpečnostný Ethernet. Bezpečnosť procesov zabezpečuje bezpečnosť výrobných procesov. V súčasnosti mnohí dodávatelia automatizácie zvažujú poskytovanie bezpečnostných riešení. Skutočné bezpečnostné riešenie zahŕňa viac ako len dodanie jedného alebo viacerých bezpečnostných produktov; ide predovšetkým o zvýšenie bezpečnosti zariadení používateľa. Ako začleniť bezpečnostné funkcie do strojov a zariadení používateľa, zlepšiť zaistenie bezpečnosti bez ovplyvnenia výrobného procesu, si stále vyžaduje lepší vývoj.
Automatizácia je proces, v ktorom stroje alebo zariadenia fungujú alebo sa riadia podľa vopred určených programov alebo pokynov bez ľudského zásahu. Prijatie automatizačnej technológie nielenže oslobodzuje ľudí od namáhavej fyzickej práce, určitých duševných úloh a drsného alebo nebezpečného pracovného prostredia, ale tiež rozširuje ľudské schopnosti, výrazne zvyšuje produktivitu práce a zvyšuje schopnosť ľudstva porozumieť svetu a transformovať ho. Preto stroje, zariadenia, systémy alebo procesy (výrobné a riadiace procesy) dosahujú vopred stanovené ciele prostredníctvom automatizovanej detekcie, spracovania informácií, analýzy a posudzovania a riadenia manipulácie-všetko podľa ľudských požiadaviek-s minimálnym alebo žiadnym priamym zapojením človeka. Bezpečnostná automatizácia sa vzťahuje na implementáciu stratégie „Veda a technika pre bezpečnosť“ prostredníctvom automatizačnej techniky na dosiahnutie bezpečnej výroby. Keď sa automatizácia bezpečnosti aplikuje na konkrétne odvetvia, má odlišné formy, ako napríklad: - Automatizácia výroby bezpečnosti v uhoľných baniach - Automatizácia výroby bezpečnosti v petrochemii - Automatizácia výroby v oblasti chemickej bezpečnosti - Automatizácia výroby v oblasti metalurgickej bezpečnosti - Automatizácia výroby bezpečnosti v doprave - Automatizácia výroby v oblasti inteligentnej bezpečnosti - Bezpečná automatizácia výroby v iných odvetviach
VIII. -Úspora energie a spotreba-Zníženie automatizácie
V posledných rokoch sa "úspora energie a znižovanie spotreby" objavila ako veľmi významná koncepcia vo vývoji automatizačných technológií v Číne. „Úspora energie, znižovanie emisií a vedecký rozvoj“ sa stali strategickými hlavnými princípmi hospodárskeho rastu Číny.
Podľa odhadov Čína spotrebuje na generovanie každého dolára HDP 4,3-krát viac energie ako Spojené štáty a 11,5-krát viac ako Japonsko. Miera využitia energie v Číne je len 26,9 % úrovne USA a 11,5 % úrovne Japonska. To naznačuje, že spotreba energie predstavuje podstatnú časť nákladov na výrobky pre čínske podniky, pričom sa tiež zdôrazňuje obrovský potenciál úspor energie v rámci týchto spoločností. Zlepšenie konkurencieschopnosti produktov prostredníctvom úspory energie a zníženia spotreby je úplne realizovateľné.
Ako nositeľ a médium technologickej transformácie slúži priemysel výroby zariadení ako základný sektor „orientovaný na prostriedky-“. Jej produkty-výrobné zariadenia pre všetky odvetvia- tvoria základ základnej infraštruktúry. Čínsky sektor výroby zariadení, ktorý sa vyznačuje širokým záberom, rôznorodými kategóriami, vysokým technologickým obsahom a silným prepojením s inými odvetviami, sa rokmi vyvinul do komplexného priemyselného systému so značným rozsahom a technologickou vyspelosťou, ktorý sa stal životne dôležitým pilierom národného hospodárstva. Úspora energie a zlepšenie účinnosti využitia energie nie sú len dlhodobé stratégie-na zabezpečenie normálnych výrobných operácií a dosiahnutie zdravého a udržateľného rozvoja spoločnosti, ale aj nevyhnutné rozhodnutia pre podniky, aby sa prispôsobili požiadavkám trhu, znížili náklady, zvýšili zisky, zlepšili environmentálnu výkonnosť a zvýšili konkurencieschopnosť. Pre podniky, aby dosiahli udržateľný rast, je implementácia úspor energie a znižovania spotreby nevyhnutná.
Ako sa časy vyvíjajú, úlohy úspory energie a znižovania emisií budú čoraz náročnejšie, pričom ciele kontroly budú čoraz prísnejšie. Zavedenie týchto cieľov bude klásť vyššie nároky na priemyselné prevádzky. Proaktívne prijímanie pokročilých technológií na-úsporu a spotrebu-znižovania spotreby energie a implementácia vedeckých koncepcií, modelov a procesov riadenia sú pre podniky kľúčovými cestami na dosiahnutie týchto cieľov. Propagácia a aplikácia nových technológií, procesov, materiálov a metód založených na technologických inováciách môže postupne vyradiť z výroby neefektívne zariadenia a skupiny produktov s vysokou -spotrebou energie-, čo zohráva kľúčovú úlohu pri dosahovaní pokroku v úspore energie a znižovaní spotreby. Snaha o úsporu energie a znižovanie spotreby prostredníctvom špičkových{8}}technológií je základným krokom pre priemysel výroby zariadení. Je to preto, že moderné špičkové technológie hlboko a vo veľkej miere ovplyvňujú rozvoj tohto odvetvia. Pokrok v moderných špičkových technológiách kladie vyššie, novšie a lepšie požiadavky na priemysel výroby zariadení. Podpora špičkových{12}}technológií je rovnako neoddeliteľnou súčasťou úsilia o úsporu energie a zníženie spotreby v rámci odvetvia výroby zariadení.
Napríklad energetická účinnosť motora, optimalizácia procesov, konverzia odpadu-na{1}}zdroje, využitie odpadového tepla, transformácia podniku a prijatie novej energie, to všetko sú vnútorne spojené s automatizačnou technológiou.
IX. Vývoj priemyselného riadiaceho softvéru
Pokrok priemyselného riadiaceho softvéru je ďalším dôležitým aspektom automatizačnej technológie. Od 90-tych rokov minulého storočia postupné akvizície dodávateľov midlvéru zo strany IBM povýšili middleware na jadro podnikovej IT architektúry, pričom postupne zdôrazňovali kritický význam a ústrednú úlohu softvéru. Následne IBM získala renomované softvérové spoločnosti ako Lotus a DB2. Softvér začal napredovať spolu s hardvérom. V roku 2004 spoločnosť IBM predala svoju divíziu počítačov spoločnosti Lenovo-, čo znamenalo koniec zlatého veku hardvéru a začiatok éry vzostupu softvéru.
V rámci priemyselného riadenia predstavuje hardvérový softvér kľúčový trend, ktorého príkladom je vznik vstavaných softvérových PLC. V súčasnosti je na trhu k dispozícii najnovší softvér CoDeSys V3.4 (softvér PLC so vstavaným systémom založený na platforme CoDeSys), ktorého priekopníkom je nemecký 3S Software. Podporuje koncepciu „otvorenej, rekonfigurovateľnej automatizácie“ zameranej na „opätovnú použiteľnosť“. Tento softvér funguje vo vývojovom prostredí IEC 61131 a podporuje viaceré štandardné jazyky priemyselnej automatizácie vrátane rebríkovej logiky, vývojových diagramov, blokových diagramov a pokročilého jazyka ST.
Opätovné použitie softvéru predstavuje metodológiu a teóriu v rámci počítačového softvérového inžinierstva, ktorá v podstate slúži ako riešenie na elimináciu nadbytočného úsilia pri vývoji softvéru. Predstavuje osvedčený prístup k zvyšovaniu produktivity vývoja softvéru a kvality produktov. Opätovné použitie softvéru zahŕňa využitie existujúceho softvéru a jeho účinných komponentov na vytvorenie nového softvéru alebo systémov, čím sa zníži čas vývoja a náklady na údržbu. Predstavuje kľúčovú technológiu na zlepšenie produktivity a kvality softvéru.
Kľúčové faktory (technické aj netechnické) na dosiahnutie opätovného použitia softvéru v prvom rade zahŕňajú sedem aspektov: technológiu softvérových komponentov, architektúru softvéru, doménové inžinierstvo, reinžiniering softvéru, procesy otvorených komponentov, technológiu CASE (Computer-Aided Software Engineering) a rôzne -technické faktory. Medzi výhody opätovného použitia softvéru patria: (1) Vyššia produktivita (a následné zníženie nákladov); (2) Vylepšená kvalita softvéru. (chyby sa dajú opraviť rýchlejšie); (3) Vhodné použitie opätovného použitia softvéru zlepšuje udržiavateľnosť systému.
Okrem výhod opätovného použitia softvéru ponúka softvér CoDeSys aj rekonfigurovateľnú výrobu. Rekonfigurovateľná výroba je proces, ktorý riadi riadenie a kontrolu rekonfigurácie výrobného systému. Umožňuje výrobným systémom efektívne reagovať na meniace sa prostredie. Rekonfigurovateľnosť sa týka systému, kde jeho hardvérové moduly a/alebo softvérové moduly môžu rekonfigurovať (alebo resetovať) systémovú architektúru a algoritmy na základe meniacich sa dátových tokov alebo riadiacich tokov. To zahŕňa: organizačnú rekonfigurovateľnosť, rekonfigurovateľnosť obchodných procesov, rekonfigurovateľnosť produktov, rekonfigurovateľnosť systému spracovania dielenského prostredia a rekonfigurovateľné informačné platformy.
Najvýraznejšou výhodou rekonfigurovateľných systémov je ich schopnosť meniť svoju architektúru tak, aby zodpovedala špecifickým požiadavkám aplikácie. Ako umožniť výrobným systémom, aby rýchlo a ekonomicky reagovali na meniace sa požiadavky trhu, tvárou v tvár neustále sa{1}}meniacemu trhu predstavuje významnú výzvu pre dnešný výrobný priemysel. Tradičné mechanizované automatizované výrobné linky ponúkajú úspory z rozsahu pri dávkovej výrobe, ale chýbajú im agilné reakcie na zmeny na trhu. Aj keď flexibilné výrobné systémy môžu skrátiť cykly prototypovania a výroby produktov, vyžadujú si značné investície s dlhou dobou návratnosti. V dôsledku toho existuje naliehavá potreba novej výrobnej paradigmy, ktorá kombinuje výhody hromadnej výroby s rýchlou adaptabilitou na dynamické, meniace sa výrobné prostredia a zároveň plne využíva existujúce výrobné zdroje. V tomto kontexte predstavuje nedávno navrhnutý rekonfigurovateľný výrobný systém efektívne riešenie na splnenie týchto požiadaviek.
Okrem toho, spoločnosťou Siemens odporúčaný portál TIA (博途) predstavuje inovatívnu inžiniersku softvérovú platformu vyvinutú spoločnosťou Siemens na základe konceptu TIA (Totally Integrated Automation). Riadi všetky automatizačné úlohy v rámci jedného prostredia konfigurácie inžinierstva, čím zjednodušuje prácu dizajnérov, zvyšuje efektivitu a znižuje náklady. Dosiahnutím jednotnej komunikácie, jednotného programovania a jednotných dát tvorí ucelený, organicky integrovaný systém. To napĺňa očakávania odvetvia na plne integrovanú platformu na realizáciu automatizačných riešení, ktorá umožňuje centralizovanú správu návrhu produktu, mechanického návrhu a návrhu automatizácie v rámci jedného softvérového balíka. V dôsledku toho predstavuje najintuitívnejšiu, najefektívnejšiu a najspoľahlivejšiu softvérovú platformu inžinierskych technológií, ktorá je dnes k dispozícii. Tento vývoj si vyžaduje pozornosť v sektore priemyselnej kontroly.
X. Univerzalizácia simulácie a modelovania
Technológia sieťového modelovania a simulácie predstavuje aktuálny hotspot výskumu v tejto oblasti. Jeho technický rozsah a aplikačné modely sa neustále rozširujú a vyvíjajú spolu s pokrokmi v sieťových technológiách. Rýchly rozvoj sieťových a výpočtových technológií nás uvádza do éry všadeprítomnej výpočtovej techniky. Všadeprítomná výpočtová technika vytvára informačný priestor zložený z výpočtovej techniky a komunikácie, ktorý sa spája s fyzickým priestorom ľudského života a vytvára inteligentné prostredie.
V rámci tohto inteligentného priestoru môžu jednotlivci transparentne pristupovať k výpočtovým a informačným službám kedykoľvek a kdekoľvek. Technológia sieťového modelovania a simulácie sa bude vyvíjať smerom k univerzalizácii. „Univerzálna simulačná technológia“, ktorá integruje všadeprítomnú výpočtovú techniku, dosahuje konvergenciu informačných a fyzických priestorov, čo poháňa moderný modelovací a simulačný výskum, vývoj a aplikácie do novej éry.
Pre budúce zložité, heterogénne a dynamické všadeprítomné výpočtové prostredia majú všadeprítomné simulačné systémy tieto základné charakteristiky:
⑴ Všadeprítomná dostupnosť:Simulačné zdroje sú všadeprítomné. Simulačné siete využívajúce technológiu grid umožňujú-servisne orientované poskytovanie rôznych softvérových a hardvérových simulačných zdrojov v rámci každodenného života. To chráni používateľov pred zložitými, heterogénnymi všadeprítomnými výpočtovými prostrediami, čím sú simulačné zdroje univerzálne dostupné a rieši sa problém „všadeprítomnosti“.
⑵ Kedykoľvek a kdekoľvek:Používatelia môžu pristupovať k simulačným službám na pracovisku alebo v bydlisku bez toho, aby boli pripútaní k vyhradenému počítaču. Grid technológia rozširuje simulačné aplikačné terminály do každého rohu siete, čím úplne oslobodzuje používateľov od časových a priestorových obmedzení. Akékoľvek sieťové zariadenie má prístup k simulačným zdrojom a službám v rámci gridového prostredia, čím spĺňa požiadavku na prístup „kedykoľvek a kdekoľvek“.
⑶ Adaptívne:Simulačný informačný priestor poskytuje koherentné simulačné služby, ktoré sa prispôsobujú meniacim sa podmienkam a poskytujú výpočtové prostredia prispôsobené potrebám používateľov.
⑷ Priehľadné:Používatelia pristupujú k simulačným službám s minimálnym vedomým úsilím. Interakcia je veľmi prirodzená,-dokonca aj nepovšimnutá používateľom-a stelesňuje to, čo sa nazýva implicitná interakcia.
Integrácia všadeprítomných výpočtových konceptov a technológií do simulačných sietí efektívne rieši vznikajúce požiadavky všadeprítomných simulačných prostredí-mobilita, adaptabilita, inteligencia a aplikačné modely{1}}, ktoré umožňujú priestorom simulačných informácií poskytovať adaptívne prostredia a konzistentné služby prispôsobené potrebám používateľov. Konvergovaná technológia grid computingu a všadeprítomná computing-technológia všadeprítomnej simulačnej siete-sa objaví ako nový ústredný bod vo výskume a aplikáciách sieťového modelovania a simulácie.
Súhrnne povedané, súčasných desať hlavných trendov v automatizačných technológiách odhaľuje, že automatizačné inovácie možno zhrnúť do niekoľkých kľúčových slov: integrácia, komunikácia, spolupráca, energetická účinnosť, bezpečnosť, štandardy a otvorenosť. To tiež viedlo k vzniku mnohých nových produktov a konceptov. Po mnoho rokov bola nová automatizácia najpriamejšou silou, ktorá poháňala rýchly rozvoj výroby. Táto sila, nevyhnutne poháňaná hnacou silou „inovácií“, nepochybne zažiari v ére inteligentnej výroby!