中國自動化學會 專家咨詢工作委員會 孫柏林

　　前言：

　　“虎去威猶在；兔來運更昌。” “十一五”發(fā)展已精彩收官,“十二五”發(fā)展正昂首啟程。*央繪制出的“十二五”宏偉藍圖激發(fā)我們奮進的力量，科學發(fā)展昭示出的廣闊的前景，令大家信心百倍。2011年是“十二五”時期的開局之年，更是希望之年、奮斗之年、前進之年，一幅新的壯麗畫卷將由此徐徐展開。

　　展望“十二五”，中國的工業(yè)自動化已經進入到21世紀，我國制造業(yè)的高速發(fā)展，拉動了對自動化儀器儀表與控制系統(tǒng)向水平發(fā)展的需求，我國新上的大型項目所用自動化儀器儀表和控制系統(tǒng)的先進程度的需求已經處于*水平。當前我國正處于工業(yè)化中期。工業(yè)化、信息化、現(xiàn)代化、市場化和化“五化”息息相關。信息化及其產業(yè)化將會有很好的發(fā)展前景，企業(yè)應當注意國家提出的工業(yè)化的新需求、集成、生產性服務、節(jié)能減排等可能是新的技術增長點，注意軟件技術的新趨勢，還可能需要新的思維（交叉、基礎、智能空間等）。同時，節(jié)能降耗仍然是“十二五”期間的重點問題，這些問題，我們都要用“十二五”的眼光和智慧去認真對待。在自動化技術的促進下，工業(yè)正在朝著數(shù)字化、智能化、網絡化與綜合集成化的方向發(fā)展，制造業(yè)的工廠正不斷朝著高度一體化、集成化的進程前行。而未來，隨著人們應用自動化技術的手段越來越成熟，我們能看到更多的可能發(fā)生！

　　趨勢是人們的朋友，為你認清前進道路。本文是從趨勢的角度來探索一下當前工業(yè)自動化的熱門技術，以期給予讀者一些發(fā)展信息。

　　據(jù)分析，當前工業(yè)自動化的熱門技術是：

　　一、儀器儀表智能化

　　在控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構成元素，它的技術進展是跟隨控制系統(tǒng)技術的發(fā)展而發(fā)展的。目前，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然了。儀器儀表的智能化主要歸結于微處理器和人工智能技術的發(fā)展與應用。例如運用神經網絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現(xiàn)高速、、多功能、高機動靈活等性能。再如，運用模糊規(guī)則的模糊推理技術，對事物的各種模糊關系進行各種類型的模糊決策。又如，用軟件實現(xiàn)信號濾波，如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動態(tài)特性的有效途徑；還如，充分利用人工神經網絡技術強有力的自學習、自適應、自組織能力，聯(lián)想、記憶功能以及對非線性復雜關系的輸入、輸出間的黑箱映射特性等。

　　當前，我國智能化領域zui薄弱、zui需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎產業(yè)。隨著科學技術的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產品的高科技化，特別是智能化，將成為日后儀器儀表科技與產業(yè)的發(fā)展主流?；谥悄芸刂评碚摶A的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進展：

　　•專家控制器

　　專家控制系統(tǒng)（expert control system, ECS）是典型的基于知識控制系統(tǒng)，它是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術和計算機技術，根據(jù)某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復雜問題。

　　•模糊控制器

　　模糊控制器（FC-Fuzzy Controller），也稱模糊邏輯控制器（FLC-Fuzzy Logic Controller）。由于模糊控制技術具有處理不確定性、不性和模糊信息的能力，對無法建造數(shù)學模型的被控過程能進行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。

　　•神經網絡控制器

　　神經網絡在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用提高了系統(tǒng)的信息處理能力，提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經網絡控制，簡稱神經控制，它是指采用神經網絡這一技術對復雜的非線性對象進行建模，或擔當控制器，或優(yōu)化計算，或進行推理，或故障診斷等工作。

　　需要注意的是：在儀器儀表的智能化領域，無論是神經元網絡、模糊控制或混沌控制，盡管我國學者發(fā)表的文章很多，但是，嚴格細致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多。一些儀器儀表還仍然需要向國外進口。

　　二、控制系統(tǒng)網絡化

　　21世紀的控制系統(tǒng)將是網絡與控制結合的系統(tǒng)。對網絡化控制系統(tǒng)（Networked Control System,簡稱NCS）的研究已經成為當前自動化領域中的前沿課題之一。隨著通信網絡作為一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng)，這很大地豐富了工業(yè)控制技術和手段，使自動化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結構、控制方法以及人機協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化,與此同時也帶來了一些新的問題，如控制與通信的耦合、時間延遲、信息調度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。這些新問題的出現(xiàn)，使得自動控制理論在網絡環(huán)境下的控制方法和算法需要不斷地創(chuàng)新。隨著計算機技術、通信技術和網絡技術的不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的控制領域正經歷著一場的變革，開始向網絡化方向發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)的結構從zui初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱斯I(yè)以太網與控制網絡的結合。這種工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業(yè)控制網絡互聯(lián)、無線技術等多種當今流行技術融合進來，從而拓展了工業(yè)控制領域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。

　　以信息化帶動工業(yè)化既是保持國民經濟持續(xù)快速發(fā)展的有力保證，也是傳統(tǒng)工業(yè)體系結構轉型的重要手段。網絡技術作為信息技術的代表，其與工業(yè)控制系統(tǒng)的結合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平，改變現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結構，適應現(xiàn)代企業(yè)綜合自動化管理的需要。網絡技術推動了傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)結構的變革 。將現(xiàn)場總線、以太網、多種工業(yè)控制網絡互聯(lián)、嵌入式技術和無線通信技術融合到工業(yè)控制網絡中，在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實時性等要求的同時，又增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應性。在經濟化的今天，這一工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化及其構成模式使得企業(yè)能夠適應激烈的市場競爭，有助于加快新產品的開發(fā)、降低生產成本、完善信息服務，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　中共*、*近日印發(fā)了2011年*號文件：《關于加快水利改革發(fā)展的決定》。針對近年來，我國頻繁發(fā)生的嚴重水旱災害造成重大生命財產損失，暴露出農田水利等基礎設施十分薄弱，必須大力加強水利建設。《決定》提出的目標任務：力爭通過5年到10年努力，從根本上扭轉水利建設明顯滯后的局面。到2020年，基本建成防洪抗旱減災體系，基本建成水資源合理配置和利用體系，基本建成水資源保護和河湖健康保障體系，基本建成有利于水利科學發(fā)展的制度體系。在這項重大任務中，需要自動化技術與信息化技術加以支持，將會有許多工業(yè)控制網絡需要建設與創(chuàng)新。

　　三、工業(yè)通信無線化

　　工業(yè)通信無線化也是當前自動化領域探討比較熱烈的問題。根據(jù)專家分析，到2013年，工廠自動化中的無線通信系統(tǒng)應用將每年增加約40%。工業(yè)控制企業(yè)已經逐步認識到無線技術將是下一個技術騰飛的基礎，將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全。

　　隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬件技術，協(xié)助在產品中增加通信功能。這些的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS（定位系統(tǒng)）、LTE（長期演進）以及WiMax（微波接入互操作）。然而，在增加無線連網功能時，芯片及相關軟件的選擇（假設所選擇的實現(xiàn)能正常工作，并滿足相關的論證要求）可能挑戰(zhàn)性。即使做出了一個可行的設計，但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模，則可能不會取得市場上的成功。今天zui熱門的東西未必是的通信標準和客戶需要的東西，因此選擇的軟硬件實現(xiàn)方案應有這樣的特點：每個新一代產品都不需要*從頭開始適應。

　　無線技術進入工業(yè)領域的趨勢是毋庸置疑的，特別是在有線無法使用的場合，更顯得無線具有優(yōu)勢。但是這要求無線技術本身性能的完善，可靠性、通信的確定性與實時性、兼容性等性能有待加強。所以，在近期，工業(yè)無線技術仍將是傳統(tǒng)有線技術的延伸，大多數(shù)儀表以及自動化產品會嵌入無線傳輸?shù)墓δ堋Ｉ蠈τ跓o線技術的研究還處于起步階段，相關的標準也在制訂之中，我國的科研機構也參與其中，這在一定程度上推動了無線技術在我國流程工業(yè)的發(fā)展。

　　由于無線技術尚處于研發(fā)與不斷完善的階段，功能畢竟有限。而且在自動化技術領域，還沒有*的且證實的在實時控制中應用較為可靠的無線技術標準，在工作循環(huán)時間很短的情況下，這表現(xiàn)得尤為突出。所以，目前無線技術的應用范圍只能局限在數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控方面（SCADA）。但隨著可靠性的增強，無線技術將會有更廣范圍的應用。無線通訊將在未來的若干年快速地增長，但無線并不會替代有線通訊。有線具有穩(wěn)定、可靠和安全性并不會消失，無線只有在有線不方便實現(xiàn)或成本高的地方去替代有線方案。如果無線與有線有機地結合起來，雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢，將為增長生產率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊，在適宜無線通訊的地方使用無線通訊，由于有線和無線通訊都支持TCP／IP協(xié)議，這兩種通訊方式能夠有機地結合在一起，發(fā)揮各自特長，并能夠提高生產效率。

　　四、物聯(lián)網與自動化

　　當今，物聯(lián)網可謂是在各大媒體出鏡率zui高、而且與“智能”密切的名詞之一。從“管理、控制、智能”的角度來看，其實物聯(lián)網與工業(yè)自動化是一脈相承的，工業(yè)自動化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節(jié)，而物聯(lián)網是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者是相通的。物聯(lián)網只是更加強調無線、海量采訪、智能計算。物聯(lián)網與自動化技術是有著十分密切地的。兩者的區(qū)別是：“傳統(tǒng)的自動化網絡多是通過有線網絡來實現(xiàn)，網絡連接范圍較窄，而在傳感網絡中，無線網絡成為主要的傳輸路徑，且連接的范圍更加廣泛。” 一脈相承的天性，讓工業(yè)自動化廠商尋機物聯(lián)網的發(fā)展是順其自然的事情。

　　物聯(lián)網的應用領域，諸如：物聯(lián)網技術在物流、供應鏈、倉儲的管理系統(tǒng)的應用；物聯(lián)網技術在工業(yè)制品生產、追蹤、進度監(jiān)管、質量追蹤等方面的應用；物聯(lián)網技術在貴重商品、危險品的監(jiān)管、追蹤和防偽應用系統(tǒng)；物聯(lián)網技術在大型會議、高層會議以及重要會議的電子證件、大型賽事、演唱會、景區(qū)等人員快遞流通區(qū)的電子門票（如：上海世博會）的應用；物聯(lián)網技術在交通收費、各類型車輛的遠距離自動識別和管理的應用；物聯(lián)網技術在區(qū)域內的人員自動識別、記錄、定位以及查詢的應用；物聯(lián)網技術在動物、食品行業(yè)鏈的全流程追溯應用；農業(yè)、救災與搶險等方面的各個領域都會用到物聯(lián)網；物聯(lián)網技術在貴重資產和重要資產的管理的應用；物聯(lián)網技術在品牌服飾的全流程的應用；物聯(lián)網技術在圖書領域的應用；物聯(lián)網技術在*槍械管理、人員管理、車輛管理、物資管理、安全保密等領域的應用；物聯(lián)網技術在航空、汽車等領域的應用；物聯(lián)網技術在零售業(yè)的應用；物聯(lián)網技術在社會安全領域的應用；物聯(lián)網技術在智能城市領域的應用；以及短距離通訊技術：zigbee芯片、zigbee通訊模塊、zigbee網絡、GPS、 RTLS實時定位系統(tǒng)、藍牙技術 、UWB（超寬帶）技術及應用；EPC（產品電子碼）網絡：EPC貼標、EPC中間件、EPC服務器、EPC公共服務平臺，EPC網絡；傳感網絡、移動通訊網、定位網絡等相關應用網絡 、商業(yè)智能分析軟件系統(tǒng)等等。“物聯(lián)網”顛覆了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統(tǒng)思維，將公路、建筑物等物理設施與個人電腦、手機、家電、交通設施、IT設施有效的在一起，使得政府管理、生產制造、社會管理，以及人們的個人生活全面實現(xiàn)互聯(lián)互通。

　　從物聯(lián)網需要的產業(yè)鏈的角度看，物聯(lián)網所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術和產業(yè)，而下游則是物聯(lián)網的應用問題。有行業(yè)專家更認為：“傳統(tǒng)工業(yè)自動化領域其實是物聯(lián)網的一部分。”號召工控自動化廠商成為物聯(lián)網真正落地的推手。物聯(lián)網作為信息化和自動化的結合點，具有無限放大的潛力和優(yōu)勢，有些單位敏銳地覺察到了物聯(lián)網在管理流程和生產過程優(yōu)化方面的潛力，并取得了初步的成果。傳統(tǒng)的自動化網絡與物聯(lián)網中的傳感網絡十分相似。

　　五、云計算與自動化

　　云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。它的核心是海量數(shù)據(jù)的存儲和計算，特別強調虛擬化技術的應用。簡言之,云計算就是一種依托internet的超級計算模型,將巨大的資源在一起為用戶提供各種IT服務。

　　例如，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。主要有：

　?、遄詣踊到y(tǒng)的架構將更加靈活，分布式架構將擴展到更大范圍?，F(xiàn)代的大型工業(yè)自動化和信息化項目中，系統(tǒng)變得日益龐大和復雜，現(xiàn)有的網絡和系統(tǒng)體系架構已經無法從容應對這些挑戰(zhàn)。云計算這一革命性理念的提出，*打破了自動化系統(tǒng)中原來的僵化的體系結構。在云計算的系統(tǒng)中，自動化和信息化系統(tǒng)并不是簡單運行在某一臺固定的計算機上，而是運行于包括Internet在內的整個網絡之上，基于整個網絡來分配系統(tǒng)的資源及實現(xiàn)各種功能。

　　㈡海量信息的分析與處理將成為自動化軟件的常規(guī)功能。

　　在現(xiàn)代大型自動化項目中，自動化信息化數(shù)據(jù)量越來越大，用“海量”形容也并不為過。所以目前自動化軟件中所用的數(shù)據(jù)庫類型，數(shù)據(jù)存儲模式和數(shù)據(jù)的讀取、查詢模式，各項技術目前都在圍繞大量數(shù)據(jù)的準確、及時處理來進行。海量信息的處理，已經成為制約自動化軟件發(fā)展的瓶頸之一。而在云計算時代，用戶可以在不同的層面發(fā)揮不同硬件平臺和網絡的計算能力，可以很容易地利用“云”中的服務（SaaS），平臺（PaaS）和計算硬件及網絡資源（IaaS），充分整合公共網絡的計算能力，使得對海量自動化和信息化信息的分析和處理變成現(xiàn)實，滿足大規(guī)模應用系統(tǒng)的需要，同時也能夠實現(xiàn)復雜的自動化信息化系統(tǒng)的控制。

　?、?改變工程開發(fā)模式。

　　在云計算時代，工程項目的開發(fā)將不再拘泥于單臺計算機，SaaS模式使用戶可以通過Internet，直接利用自動化軟件供應商服務器上的軟件進行開發(fā)，開發(fā)過程在云計算網絡中進行，開發(fā)完成后，生成可直接運行的工程項目即可。

　?、柁D變軟件供應商的服務模式，降低維護成本。

　　云計算的模式也將降低軟件供應商的服務成本。以往軟件供應商需要對運行在各種軟硬件環(huán)境中的自動化軟件進行與維護，而云計算時代，他們只需要維護本服務器上的一套軟件即可。

　?、榻档妥詣踊到y(tǒng)對硬件的要求，提升軟件的行業(yè)地位。

　　無論是基于企業(yè)內部網絡的私有云，或與外網有一定連接的混合云，都以動態(tài)分配系統(tǒng)計算能力為目的，可以使系統(tǒng)的運算進行地更加平緩穩(wěn)定，從而在不降低運行效率的前提下，極大地降低企業(yè)對硬件系統(tǒng)的要求。*，在目前的自動化系統(tǒng)中，軟件處于“靈魂”的地位，但價值卻相對低廉，只占5%-10%。在云計算時代，系統(tǒng)對硬件的要求降低，而對軟件的要求則越來越高，所以軟件在自動化行業(yè)中的價值比重和重要性，都將有很大提高。

　　㈥新技術與新的產品理念將成為競爭的核心。

　　毫無疑問，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。如何把握IT發(fā)展的潮流趨勢？如何開發(fā)基于云計算的新一代自動化軟件？如何將舊的自動化軟件版本兼容于云計算平臺？如何將傳統(tǒng)的自動化工程系統(tǒng)升級為云計算系統(tǒng)？將成為業(yè)內企業(yè)考慮的首要問題。相信隨著云計算技術的日趨成熟及自動化界的努力，我國利用“云計算”的自動化系統(tǒng)的發(fā)展將日新月異。這也是中國自動化界應當注意的問題。

　　六、低碳經濟自動化

　　低碳經濟自動化是一個廣泛而重要的課題。我們以流程工業(yè)為例來說明之。流程工業(yè)是指在我國國民經濟中占有重要經濟地位的石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環(huán)保、電力等在國民經濟中占主導地位的行業(yè)，我國流程工業(yè)企業(yè)年產值占全國工業(yè)企業(yè)年總產值的66%。流程工業(yè)的發(fā)展狀況直接影響國家的經濟基礎。流程工業(yè)是一個非常巨大的產業(yè)，在產業(yè)中占據(jù)重要的地位，是國民經濟發(fā)展中極為重要的基礎支柱產業(yè)，是制造業(yè)的重要組成部分。其特點是以處理連續(xù)或間歇物料流、能量流為主，產品多以大批量的形式生產。

　　流程工業(yè)的生產和加工方法主要有化學反應、分離、混合等等。在知識經濟時代的21世紀，作為傳統(tǒng)工業(yè)的流程工業(yè)將仍然是經濟發(fā)展的重要支柱產業(yè)。流程工業(yè)既是能源、各種原材料的產生者，也是能源的主要消耗者，節(jié)能降耗與減排至關重要。這些行業(yè)普遍存在能耗大、污染污染嚴重、產品質量差、生產過程工藝落后、自動化水平低、管理水平低、信息集成度低、綜合競爭力弱等缺點。工業(yè)是我國經濟的zui大主體，也是耗費能源、資源，產生環(huán)境污染的zui主要行業(yè)。流程工業(yè)*成為了主要目標，尤其在石油加工、化工、鋼鐵、電力、有色、建材等六大行業(yè)，其能源消耗占全國工業(yè)能耗的近7 0％。

　　專家認為：首先，瞄準新興問題、瞄準趨勢性行業(yè)，歷來就是各行各業(yè)成功創(chuàng)新的重要秘訣！所謂新興問題就是未來人類社會發(fā)展需要重點關注的重大問題；所謂“趨勢性”行業(yè)，就是未來有巨大遠景的項目。 那么，什么是未來人類社會發(fā)展需要重點關注的重大問題和未來具有巨大發(fā)展遠景的項目呢？毫無疑問，其中之一無疑就是服務于 “低碳經濟”與“低碳技術”的項目！“低碳經濟”已經成為科研單位和企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇！換而言之，大力促進“低碳經濟”的發(fā)展，必然能夠搶占科研項目和市場開發(fā)的創(chuàng)新先機！現(xiàn)在，世界經濟正在加速向“低碳經濟”轉型，“低碳經濟”催生了許多新的經濟增長點，“低碳經濟”將是未來國家和企業(yè)競爭力之所在。聰明的企業(yè)善于抓住機遇，轉變生產方式，走在前面，將被動變?yōu)橹鲃?。利用社會發(fā)展理念的變革作為企業(yè)加速發(fā)展的動力。努力搶占“低碳經濟”的制高點。對于企業(yè)應當在考慮企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略時，考慮企業(yè)如何制定“低碳戰(zhàn)略”，并力求與國家的可持續(xù)發(fā)展趨勢同步增長。的管理大師彼得•杜拉克有一句名言：“無人能夠左右變化，惟有走在變化之前”！中國的流程工業(yè)亦應如此，努力走在變化之前！低碳減排是國家的行動，低碳減排是歷史的使命，低碳減排是流程工業(yè)企業(yè)應盡的義務。“低碳”同樣是流程企業(yè)的重大使命。

　　七、安全生產自動化

　　安全生產自動化是近年來，頻繁出現(xiàn)的“詞匯”！這是由于由于各種安全生產事故不斷發(fā)生，應用自動化技術促使安全生產的需求日益增長。如何地利用自動化與信息化等高新技術，提高安全生產的水平成為當務之急。因而國家提出了“科技興安”戰(zhàn)略！安全的發(fā)展也同樣離不開自動化。制造業(yè)的安全可以分為機械安全和過程安全。機械安全主要保障的是人身，已經受到了高度重視，安全開關、安全按鈕、安全門、安全地毯相繼成為工廠內的寵兒，伴之而來的還有安全傳感器、安全PLC、安全總線、安全以太網等產品。過程安全則是保障生產過程的安全性。如今，許多自動化供應商已經在考慮安*方案的提供，真正的安*方案不僅僅是提供一種或幾種安全產品，而更多的是提高用戶設備的安全性。如何將安全功能嵌入到用戶機械設備中去，在不影響生產過程的情況下提高安全保障，還亟待有更好的發(fā)展。

　　自動化是指機器或裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動﹑部分腦力勞動以及惡劣﹑危險的工作環(huán)境中解放出來﹐而且能擴展人的器官功能﹐極大地提高勞動生產率﹐增強人類認識世界和改造世界的能力。因此﹐機器設備、系統(tǒng)或過程（生產、管理過程），在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現(xiàn)預期的目標。安全自動化則是利用自動化技術貫徹落實“科技興安”戰(zhàn)略，實現(xiàn)安全生產的統(tǒng)稱。安全自動化具體到結合各行各業(yè)則有各自不同的內容，如：煤礦安全生產自動化、石化安全生產自動化、化工安全生產自動化、冶金安全生產自動化、交通安全生產自動化、智能建筑安全生產自動化、其他行業(yè)的安全生產自動化等等。

　　八、節(jié)約降耗自動化

　　近年來，“節(jié)能降耗”成為我國自動化技術發(fā)展中備受關注的詞匯之一，其意義十分重大。“節(jié)能減排、科學發(fā)展”已成為我國經濟發(fā)展的戰(zhàn)略指導思想。

　　據(jù)測算，我國每創(chuàng)造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍，我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。由此可見，在我國企業(yè)的產品成本中，能源消耗的成本比較大，同時也說明,我國企業(yè)節(jié)能的空間十分巨大，*可以通過節(jié)能降耗來增加產品的競爭力。

　　裝備制造業(yè)作為技術的載體和轉化的媒體，是“手段性”的基礎產業(yè)，其產品是各行各業(yè)的生產裝備，是基礎中的基礎，其特點是：范圍廣，門類多，技術含量高，與其他產業(yè)的關聯(lián)度大。經過多年發(fā)展，我國裝備制造業(yè)已經形成門類齊全、規(guī)模較大、具有一定技術水平的產業(yè)體系，是國民經濟的重要支柱性產業(yè)。節(jié)約能源、提高能源利用率，既是保障企業(yè)正常生產經營，實現(xiàn)企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的長久之計，也是企業(yè)適應市場需要，降低成本、增加效益、改善環(huán)境，提高企業(yè)競爭力的必然選擇。企業(yè)要獲得長足發(fā)展,實施節(jié)能降耗勢在必行。

　　“十二五”期間，節(jié)能減排的任務將更加艱巨，與‘十一五’相比，節(jié)能減排的目標還要增加二氧化碳、氨氮、氮氧化物等約束性的控制指標，這些指標的提出將對工業(yè)運行提出更高的要求。積極地采用先進的節(jié)能降耗技術，實現(xiàn)科學的管理理念、模式、流程是企業(yè)節(jié)能降耗的重要途徑，以技術創(chuàng)新為基礎的新技術、新工藝、新材料和新方法的推廣應用，可以逐步淘汰低效設備和高耗能產品群在企業(yè)生產中的應用，對于實現(xiàn)節(jié)能降耗有著重要的推動作用。以高新技術創(chuàng)新來推動節(jié)能降耗是裝備制造業(yè)必需要邁出的步伐。這是因為，現(xiàn)代高新技術深刻、廣泛地影響裝備制造業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代高新技術的發(fā)展，對裝備制造業(yè)的發(fā)展提出了更高、更新、更好的要求。在裝備制造業(yè)的“節(jié)能降耗”中同樣貫穿著高科技的支持。

　　例如，電機節(jié)能、過程優(yōu)化、變廢為寶、余熱利用、企業(yè)改造、新能源利用等無不和采用自動化技術密切相關。

　　九、工控軟件的發(fā)展

　　工控軟件的發(fā)展同樣是自動化技術發(fā)展的重要方面。自上世紀90年代起，IBM接連收購了一系列中間件廠商，使中間件成為了企業(yè)IT架構的核心，也讓人們逐漸認識到軟件的重要性及其核心地位。之后，IBM又陸續(xù)收購了一些的軟件企業(yè)，如Lotus、DB2．軟件開始與硬件齊頭并進，而在2004年IBM進一步將PC業(yè)務賣給聯(lián)想，此事件向人們昭示：屬于硬件的輝煌時代已成為歷史，軟件發(fā)生高潮的時代已經到來。而在工業(yè)控制領域里面，硬件軟件化就是一種發(fā)展趨勢。如嵌入式軟PLC的出現(xiàn)等。目前，市場上德國三S軟件公司*的版本CoDeSys V 3.4軟件（基于CoDeSys平臺下的嵌入式系統(tǒng)軟PLC）。倡導以“可復用”為宗旨的“開放式、可重構的自動化”理念。該軟件是靠IEC61131的開發(fā)環(huán)境，支持梯形圖、流程圖、結構圖、ST語言等自動控制工業(yè)標準的幾種語言。

　　軟件復用化是一種計算機軟件工程的方法和理論，其實質就是一種在軟件開發(fā)中避免重復勞動的解決方案。軟件復用化是提高軟件開發(fā)生產率和軟件產品質量的一條行之有效的途徑。軟件復用化是將已有的軟件及其有效成分用于構造新的軟件或系統(tǒng),以縮減軟件開發(fā)時間和維護費用.軟件復用是提高軟件生產力和質量的一種重要技術。實現(xiàn)軟件復用化的關鍵因素（技術和非技術因素）主要包括：軟件構件技術、軟件構架、領域工程、軟件再工程、開放系件過程、CASE（Computer Aided Software Engineering，計算機輔助軟件工程）技術以及各種非技術因素等七個方面。軟件復用化的好處是：⑴較高的生產效率。（以及隨之而來的成本降低）；⑵較高的軟件質量。（錯誤可以更快的被糾正）；⑶恰當?shù)氖褂密浖陀每梢愿纳葡到y(tǒng)的可維護性。

　　除了軟件復用化的好處之外，CoDeSys軟件還具有可重構制造的特點，可重構制造是一種指導管理和控制制造系統(tǒng)重構的過程。它使制造系統(tǒng)有效地響應不斷變化的環(huán)境?？芍貥嬓允侵冈谝粋€系統(tǒng)中，其硬件模塊或（和）軟件模塊均能根據(jù)變化的數(shù)據(jù)流或控制流對系統(tǒng)結構和算法進行重新配置（或重新設置）。其具有：組織可重構性、業(yè)務過程可重構性、產品的可重構性、車間加工系統(tǒng)的可重構性與可重構信息平臺等。

　　可重構系統(tǒng)zui突出的優(yōu)點就是能夠根據(jù)不同的應用需求，改變自身的體系結構，以便與具體的應用需求相匹配。面對市場的千變萬化，如何使制造系統(tǒng)快速而經濟地響應市場需求的變化，是對當今制造業(yè)的一個巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的機械自動化生產線具有批量生產的效益，但面對市場的變化不能快速響應;而柔性制造系統(tǒng)雖能縮短產品的試制和生產周期，但投資巨大，回收周期長。因此，迫切需要建立一種既具有規(guī)模生產的效益，又能快速適應動態(tài)多變的制造環(huán)境，并能充分利用現(xiàn)有制造資源的新型制造模式。對此，新近提出的可重構制造系統(tǒng)是適應這一需求的一條有效途徑。

　　另外，西門子公司推薦的TIA博途，是西門子公司在TIA（全集成自動化）理念的基礎上推出了創(chuàng)新的工程軟件平臺——TIA Portal（博途）。其可以在一個工程組態(tài)環(huán)境下對所有自動化任務進行管理，使得設計工程師的工作“化繁為簡”，更加，且更節(jié)省成本。它在實現(xiàn)統(tǒng)一通訊、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)的基礎上，構成一個完整的有機統(tǒng)一體，從而滿足了所有產業(yè)對于一個執(zhí)行自動化解決方案的全整合平臺的期待，實現(xiàn)了從產品設計到機械設計再到自動化設計全部集中在一個軟件下進行。因而，它是目前zui直觀、和可靠的工程技術軟件平臺。這也是工業(yè)控制行業(yè)應當關注的。

　　十、模擬仿真普適化

　　網絡化建模與仿真技術是目前建模與仿真界的一個研究熱點。當前，網絡化建模與仿真的技術內涵和應用模式正隨著網絡技術的發(fā)展而不斷地擴展和豐富，網絡技術和計算技術的快速發(fā)將帶領我們進入普適計算時代。普適計算是建立一個由計算和通信構成的信息空間與人們生活的物理空間相融合，形成智能化空間。在這個智能化空間中，人們可以隨時隨地透明地獲得計算和信息服務。網絡化建模與仿真技術將向著普適化的方向發(fā)展。融合了普適計算技術的“普適化仿真技術”實現(xiàn)了信息空間與物理空間的結合，將推動現(xiàn)代建模仿真研究、開發(fā)與應用進入到一個嶄新的時代。

　　面向未來復雜、異構、動態(tài)的普適計算環(huán)境，普適仿真系統(tǒng)具有以下基本特征：

　?、牌占胺涸冢悍抡尜Y源*。仿真網格借助于網格技術，實現(xiàn)了人們生活中的各種軟、硬件仿真資源的服務化，為用戶屏蔽了復雜、異構的普適計算環(huán)境，使得仿真資源*，解決了“普及”的問題。

　　⑵隨時隨地：人們可以在工作、生活的現(xiàn)場獲得仿真服務，而不需端坐在一個專門的計算機面前。網格技術使得仿真應用的終端延伸到網絡的每一個角落，*擺脫了時間和空間的束縛，人們使用任何聯(lián)網設備，即可以訪問網格環(huán)境中的仿真資源和服務，滿足了對“隨時隨地”的需求。

　?、亲赃m應：仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供計算環(huán)境能適應變化的、連貫的仿真服務；

　?、韧该鳎河脩臬@得仿真服務時不需要花費很多注意力，仿真服務的訪問方式是十分自然的甚至是用戶本身注意不到的，即所謂蘊涵式的交互。

　　如果在仿真網格中引入普適計算的思想和技術，就能很好地滿足普適仿真環(huán)境對仿真網格在移動性、自適應性、智能化、應用模式上的新需求，使得仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供適應變化的仿真環(huán)境和連貫的仿真服務。融合了網格技術和普適計算技術的普適化仿真網格技術，將成為網絡化建模仿真研究應用關注的新焦點。

　　綜上所述，從當前自動化熱門技術發(fā)展趨勢可以看到自動化創(chuàng)新可以用幾個詞來概括：集成、通訊、協(xié)同、節(jié)能、安全、標準與開放。隨著也誕生了許多新的產品和理念。多少年來，新自動化都是推動制造業(yè)高速發(fā)展的zui直接力量，而這種力量，必然將會搭載著“創(chuàng)新”的源動力，在“十二五”變得更加強大！同時，除了關注技術推動之外，還必須十分關注國家在“十二五”裝備制造業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，特別是裝備制造業(yè)的發(fā)展目標與重點領域。

　　站在兩個“五年規(guī)劃”的時空接替點上，看中國工控的進步和發(fā)展，回眸“十一五”，碩果累累！展望“十二五”，信心滿懷！祝愿中國工控事業(yè)的發(fā)展不斷進步、不斷飛躍！

　　（注：由于篇幅所限，“管控系統(tǒng)一體化”、 “動態(tài)故障診斷”、“智能空間開發(fā)”、“模式識別的的研發(fā)”、與“特種機器人制造”等問題均未能涉及。）