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任德祥（1941－）

圖1  現(xiàn)代型企業(yè)的基因鏈

   1.2  現(xiàn)代型企業(yè)的發(fā)展對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求
   如把宏觀與微觀結(jié)合起來，就會(huì)形成一個(gè)現(xiàn)代型企業(yè)對(duì)廣義自動(dòng)化系統(tǒng)要求的內(nèi)涵。即系統(tǒng)要為現(xiàn)代型企業(yè)的基因提供良好的生存與進(jìn)化環(huán)境。這樣，隨著外部環(huán)境的變化與時(shí)間的推移，企業(yè)具備通過自身調(diào)整而能不斷適應(yīng)與發(fā)展的功能。
   (1)  應(yīng)變基因
   應(yīng)變是指系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的變化保持敏銳的觀察，以便通過調(diào)整來適應(yīng)。包括對(duì)內(nèi)部業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的重組，及實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)模式來保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。所以，洞察力的形成是必須的。企業(yè)需要識(shí)別機(jī)遇還是危機(jī)。現(xiàn)代企業(yè)通過高性能化的IT技術(shù)手段，得到的信息在飛躍遞增，其范圍也不斷擴(kuò)大。迅速讀取來自各個(gè)方面信息的各種變化，并確立能判斷異常值的子系統(tǒng)，進(jìn)而把它融合到必要信息的認(rèn)識(shí)及比它更具有力度的知識(shí)變換的系統(tǒng)中去，這對(duì)于提高對(duì)市場(chǎng)的洞察力與應(yīng)對(duì)能力是有積極意義的。
   例如系統(tǒng)含有所需的分析、診斷手段，以判斷諸如基礎(chǔ)信息（表征企業(yè)運(yùn)營(yíng)摻】禂?shù)男畔ⅲ㈥P(guān)鍵資源生產(chǎn)率信息（EVA對(duì)全因素生產(chǎn)率的評(píng)估）、核心技術(shù)狀態(tài)的信息、緊缺資源分配信息、戰(zhàn)略供應(yīng)鏈運(yùn)作信息、市場(chǎng)景氣狀況預(yù)測(cè)信息等，以便進(jìn)而作出的相應(yīng)的調(diào)整與控制。
   現(xiàn)代企業(yè)的廣義自動(dòng)化系統(tǒng)建立有遍布各觀測(cè)點(diǎn)的傳感檢測(cè)網(wǎng)。這對(duì)于形成洞察力是非常重要的基礎(chǔ)。
   反饋是控制的基礎(chǔ)，現(xiàn)代企業(yè)需要有價(jià)值的信息，需要經(jīng)過梳理的信息。而企業(yè)的P-D-C-A循環(huán)，通過ERP-MES-PCS的功能結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。其中，控制則是自動(dòng)化系統(tǒng)的核心。包括實(shí)現(xiàn)資源的調(diào)配。
   當(dāng)然，系統(tǒng)也必須實(shí)施對(duì)危急事件的監(jiān)控。即對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)行的檢測(cè)、安全事件及現(xiàn)象的分析、分離和判斷， 一旦發(fā)生就能應(yīng)對(duì)。這包括電力、通信、信息、交通、上下水、煤氣、地震及氣象等，以建立務(wù)使企業(yè)安全的自動(dòng)化系統(tǒng)。而系統(tǒng)本身的安全也必須予以考慮。
   (2)  速度基因
   速度是獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要條件。無論是對(duì)用戶需求的快速響應(yīng)，還是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的即時(shí)性、設(shè)計(jì)與制造過程的快周期、資金的快速周轉(zhuǎn)等。
   當(dāng)然，要取得速度，建立高速化、廣域化的網(wǎng)絡(luò)及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無障礙整合是必要條件。網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)感知和傳遞內(nèi)外信息及系統(tǒng)中樞指令的神經(jīng)傳導(dǎo)，通過針對(duì)企業(yè)結(jié)構(gòu)遍布企業(yè)各個(gè)角落，這些均包含在廣義的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。
而為提升企業(yè)整體能力所建立的全局優(yōu)化的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)則是充分條件。
   (3)  學(xué)習(xí)基因
   學(xué)習(xí)基因的本質(zhì)是為不斷提高應(yīng)變的能力。通過系統(tǒng)自身具備的結(jié)構(gòu)機(jī)制，構(gòu)成的富有企業(yè)個(gè)性特色的學(xué)習(xí)鏈，從而使企業(yè)組織知識(shí)的獲得與發(fā)現(xiàn)充滿活力（包括建立共同的價(jià)值觀的企業(yè)文化），這是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展的重要支柱。而建立各類數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、知識(shí)庫、模型庫等是必要條件。另外，生產(chǎn)設(shè)備要素的智能化、成熟操作技能與知識(shí)的數(shù)字化、模型化以及建立跨學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的模型。包括通過實(shí)際運(yùn)作的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)來獲得模型結(jié)構(gòu)，又經(jīng)由模型參數(shù)的優(yōu)化來改善提高控制性能（如圖2所示）等。這些均是使系統(tǒng)逐步從靜態(tài)結(jié)構(gòu)過渡向動(dòng)態(tài)控制結(jié)構(gòu)的橋梁。

   (4)  創(chuàng)新基因

   創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的靈魂。企業(yè)系統(tǒng)必須具備創(chuàng)新平臺(tái)，激活人的潛在創(chuàng)新意識(shí)。首要的是對(duì)需求和不足的本質(zhì)認(rèn)識(shí)與提煉，它是創(chuàng)新的源泉。系統(tǒng)要具備能使人們發(fā)現(xiàn)問題的窗口，在面對(duì)需求與不足時(shí)，能籍助于系統(tǒng)的有效工具，進(jìn)行深入的分析，而共處于系統(tǒng)創(chuàng)新平臺(tái)的團(tuán)隊(duì)成員的多樣性，使觀念匯集，并在質(zhì)疑與沖突中，喚起新思路，協(xié)同合作，促使團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)造力最大化。另外，系統(tǒng)還必須提供虛擬與實(shí)際相結(jié)合的環(huán)境，為提供創(chuàng)造力的驗(yàn)證與轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。

   將上述的要點(diǎn)匯總起來，就形成一個(gè)現(xiàn)代型企業(yè)的基因所對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)涵要求。

   •  應(yīng)變基因：統(tǒng)具備對(duì)各種變化的洞察與處理能力；系統(tǒng)支持對(duì)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的重構(gòu)能力；系統(tǒng)具備適應(yīng)柔性生產(chǎn)模式的能力；系統(tǒng)具備應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求及規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力；系統(tǒng)具備自身安全及危急事件應(yīng)對(duì)的能力。
   •  速度基因：系統(tǒng)具備對(duì)客戶需求響應(yīng)的快速性；系統(tǒng)具備信息無障礙整合的快速性；系統(tǒng)支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)分圃旃痰目熘芷諦裕幌低塵弒甘迪稚募詞斃裕幌低塵弒付宰刺鹽占耙斐６圓叩目燜儺浴?
   •  學(xué)習(xí)基因：系統(tǒng)具備建立和發(fā)展企業(yè)知識(shí)庫的能力；系統(tǒng)具備對(duì)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的決策支持能力；系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)與診斷的能力；系統(tǒng)具備對(duì)業(yè)務(wù)及過程狀態(tài)的預(yù)測(cè)能力。
   •  創(chuàng)新基因：系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)可追溯性和問題發(fā)現(xiàn)的能力；系統(tǒng)具備企業(yè)核心技術(shù)的形成能力；系統(tǒng)設(shè)計(jì)與過程創(chuàng)新平臺(tái)具有綜合轉(zhuǎn)化力；系統(tǒng)具多種團(tuán)隊(duì)段協(xié)同創(chuàng)新的環(huán)境與能力。

   這樣，蘊(yùn)涵現(xiàn)代企業(yè)基因的自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，構(gòu)成了與傳統(tǒng)企業(yè)的明顯對(duì)比。如表1所示。

   2  現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念與構(gòu)成

   2.1  概念

   產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)是由若干具有獨(dú)立功能的構(gòu)成要素，按同一自動(dòng)化目的而有序組合并協(xié)同工作的整體（如圖3所示）。

   其中，主動(dòng)構(gòu)成要素的集合為系統(tǒng)主體，被動(dòng)構(gòu)成要素的集合為系統(tǒng)對(duì)象，系統(tǒng)主體與系統(tǒng)對(duì)象一起組成了系統(tǒng)。如圖4所示。產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的融合即為廣義自動(dòng)化系統(tǒng)。

   因此，關(guān)鍵在于如何把握系統(tǒng)對(duì)象的特征，并選擇、組合。

表1  傳統(tǒng)企業(yè)與現(xiàn)代型企業(yè)比較

  系統(tǒng)主體的構(gòu)成要素，集成以達(dá)到系統(tǒng)目標(biāo)要求，并使技術(shù)/經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)上，能相對(duì)的優(yōu)化。當(dāng)然，系統(tǒng)主體有許多構(gòu)成要素，而每個(gè)要素中又可由許多構(gòu)件組成，其門類繁多。在全球化經(jīng)濟(jì)的開放環(huán)境中，構(gòu)成要素已有大量商品化產(chǎn)品，因此如何規(guī)劃、設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案，選擇、組合各構(gòu)成要素，并集成為功能完善、性能良好的可靠、安全、穩(wěn)定的自動(dòng)化系統(tǒng)就變得十分重要。

圖4  產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)圖

   
    2.2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   如圖5所示，虛線圓1表示控制技術(shù)由傳感、計(jì)算、執(zhí)行三基本要素組成。其中由控制器來完成的計(jì)算包括控制算法等內(nèi)容。它與控制對(duì)象與環(huán)境的關(guān)系見圖6。虛線圓2表示融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、控制器等構(gòu)成要素的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)，它關(guān)系到所建立自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)能達(dá)到的功能結(jié)構(gòu)與覆蓋面。

   目前，系統(tǒng)技術(shù)正處于一個(gè)重大變革的時(shí)代。無論是網(wǎng)絡(luò)（工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線）、控制器（PLC、DCS）、計(jì)算機(jī)它們本身的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與功能都在不斷的發(fā)展與變化，而它們之間的結(jié)構(gòu)如何整合更合理？更由于控制技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)之間功能結(jié)構(gòu)的演變，與傳感器與執(zhí)行器的智能化發(fā)展有關(guān)，所以，未來的變數(shù)很大。圖5中虛線1和虛線2的相交處即控制器部分，它是系統(tǒng)主體中核心構(gòu)成要素。

   2.3  系統(tǒng)的功能與性能

   在規(guī)劃、設(shè)計(jì)較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)方案時(shí)，既要從大的方面來考察又要從具體的細(xì)則來審視系統(tǒng)的功能與性能，如表2所示。

   2.4  系統(tǒng)的能力規(guī)劃項(xiàng)目

   一個(gè)較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立，是嚴(yán)格分階段進(jìn)行的。它必須配合產(chǎn)業(yè)的建設(shè)發(fā)展規(guī)劃、總體設(shè)計(jì)的進(jìn)度而進(jìn)行。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)能力規(guī)劃，它包括有系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)規(guī)模、服務(wù)水準(zhǔn)、業(yè)務(wù)量、資源配置及平衡、費(fèi)用等等項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目中又有許多條目。如系統(tǒng)的服務(wù)管理項(xiàng)目包括功能、性能、方式、瓶頸、調(diào)整能力等；工作負(fù)荷管理項(xiàng)目包括交易量、負(fù)荷率、業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)、資源與負(fù)荷等；資源管理項(xiàng)目包括服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、控制器、人機(jī)界面、信息軟件、控制軟件、傳感器、執(zhí)行器、操作員、瓶頸等；成本管理項(xiàng)目包括購(gòu)買、外包、運(yùn)轉(zhuǎn)維持、維修、使用時(shí)間等；安全管理項(xiàng)目包括信息、功能、系統(tǒng)等。

   在進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃階段，要對(duì)經(jīng)過反復(fù)多次的討論與評(píng)議，這樣就為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)討論與評(píng)價(jià)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)。要做好這一點(diǎn)必需對(duì)企業(yè)的目標(biāo)需求有深刻領(lǐng)會(huì)的同時(shí)，還要對(duì)通過自動(dòng)化系統(tǒng)的建立為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)所起到的作用在每個(gè)細(xì)節(jié)上有所把握，還必須注意標(biāo)準(zhǔn)的選擇。只有這樣，才能做到有的放矢，事半功倍，達(dá)到預(yù)期的效果。

   3  結(jié)語

   隨著全球化經(jīng)濟(jì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)與發(fā)展，企業(yè)要想長(zhǎng)期取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，必須具備現(xiàn)代型企業(yè)的基因，而這又與廣義自動(dòng)化系統(tǒng)（即產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的融合）所給予的生存和發(fā)展環(huán)境有關(guān)。圍繞現(xiàn)代企業(yè)基因的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能正在不斷的發(fā)展演變中。

   現(xiàn)代意義的產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)也已不是單純的由控制器構(gòu)成的系統(tǒng)，而是一個(gè)由包含系統(tǒng)技術(shù)、控制技術(shù)、模型技術(shù)和人機(jī)界面技術(shù)等相應(yīng)產(chǎn)品組合集成的自動(dòng)化系統(tǒng)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，要密切注意系統(tǒng)的目標(biāo)需求及系統(tǒng)整體在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)中的作用。
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