未來10年工業自動化技術及應用的發展趨勢

中國科學院自動化研究所復雜系統管理與控制國家重點實驗室 熊 剛

1 制造業自動化

未來10年，以電子制造為代表的離散制造業還需不斷地提高其生產自動化水平，才能形成或者保持市場競爭能力。主要是追求橫向到邊、縱向到底的集成，具體包括：采用RFID等物聯網技術，實現人、財、物精準化的信息集成；“橫向到邊”是指實現MES、研發部門產品數據管理（PDM）系統、后端銷售和售后服務系統等的集成；“縱向到底”是指實現設備測控系統、MES、企業資源系統（ERP）、供需鏈管理系統和商務智能系統等的集成。通過產品研發、工廠生產、企業管理、外部服務等數據集成后的建模、挖掘分析等技術，為全球每一位潛在用戶提供網上交互式的產品個性化設計、生產和服務，最終實現中科院自動化所王飛躍研究員提出的“社會制造”。

2 流程工業自動化

多年以來，國際國內的流程工業生產自動化一直努力實現過程控制系統（PCS）、MES和ERP的縱向集成，追求“安、穩、長、滿、優”等目標。由于系統接口不統一、數據沒有標準化等原因，上述縱向集成還沒能完成；另外，企業供需鏈、企業商務智能、企業情報等層次的信息化系統也需要縱向集成進來。流程工業生產往往分為很多工段和車間，每一個工段和車間的MES也還沒有完成橫向集成。橫向集成和縱向集成沒有完成，造成數據分散，集成模型尚未建立，綜合優化難以實現。另外，大多數流程工業中人還沒有通過信息化手段實現閉環管控，中國科學院自動化研究所在中國石化茂名分公司、齊魯分公司等進行了這方面初步實踐，所研制的學習與培訓平行系統（TPS）、績效管理平行系統（PPS）、車間綜合管理平行系統（MPS）、應急管理平行系統（EPS）等，在實際應用中已經取得了較好的經濟效益。

未來10年，繼續追求集成與智能化實現“一個企業 = 一個系統”，在此基礎上實現王飛躍研究員提出的“一個企業 = 一個實際系統 + 一個人工系統”的平行控制與管理方式，共同形成“基于物聯云的企業平行管控與服務平臺”整體解決方案，將是流程工業自動化發展的主要趨勢。

3 城市交通自動化

未來10年，城市交通研制和應用“基于物聯云的交通平行管控與服務平臺”，追求王飛躍研究員提出的平行控制與管理方式將是主要發展趨勢之一，其主要技術包括：在城市規劃階段通過合理設計減少市民在學習、工作和生活中的出行需求，減少供需之間的矛盾；在城市運營階段，通過優化管理實現城市交通跨時空的人、車、路等所有交通要素的自適應優化控制、誘導服務和應急處置；以提供順暢、便捷的人性化交通運輸服務為核心，建立全面感知與掌控交通對象的交通物聯網，利用智能交通系統提供完善交通服務的設計與實施，面向出行需求提供基于位置、基于場景的交通服務，實現不同交通方式之間規劃和運營的有效協調與管理，全面提升城市交通系統的服務能力，真正實現“城市讓生活更美好”。

4 展望

未來10年，工業自動化還將繼續研發單個復雜物理設備的優化控制、多個和多層物理設備聯動的集成化控制、人員管理的信息化。在此基礎上，將重點研制：3D打印和社會制造，實現“人人設計、人人制造、人人享用”的全新制造模式；多個和多層的物理設備和人員的智能管控，追求“人盡其才、物盡其用”；依照物理空間復雜的實際系統構建網絡空間的人工系統，通過二者“虛實互動”的平行控制和管理，實現復雜的實際系統在正常情況下的自適應的最優化，提高復雜的實際系統對非正常情況下的預測、預防和處置能力。