清華大學(xué)吳澄院士報(bào)告PPT-8241-1232-20120216103054

“兩化融合”：

工業(yè)信息化、自動(dòng)化的現(xiàn)狀、問題和未來20年

清華大學(xué)吳澄2010.09.14

內(nèi)容：我國工業(yè)化的道路和前景－－

兼談當(dāng)前信息技術(shù)的兩個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)層面：我國工業(yè)信息化的現(xiàn)狀、問題及未來20年3.結(jié)束語1,我國工業(yè)化的道路和前景－－

兼談當(dāng)前信息技術(shù)的兩個(gè)熱點(diǎn)

發(fā)達(dá)國家在完成其工業(yè)化后，才開始推進(jìn)信息化，進(jìn)入信息社會(huì)。傳統(tǒng)的工業(yè)化道路，在發(fā)展生產(chǎn)力的同時(shí)，也付出了過量消耗資源的代價(jià)：

產(chǎn)業(yè)革命200多年以來，占全球人口不到15%的英國、德國、美國等40多個(gè)國家相繼完成了工業(yè)化，在此進(jìn)程中消耗了全球已探明能源的70%和其他礦產(chǎn)資源的60%。顯然，廣大后發(fā)國家客觀上難以復(fù)制發(fā)達(dá)國家的工業(yè)化道路和模式。

我國也為這一時(shí)期的快速發(fā)展付出了代價(jià)：

聯(lián)合國公布的全球環(huán)境污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市中，中國就占了7個(gè)。由于全國70％以上的江河湖泊遭受不同程度污染，有3.2億人飲用水不安全。中國每年因污染造成的成本大約占國內(nèi)生產(chǎn)總值的10%。顯然，后發(fā)大國走傳統(tǒng)的工業(yè)化道路將難以為繼。

中國必須走出一條新路。

新形勢下，必須重新認(rèn)識新型工業(yè)化的內(nèi)涵！人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮環(huán)境污染少資源消耗低經(jīng)濟(jì)效益好科技含量高新型工業(yè)化而信息化是核心技術(shù)，中共中央三次大會(huì)都將其作為戰(zhàn)略、方針提的！三次提法的內(nèi)涵不同改造和提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)信息化

“十五大”堅(jiān)持走中國特色新型工業(yè)化道路，推進(jìn)信息化與工業(yè)化融合“十七大”以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化“十六大”信息化是我國加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化的必然選擇。堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子。

傳統(tǒng)工業(yè)化道路的顯著特征是，工業(yè)化是驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的內(nèi)生變量，推進(jìn)工業(yè)化是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要矛盾。工業(yè)化的不斷深入驅(qū)使社會(huì)分工日益細(xì)化，引發(fā)了城市化，加快了市場化，推動(dòng)了國際化。

新型工業(yè)化道路的顯著特征是，工業(yè)化和信息化同時(shí)進(jìn)行，兩者都是驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的內(nèi)生變量，從傳統(tǒng)工業(yè)化的單輪驅(qū)動(dòng)（工業(yè)化）向新型工業(yè)化的雙輪驅(qū)動(dòng)（工業(yè)化和信息化）轉(zhuǎn)變。在雙輪驅(qū)動(dòng)的背景下，城市化、市場化、國際化也將呈現(xiàn)出新的特征和趨勢?！皟苫诤稀笔俏覈涌旃I(yè)化進(jìn)程的戰(zhàn)略選擇基本認(rèn)識:不是先工業(yè)化后信息化；也不是重信息化輕工業(yè)化；二者是互相依存、互相促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系。要充分認(rèn)識工業(yè)化的基礎(chǔ)性地位和信息化的戰(zhàn)略性地位?！皟苫诤稀钡慕】蛋l(fā)展和取得實(shí)效的基本原則是真正做到“工業(yè)化的需求牽引，信息化的技術(shù)驅(qū)動(dòng)”關(guān)于我國工業(yè)化的前景，新型工業(yè)化道路。而信息技術(shù)是其重要的核心技術(shù)之一，是覆蓋范圍最廣、帶動(dòng)面最大、可以引起重大變革的國家必須有的核心技術(shù)。涉及工業(yè)化前景必須了解另一個(gè)新觀點(diǎn)：我國正從工業(yè)化帶動(dòng)城市化到城市化帶動(dòng)工業(yè)化的轉(zhuǎn)變，城市化將是未來我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最主要推動(dòng)力。這些認(rèn)識有助于更好了解當(dāng)前世界的技術(shù)熱點(diǎn)。

信息技術(shù)兩個(gè)熱點(diǎn)：

之一，“智慧地球”

“智慧地球”的由來早在1998年1月，當(dāng)時(shí)的美國副總統(tǒng)戈?duì)柕谝淮翁岢隽恕皵?shù)字地球”（DigitalEarth）的概念，10年過去后，戈?duì)査枥L的一個(gè)可以嵌入海量地理數(shù)據(jù)的、多分辨率的“數(shù)字地球”已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。然而，“數(shù)字地球”并沒有能幫助人類擺脫所面臨的生存困境。作為“數(shù)字地球”的發(fā)展，2008年11月6日，美國IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在其演講《智慧地球：下一代的領(lǐng)導(dǎo)議程》中首次提出了“智慧地球（SmarterPlanet）”的理念，描繪了一個(gè)由物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的“智慧地球”的愿景，為人類構(gòu)想了一個(gè)全新的空間：讓社會(huì)更智慧地進(jìn)步，讓人類更智慧地生存，讓地球更智慧地運(yùn)轉(zhuǎn)。

早在這次金融危機(jī)爆發(fā)之前，IBM已經(jīng)看到了當(dāng)代世界體系存在的一個(gè)根本矛盾，那就是一個(gè)新的、更小的、更平坦的世界與人們對于該世界落后的管理模型之間的矛盾。一方面，全球化進(jìn)程隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束和世界市場的空前擴(kuò)張而飛速推進(jìn)；另一方面，人們很大程度上仍然沿用已經(jīng)明顯過時(shí)的模型管理著世界。在這一矛盾作用之下，危機(jī)的出現(xiàn)絕非偶然。今天，人們已經(jīng)更加清晰認(rèn)識到，新的世界需要新的運(yùn)行模型。

在IBM的“智慧地球”模型中，通過構(gòu)建一個(gè)運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)將各種物體加以互聯(lián)的扁平化網(wǎng)絡(luò)體系，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行信息的智能化識別和管理。在該模型中，政府、企業(yè)和個(gè)人的關(guān)系將被重新定義，從過去單維度的“生產(chǎn)-消費(fèi)”、“管理-被管理”、“計(jì)劃-執(zhí)行”轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M(jìn)的、多維度的新型協(xié)作關(guān)系。智慧方法的特征，3

I：（1）更透徹的感知（物聯(lián)化，Instrumented）（2）更全面的互聯(lián)互通（互聯(lián)化，Interconnected）（3）更深入的智能化（智能化，Intelligent）

通過建設(shè)智慧的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，將衍生出關(guān)系到各行各業(yè)的智能化工程，讓各行各業(yè)都“智慧”起來：包括智慧的城市、智慧的電網(wǎng)、智慧的鐵路、智慧的醫(yī)療、智慧的金融、智慧的水資源管理等。這些智慧的解決方案將進(jìn)一步帶給社會(huì)更多的價(jià)值：經(jīng)濟(jì)的繁榮、信息傳遞的便利、無障礙的溝通、隨需應(yīng)變的企業(yè)、更方便的生活，也會(huì)創(chuàng)造更多的市場需求和工作崗位。關(guān)于“智慧地球”的討論

（1）“智慧地球”將信息技術(shù)提升到一個(gè)更高、更重要的地位。（2）出現(xiàn)“智慧地球”或類似理念是全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展、特別是信息技術(shù)發(fā)展的一種必然結(jié)果。（3）盡管中國目前是世界上增速最快的經(jīng)濟(jì)體，但高增長、大量消耗生產(chǎn)要素的粗放型增長已對我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。如何“智慧”地利用資源、勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)一種健康和諧又可持續(xù)的發(fā)展，是我們迫切需要解決的重要問題。（4）實(shí)現(xiàn)“智慧地球”是一個(gè)長期的過程。顯然，“智慧地球”不可能解決地球上的根本問題，但它是科技推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的過程。云計(jì)算：另一個(gè)熱點(diǎn)云計(jì)算是一種分布式計(jì)算技術(shù)，其透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)拆分成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多臺(tái)服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)進(jìn)行處理之后將結(jié)果回傳給用戶。云計(jì)算的新穎之處在于其幾乎可以提供無限的廉價(jià)存儲(chǔ)和計(jì)算能力。云計(jì)算的主要形式SaaS（軟件即服務(wù)）、實(shí)用計(jì)算（UtilityComputing）、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、MSP（管理服務(wù)提供商）、商業(yè)服務(wù)平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)整合等。

Google是目前規(guī)模最大的云計(jì)算使用者。Google搜索引擎建立在分布于200多個(gè)地點(diǎn)、超過100萬臺(tái)服務(wù)器的平臺(tái)之上。Google地球、地圖、Gmail、Docs等也使用了這些基礎(chǔ)設(shè)施。IBM在2007年11月推出了“改變游戲規(guī)則”的“藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)，該平臺(tái)提供了一系列自動(dòng)化、自我管理和自我修復(fù)的虛擬化云計(jì)算軟件。微軟于2008年10月推出了WindowsAzure（“藍(lán)天”）操作系統(tǒng)。Azure是繼Windows取代DOS之后，微軟的又一次顛覆性轉(zhuǎn)型——通過在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上打造新云計(jì)算平臺(tái)，讓W(xué)indows真正由PC延伸到“藍(lán)天”上。

云計(jì)算的特點(diǎn)云計(jì)算提供了可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，用戶不必再擔(dān)心出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等問題；云計(jì)算對用戶端的設(shè)備要求非常低，使用方便；云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享；云計(jì)算為人們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限多的可能。

關(guān)于“云計(jì)算”的討論（1）云計(jì)算有可能是未來一種潛在的計(jì)算模式，其新的設(shè)計(jì)理念將對信息系統(tǒng)的構(gòu)建產(chǎn)生影響。云計(jì)算將使信息資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用增益顯著提高，目前信息系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中過量預(yù)留產(chǎn)生的浪費(fèi)，以及投入不足導(dǎo)致的能力缺失等問題將可能在云計(jì)算的支持下得到合理解決。（2）云計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)顯著特征是采用開放標(biāo)準(zhǔn)的零部件與開放源碼的基礎(chǔ)軟件。這為我國擺脫WinTel壟斷，發(fā)展自主創(chuàng)新的云計(jì)算技術(shù)與應(yīng)用帶來了契機(jī)。（3）至2030年，云計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)下述趨勢。2015年前，云計(jì)算領(lǐng)域?qū)⑷匀惶幱诎倩R放的發(fā)散期。在2015~2020年期間，云計(jì)算領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)整合和學(xué)科整合。2020~2030年期間，云計(jì)算將趨于成熟和普及，對經(jīng)濟(jì)社會(huì)的推動(dòng)作用充分顯現(xiàn)，并醞釀出新的技術(shù)（云計(jì)算2.0？）。今天信息化已經(jīng)滲透到我國經(jīng)濟(jì)、生活、社會(huì)的方方面面。中國社會(huì)的運(yùn)行已經(jīng)離不開信息技術(shù)了。總的看法，進(jìn)步巨大，不足明顯。存在的技術(shù)差距為我國工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化留下了很大的發(fā)展空間。工業(yè)信息化是各種信息化中最基本、相對更復(fù)雜的信息化。其內(nèi)容包括：產(chǎn)品信息化和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理等過程的信息化。涉及多學(xué)科、多技術(shù)領(lǐng)域，并且有代表性。2，我國工業(yè)信息化的現(xiàn)狀、問題及未來1),裝備和產(chǎn)品的信息化－－嵌入式系統(tǒng)

將信息技術(shù)（主要是芯片和軟件）與傳統(tǒng)工業(yè)緊密聯(lián)系，使機(jī)械化、電氣化的裝備、產(chǎn)品具有自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特征。

IEEE:Anembeddedsystemisthedevicestocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants.嵌入式處理器，硬件平臺(tái)嵌入式軟件（操作系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用軟件），運(yùn)行平臺(tái)形式：嵌入到設(shè)備、產(chǎn)品中。

嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用：消費(fèi)電子和電信/數(shù)據(jù)應(yīng)用，占了應(yīng)用市場的一半：移動(dòng)通信消費(fèi)電子，數(shù)碼相機(jī)、MP3/MP4，數(shù)字電視、IPTV、智能家電汽車電子工業(yè)控制（工業(yè)過程控制、數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)、石油化工系統(tǒng)…交通管理控制，移動(dòng)定位終端、GPS手持機(jī)、公共交通無接觸智能卡CSC… ……

嵌入式系統(tǒng)是未來的一個(gè)大市場！市場：賽迪顧問,2007年全球嵌入式系統(tǒng)4081.6億美元，增速17.5%國內(nèi)：芯片差距還是很大，但有進(jìn)展。如多媒體芯片，占據(jù)了世界計(jì)算機(jī)視頻輸入市場的60％以上。

嵌入式軟件，廣泛開發(fā)應(yīng)用。由于嵌入式系統(tǒng)必須緊密結(jié)合應(yīng)用，我國嵌入式軟件的研發(fā)形勢較好，也是今后一段時(shí)間內(nèi)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)。目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1000億RMB,預(yù)計(jì)2011年有望達(dá)到4650億RMB。

嵌入式系統(tǒng)不可能由少數(shù)幾個(gè)大企業(yè)壟斷，因?yàn)樯婕氨姸嗟膽?yīng)用領(lǐng)域，需要眾多的領(lǐng)域知識。即使一個(gè)小企業(yè)，吃透了某個(gè)特定行業(yè)應(yīng)用，用好嵌入式技術(shù)，同樣可以有明顯的發(fā)展。從“制造大國”向“制造強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變的重要技術(shù)“抓手”！2),產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程信息化，現(xiàn)狀與問題廣泛應(yīng)用?？梢哉f，國內(nèi)能用CAX技術(shù)的企業(yè)都采用了，從甩圖板到深入應(yīng)用。航空航天、汽車、機(jī)械、造船、鐵路車輛等行業(yè)的應(yīng)用與國外相比差距不大，如虛擬設(shè)計(jì)、虛擬裝配等。但是，支持設(shè)計(jì)的MDA、EDA工程軟件差距很大，3維CAD、大型PDM基本上采用國外先進(jìn)軟件，不是短期可以趕上的。EDA軟件的差距更大，還看不到希望。應(yīng)用中有相當(dāng)水平的，如基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)、制造中解決互聯(lián)、互通、互操作的技術(shù)和應(yīng)用。

中關(guān)村電子城北內(nèi)孵化基地金屬行業(yè)模具行業(yè)美髯公企業(yè)e化平臺(tái)Internet

工藝庫信息庫行業(yè)模式

行業(yè)企業(yè)(ASP)

資源庫園區(qū)（ASP）

物流協(xié)同設(shè)計(jì)資源共享

園區(qū)模式孵化器（ASP）

在孵企業(yè)

孵化器模式在孵企業(yè)在孵

企業(yè)Internet

中小企業(yè)(ASP)

中小企業(yè)中小企業(yè)中小企業(yè)中小企業(yè)中小企業(yè)在孵企業(yè)數(shù)據(jù)備份資源共享

一般模式

聯(lián)邦集成

聯(lián)邦集成

聯(lián)邦集成

聯(lián)邦集成

網(wǎng)絡(luò)化制造聯(lián)邦集成系統(tǒng)

協(xié)同設(shè)計(jì)萬東醫(yī)療基于平臺(tái)，利用清華ADAMS、虛擬裝配等資源異地協(xié)同開發(fā)了新一代醫(yī)用心血管造影介入治療系統(tǒng)CGO-3000，性能達(dá)到并局部超過了當(dāng)前國際同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。原產(chǎn)品CGO-2000價(jià)300萬元/臺(tái)，新產(chǎn)品600萬元/臺(tái)，部分取代國外進(jìn)口產(chǎn)品，年產(chǎn)20臺(tái)，銷售1.2億元，新增產(chǎn)值6000萬元。

產(chǎn)品型號CGO-3000PHILIP同類產(chǎn)品GE公司的LC+型C形臂系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)造影速度40/s30/s35/s繞水平縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍±120°范圍±90°范圍-117~+105C臂繞水平橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)-45±50±90-50±45CGO-3000血管造影及介入治療系統(tǒng)五、成果的應(yīng)用及推廣三一重工基于平臺(tái)，利用清華CFX、ADAMS、虛擬裝配等資源，異地協(xié)同開發(fā)出高速公路清掃車，性能具有國內(nèi)同類產(chǎn)品的領(lǐng)先水平，氣路設(shè)計(jì)達(dá)到國際先進(jìn)水平。氣路結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化吸盤設(shè)計(jì)與優(yōu)化C剖面局部放大速度矢量圖D剖面局部放大速度矢量圖吸盤設(shè)計(jì)與優(yōu)化橫截面速度矢量示意圖B剖面速度矢量吸盤設(shè)計(jì)與優(yōu)化集塵箱結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化兩種方案對比物理樣車測試結(jié)果國標(biāo)QC/T29111-1993中標(biāo)ZLJ5150TSLSY5150TSL設(shè)計(jì)值各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測值與中標(biāo)的比較結(jié)果清掃寬度——3500mm3500mm3506mm持平清掃效率>90%>90%90%93.8%超過清掃能力——70000m2/h87500m2/h87500m2/h超過最高清掃速度——20km/h25km/h25km/h超過最低清掃速度——5km/h5km/h5km/h持平最大吸入顆粒>15mm120mm120mm140mm超過最大氣流速度>25m/s——71m/s85.8m/s——依照中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《掃路車性能試驗(yàn)方法QC/T51-1993》進(jìn)行

這樣的技術(shù)，在“大飛機(jī)”、“高速軌道交通”等重大項(xiàng)目中會(huì)得到應(yīng)用，代表了我國產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的新起點(diǎn)。車輛過曲線的整體效果

全長1000m、曲線半徑為300m、超高0.150m無激擾的彎道上運(yùn)行，考察動(dòng)車組過曲線的性能，如曲線通過半徑、安全速度、脫軌系數(shù)、減載率、輪軸橫向力等

例子，高速軌道車輛，通過改變車廂懸掛系統(tǒng)一系、二系的彈簧剛度、阻尼器阻尼值等變量的值，進(jìn)行多種工況下的仿真，得出不同工況下的舒適性指標(biāo)、曲線通過性能、安全性指標(biāo)（包括脫軌系數(shù)、減載率、輪軌橫向力、輪軸橫向力、傾覆系數(shù)）等車二系懸掛垂向和搖頭方向的阻尼力

車輪軸橫向力和脫軌系數(shù)

鉤緩受力曲線

3），管理信息化管理信息化是在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對“產(chǎn)、供、銷、人、財(cái)、物”的現(xiàn)代化管理。軟件技術(shù)的新概念、新技術(shù)發(fā)展很快，管理軟件也在不斷發(fā)展中。中國的企業(yè)，只要有條件都采用管理軟件，當(dāng)然規(guī)模、水平差別很大。管理軟件，進(jìn)入的門檻不高，國內(nèi)都會(huì)做，從MRP-II到ERP、SCM、CRM等。大型管理軟件，市場多數(shù)屬于幾家外國大公司，如SAP、ORACLE國內(nèi)的軟件供應(yīng)商，如金蝶、用友等主要用戶是中小企業(yè)，大型集團(tuán)公司的用戶在增加中。管理軟件的柔性化有很好的技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用，這對我國管理軟件的發(fā)展會(huì)有很好的作用。由于用好管理軟件與國情更密切，國內(nèi)軟件廠商的服務(wù)有可能更好。中國管理軟件的前景可以看好。但是，管理軟件中的核心，數(shù)據(jù)庫差距很大。4)，控制設(shè)備與系統(tǒng)對生產(chǎn)線、過程的控制、優(yōu)化是信息化的重要內(nèi)容之一。數(shù)控系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)之一，可以說代表了裝備制造業(yè)的水平。我國數(shù)控系統(tǒng)的“攻關(guān)”是從六五開始（1981)，“屢敗屢戰(zhàn)”。這些年有進(jìn)展，如廣州數(shù)控、華中數(shù)控。無論普及型還是高檔數(shù)控都有重大的進(jìn)步。關(guān)鍵是體制。數(shù)控系統(tǒng)是有希望的。對于流程工業(yè)的設(shè)備、過程控制，國產(chǎn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)DCS（集散控制系統(tǒng)），PLC，如浙大中控、和利時(shí)已從對中小企業(yè)開始為大企業(yè)提供成套裝置。如國內(nèi)研究制造了SUPCON集散控制系統(tǒng)、HOLLiASMACS系列系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和Webfild網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)等一系列自動(dòng)化裝備，廣泛應(yīng)用于煉油、化工、發(fā)電、冶金等行業(yè)的重大工程，特別是在煉油化工行業(yè)，占有57%的市場份額，進(jìn)一步發(fā)展有一定優(yōu)勢。如變量達(dá)到10萬維的操作優(yōu)化問題，有973計(jì)劃的支持，開發(fā)了國際先進(jìn)水平的多種算法，是相應(yīng)軟件的核心技術(shù)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用廣泛。核心芯片還有差距。MES(manufacturingexecutivesystems

)

近10多年來研究和開發(fā)應(yīng)用比較廣泛。無論離散制造業(yè)還是流程工業(yè)都有很多研究和工業(yè)應(yīng)用。它既可以作為ERP和現(xiàn)場控制級集成的中間環(huán)節(jié)，其核心是調(diào)度、優(yōu)化算法的軟件模塊。國外還沒有能解決復(fù)雜計(jì)算的商用軟件。在離散生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的典型調(diào)度問題－job-shop調(diào)度問題會(huì)產(chǎn)生“指數(shù)爆炸”、“維數(shù)災(zāi)”?，F(xiàn)有調(diào)度算法中：機(jī)器數(shù)<2，有解析解對于中小規(guī)模（規(guī)模不大于20×50），智能算法成熟；規(guī)模增大、解空間指數(shù)增長；現(xiàn)有算法無法解決實(shí)際大規(guī)模問題。訂單數(shù)千個(gè)在制品上萬個(gè)設(shè)備數(shù)百到上千臺(tái)工序多4多目標(biāo)2約束復(fù)雜3不確定性強(qiáng)1規(guī)模大加工裝配混合型特殊工藝約束，如機(jī)器適配約束/

同顏色等與質(zhì)量相關(guān)的約束資源約束與成本相關(guān)的約束2約束復(fù)雜部分工件加工時(shí)間不確定部分工件工藝路徑不能預(yù)先完全確定或可根據(jù)調(diào)度需要調(diào)整（難以轉(zhuǎn)化為一個(gè)典型調(diào)度問題）部分工序加工進(jìn)度很難實(shí)時(shí)跟蹤不確定事件發(fā)生頻繁——

質(zhì)量事故、設(shè)備故障、訂單變化、原料短缺等4多目標(biāo)制造周期準(zhǔn)時(shí)交單率瓶頸機(jī)器利用率大中型企業(yè)的生產(chǎn)過程是大規(guī)模復(fù)雜生產(chǎn)過程，屬于典型的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題（NP難題）目前已有的調(diào)度理論、方法及調(diào)度軟件均無法有效解決具有上述綜合復(fù)雜性的生產(chǎn)過程調(diào)度。1規(guī)模大不確定性強(qiáng)3一個(gè)案例

用于估算全局指標(biāo)的相關(guān)特征量全局指標(biāo)求解第k階段調(diào)度與優(yōu)化子問題固定第k階段調(diào)度與優(yōu)化在問題對應(yīng)的決策變量（Lk）k=k+1（迭代）原大規(guī)模復(fù)雜調(diào)度與優(yōu)化問題各類單元智能調(diào)度與優(yōu)化算法多類預(yù)測方法完整解......LKLkL2L1L1L2LkLK由K組待分階段動(dòng)態(tài)確定的決策變量組成的原問題解

基于預(yù)測的迭代式分解算法框架反饋選取決策變量改變目標(biāo)函數(shù)改變約束條件調(diào)度特征量及全局目標(biāo)函數(shù)值求解第k階段預(yù)測子問題形成第k階段預(yù)測子問題形成第k階段調(diào)度與優(yōu)化子問題分k個(gè)階段動(dòng)態(tài)分解項(xiàng)目實(shí)施效果1、生產(chǎn)周期由60天降為30天，大大低于行業(yè)平均水平2、準(zhǔn)時(shí)交單率由50%提高到90%3、主要設(shè)備利用率由80%提高到99%4、客戶滿意度由79%提高到98%5、產(chǎn)品質(zhì)量大大改善：

a）百碼評分率由33降到14

b）染色一次命中率由60%提高到94%

c）高檔純棉色織布的比例從40%增加到60%，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)明顯改善5），檢測與自動(dòng)化儀表

2007年，我國國產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)共銷售5000余萬臺(tái)（套），占有73%的市場份額，但高端工業(yè)自動(dòng)化儀表及系統(tǒng)的市場占有率不足15%；未來10年的發(fā)展重點(diǎn)：在傳感器方面，如,新型傳感器（高檔傳感器、MEMS傳感器、無線傳輸傳感器以及生物傳感器等）；特種變送器（高可靠性、高穩(wěn)定性、高安全性、高環(huán)境適應(yīng)性要求的重大工程非常見變量的變送器）；特種執(zhí)行器（高壓、高溫、腐蝕、易爆、易燃等特殊要求，著重研制高精度特種執(zhí)行器和相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥，以及高精度閥門定位器）；成分分析儀器（氣固液及多相流介質(zhì)，研發(fā)高精度、長壽命在線成分分析儀器）。在新型檢測技術(shù)和裝置，如重大工程質(zhì)量與安全在線檢測控制及裝備技術(shù)新型機(jī)器視覺軟測量和精微模識測控技術(shù)利用多傳感器信息融合技術(shù)研究施工作業(yè)中的安全檢測與故障診斷無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)協(xié)同自組網(wǎng)方法與技術(shù)6),系統(tǒng)集成

異構(gòu)是信息集成的主要問題。我國引進(jìn)的各種硬件、軟件商用產(chǎn)品和設(shè)備種類多，不少產(chǎn)品只是企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，這給集成帶來困難。

863計(jì)劃的CIMS主題從開始就把信息集成作為重點(diǎn)，我國沒有采用當(dāng)時(shí)的國際主流方案(MAP),效果更好。在此以后，我國企業(yè)的信息集成都是以此為基礎(chǔ)。

我國企業(yè)信息化的集成：基于PDM的局部集成，CAD/CAPP/CAM

基于PLM的企業(yè)集成,CAD/ERP/SCM/CRM

大型PDM、PLM軟件平臺(tái)都是引進(jìn)的。信息集成給企業(yè)帶來明顯效益，實(shí)施的企業(yè)逐步增加。開始生產(chǎn)產(chǎn)品/零部件退出市場新產(chǎn)品構(gòu)思停止生產(chǎn)置換發(fā)運(yùn)開始運(yùn)行設(shè)備投資計(jì)劃結(jié)束運(yùn)行產(chǎn)品使用過程產(chǎn)品制造過程服務(wù)產(chǎn)品全生命周期=產(chǎn)品制造過程+產(chǎn)品使用過程PLM平臺(tái)

CPC/PLM

虛擬企業(yè)應(yīng)用平臺(tái)（VirtualEnterpriseApplicationPlatform）

SCM/ERPCAOCAQX...工程/產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)劃/管理數(shù)據(jù)工藝過程規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品設(shè)計(jì)制訂生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)市場開發(fā)銷售

服務(wù)CADCAPPCAQCAMCAxPDMMESInternetIntranetExtranet電子商務(wù)增值鏈虛擬產(chǎn)品知識庫產(chǎn)品7)，服務(wù)信息系統(tǒng)建立在互聯(lián)網(wǎng)上的以服務(wù)為目的的信息系統(tǒng)已經(jīng)滲透到了社會(huì)的各個(gè)方面，在國內(nèi)除了很少數(shù)極貧困的地區(qū)，都采用了計(jì)算機(jī)并提供網(wǎng)上服務(wù)。服務(wù)科學(xué)的提出是IBM，發(fā)端于美國競爭力委員會(huì)的國家創(chuàng)新計(jì)劃（NII），是21世紀(jì)美國國家創(chuàng)新戰(zhàn)略之一。統(tǒng)計(jì)樣本：德國200家機(jī)床制造企業(yè)，年銷售總額434億歐元（2007年）新產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造/銷售（2.3%）產(chǎn)品安裝培訓(xùn)監(jiān)控備品備件（18%）故障修理（11%）維護(hù)（9%）金融服務(wù)（6~7%）改進(jìn)（11%）咨詢(16%)其他二手設(shè)備（8%）0%5%10%15%20%25%50%75%銷售額100%利潤率例切入點(diǎn)3——制造服務(wù)圍繞產(chǎn)品的服務(wù)所產(chǎn)生的利潤遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制造產(chǎn)品！新產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造/銷售0%5%10%15%20%25%50%75%銷售額100%利潤率?開發(fā)設(shè)計(jì)制造市場銷售ABCA+C>70%贏利全球制造業(yè)第一次大分工結(jié)果：中國成為世界工廠全球制造業(yè)第二次大分工結(jié)果：發(fā)展現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)的戰(zhàn)略意義例：切入點(diǎn)3——制造服務(wù)！

大家可能不知道的事實(shí)美國GE公司是全球最大的飛機(jī)租賃企業(yè)，共有1,239架飛機(jī)和290億美元飛機(jī)貸款及租金。美國GE公司、美國商用飛機(jī)租賃公司航空資本集團(tuán)、美國飛機(jī)投資集團(tuán)國際金融租賃公司占據(jù)了中國航空租賃市場90%的業(yè)務(wù)。未來20年內(nèi)中國航空飛機(jī)租賃市場將會(huì)高達(dá)7500億元人民幣。中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司2008年11月4日與美國通用電氣金融航空服務(wù)公司（GECAS）簽署25架ARJ21-700支線客機(jī)購機(jī)協(xié)議。GECAS計(jì)劃將這些飛機(jī)租賃給中國國內(nèi)的航空公司，用于國內(nèi)航線（注：GE公司為ARJ21飛機(jī)供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)）。A380發(fā)動(dòng)機(jī)GP7200一個(gè)例子，GE公司

從提供簡單產(chǎn)品到提供價(jià)值

—“產(chǎn)品”概念的變化農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)0.01-0.02$每杯工業(yè)經(jīng)濟(jì)0.05-0.25$每杯服務(wù)經(jīng)濟(jì)0.75-1.50$每杯體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)2.0-5.0$每杯從狹義產(chǎn)品到廣義“產(chǎn)品”（使用價(jià)值）在國內(nèi)，服務(wù)信息系統(tǒng)應(yīng)用非常廣泛

例如，生產(chǎn)性服務(wù)(現(xiàn)代物流等等)、眾多的金融服務(wù)信息系統(tǒng)等，還有面向公眾的服務(wù)。如：

數(shù)字圖書館全國大型儀器設(shè)備共享系統(tǒng)全國4000門精品課集成系統(tǒng)資源庫分布在北京、武漢、杭州……

內(nèi)容搜索流媒體服務(wù)器主動(dòng)服務(wù)網(wǎng)格技術(shù)用戶可以得到透明的服務(wù)，試驗(yàn)期間幾十萬次/日全國大型科學(xué)儀器資源整合與共享云計(jì)算模式的國家精品課共享系統(tǒng)圍繞服務(wù)的相關(guān)研發(fā)

服務(wù)模型的形式化驗(yàn)證服務(wù)發(fā)現(xiàn)服務(wù)分解、組合服務(wù)溯源……8),節(jié)能減排中的信息技術(shù)

我國煉制每噸原油平均綜合能耗為87.1千克標(biāo)油，發(fā)達(dá)國家煉制一噸原油的綜合能耗為53.2千克標(biāo)油；我國乙烯綜合能耗為720千克標(biāo)油，而國外先進(jìn)水平為500千克標(biāo)油；我國水泥工業(yè)電耗指標(biāo)為100KWh/噸，而發(fā)達(dá)國家為85KWh/噸。減排的任務(wù)更為嚴(yán)重，SO2、CO2等的污染居高不下。

重大工程實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排一般有三條途徑：1，采用綠色化的工藝設(shè)計(jì)技術(shù)，

2，通過生產(chǎn)工藝的技術(shù)改造，

3，采用先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)。

對于現(xiàn)有的重大工程和生產(chǎn)裝備，節(jié)能減排最有效的辦法是先進(jìn)控制與優(yōu)化。在重大工程節(jié)能減排中的先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)重點(diǎn)污染源和耗能設(shè)備數(shù)據(jù)校正、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)集成平臺(tái)技術(shù)重點(diǎn)污染源和耗能設(shè)備多尺度描述方法和建模技術(shù)重大工程節(jié)能降耗的全流程優(yōu)化技術(shù)及智能優(yōu)化先進(jìn)控制技術(shù)重大工程污染治理的特種檢測技術(shù)和最優(yōu)化技術(shù)

采用光譜、色譜、質(zhì)譜等先進(jìn)檢測原理，研發(fā)應(yīng)用于重點(diǎn)污染源特殊廢氣檢測的在線氣體分析系統(tǒng)，常規(guī)廢氣檢測的在線光譜氣體分析技術(shù)，研究高性能、多功能、長壽命、模塊化在線氣體、水質(zhì)成份分析儀器及成套優(yōu)化控制裝置，基于污染治理的全流程最優(yōu)化技術(shù)。重大工程全流程能量轉(zhuǎn)換和能量傳遞過程最小能量損失的優(yōu)化技術(shù)

以全局綜合優(yōu)化原理為基礎(chǔ)，研究能量轉(zhuǎn)換和傳遞多過程關(guān)聯(lián)分析模型的集成優(yōu)化方法，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與生產(chǎn)過程性能指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析、系統(tǒng)綜合與優(yōu)化技術(shù)；著重研究能量回收過程系統(tǒng)工作點(diǎn)多、非線性強(qiáng)、參數(shù)跳變大等特點(diǎn)的整個(gè)工作區(qū)間高精度優(yōu)化控制方法及技術(shù)。一個(gè)節(jié)能減排的例子：大家都可以做的某印染企業(yè)按國際產(chǎn)品對環(huán)保的不同標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用QFD(質(zhì)量功能配置)分解到各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的不同工藝 要求及其參數(shù)，用MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))實(shí)施生產(chǎn)過程的控制，取得明顯的節(jié)能減排效果：

2008年1-4月生產(chǎn)印染布0.3億米,直接節(jié)約能源及排污費(fèi)506萬元45%173250萬米廢水排放量(t)36%19.126萬米用蒸汽(t)36%13201800萬米電耗(kwh)35%208280萬米水耗(m3)28%96%75%產(chǎn)品合格率改善比例項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目實(shí)施前項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)工業(yè)信息化還涉及的一些科學(xué)問題主要是有關(guān)“復(fù)雜性科學(xué)”中的一些問題1），計(jì)算復(fù)雜性(

computationalcomplexity

)：

生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的典型調(diào)度問題－job-shop調(diào)度問題2），綜合復(fù)雜性下的控制問題所謂“綜合復(fù)雜性”指：生產(chǎn)制造過程有非線性、強(qiáng)耦合、大時(shí)滯、不確定性等多個(gè)因素同時(shí)存在，并且有多種約束、多個(gè)控制優(yōu)化目標(biāo)的問題。3),復(fù)雜問題求解4),服