未来10年工业自动化技术及应用的发展趋势

中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室 熊 刚

1 制造业自动化

未来10年，以电子制造为代表的离散制造业还需不断地提高其生产自动化水平，才能形成或者保持市场竞争能力。主要是追求横向到边、纵向到底的集成，具体包括：采用RFID等物联网技术，实现人、财、物精准化的信息集成；“横向到边”是指实现MES、研发部门产品数据管理（PDM）系统、后端销售和售后服务系统等的集成；“纵向到底”是指实现设备测控系统、MES、企业资源系统（ERP）、供需链管理系统和商务智能系统等的集成。通过产品研发、工厂生产、企业管理、外部服务等数据集成后的建模、挖掘分析等技术，为全球每一位潜在用户提供网上交互式的产品个性化设计、生产和服务，最终实现中科院自动化所王飞跃研究员提出的“社会制造”。

2 流程工业自动化

多年以来，国际国内的流程工业生产自动化一直努力实现过程控制系统（PCS）、MES和ERP的纵向集成，追求“安、稳、长、满、优”等目标。由于系统接口不统一、数据没有标准化等原因，上述纵向集成还没能完成；另外，企业供需链、企业商务智能、企业情报等层次的信息化系统也需要纵向集成进来。流程工业生产往往分为很多工段和车间，每一个工段和车间的MES也还没有完成横向集成。横向集成和纵向集成没有完成，造成数据分散，集成模型尚未建立，综合优化难以实现。另外，大多数流程工业中人还没有通过信息化手段实现闭环管控，中国科学院自动化研究所在中国石化茂名分公司、齐鲁分公司等进行了这方面初步实践，所研制的学习与培训平行系统（TPS）、绩效管理平行系统（PPS）、车间综合管理平行系统（MPS）、应急管理平行系统（EPS）等，在实际应用中已经取得了较好的经济效益。

未来10年，继续追求集成与智能化实现“一个企业 = 一个系统”，在此基础上实现王飞跃研究员提出的“一个企业 = 一个实际系统 + 一个人工系统”的平行控制与管理方式，共同形成“基于物联云的企业平行管控与服务平台”整体解决方案，将是流程工业自动化发展的主要趋势。

3 城市交通自动化

未来10年，城市交通研制和应用“基于物联云的交通平行管控与服务平台”，追求王飞跃研究员提出的平行控制与管理方式将是主要发展趋势之一，其主要技术包括：在城市规划阶段通过合理设计减少市民在学习、工作和生活中的出行需求，减少供需之间的矛盾；在城市运营阶段，通过优化管理实现城市交通跨时空的人、车、路等所有交通要素的自适应优化控制、诱导服务和应急处置；以提供顺畅、便捷的人性化交通运输服务为核心，建立全面感知与掌控交通对象的交通物联网，利用智能交通系统提供完善交通服务的设计与实施，面向出行需求提供基于位置、基于场景的交通服务，实现不同交通方式之间规划和运营的有效协调与管理，全面提升城市交通系统的服务能力，真正实现“城市让生活更美好”。

4 展望

未来10年，工业自动化还将继续研发单个复杂物理设备的优化控制、多个和多层物理设备联动的集成化控制、人员管理的信息化。在此基础上，将重点研制：3D打印和社会制造，实现“人人设计、人人制造、人人享用”的全新制造模式；多个和多层的物理设备和人员的智能管控，追求“人尽其才、物尽其用”；依照物理空间复杂的实际系统构建网络空间的人工系统，通过二者“虚实互动”的平行控制和管理，实现复杂的实际系统在正常情况下的自适应的最优化，提高复杂的实际系统对非正常情况下的预测、预防和处置能力。