結(jié)合目前國內(nèi)流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)及集成技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和基礎(chǔ)條件，分析了我國發(fā)展流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)的可能性，并指出了發(fā)展的重點(diǎn)。發(fā)展綜合自動化整體解決方案及集成技術(shù)是提升我國流程工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。探討了我國發(fā)展流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)存在的問題，以及面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和任務(wù)。
    流程工業(yè)是指在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要經(jīng)濟(jì)地位的石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環(huán)保、電力等工業(yè)行業(yè)。這些行業(yè)普遍存在能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)過程工藝落后、自動化水平低、管理水平低、信息集成度低、綜合競爭力弱等現(xiàn)狀。流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)是將*的工藝裝備技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和以*控制與優(yōu)化技術(shù)為代表的信息技術(shù)相結(jié)合，將企業(yè)的生產(chǎn)過程控制、優(yōu)化、運(yùn)行、計(jì)劃與管理作為一個整體進(jìn)行控制與管理，提供整體解決方案，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理，從而成為提高企業(yè)競爭力的核心高技術(shù)。
    1 我國流程工業(yè)企業(yè)對綜合自動化技術(shù)的需求
    流程工業(yè)是一個非常巨大的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中極為重要的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)，是制造業(yè)的重要組成部分。其特點(diǎn)是以處理連續(xù)或間歇物料流、能量流為主，產(chǎn)品多以大批量的形式生產(chǎn)。流程工業(yè)的生產(chǎn)和加工方法主要有化學(xué)反應(yīng)、分離、混合等等，這些都與離散制造工業(yè)有顯著不同。在知識經(jīng)濟(jì)時代的21世紀(jì)，作為傳統(tǒng)工業(yè)的流程工業(yè)將仍然是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)1998年估計(jì)流程工業(yè)的年產(chǎn)值超過5萬億美元，其中僅化工和石油化工部分就超過1萬2千億美元。根據(jù)2000年中國統(tǒng)計(jì)年鑒，1999年按行業(yè)分國有及國有控股企業(yè)中，工業(yè)總產(chǎn)值35 571.18億元，工業(yè)增加值12 132.41億元。其中典型的流程工業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值共計(jì)23 396.53億元，占總產(chǎn)值的65.77％，工業(yè)增加值8 810.18億元，占總量的72.62％。。
    從我國2000年工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，工業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)增加值等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，石油和化學(xué)工業(yè)均居*1位，其實(shí)現(xiàn)利潤占全國工業(yè)利潤的25.45％；冶金工業(yè)居*2位；電力工業(yè)居第3位。我國22家骨干企業(yè)中，流程工業(yè)企業(yè)約占1/3；在71家重點(diǎn)企業(yè)中，流程工業(yè)企業(yè)約占1/2。在2000年500強(qiáng)的行業(yè)中，*公司居58位、中國國家電力公司居83位、中國化工進(jìn)出口總公司居307位。由此可見，流程工業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。
    但所有這些流程工業(yè)均存在能耗高、成本高、勞動生產(chǎn)率低、資源利用率低的特點(diǎn)，能耗普遍比*進(jìn)水平高出30％，勞動生產(chǎn)率只及國外的20%～30％左右，生產(chǎn)成本普遍高出國外1～2倍。美國60％的石化企業(yè)應(yīng)用了*控制技術(shù)（我國不到20％），在線優(yōu)化的過程生產(chǎn)增加收益的典型值為裝置產(chǎn)值的3%～5％（我國不到1％）。又如有色金屬行業(yè)，我國10種常用有色金屬年產(chǎn)量為650多萬t，居*2位，但由于總體過程自動化技術(shù)和裝備水平與國外相比還有較大的差距，使得我國有色金屬行業(yè)采選業(yè)資源利用率僅為35%，發(fā)達(dá)國家為60％以上；硫利用率（環(huán)境污染）我國為50％，發(fā)達(dá)國家為95％以上。
    據(jù)美國ARC公司調(diào)查，應(yīng)用流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如產(chǎn)品質(zhì)量提高19.2%，勞動生產(chǎn)率提高13.5％，產(chǎn)量提高11.5％。這正是流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)的重要潛在市場。
    2 綜合自動化技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀
    20世紀(jì)80年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，流程工業(yè)控制中出現(xiàn)了多學(xué)科間的相互滲透與交叉，信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與自動控制技術(shù)的結(jié)合使過程控制開始突破自動化孤島模式，出現(xiàn)了集控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、經(jīng)營于一體的綜合自動化新模式。
    20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)的研究已成為自動化領(lǐng)域的一個前沿課題。國外大型流程企業(yè)、特別是石油化工企業(yè)均重視信息集成技術(shù)的應(yīng)用，紛紛以極大的熱情和精力，構(gòu)架工廠級、公司級甚至超公司級的信息集成系統(tǒng)。1995年美國、日本、西歐等國已有100多家煉油、化工企業(yè)在實(shí)施CIMS計(jì)劃，推動了流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，如日本三井石油化學(xué)工業(yè)公司、美國德曹達(dá)公司、高爾公司等化工企業(yè)都相繼建立了綜合自動化系統(tǒng)。
    意大利AGIP石油公司提出了以數(shù)據(jù)模型為核心的工廠信息集成系統(tǒng)的方案，信息采集從低層到上層，從供應(yīng)鏈的源頭到產(chǎn)品的客戶。他以面向數(shù)據(jù)的模型為核心系統(tǒng)，連接實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫，對生產(chǎn)過程進(jìn)行過程監(jiān)視、控制和診斷，環(huán)境監(jiān)測，單元整合，模擬和優(yōu)化。在管理決策層進(jìn)行物料平衡、生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、排產(chǎn)、企業(yè)資源計(jì)劃、離線在線模擬與優(yōu)化等。目前國外實(shí)施綜合自動化技術(shù)的大型流程工業(yè)企業(yè)已占很大比例。
    另一方面，國外已有許多傳統(tǒng)的自動化儀器儀表廠家逐步向綜合自動化整體解決方案供應(yīng)商轉(zhuǎn)化，如Honeywell、ABB、Rockwell等公司。Rockwell公司提出e－ManufacturingTM解決方案；ABB公司提出基于MES（生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng)）的綜合自動化解決方案，開發(fā)相應(yīng)的工業(yè)IT；AspenTech和Honeywell這兩家大公司都已不再局限于過程自動化系統(tǒng)與軟件領(lǐng)域，而是在其中下層自動化軟硬件優(yōu)勢的基礎(chǔ)上分別提出了面向企業(yè)整體的解決方案，如AspenTech公司推出的Aspen Engineering SuiteTM、Aspen Manufacturing SuiteTM和Aspen Supply Chain SuiteTM套件，以及提出了智能化工廠的概念PlanligenceTM。Honeywell的子公司HiSpec Solutions推出面向石油與天然氣、制漿造紙、化工、煉油工業(yè)的Unified ManufacturingTM Solutions for Business Optimization套件。例如：過程優(yōu)化是工業(yè)過程自動化的核心技術(shù)之一，他通過生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行和優(yōu)化操作使生產(chǎn)計(jì)劃地實(shí)施。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，首先需獲取正確反映生產(chǎn)裝置狀態(tài)的原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)，分析、綜合出產(chǎn)品質(zhì)量、裝置能力及狀況、能源消耗、故障報警等信息，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控、故障診斷和安全管理，同時利用流程模擬技術(shù)模擬生產(chǎn)裝置狀況，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的優(yōu)化調(diào)度，以zui少的能耗、zui高的安全性或zui大的產(chǎn)品效益，確定各個生產(chǎn)裝置的負(fù)荷并通過靜態(tài)實(shí)時優(yōu)化向*控制層提供*操作條件。因此，這些大公司已逐步形成了對流程企業(yè)綜合自動化軟件和系統(tǒng)產(chǎn)品的壟斷之勢，軟件及服務(wù)價格動輒在幾十萬到幾百萬美元，并已開始大規(guī)模地向我國國內(nèi)市場推銷。
    非常重要的一點(diǎn)是國外大公司及研究機(jī)構(gòu)已針對綜合自動化技術(shù)與系統(tǒng)提出了2個重要的概念：一是提出解決方案，二是發(fā)展工業(yè)信息技術(shù)（工業(yè)IT）。這對發(fā)展我國的綜合自動化技術(shù)及相應(yīng)的軟硬件產(chǎn)業(yè)提供了很好的思路。
    我國經(jīng)過20年的研究和攻關(guān)，在流程工業(yè)綜合自動化領(lǐng)域已積累了大量的科研成果，特別是在“九五”計(jì)劃期間，產(chǎn)生了大批具有產(chǎn)業(yè)化前景的高技術(shù)成果和產(chǎn)品，如集散控制系統(tǒng)（DCS)、現(xiàn)場總線技術(shù)、*控制軟件、實(shí)時優(yōu)化軟件、過程管理與優(yōu)化軟件、企業(yè)管理和生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)軟件等。已縮短了與*水平的差距，部分成果達(dá)到*水平，并廣泛應(yīng)用于國內(nèi)眾多石化、化工、醫(yī)藥、冶金、建材／輕工等流程企業(yè)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在以信息化帶動工業(yè)化的進(jìn)程中發(fā)揮了重要的作用。
    但總體而言，我國在流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)與系統(tǒng)的研究與產(chǎn)業(yè)化過程中同*進(jìn)技術(shù)相比還存在很大的差距，主要體現(xiàn)在技術(shù)深度上不夠、應(yīng)用基礎(chǔ)研究不夠、相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)借用不夠、系統(tǒng)化程度不夠、集成能力不夠、產(chǎn)品化程度不夠、產(chǎn)業(yè)化能力不強(qiáng)等諸多方面。
    近5年來，通過“九五”科技攻關(guān)和863高技術(shù)計(jì)劃CIMS主題的大力支持，在以下幾方面取得了重大突破：(1)研制開發(fā)成功了集散控制系統(tǒng)（DCS），并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，目前在國內(nèi)*達(dá)到35％左右；(2)研制開發(fā)成功基于現(xiàn)場總線FF、HART、Profibus等技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)；(3)在以MES為核心的ERP/MES/PCS綜合自動化體系結(jié)構(gòu)中，形成了一批MES的功能化模塊及軟件；(4)研制開發(fā)了一批*的控制軟件及優(yōu)化管理技術(shù)、方法的軟件，并取得了初步的應(yīng)用；(5)通過“九五”攻關(guān)和863計(jì)劃CIMS主題的支持，已初步建設(shè)了一批典型的示范工程，并在相關(guān)基礎(chǔ)研究方面取得了一系列重要成果。
    國內(nèi)雖有許多高等院校和科研院所參與開發(fā)和攻關(guān)，但真正在原創(chuàng)性、產(chǎn)品化和產(chǎn)業(yè)化方面取得突破的關(guān)鍵技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的巨大需求。近10年來，許多科研人員參與技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)并進(jìn)行創(chuàng)業(yè)活動，整體上取得了巨大的成功，擁有了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，并有一定的*，為今后大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和資產(chǎn)重組奠定了良好的基礎(chǔ)。