文/宋慧欣

智能儀表，構(gòu)建智能工廠的基石

文/宋慧欣

2013年4月，德國政府于“2013漢諾威工業(yè)博覽會”上正式推出“工業(yè)4.0”項(xiàng)目，該項(xiàng)目是德國政府2010年7月《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定的十大未來項(xiàng)目之一，被認(rèn)為是繼機(jī)械、電氣和信息技術(shù)之后的第四次工業(yè)革命，不但成為引領(lǐng)德國工業(yè)未來發(fā)展的核心戰(zhàn)略，更引爆全球工業(yè)的智能化發(fā)展浪潮。

“工業(yè)4.0”的重要方向之一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)。 “工業(yè)4.0”關(guān)注整個(gè)產(chǎn)品生命周期，對產(chǎn)品開發(fā)、物流以及生產(chǎn)的集成將通過材料流、產(chǎn)品流以及信息流得以實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)建高度復(fù)雜又極為高效的全球化生產(chǎn)運(yùn)營。這樣一來，一條生產(chǎn)線就能夠與供應(yīng)商以及消費(fèi)信息進(jìn)行連接，根據(jù)消費(fèi)者需求對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，并對所需的原材料進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，從而提升效率、降低成本，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

作為指引未來工業(yè)生產(chǎn)的一種全新概念，德國工業(yè)4.0的思路是：在新的工廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，產(chǎn)品的組件直接與生產(chǎn)系統(tǒng)溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令，這樣將改變整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)的使用，整個(gè)系統(tǒng)將更加智能，聯(lián)網(wǎng)更加緊密，不同組件之間可以相互溝通，工作更快，做出反應(yīng)更加迅速。而要實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，讓制造流程有信息溝通與判斷能力，儀器、儀表、傳感器等控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素的智能化成為關(guān)鍵所在。

儀器儀表的智能化主要以微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為主，包括運(yùn)用人工智能、專家系統(tǒng)、遺傳演算法、進(jìn)化計(jì)算等技術(shù)，使儀器儀表實(shí)現(xiàn)高效、多功能、機(jī)動靈活等性能。在完成輸人信號的非線性處理、溫度與壓力的補(bǔ)償、量程刻度標(biāo)尺的變換、零點(diǎn)的漂移與修正、故障診斷等基礎(chǔ)上，還可完成對工業(yè)過程的控制， 使控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)進(jìn)一步分散， 并使其功能進(jìn)一步增強(qiáng)。智能儀表產(chǎn)品以數(shù)字輸出形式出現(xiàn)，不但大大提升了儀表性能，而且便于信息溝通，可通過網(wǎng)絡(luò)組成新型的、開放式的過程控制系統(tǒng)等，成為打造現(xiàn)代化智能工廠的重要基礎(chǔ)。

可以預(yù)料，各種功能的智能儀器在不遠(yuǎn)的將來會廣泛地使用在中國社會的各個(gè)領(lǐng)域。其一，《中國制造2025》推動的中國制造業(yè)整體“智能”轉(zhuǎn)型將為智能儀表產(chǎn)業(yè)帶來巨大的市場空間。中國提供了世界上發(fā)展最快、規(guī)模最大的新興市場，同時(shí)也提供了世界上最大的智能儀表市場。其二，物聯(lián)網(wǎng)這一新興產(chǎn)業(yè)，將對智能儀表的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，促進(jìn)智能儀表行業(yè)的發(fā)展。智能儀表是物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中不可或缺的一部分，它通過采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析加工成為物聯(lián)網(wǎng)感知的源頭。物聯(lián)網(wǎng)作為我國重要的新興產(chǎn)業(yè)，其大規(guī)模發(fā)展必然帶動智能儀表在智慧城市、智能建筑、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。其三，食品安全、環(huán)保等問題的日益突出，帶來了對食品檢測、大氣監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、污染物排放監(jiān)測等設(shè)備的大量需求，無疑將給儀器儀表行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。其四，新能源、高鐵、智能電網(wǎng)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為我國智能儀表注入新活力、新動力，將為儀器儀表工業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來強(qiáng)勁動力，尤其是全國范圍內(nèi)智能電網(wǎng)的大發(fā)展對智能電表的市場需求大幅提升，為我國智能電表產(chǎn)業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇。