【正文】 中 國工業(yè)自動化 企業(yè)及 市場現(xiàn)狀分析報告 我國工業(yè)自動化市場現(xiàn)狀分析報告 (第一章 工業(yè)自動化 ) 本 章 目 錄 一、工業(yè)自動化技術(shù)簡介 二、工業(yè)自動化與工業(yè)信息化的關(guān)系 三、自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 企業(yè)管理決策系統(tǒng)層（ ERP） 過程控制層（ PCS） （ 1） 過程控制 （ 2）設(shè)備管理 （ 3）集成的模塊軟件 （ 4）業(yè)務(wù)管理和執(zhí)行 （ 5）智能化現(xiàn)場設(shè)備 四、工業(yè)自動化系統(tǒng)組成 五、工業(yè)自動化系統(tǒng)產(chǎn)品種類 六、工業(yè)自動化發(fā)展綜述 第一章 工業(yè)自動化 一、工業(yè)自動化技術(shù)簡介 工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用 控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。 工業(yè)自動化技術(shù)作為 20 世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。無論高速大批量制造企業(yè)還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都必須依靠自動化技術(shù)的應(yīng)用。 自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用： （ 1）提高生產(chǎn)過程的安全性； （ 2）提高生產(chǎn)效率； （ 3）提高產(chǎn)品 質(zhì)量； （ 4）減少生產(chǎn)過程的原材料、能源損耗。 據(jù)國際權(quán)威咨詢機構(gòu)統(tǒng)計，對自動化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約 1： 4 至 1： 6之間。 特別在資金密集型企業(yè)中，自動化系統(tǒng)占設(shè)備總投資 10%以下，起到“四兩撥千金”的作 用。 傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)即機電一體化系統(tǒng)主 要是對設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制，即由機械本體、動力部分、測試傳感部分、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分、控制及信號處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導(dǎo)下，相互協(xié)調(diào)、有機融合和集成，形成物質(zhì)和能量的有 序規(guī)則運動，從而組成工業(yè)自動化系統(tǒng)或產(chǎn)品。 在工業(yè)自動化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng) DCS 的發(fā)展歷程。 近年來，隨著控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。工業(yè)控制機系統(tǒng)一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術(shù)工具 (包括自動測量儀表、控制裝置 )的總稱。今天，對自動化最簡單的理解也轉(zhuǎn)變?yōu)椋河脧V義的機器（包括計算機）來部 分代替或完全取代或超越人的體力。 二、工業(yè)自動化與工業(yè)信息化的關(guān)系 根據(jù)清華大學自動化系金以慧教授的定義，工業(yè)信息化是指在工業(yè)的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營過程中，通過信息基礎(chǔ)設(shè)施，在集成平臺上，實現(xiàn)信息的采集（傳感器及儀器儀表）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（計算機）以及信息的綜合應(yīng)用（自動化、管理、經(jīng)營等功能）等都是信息化的內(nèi)容。 將信息技術(shù)用于企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、制造、管理和銷售的全過程，以提高企業(yè)的市場應(yīng)變能力和競爭能力，這是企業(yè)信息化的主要內(nèi)容和目標。 自動化往往是指包括檢測、控制和繼電保護等常規(guī)自動化的概 念。廣義自動化是指實現(xiàn)經(jīng)營管理、計劃調(diào)度、成本核算、生產(chǎn)監(jiān)控、故障診斷、自動控制等更大范圍內(nèi)的自動化，又稱之為“綜合自動化”或稱 3層結(jié)構(gòu)的“流程工業(yè) CIMS”。 自動化與信息化的關(guān)系如下圖： 三、自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 目前，工業(yè)自動化系統(tǒng)通常分為 5級：企業(yè)管理級、生產(chǎn)管理級、過程控制級、設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級。前兩級管理級涉及的高新技術(shù)主要是計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)；過程控制級涉及的高新技術(shù)主要是智能控制技術(shù)和工程方法；設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級涉及的高新技術(shù)主要是三電一體化技術(shù)、現(xiàn) 場總線技術(shù)和新器件交流數(shù)字調(diào)速技術(shù)。工業(yè)自動化系統(tǒng) 5 級結(jié)構(gòu)如下： 也可將上述 5級分層歸納為：企業(yè)管理決策系統(tǒng)層（ ERP）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)層（ MES）、過程控制系統(tǒng)層（ PCS）三層結(jié)構(gòu)和計算機支撐系統(tǒng)（企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫），并實現(xiàn)系統(tǒng)集成，從而實現(xiàn)企業(yè)的物流、資金流、信息流的集成，提高企業(yè)競爭力。企業(yè)管理決策系統(tǒng)層（ ERP）、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)層（ MES）必須建立在設(shè)備自動化和過程自動化基礎(chǔ)上。企業(yè)管理決策系統(tǒng)層和過程控制系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)簡介如下： 企業(yè)管理決策系統(tǒng)層（ ERP） 90 年代 以來， MPRII（制造資源計劃）經(jīng)過進一步地發(fā)展完善，形成了目前的企業(yè)資源計劃ERP 系統(tǒng)。 ERP 除了包括和加強了 MRPII各種功能外，更加面向全球市場，所管理的企業(yè)資源更多，支持混合式生產(chǎn)方式（分散生產(chǎn)與流程生產(chǎn)），管理覆蓋面更寬，進入了企業(yè)供應(yīng)鏈管理。從企業(yè)全局角度進行經(jīng)營與生產(chǎn)計劃，是制造業(yè)企業(yè)的綜合的集成經(jīng)營系統(tǒng)，也是集成化的企業(yè)管理軟件系統(tǒng)。 ERP 面向市場，能夠?qū)κ袌隹焖夙憫?yīng)，強調(diào)了供應(yīng)商、制造商、與分銷商間的新的伙伴關(guān)系。 ERP 強調(diào)企業(yè)流程與工作流，通過工作實現(xiàn)對企業(yè)的人員、財務(wù)、制造與分銷 間的集成，支持企業(yè)過程重組，支持后勤管理，使得企業(yè)的資金流、物流、信息流更加有機地結(jié)合，支持多種方式，即分散制造業(yè)與流程生產(chǎn)過程。此外， ERP 系統(tǒng)還包括了金融投資管理、質(zhì)量管理、運輸管理、項目管理、法規(guī)與標準、過程控制（待鏈接）等，目的是通過 ERP提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 由于 inter 技術(shù)迅猛發(fā)展，改變了傳統(tǒng)的管理和信息傳遞的單向制，又實現(xiàn)了實時與互動 性。在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟中，管理需要考慮的問題更多。例如：如何管理和優(yōu)化企業(yè)的外部資源，在全球經(jīng)濟環(huán)境中，建立業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，拓展企業(yè)新的業(yè)務(wù)增長點，如何在各個業(yè)務(wù)環(huán)節(jié) 中，密切同客戶的關(guān)系，在越來越復(fù)雜的供求關(guān)系中準確、及進地為了現(xiàn)有和潛在的客戶提供“個性化”的產(chǎn)品和服務(wù)等。 市場和客戶需求決定了企業(yè)生產(chǎn)。企業(yè)必須更注意市場營銷和客戶服務(wù)、客戶關(guān)系，其重點發(fā)生轉(zhuǎn)移。銷售、服務(wù)、經(jīng)營等客戶關(guān)系管理（ CRM）成為的重點。企業(yè)戰(zhàn)略管理（ SEM）產(chǎn)品，客戶關(guān)系管理（ CRM）、供應(yīng)鏈管理（ SCM）都已是 ERP 的內(nèi)容。支持電子商務(wù)，將是 ERP 軟件進一步發(fā)展的必由之路。 過程控制層（ PCS） 按費希爾羅斯蒙特控管一體化的策略，過程管理能力的過程控制概念，即工廠網(wǎng)絡(luò)。更明白地說 ，過程管理 =過程控制 +設(shè)備管理是開放式結(jié)構(gòu)，是基于 FF 現(xiàn)場總線的工廠網(wǎng)絡(luò)，“ Web”概念就連接了設(shè)備系統(tǒng)和軟件的網(wǎng)絡(luò)。凡是 FF 現(xiàn)場總線產(chǎn)品的供應(yīng)商的設(shè)備、系統(tǒng)和軟件均可納入過程控制概念結(jié)構(gòu)里。這樣，給最終用戶帶來了設(shè)備兼容的好處。 工廠管控網(wǎng)結(jié)構(gòu)的各個組成部分有機地聯(lián)系在一起 ，提供了三個方面的主要功能，即過程控制，設(shè)備管理和業(yè)務(wù)管理和執(zhí)行。 （ 1）過程控制 過程控制系統(tǒng)不僅能有效和可靠地完成各種控制任務(wù)，覆蓋常規(guī) DCS / PLC的所有功能以外，它還能實現(xiàn)“任意地點的控制”，即用戶能夠 把控制功能下裝到現(xiàn)場設(shè)備或系統(tǒng)中執(zhí)行。 任意地點的控制是工廠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與 FF 現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。對于一些基本的控制回路來說，把控制功能下裝到現(xiàn)場變送器或閥門中執(zhí)行，既能加快回路信號響應(yīng)，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，又能減輕控制系統(tǒng)負擔，使其完成較復(fù)雜的優(yōu)化控制等任務(wù)，同時，增加了系統(tǒng)的分散度，提高了系統(tǒng)可靠性。 （ 2）設(shè)備管理 工廠網(wǎng)絡(luò)另一項重要功能是 AMS 設(shè)備管理能力。 AMS 的主要功能是對過程中，運行的現(xiàn)場設(shè)備進行在線的監(jiān)測和診斷。它不僅包括變送器、閥門、分析儀器和其它現(xiàn)場儀表，還包括一些旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如泵和電機。 經(jīng)過管理軟件的處理， HART 或 FF 現(xiàn)場總線設(shè)備中的大量信息，如標定日期和步驟，組成材質(zhì)、狀態(tài)診斷等，能夠被用來對設(shè)備進行組態(tài)和標定；自動存檔；及時診斷和預(yù)測潛在的故障。所有這些任務(wù)都不需到環(huán)境惡劣或危險的現(xiàn)場，只需在控制室，維護車間或網(wǎng)絡(luò)的任意節(jié)點上即可輕松完成。 （ 3）集成的模塊軟件 在工廠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，集成的模塊軟件把過程和設(shè)備自身的大量信息轉(zhuǎn)化為有用的知識和判斷－－對運行和維護人員來說，不必陷入到繁雜的數(shù)據(jù)之中，而是得到直觀、高效的分析，提示和判斷。這一點在 AMS 設(shè)備管理軟件中體現(xiàn)得優(yōu)為明顯，從而極 大地提高工作效率。 軟件的模塊化結(jié)構(gòu)同時意味著用戶可以根據(jù)需要靈活、方便地應(yīng)用軟件。而且這些軟件都是基于 Windows 的，具有相同設(shè)備的外觀和感受，減少了很多使用和掌握所需的時間和費用。 （ 4）業(yè)務(wù)管理和執(zhí)行 對一個企業(yè)而言，僅僅具備過程控制和設(shè)備管理仍然是不夠的，還必須對企業(yè)的各個環(huán)節(jié)，從定單處到生產(chǎn)計劃及財務(wù)審查進行全方位的管理。這些都是業(yè)務(wù)管理的內(nèi)容。 在過程管理和業(yè)務(wù)管理的信息集成方面，通過遍及企業(yè)內(nèi)部的工業(yè)標準數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)及OPC 服務(wù)器，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)涵蓋了從設(shè)備層到工廠和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的各個層次，包 括過程的優(yōu)化、維護管理、資源分配和其它企業(yè)管理任務(wù)。 工廠網(wǎng)絡(luò)運行著智能化、模塊化軟件，用戶通過它可定義過程、設(shè)備和商業(yè)上的信息，包括了過程的測量，設(shè)備的運行和管理，即在系統(tǒng)運行狀態(tài)下，對全廠的智能現(xiàn)場儀表和設(shè)備進行組態(tài)、監(jiān)測、運行診斷和維護記錄，從而能更平衡地操作，減少了停工維修的時間，也減少了施工、安裝、維護和設(shè)備保養(yǎng)的支出。 （ 5）智能化現(xiàn)場設(shè)備 包括智能壓力、溫度、流量等及多參數(shù)變送器、智能分析儀，以及具有預(yù)測性維護和診斷能力的閥門等。 工業(yè)控制系統(tǒng)是計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，不僅是 計算機的重要門類，而且是實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，提高工業(yè)企業(yè)經(jīng)濟效益的重要技術(shù)手段。發(fā)展工控機對實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化、促進產(chǎn)業(yè)信息化和振興經(jīng)濟有重要意義，調(diào)查工控機的市場對發(fā)展工控機和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以及促進兩個根本轉(zhuǎn)變都有很大意義。 四、工業(yè)自動化系統(tǒng)組成 工業(yè)控制系統(tǒng)指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術(shù)工具(包括自動測量儀表、控制裝置 )的總稱。工業(yè)自動化系統(tǒng)以構(gòu)成的軟、硬件可分類為：自動化設(shè)備、儀器儀表與測量設(shè)備、自動化軟件、傳動設(shè)備、計算機硬件、通信網(wǎng)絡(luò)等。 （ 1）自 動化設(shè)備：包括可編程序控制器（ PLC）、傳感器、編碼器、人機界面、開關(guān)、斷路器、按鈕、接觸器、繼電器等工業(yè)電器及設(shè)備； （ 2）儀器儀表與測量設(shè)備：包括壓力儀器儀表、溫度儀器儀表、流量儀器儀表、物位儀器儀表、閥門等設(shè)備； （ 3）自動化軟件：包括計算機輔助設(shè)計與制造系統(tǒng)（ CAD/CAM）、工業(yè)控制軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)分析軟件等； （ 4）傳動設(shè)備：包括調(diào)速器、伺服系統(tǒng)、運動控制、電源系統(tǒng)、馬達等； （ 5）計算機硬件：包括嵌入式計算機、工業(yè)計算機、工業(yè)控制計算機等； （ 6）通信網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)交換機、視頻 監(jiān)視設(shè)備、通信連接器、網(wǎng)橋等。 五、工業(yè)自動化系統(tǒng)產(chǎn)品種類 工業(yè)自動化系統(tǒng)產(chǎn)品一般可分成下列幾類： （ 1）可編程序控制器（ PLC）：按功能及規(guī)?？煞譃榇笮?PLC（輸入輸出點數(shù)＞ 1024），中型 PLC（輸入輸出點數(shù) 256～ 1024）及小型 PLC（輸入輸出點數(shù)＜ 256 點）。 （ 2）分布式控制系統(tǒng)（ DCS）：又稱集散控制系統(tǒng)，按功能及規(guī)模亦可分為多級分層分布式控制系統(tǒng)、中小型分布式控制系統(tǒng)、兩級分布式控制系統(tǒng)。 （ 3）工業(yè) PC機：能適合工業(yè)惡劣環(huán)境的 PC 機，配有各種過程輸入輸出接口板組成工控機。近年又出現(xiàn)了 PCI 總線工控機。 （ 4）嵌入式計算機及 OEM 產(chǎn)品，包括 PID 調(diào)節(jié)器及控制器 （ 5）機電設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)（ CNC， FMS， CAM） （ 6）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS） 六、工業(yè)自動化發(fā)展綜述 1983 年工業(yè)控制計算機被列入國家計算機系列型譜及發(fā)展規(guī)劃。 1989 年機電部受國務(wù)院電子振興領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室委托，完成對全國工業(yè)控制計算機機型優(yōu)選，共選出包括工業(yè)控制微機系統(tǒng)、但（多）回路調(diào)節(jié)器、可編程控制器和工業(yè)控制功能模塊四個種類 21個優(yōu)選機型。1990 年國家計委、機電部、化工部、建材局聯(lián)合組織完成了首次全國工業(yè)爐窯控制系統(tǒng) 的優(yōu)選。共選出工業(yè)鍋爐、水泥機立窯和小氮肥三種爐窯 21 套獲獎的控制系統(tǒng)。目前我國工業(yè)控制計算機（包括工業(yè)控制計算機系統(tǒng)、分散型工業(yè)控制計算機系統(tǒng)、工業(yè)控制功能模塊系列、自動測試系統(tǒng)和數(shù)控、程控五大系列）技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工控機行業(yè)已經(jīng)形成。 我國工業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展道路，大多是在引進成套設(shè)備的同時，也相繼引進了各種工控機系統(tǒng)，并開始自己設(shè)計控制系統(tǒng)和裝置，然后進行消化吸收，進行二次開發(fā)和應(yīng)用。也有一些廠家引進國外技術(shù)，與外商合作合資組裝生產(chǎn)國外產(chǎn)品，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。 本 章 目 錄 一、我國工業(yè)自動化市場特點 二、