任德祥（1941－）

圖1  現代型企業的基因鏈

   1.2  現代型企業的發展對自動化系統的要求
   如把宏觀與微觀結合起來，就會形成一個現代型企業對廣義自動化系統要求的內涵。即系統要為現代型企業的基因提供良好的生存與進化環境。這樣，隨著外部環境的變化與時間的推移，企業具備通過自身調整而能不斷適應與發展的功能。
   (1)  應變基因
   應變是指系統對環境的變化保持敏銳的觀察，以便通過調整來適應。包括對內部業務結構的重組，及實現柔性生產模式來保持企業的競爭優勢。所以，洞察力的形成是必須的。企業需要識別機遇還是危機。現代企業通過高性能化的IT技術手段，得到的信息在飛躍遞增，其范圍也不斷擴大。迅速讀取來自各個方面信息的各種變化，并確立能判斷異常值的子系統，進而把它融合到必要信息的認識及比它更具有力度的知識變換的系統中去，這對于提高對市場的洞察力與應對能力是有積極意義的。
   例如系統含有所需的分析、診斷手段，以判斷諸如基礎信息（表征企業運營摻】禂的信息）、關鍵資源生產率信息（EVA對全因素生產率的評估）、核心技術狀態的信息、緊缺資源分配信息、戰略供應鏈運作信息、市場景氣狀況預測信息等，以便進而作出的相應的調整與控制。
   現代企業的廣義自動化系統建立有遍布各觀測點的傳感檢測網。這對于形成洞察力是非常重要的基礎。
   反饋是控制的基礎，現代企業需要有價值的信息，需要經過梳理的信息。而企業的P-D-C-A循環，通過ERP-MES-PCS的功能結構來實現。其中，控制則是自動化系統的核心。包括實現資源的調配。
   當然，系統也必須實施對危急事件的監控。即對重點領域進行的檢測、安全事件及現象的分析、分離和判斷， 一旦發生就能應對。這包括電力、通信、信息、交通、上下水、煤氣、地震及氣象等，以建立務使企業安全的自動化系統。而系統本身的安全也必須予以考慮。
   (2)  速度基因
   速度是獲得競爭優勢的重要條件。無論是對用戶需求的快速響應，還是實現生產的即時性、設計與制造過程的快周期、資金的快速周轉等。
   當然，要取得速度，建立高速化、廣域化的網絡及實現數據的無障礙整合是必要條件。網絡是企業感知和傳遞內外信息及系統中樞指令的神經傳導，通過針對企業結構遍布企業各個角落，這些均包含在廣義的綜合自動化系統中。
而為提升企業整體能力所建立的全局優化的綜合自動化系統結構則是充分條件。
   (3)  學習基因
   學習基因的本質是為不斷提高應變的能力。通過系統自身具備的結構機制，構成的富有企業個性特色的學習鏈，從而使企業組織知識的獲得與發現充滿活力（包括建立共同的價值觀的企業文化），這是現代企業發展的重要支柱。而建立各類數據庫、數據倉庫、知識庫、模型庫等是必要條件。另外，生產設備要素的智能化、成熟操作技能與知識的數字化、模型化以及建立跨學科領域知識的模型。包括通過實際運作的數據學習來獲得模型結構，又經由模型參數的優化來改善提高控制性能（如圖2所示）等。這些均是使系統逐步從靜態結構過渡向動態控制結構的橋梁。

   (4)  創新基因

   創新是企業發展的靈魂。企業系統必須具備創新平臺，激活人的潛在創新意識。首要的是對需求和不足的本質認識與提煉，它是創新的源泉。系統要具備能使人們發現問題的窗口，在面對需求與不足時，能籍助于系統的有效工具，進行深入的分析，而共處于系統創新平臺的團隊成員的多樣性，使觀念匯集，并在質疑與沖突中，喚起新思路，協同合作，促使團隊的創造力最大化。另外，系統還必須提供虛擬與實際相結合的環境，為提供創造力的驗證與轉化奠定基礎。

   將上述的要點匯總起來，就形成一個現代型企業的基因所對應的自動化系統內涵要求。

   •  應變基因：統具備對各種變化的洞察與處理能力；系統支持對經營業務的重構能力；系統具備適應柔性生產模式的能力；系統具備應對市場需求及規避風險的能力；系統具備自身安全及危急事件應對的能力。
   •  速度基因：系統具備對客戶需求響應的快速性；系統具備信息無障礙整合的快速性；系統支持產品設計分圃旃痰目熘芷諦裕幌低塵弒甘迪稚募詞斃裕幌低塵弒付宰刺鹽占耙斐６圓叩目燜儺浴?
   •  學習基因：系統具備建立和發展企業知識庫的能力；系統具備對經營業務的決策支持能力；系統具備學習與診斷的能力；系統具備對業務及過程狀態的預測能力。
   •  創新基因：系統具備數據可追溯性和問題發現的能力；系統具備企業核心技術的形成能力；系統設計與過程創新平臺具有綜合轉化力；系統具多種團隊段協同創新的環境與能力。

   這樣，蘊涵現代企業基因的自動化系統的建立，構成了與傳統企業的明顯對比。如表1所示。

   2  現代產業自動化系統的概念與構成

   2.1  概念

   產業自動化系統是由若干具有獨立功能的構成要素，按同一自動化目的而有序組合并協同工作的整體（如圖3所示）。

   其中，主動構成要素的集合為系統主體，被動構成要素的集合為系統對象，系統主體與系統對象一起組成了系統。如圖4所示。產業自動化系統與信息系統的融合即為廣義自動化系統。

   因此，關鍵在于如何把握系統對象的特征，并選擇、組合。

表1  傳統企業與現代型企業比較

  系統主體的構成要素，集成以達到系統目標要求，并使技術/經濟指標的綜合評價上，能相對的優化。當然，系統主體有許多構成要素，而每個要素中又可由許多構件組成，其門類繁多。在全球化經濟的開放環境中，構成要素已有大量商品化產品，因此如何規劃、設計系統方案，選擇、組合各構成要素，并集成為功能完善、性能良好的可靠、安全、穩定的自動化系統就變得十分重要。

圖4  產業自動化系統的概念結構圖

   
    2.2  系統結構

   如圖5所示，虛線圓1表示控制技術由傳感、計算、執行三基本要素組成。其中由控制器來完成的計算包括控制算法等內容。它與控制對象與環境的關系見圖6。虛線圓2表示融合網絡、計算機、控制器等構成要素的系統結構技術系統技術，它關系到所建立自動化系統的應用架構能達到的功能結構與覆蓋面。

   目前，系統技術正處于一個重大變革的時代。無論是網絡（工業以太網、現場總線）、控制器（PLC、DCS）、計算機它們本身的內在結構與功能都在不斷的發展與變化，而它們之間的結構如何整合更合理？更由于控制技術與系統技術之間功能結構的演變，與傳感器與執行器的智能化發展有關，所以，未來的變數很大。圖5中虛線1和虛線2的相交處即控制器部分，它是系統主體中核心構成要素。

   2.3  系統的功能與性能

   在規劃、設計較大規模的產業自動化系統方案時，既要從大的方面來考察又要從具體的細則來審視系統的功能與性能，如表2所示。

   2.4  系統的能力規劃項目

   一個較大規模的產業自動化系統的建立，是嚴格分階段進行的。它必須配合產業的建設發展規劃、總體設計的進度而進行。在進行系統設計前，應先進行系統能力規劃，它包括有系統目標、系統規模、服務水準、業務量、資源配置及平衡、費用等等項目，每個項目中又有許多條目。如系統的服務管理項目包括功能、性能、方式、瓶頸、調整能力等；工作負荷管理項目包括交易量、負荷率、業務量預測、資源與負荷等；資源管理項目包括服務器、計算機、網絡、控制器、人機界面、信息軟件、控制軟件、傳感器、執行器、操作員、瓶頸等；成本管理項目包括購買、外包、運轉維持、維修、使用時間等；安全管理項目包括信息、功能、系統等。

   在進行系統規劃階段，要對經過反復多次的討論與評議，這樣就為系統的設計討論與評價奠定了扎實的基礎。因為產業自動化系統的設計實質上是系統集成設計。要做好這一點必需對企業的目標需求有深刻領會的同時，還要對通過自動化系統的建立為提升企業競爭優勢所起到的作用在每個細節上有所把握，還必須注意標準的選擇。只有這樣，才能做到有的放矢，事半功倍，達到預期的效果。

   3  結語

   隨著全球化經濟激烈的競爭與發展，企業要想長期取得競爭優勢，必須具備現代型企業的基因，而這又與廣義自動化系統（即產業自動化系統與信息系統的融合）所給予的生存和發展環境有關。圍繞現代企業基因的系統結構與功能正在不斷的發展演變中。

   現代意義的產業自動化系統也已不是單純的由控制器構成的系統，而是一個由包含系統技術、控制技術、模型技術和人機界面技術等相應產品組合集成的自動化系統。在規劃設計自動化系統時，要密切注意系統的目標需求及系統整體在實現目標中的作用。
參考文獻
   [1] JACK D.Callon:Competitive Advantage Thorough Infomation Technology.
   [2] M..Murray著, 陳虹,馬彥譯. 信息爆炸時代的控制[M]. 科學出版社,2004,5.
   [3] 中掘一郎. 產業システムソフェア.システム/制/Vol.44,No.7,pp388-395.
   [4] 原辰次. 科學技術にぉけるモデルの割リとモデル學. 計測與制御,2003,3.