導(dǎo)讀：工業(yè)自動化控制是工業(yè)技術(shù)進步的重要方向，是機電一體化、推進兩化融合的基礎(chǔ)工作。但是，多年來一直缺少國家層面的關(guān)注和戰(zhàn)略性安排，處于嚴重落后階段，并存有重大隱患。

　　什么是工廠自動化領(lǐng)域的自動控制技術(shù)？簡單講，用于連續(xù)流程的（電力、化工）即DCS，用于非連續(xù)過程的（冶金、造紙、紡織、機械加工等制造領(lǐng)域及環(huán)保等）為PLC。PLC用途廣泛，既解決單機自控，也提供流水線和工廠自動化解決方案。

　　我國連續(xù)流程自動化（DCS）發(fā)展比較快，以能源和重化工為主，主要在應(yīng)用方面，并且多年來得到國家政策支持，所以行業(yè)內(nèi)部的認識和重視程度比較高，與*水平的差距正在縮短。在斷續(xù)流程自動化（國外通常說“工廠自動化”FactoryAutomation，簡稱FA）領(lǐng)域，面臨的問題卻越來越緊迫。

　　工控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

　　工業(yè)自動化控制是工業(yè)技術(shù)進步的重要方向：解決效率、產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性、一致性的基礎(chǔ)技術(shù)。

　　普及工控是推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，以“信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”，推進兩化融合的基礎(chǔ)工作。

　　近幾十年，隨著ICT技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，工業(yè)自控系統(tǒng)和儀表儀器技術(shù)進步很快，呈微型化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化等特點。

　　一般認為，工業(yè)自動化有兩個主要領(lǐng)域：以過程（流體運動）控制技術(shù)支撐的流程自動化（PA）和以運動控制技術(shù)支撐的工廠自動化（FA或離散型生產(chǎn)自動化）。前者從傳統(tǒng)的模擬式回路儀表起步，綜合ICT控制技術(shù)，發(fā)展為分布式（或集散式）控制系統(tǒng)DCS。其高度的可靠性、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、開放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點，成為計算機工業(yè)控制系統(tǒng)的主流，廣泛應(yīng)用于大型、設(shè)備眾多、工況復(fù)雜的流程型裝備的自動控制，如大型化工廠、火電廠等。

　　可編程控制器（PLC）：以繼電器技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合ICT技術(shù)，以程序化方式實現(xiàn)設(shè)備的電氣控制。PLC結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性與可靠性好（耐振動、噪聲、灰塵、油污等）、抗*力強、價格較低，是與DCS并駕齊驅(qū)的另一主流控制系統(tǒng)。

　　工業(yè)自動控制技術(shù)路線呈互相滲透、互相融合的趨勢。PLC應(yīng)用范圍向中小型過程控制系統(tǒng)、近程維護服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)控等領(lǐng)域擴展，在某些應(yīng)用上取代了DCS。DCS也應(yīng)用PLC與工控計算機聯(lián)合組網(wǎng)。總的趨勢是更加開放（細化分工合作）、標準化、產(chǎn)品化、集成化。

　　上世紀90年代以來，現(xiàn)場總線技術(shù)FCS迅速發(fā)展。這是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)字式智能化儀表與測控設(shè)備，與自動控制裝置或系統(tǒng)間的多點通信、全分散、開放式的底層控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　世界工控行業(yè)經(jīng)過幾十年的大浪淘沙，已形成少數(shù)跨國公司規(guī)模生產(chǎn)、瓜分市場的寡頭壟斷局面。原來的幾百個廠商目前只剩下幾十個，zui者如西門子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等，其工控產(chǎn)品均號稱兼具DCS/PLC/FCS功能，在質(zhì)量、價格、售后服務(wù)方面已經(jīng)贏得了市場信譽。

　　工業(yè)信息化是電子通信技術(shù)（ICT）與*制造技術(shù)融合的產(chǎn)物，是設(shè)備可控性、測控設(shè)備適用性及信息優(yōu)化應(yīng)用的綜合成果。自控系統(tǒng)和儀表儀器是現(xiàn)代工業(yè)裝備以及交通、能源、國防、重大公益設(shè)備等的神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障，其功能是監(jiān)測控制整個工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量，保障工業(yè)重大裝備安全可靠運行和實現(xiàn)優(yōu)化。

　　所以，推進制造環(huán)節(jié)自動化，是提升我國工業(yè)競爭力的核心技術(shù)之一，是兩化融合的基礎(chǔ)。推進工控技術(shù)自主創(chuàng)新，掌握工控行業(yè)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)，扭轉(zhuǎn)目前過分依賴*和受制于人的被動局面，是當前振興裝備工業(yè)的一個核心問題，是不能回避的戰(zhàn)略任務(wù)。

　　我國工控行業(yè)總體落后的現(xiàn)狀與原因

　　國產(chǎn)控制系統(tǒng)難以進入重大工程的關(guān)鍵、核心、主體裝備，這一市場的大部分仍被國外工控系統(tǒng)壟斷。

　　工控發(fā)展滯后是中國工業(yè)大而不強的關(guān)鍵原因之一，也對產(chǎn)業(yè)安全和國家經(jīng)濟安全帶來威脅。

　　目前我國自主發(fā)展PLC工控系統(tǒng)，zui需要的是形成一個具有較高通用性的工控系統(tǒng)平臺。

　　我國的工控行業(yè)目前總體上處于弱勢地位，與*水平仍有10~15年的差距。行業(yè)情況可概括為：技術(shù)差距大、市場信任度低、外資強勢競爭等。

（一）PLC系統(tǒng)難自立，行業(yè)研發(fā)平臺缺失。

　　 一是本國企業(yè)和機構(gòu)，規(guī)模小、業(yè)務(wù)分散，形不成氣候。此類企業(yè)中，有些是原工業(yè)部門承擔行業(yè)共性技術(shù)的研究所或大學科研單位改制而來，如和利時、浙大中控、北京機械自動化研究所等。

　　二是到目前為止，我國企業(yè)尚未真正掌握FA工控的核心技術(shù)。本國PLC廠商技術(shù)都是架構(gòu)在外國的控制技術(shù)上，主干基礎(chǔ)硬件幾乎全部由外國公司提供，基礎(chǔ)軟件也依賴進口。我國PLC廠商的業(yè)務(wù)，只是局限在運用進口硬件與基礎(chǔ)軟件，針對具體工藝控制的需求，運用ICT技術(shù)進行集成、做應(yīng)用軟件。在系統(tǒng)的設(shè)計訣竅方面，在系統(tǒng)可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量（一致性、可靠性）、市場信譽方面，與*水平尚有較大差距。就是國內(nèi)引為自豪的數(shù)控系統(tǒng)，情況也大體如此。

　　三是作為科研型的工控企業(yè)，由于規(guī)模小和專業(yè)分散，缺乏國內(nèi)統(tǒng)一標準的硬件和基礎(chǔ)軟件支撐，單打獨斗，形不成規(guī)模。

　　四是受外資控制與擠壓，競爭能力差。我國一些企業(yè)曾經(jīng)自主開發(fā)PLC硬件平臺，但產(chǎn)品剛有眉目，跨國公司立即降價。由于PLC系統(tǒng)是技術(shù)密集型的成熟產(chǎn)品，本國產(chǎn)品初次面世，性能與價格都缺乏競爭優(yōu)勢。加上缺乏國家政策支持，在市場上根本無法立足，陷入了“市場信譽度低—缺乏實踐與改進機會—市場信譽進一步降低”的惡性循環(huán)。

　　五是產(chǎn)學研結(jié)合的現(xiàn)實困境：國家工業(yè)管理機構(gòu)多次變更，一些共性技術(shù)研究所改企業(yè)，原有的研究進程中斷，技術(shù)積累流失或老化。　　

（二）用于廣大離散型工廠自動化的PLC系統(tǒng)，情況不容樂觀。

　　當前PLC技術(shù)的應(yīng)用范圍，涵蓋了除大型化工、電力企業(yè)之外的幾乎所有工業(yè)行業(yè)。但是，目前我國PLC應(yīng)用市場，95%以上被外國產(chǎn)品占領(lǐng)，本國企業(yè)處于劣勢?？鐕镜漠a(chǎn)品享受零部件進口免稅等政策優(yōu)惠，本國廠商在家門口面對強勢競爭，毫無招架之力。　　

（三）用于重大裝備的DCS取得重要進展，現(xiàn)場儀表和頂層系統(tǒng)薄弱。

　　上世紀80年代，我國使用的DCS產(chǎn)品全部是國外產(chǎn)品，當時國家組織對進口成套重大裝備的自控系統(tǒng)進行技術(shù)消化，原機械、電力兩部協(xié)同攻關(guān)，在大型火電機組領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。目前自主研制的超臨界300~600MW火電機組主控DCS系統(tǒng)已裝機數(shù)十套、經(jīng)受了多年運行檢驗。在這個過程中，一些中資企業(yè)脫穎而出，如北京和利時、浙大中控、新華中控等。上海自動化儀表、國電智深公司也在300~600MW機組主控DCS具備了相同能力。但由于工程應(yīng)用能力、質(zhì)量、聲譽等原因，這些產(chǎn)品的應(yīng)用對象，除電力外，仍以中小工程項目為主，或用于大型工程項目的非主要部分，用量更大的大型石化工程主控系統(tǒng)尚未能進入。

　　我國自控產(chǎn)業(yè)鏈的兩頭——底層的現(xiàn)場儀表（尤其是變送器和執(zhí)行機構(gòu)）、上層的綜合自動化軟件是zui薄弱環(huán)節(jié)。我國自行設(shè)計制造的智能變送器只占國內(nèi)市場的9%。頂層綜合控制軟件能力弱，一方面是因為工控企業(yè)對用戶的工藝特征理解不深刻，經(jīng)驗積累不足，從而制約了頂層集成能力和快速進入細分市場的能力（工控企業(yè)受制于國家關(guān)于設(shè)計企業(yè)資質(zhì)門檻的規(guī)定也是一方面原因）。用戶市場對本國工控技術(shù)/產(chǎn)品的不認同，制約了自主研發(fā)的工控產(chǎn)品實踐提高的機會。

　　由于上述原因，國產(chǎn)控制系統(tǒng)難以進入重大工程的關(guān)鍵、核心、主體裝備，這一市場的大部分仍被國外工控系統(tǒng)壟斷。


　　自主發(fā)展能力關(guān)系國家工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

　　工控行業(yè)自主發(fā)展能力關(guān)系國家的工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，也考驗其戰(zhàn)略規(guī)劃的眼光。

　　建設(shè)企業(yè)為主體、官產(chǎn)學研用相結(jié)合的創(chuàng)新體系和相應(yīng)的行業(yè)管理機制，是通用模式。

　　通過對工控產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和問題的調(diào)研，感到我國工業(yè)的指導(dǎo)思想和體制政策方面，有若干值得思考之處。

　　（一）關(guān)于工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略指導(dǎo)思想。

　　 改革開放推動了我國在市場化條件下加入世界產(chǎn)業(yè)分工體系。在用勞動密集型產(chǎn)品換取*密集型產(chǎn)品的同時，關(guān)系到工業(yè)結(jié)構(gòu)中必須堅守的戰(zhàn)略要點（如工控行業(yè)），也不自覺地遵從“分工”，給產(chǎn)業(yè)升級帶來不利的影響。

　　上世紀80年代引進*生產(chǎn)線，為節(jié)約外匯僅對單臺自動化技術(shù)感興趣，指導(dǎo)思想是能用人工的盡量用人工。由于當時對工廠自動化的意義認識不完整，重點考慮效率，把自動生產(chǎn)線加工精度和質(zhì)量放在第二位，以致錯過了趕上工廠自動化潮流的歷史機遇。

　　國家在重大裝備的發(fā)展規(guī)劃中，把重點放在“可購買性差的戰(zhàn)略性產(chǎn)品”上。而市場規(guī)模較大的中小型PLC系統(tǒng)，由于進口方便、政策鼓勵，又受到用戶追捧，其消化創(chuàng)新、自主發(fā)展的問題就容易被管理層忽視。對事關(guān)戰(zhàn)略的核心技術(shù)持“能買就買”、“買不到才自己干”的被動響應(yīng)的態(tài)度，等于不自覺地跟隨西方劃定的分工格局，模糊了自己的努力目標。

　?。ǘ┙ㄔO(shè)企業(yè)為主體、官產(chǎn)學研用相結(jié)合的創(chuàng)新體系和相應(yīng)的行業(yè)管理機制，是通用模式。

　　應(yīng)當注意的是，企業(yè)規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)集中度高的行業(yè)和企業(yè)規(guī)模偏小、產(chǎn)業(yè)集中度低的行業(yè)，兩者的技術(shù)進步機制有很大不同。在工控行業(yè)，DCS能在火電領(lǐng)域站住腳，首先在于得到具有壟斷地位的電力用戶的支持。而多數(shù)競爭充分、企業(yè)小而散的機械企業(yè)，“以企業(yè)為主體”的研發(fā)體制，必須以行業(yè)的組織力為前提。

         （三）關(guān)于工業(yè)發(fā)展規(guī)劃中的傾向性。

　　我國各類發(fā)展規(guī)劃中，制定重點項目，通常選擇通過重大產(chǎn)品帶動研發(fā)的方式，特別是具有重大標志性、產(chǎn)業(yè)拉動作用較顯著的主機產(chǎn)品，如核電、新能源、大飛機、汽車、數(shù)控機床等。這一原則本身是正確的。但在具體執(zhí)行中，容易發(fā)生畸輕畸重的傾向。

　　一是“有形先于無形，整機重于零部件”。傳統(tǒng)思維將“制造業(yè)”與“電子信息”分開，但現(xiàn)代裝備制造已經(jīng)基本實現(xiàn)控制系統(tǒng)與機電系統(tǒng)的融合。而我國的工業(yè)規(guī)劃至今還將工業(yè)自動控制置于“配角”地位。推進兩化融合，必須轉(zhuǎn)變固有的“制造業(yè)”思維定式。

　　二是缺乏工業(yè)的整體發(fā)展意識。工業(yè)結(jié)構(gòu)呈“主機—控制—零部件—材料—工藝”的金字塔形結(jié)構(gòu)。工業(yè)的“中間部門”如內(nèi)燃機、泵閥液壓密封緊固件等通用基礎(chǔ)件、材料，以及共性制造技術(shù)、機電一體化的控制裝置等，其技術(shù)的不斷進步，是各類主機品質(zhì)性能得以提高的基礎(chǔ)，是工業(yè)競爭力的根基?；A(chǔ)長期依賴外來技術(shù)，國家的工業(yè)發(fā)展就等于建立在沙灘上。

　　在工控領(lǐng)域，也存在畸重畸輕問題。國家比較重視DCS系統(tǒng)，尤其是重大裝備自控系統(tǒng)中的主控DCS部分，但對其兩端則投入不足；對量大面廣的PLC系統(tǒng)，因有可買性、小企業(yè)多、行業(yè)組織難等問題，則至今未能列入“十二五”發(fā)展規(guī)劃。

　　在中間產(chǎn)品、基礎(chǔ)材料和制造工藝方面，目前與*水平差距較大。尤其中間產(chǎn)品領(lǐng)域主要是中小企業(yè)，面對德國西門子、博世這樣的零部件巨型跨國企業(yè)的強勢壓迫，廣大中小企業(yè)只能維持生存，沒有充當技術(shù)創(chuàng)新主體的實力。而這一領(lǐng)域恰恰是zui需要加強基礎(chǔ)科技支持的。


　　四方面入手解決工控發(fā)展瓶頸問題

　　振興裝備工業(yè)，需高度重視基礎(chǔ)科學支撐，重視共性技術(shù)研發(fā)、*部件的同步發(fā)展。

　　建議“十二五”就“工廠自動化控制系統(tǒng)平臺”進行科研與產(chǎn)業(yè)化立項，支持PLC共性平臺研發(fā)與重點應(yīng)用領(lǐng)域的結(jié)合、推廣。

　　PLC用途廣泛，必須使研發(fā)與制造高度合作，注重發(fā)揮相關(guān)行業(yè)協(xié)會的協(xié)調(diào)作用、牽頭重點研發(fā)企業(yè)與應(yīng)用企業(yè)，共同組成研發(fā)團隊。

　　業(yè)內(nèi)專家就此問題，提出相關(guān)對策思路：*，建設(shè)一個國家層面的、通用的、共性的、全面的PLC平臺。

　　因為發(fā)展階段問題，我國目前比較重視可購買性差的、有戰(zhàn)略性強度以及拉動性較大的產(chǎn)業(yè)，如核電站、風電、太陽能、大飛機、汽車等，但是上述這些產(chǎn)業(yè)都少不了PLC，每一臺機器都是要一臺甚至多臺PLC來控制?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)該是屬于第二層次，但是不等于其重要性也是第二層次。

　　一個PLC通用平臺，無論是作為信息化產(chǎn)品、控制技術(shù)產(chǎn)品還是兩化融合的骨干產(chǎn)品，都應(yīng)該被重點關(guān)注。遺憾的是，國家的裝備制造業(yè)振興規(guī)劃只有在*部件的zui后一句提到了工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，但是*部件跟工業(yè)自動化控制系統(tǒng)關(guān)系并不大，技術(shù)的復(fù)雜性和非單一性比鑄件、鍛件等*部件要強得多，將其歸入*部件是不科學的。

　　有些產(chǎn)品雖然成熟度大，但批量生產(chǎn)不容易，比如大飛機，可PLC不存在這樣的問題，國外企業(yè)已經(jīng)把批量化做得很完善了。然而，越是可以批量生產(chǎn)的東西，越是成熟，門檻也就越高，如果沒有國家的支持，中國的企業(yè)不可能具有實力和外國企業(yè)競爭。中國要打造的PLC平臺，應(yīng)該是一個包括研發(fā)平臺、制造平臺和應(yīng)用平臺的綜合型平臺。

　　要解決PLC的根本問題，研發(fā)、制造、應(yīng)用三個平臺缺一不可。這是一個大工程，可以分階段來完成，在一個五年計劃里很難全部實現(xiàn)。所以有必要列個項目，組織研究這個對國民經(jīng)濟有重大意義的關(guān)鍵產(chǎn)品。在國家支撐下，建立研發(fā)、制造和應(yīng)用平臺，而不單是應(yīng)用平臺。至于怎么組織、組織誰還要進一步討論，但是首先要把它放對位置，這涉及到我們整個斷續(xù)流程工業(yè)的發(fā)展和做大做強問題，涉及到整個兩化融合是不是真正能夠在斷續(xù)流程的工業(yè)里真正地推廣下去。

　　第二，從市場細分著手，以軟件帶動硬件發(fā)展。

　　要想與國外優(yōu)勢企業(yè)正面競爭，僅僅依靠模仿和跟隨，人家做什么我們做什么，中國企業(yè)的贏面很小。因為從價格層面看，國外已經(jīng)形成批量生產(chǎn)，成本控制得很好，價格已經(jīng)很低了，我們就算再便宜20%，就PLC這一產(chǎn)品來說，對于整套設(shè)備購買來說，價格差別也不會很大。所以只有從特點上、從市場細分上與國外企業(yè)較量。

　　因此，我國應(yīng)用平臺的建設(shè)需要系統(tǒng)集成商參與進來。比如金自天正，該公司已經(jīng)可以做鋼鐵行業(yè)的自動化總包了，對鋼鐵生產(chǎn)線所有的應(yīng)用軟件都很清楚。如果這樣的企業(yè)能參加PLC平臺的建設(shè)，將來發(fā)展起來，容易得到用戶對產(chǎn)品的認可，用替換的方式把國產(chǎn)PLC逐步立起來。

　　所以公共平臺的開發(fā)要和用戶結(jié)合起來，跟有實力的集成商和必須使用PLC的大設(shè)備制造商結(jié)合起來，做市場細分。另外，要研究一些相對技術(shù)含量比較高的，能夠提煉出來的技術(shù)，如控制算法等，把這些成果提供給系統(tǒng)集成商，讓他們做到軟件里面，變成我們*的擁有知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用軟件，并在此基礎(chǔ)上做PLC硬件。

　　第三，共性技術(shù)的開發(fā)及所有權(quán)應(yīng)歸國家，推廣可以借鑒國外經(jīng)驗。

　　共性技術(shù)的關(guān)鍵在于其成果的推廣，有各方的利益關(guān)系在其中糾葛。如果共性技術(shù)的開發(fā)，國家只是撥一部分錢，其他的要企業(yè)自籌，問題就會變得復(fù)雜：知識產(chǎn)權(quán)屬于誰？是不是所有企業(yè)都要花錢購買？技術(shù)成果什么價格？怎么推廣？

　　用一個小團體推廣共性技術(shù)，zui后可能是搞科研的單位成為企業(yè)的競爭對手。zui近美國提出了一個振興裝備制造業(yè)的框架意見，里面有一個建議是：zui基本的成果，或者說帶有共性技術(shù)的成果，應(yīng)該由國家承擔全部資金支持，zui終成果歸國家所有。國家拿到成果以后，進行公開招標，企業(yè)自己分析這個成果有沒有前途，有沒有市場前景。產(chǎn)品招標國家不負擔任何費用，企業(yè)認為投資進去、產(chǎn)業(yè)化、做市場，zui后一年能賣出多少，拿指標來進行投標。國家把這個技術(shù)給企業(yè)，如果真的達到了預(yù)期目標，國家用減稅的方式給予補助。簡言之，只有真的推廣起來了，企業(yè)才能從國家得到補助。沒有銷量就沒有減稅，這不失為新技術(shù)推廣切實可行的一個辦法。

　　具體政策建議：一是建議國家“十二五”規(guī)劃中關(guān)于裝備工業(yè)領(lǐng)域，設(shè)立“工廠自動化控制系統(tǒng)平臺的科研與產(chǎn)業(yè)化”項目，支持PLC共性平臺研發(fā)以及重點領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。

　　二是建議由國務(wù)院相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)，儀器儀表行業(yè)協(xié)會牽頭，組織有關(guān)單位企業(yè)組成官產(chǎn)學研用結(jié)合的技術(shù)攻關(guān)組織，作為承擔該項目的責任主體。

　　三是項目的主體任務(wù)，首先是建立我國具有較廣泛通用性的工控PLC平臺。

　　平臺包括研發(fā)/設(shè)計、制造、應(yīng)用三部分，并給出通用PLC平臺具體產(chǎn)品目標要求（系統(tǒng)硬件、軟件）、功能要求（硬件、軟件的通用性技術(shù)指標，性能的*性與可靠性指標）。

　　四是配套政策跟進，如*套須給以足夠支持、資助示范工程、試運行改進、*套采購政策等。