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工业安全:自动化领域的根本性挑战

行业聚焦点中国仪表网2010年08月16日 09:29人气:4440

   对工业安全的重视,是近年来国内工业领域的关注热点,因此有必要对这个话题展开讨论。

  工业安全本身就是一个内涵宽泛的概念,涉及工业行为的方方面面,按现代工程学的理解,安全本身就是一系列不断演进的目标。

  工业安全现在多数停留在微观层面的决策,例如系统故障的诊断与排除、基于人为意外事故的防范与应急处理领域,我认为这是非常初级的认识。

  现在,国际、国内对工业领域的要求,概括地讲就是寻找经济(Economy)、环境(Environment)、能量(Energy)三者的交集,这与经典的“投入-产出”结构完全不同。通俗地讲就是3E优化问题,换成科学术语就是三重约束条件下,半自主行为的可持续选择问题。

  工业目标的进步本身就是工业成长的主要评价,支撑以上3E的基础就是广义的工业安全体系。

  现在的问题是,今天的自动化技术能不能适应这种新工业需求的演进?

  笔者个人认为,今天的自动化技术有本征的缺陷,因此,需要进行根本性的变革才能跟上工业进步的节奏。理由如下:

  以逻辑过程为基础的自动化行为已经过时。大家知道FA|PA(工业自动化仪表和控制系统)的基础就是PLC (可编程逻辑控制器)系统,而今天的PLC 系统本质上是基于预设的逻辑过程,遗憾的是,这种面向确定的逻辑过程的思考是与实际脱离的,超越逻辑的行为随处可见,未来的自动化行为应该是面向协调,发展基于协调的自主行为系统是当前自动化工业领域应着力参与的大变革。

  单一网络演进是短期行为,现在自动化领域失去了自己的工业特质,企图以信息领域的以太网构造单一的网络结构,将现场总线直接演化为数据网络。这种想法,非常幼稚,原因有二:一是以太网的非实时性;二是以态网是以地址为基础的通信结构,固然具有大的节点容量,但在信息领域,节点本身是相对静态、均质的结构,如计算机、交换机等,但工业网络所需要管理的是彼此互相影响的“动作、行为与事件”,如运动行为、传感与激励行为等,这些动作与行为本身不可以完全地被地址标签捕获,势必有大量的行为与事件逃逸。

  广义的机器行为与人智行为的管理困境,现在记录一个机器的行为是容易的,但实时记录人智行为(影像记录除外)是相对困难的事。CNC(计算机数字控制机床)在加工过程中,有限的数据可以指导一系列的加工动作,但如何反映被加工材料的内在结构与性能的变化就是困难的事。有趣的是,CNC主要面向刚性材料设计的机器结构,对复合材料的加工能力非常有限。而复合材料的制备却与操作者的人智行为高度相关,即使是民用航空最先进的空客380的复合材料机翼,也需要现场操作者的自主行为。

  基于芯片和数据链路的自动化技术强烈地受到环境制约,传感器的工作范围也非常有限。首先是工作温度、粉尘等影响,能在极限条件下工作的自动化系统基本不存在,必须花费巨大的成本来保障工作环境的一致性,防护诸如电磁、太阳风等侵害。发展非芯片的自动化技术迫在眉睫。夸张一点讲,现在整个工业结构中,受环境影响最大的就是自动化系统本身。

  安全算法没有引起关注,现在的自动化技术领域只有面向功能的算法,没有支撑功能的安全算法平台。我这里指的安全算法不是信息领域中的加密、解密技术,而是指为了保障功能集合的安全结构。举例而言,现在可以用一个红外探测装置发现一个控制单元异常的宏观表现,如运行温度的异常,但管理这个控制单元的功能算法并不能反映出这个功能算法的变异性。

  以上只是简单提示一下,自动化领域的现状与工业发展需求之间的差异性。人类对自动化技术框架只有不断反思,才能更加积极应对各种新的工业需求。

  现在自动化领域基本构架正在经历前所未有的转变,自动化企业的长期赢利困境,也反映出了这一大变革态势。在经济刺激政策下的短暂繁荣,如果没有坚实的技术体系演进是不可能持续的。

  这是世界性的挑战。对有远见的企业家,更是前所未有的机会。
(本文来源:第一财经日报转载请注明出处
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