工業(yè)安全:自動(dòng)化領(lǐng)域的根本性挑戰(zhàn)

時(shí)間:2010-08-17

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導(dǎo)語(yǔ):工業(yè)安全本身就是一個(gè)內(nèi)涵寬泛的概念,涉及工業(yè)行為的方方面面,按現(xiàn)代工程學(xué)的理解,安全本身就是一系列不斷演進(jìn)的目標(biāo)。

      對(duì)工業(yè)安全的重視,是近年來(lái)國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn),因此有必要對(duì)這個(gè)話題展開(kāi)討論。

  工業(yè)安全本身就是一個(gè)內(nèi)涵寬泛的概念,涉及工業(yè)行為的方方面面,按現(xiàn)代工程學(xué)的理解,安全本身就是一系列不斷演進(jìn)的目標(biāo)。

  工業(yè)安全現(xiàn)在多數(shù)停留在微觀層面的決策,例如系統(tǒng)故障的診斷與排除、基于人為意外事故的防范與應(yīng)急處理領(lǐng)域,我認(rèn)為這是非常初級(jí)的認(rèn)識(shí)。

      現(xiàn)在,國(guó)際、國(guó)內(nèi)對(duì)工業(yè)領(lǐng)域的要求,概括地講就是尋找經(jīng)濟(jì)(Economy)、環(huán)境(Environment)、能量(Energy)三者的交集,這與經(jīng)典的“投入-產(chǎn)出”結(jié)構(gòu)完全不同。通俗地講就是3E優(yōu)化問(wèn)題,換成科學(xué)術(shù)語(yǔ)就是三重約束條件下,半自主行為的可持續(xù)選擇問(wèn)題。

  工業(yè)目標(biāo)的進(jìn)步本身就是工業(yè)成長(zhǎng)的主要評(píng)價(jià),支撐以上3E的基礎(chǔ)就是廣義的工業(yè)安全體系。

  現(xiàn)在的問(wèn)題是,今天的自動(dòng)化技術(shù)能不能適應(yīng)這種新工業(yè)需求的演進(jìn)?

  筆者個(gè)人認(rèn)為,今天的自動(dòng)化技術(shù)有本征的缺陷,因此,需要進(jìn)行根本性的變革才能跟上工業(yè)進(jìn)步的節(jié)奏。理由如下:

  以邏輯過(guò)程為基礎(chǔ)的自動(dòng)化行為已經(jīng)過(guò)時(shí)。大家知道FA|PA(工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng))的基礎(chǔ)就是PLC (可編程邏輯控制器)系統(tǒng),而今天的PLC 系統(tǒng)本質(zhì)上是基于預(yù)設(shè)的邏輯過(guò)程,遺憾的是,這種面向確定的邏輯過(guò)程的思考是與實(shí)際脫離的,超越邏輯的行為隨處可見(jiàn),未來(lái)的自動(dòng)化行為應(yīng)該是面向協(xié)調(diào),發(fā)展基于協(xié)調(diào)的自主行為系統(tǒng)是當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)著力參與的大變革。

  單一網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)是短期行為,現(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域失去了自己的工業(yè)特質(zhì),企圖以信息領(lǐng)域的以太網(wǎng)構(gòu)造單一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),將現(xiàn)場(chǎng)總線直接演化為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這種想法,非常幼稚,原因有二:一是以太網(wǎng)的非實(shí)時(shí)性;二是以態(tài)網(wǎng)是以地址為基礎(chǔ)的通信結(jié)構(gòu),固然具有大的節(jié)點(diǎn)容量,但在信息領(lǐng)域,節(jié)點(diǎn)本身是相對(duì)靜態(tài)、均質(zhì)的結(jié)構(gòu),如計(jì)算機(jī)、交換機(jī)等,但工業(yè)網(wǎng)絡(luò)所需要管理的是彼此互相影響的“動(dòng)作、行為與事件”,如運(yùn)動(dòng)行為、傳感與激勵(lì)行為等,這些動(dòng)作與行為本身不可以完全地被地址標(biāo)簽捕獲,勢(shì)必有大量的行為與事件逃逸。

  廣義的機(jī)器行為與人智行為的管理困境,現(xiàn)在記錄一個(gè)機(jī)器的行為是容易的,但實(shí)時(shí)記錄人智行為(影像記錄除外)是相對(duì)困難的事。CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床)在加工過(guò)程中,有限的數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)一系列的加工動(dòng)作,但如何反映被加工材料的內(nèi)在結(jié)構(gòu)與性能的變化就是困難的事。有趣的是,CNC主要面向剛性材料設(shè)計(jì)的機(jī)器結(jié)構(gòu),對(duì)復(fù)合材料的加工能力非常有限。而復(fù)合材料的制備卻與操作者的人智行為高度相關(guān),即使是民用航空最先進(jìn)的空客380的復(fù)合材料機(jī)翼,也需要現(xiàn)場(chǎng)操作者的自主行為。

  基于芯片和數(shù)據(jù)鏈路的自動(dòng)化技術(shù)強(qiáng)烈地受到環(huán)境制約,傳感器的工作范圍也非常有限。首先是工作溫度、粉塵等影響,能在極限條件下工作的自動(dòng)化系統(tǒng)基本不存在,必須花費(fèi)巨大的成本來(lái)保障工作環(huán)境的一致性,防護(hù)諸如電磁、太陽(yáng)風(fēng)等侵害。發(fā)展非芯片的自動(dòng)化技術(shù)迫在眉睫??鋸堃稽c(diǎn)講,現(xiàn)在整個(gè)工業(yè)結(jié)構(gòu)中,受環(huán)境影響最大的就是自動(dòng)化系統(tǒng)本身。

  安全算法沒(méi)有引起關(guān)注,現(xiàn)在的自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域只有面向功能的算法,沒(méi)有支撐功能的安全算法平臺(tái)。我這里指的安全算法不是信息領(lǐng)域中的加密、解密技術(shù),而是指為了保障功能集合的安全結(jié)構(gòu)。舉例而言,現(xiàn)在可以用一個(gè)紅外探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)一個(gè)控制單元異常的宏觀表現(xiàn),如運(yùn)行溫度的異常,但管理這個(gè)控制單元的功能算法并不能反映出這個(gè)功能算法的變異性。

  以上只是簡(jiǎn)單提示一下,自動(dòng)化領(lǐng)域的現(xiàn)狀與工業(yè)發(fā)展需求之間的差異性。人類對(duì)自動(dòng)化技術(shù)框架只有不斷反思,才能更加積極應(yīng)對(duì)各種新的工業(yè)需求。

  現(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域基本構(gòu)架正在經(jīng)歷前所未有的轉(zhuǎn)變,自動(dòng)化企業(yè)的長(zhǎng)期贏利困境,也反映出了這一大變革態(tài)勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)刺激政策下的短暫繁榮,如果沒(méi)有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)體系演進(jìn)是不可能持續(xù)的。

  這是世界性的挑戰(zhàn)。對(duì)有遠(yuǎn)見(jiàn)的企業(yè)家,更是前所未有的機(jī)會(huì)。

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