工业过程综合自动化发展现状及趋势学习教材PPT课件
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工业自动化的发展趋势和前景
智能传感器和执行器的普及
智能传感器和执行器能够感知环境信息并自主作出决策，从而实现更精细和灵活 的控制。这有助于提高生产过程的自动化水平和智能化程度。
网络化
工业物联网的快速发展
随着网络技术的不断进步，工业物联网得到了广泛的应用。通过将各种设备和系统连接起来，可以实现设备间的 信息共享和协同工作，提高生产效率和降低成本。
案例四
总结词
绿色制造技术有助于减少工业自动化对环境的影响， 促进可持续发展。
详细描述
绿色制造技术在工业自动化中的应用包括节能减排、 资源回收和环保材料的使用等。这些技术的应用有助 于减少工业生产对环境的负面影响。为了推广绿色制 造技术，需要加强政策支持和技术研发，提高企业和 公众的环保意识，促进工业自动化与环境保护的和谐 发展。
03
工业自动化技术的应 用
机器人技术
机器人技术是工业自动化领域的 重要应用之一，随着技术的不断 进步，机器人逐渐成为生产线上
的重要组成部分。
机器人在制造业中的应用越来越 广泛，例如装配、焊接、搬运等 ，提高了生产效率和产品质量。
未来，随着机器人技术的不断发 展，将会有更多的机器人应用于 工业领域，实现更高效、智能的
人工智能技术
人工智能技术是当前工业自动化 领域的研究热点之一，通过机器 学习和深度学习等技术实现自动
化决策和优化。
人工智能技术的应用范围非常广 泛，例如故障诊断、生产调度、 质量控制等，可以提高生产效率
和降低成本。
随着人工智能技术的不断发展， 将会有更多的智能化应用出现， 推动工业自动化向更高层次发展
持，帮助企业做出更准确的决策。
案例三
总结词
人工智能技术为工业自动化带来创新应用，但同时也面 临技术和伦理挑战。
智能传感器和执行器能够感知环境信息并自主作出决策，从而实现更精细和灵活 的控制。这有助于提高生产过程的自动化水平和智能化程度。
网络化
工业物联网的快速发展
随着网络技术的不断进步，工业物联网得到了广泛的应用。通过将各种设备和系统连接起来，可以实现设备间的 信息共享和协同工作，提高生产效率和降低成本。
案例四
总结词
绿色制造技术有助于减少工业自动化对环境的影响， 促进可持续发展。
详细描述
绿色制造技术在工业自动化中的应用包括节能减排、 资源回收和环保材料的使用等。这些技术的应用有助 于减少工业生产对环境的负面影响。为了推广绿色制 造技术，需要加强政策支持和技术研发，提高企业和 公众的环保意识，促进工业自动化与环境保护的和谐 发展。
03
工业自动化技术的应 用
机器人技术
机器人技术是工业自动化领域的 重要应用之一，随着技术的不断 进步，机器人逐渐成为生产线上
的重要组成部分。
机器人在制造业中的应用越来越 广泛，例如装配、焊接、搬运等 ，提高了生产效率和产品质量。
未来，随着机器人技术的不断发 展，将会有更多的机器人应用于 工业领域，实现更高效、智能的
人工智能技术
人工智能技术是当前工业自动化 领域的研究热点之一，通过机器 学习和深度学习等技术实现自动
化决策和优化。
人工智能技术的应用范围非常广 泛，例如故障诊断、生产调度、 质量控制等，可以提高生产效率
和降低成本。
随着人工智能技术的不断发展， 将会有更多的智能化应用出现， 推动工业自动化向更高层次发展
持，帮助企业做出更准确的决策。
案例三
总结词
人工智能技术为工业自动化带来创新应用，但同时也面 临技术和伦理挑战。
工业自动化发展趋势
工业自动化发展趋势工业自动化发展趋势一、引言工业自动化是指通过采用先进的技术手段，实现生产线或工厂的自动化控制和管理。
随着信息技术的不断快速发展，工业自动化的应用越来越广泛。
本文将详细介绍工业自动化的发展趋势及其相关内容。
二、工业自动化的定义和背景1.工业自动化的定义：工业自动化是指在生产过程中使用机械、电子、计算机和软件等设备和控制系统，对生产过程进行智能化、自动化控制的一种方式。
2.工业自动化的背景：工业自动化的发展与工业革命密切相关，随着科学技术的进步和产业结构的变迁，工业自动化得到了广泛的应用和推广。
三、工业自动化的技术趋势1.的应用：技术能够模拟人类的智能行为，通过学习和优化算法，实现智能化的生产控制和管理。
2.机器视觉技术：机器视觉技术利用计算机算法和传感器设备，实现对生产过程中的图像信息进行处理和分析，用于质量控制和生产监控。
3.云计算与大数据：云计算和大数据技术能够实现设备和系统之间的数据共享和协同，提高生产效率和资源利用率。
4.物联网技术：物联网技术将传感器、通信技术和云计算技术等相结合，实现设备之间的连接与数据交换，为工业自动化提供更高效的方法。
5.3D打印技术.3D打印技术能够快速制造复杂形状的产品，为工业生产提供更灵活的方式。
6.智能制造技术：智能制造将信息技术与传统制造业相融合，实现生产过程的数字化、网络化和智能化。
四、工业自动化的应用领域1.制造业：工业自动化在制造业中的应用最为广泛，包括汽车、电子、机械等诸多领域。
2.能源领域：工业自动化在能源领域的应用主要包括电力、石油和天然气等。
3.化工行业：化工行业对生产过程的精细化控制要求较高，工业自动化在该领域的应用具有重要意义。
4.食品行业：食品行业对生产的卫生要求较高，工业自动化能够提高生产过程的卫生条件和质量管理。
五、工业自动化的挑战和前景1.安全问题：工业自动化安全问题是工业自动化发展的重要挑战之一，如网络攻击、数据泄露等。
学科前沿讲座-流程工业自动化PPT课件
PCS 7
• 综合生产指标优化系统由综合生产指标优化子系统、工艺指标优化子 系统和过程控制子系统三层结构组成
综合生产指标 生产计划
作业计划 工艺指标 优化设定值
经 产量
营 质量
决 成本
策 部
利润
生 产量、能
产 计
源、成本、 设备检修
调
及运行、 度
划 原料、质 部
部量
操
作
作业计划：
员
原料、能源、设备 作
综合生产指标优化目标值
工艺指标设定 模型
预测与反馈分 析调整模型
综合生产指标 预报模型
最佳工艺指标目标值
控制回路设定 模型
预测补偿器
综合生产指标优化 工艺约束 统计过程控制 工艺指标 预报模型
反馈补偿器
回路优化设定值
工艺指标优化控制
PI控制器
非线性PI控制器
切换机制
智能过程控制
工业过程
-
9
混合智能优化控制方法结构图
-
14
磁选
输入: 矿浆
设备: 强磁机、弱磁机、脱水槽
输出: 磁选精矿和尾矿
精矿生产
输入: 强磁选精矿和脱水精矿
设备: 精矿浓缩大井
输出: 浓缩精矿
尾矿处理
输入: 尾矿
设备: 尾矿浓缩大井
输出: 浓-缩尾矿
15
酒钢选矿厂主要设备
被控系统的主要设备共525台
矿石处理 : 99台: 振动筛、皮带运输与卷扬系统等
-
12
工艺流程图
铁矿选矿生产过程流程图
-
13
选矿生产的主要过程
矿石处理
输入: 原矿石 设备: 振动筛, 皮带运输与卷扬系统 输出: 粉矿和块矿 竖炉焙烧
工业自动化发展趋势分析
工业自动化发展趋势分析一、工业自动化的概念和发展背景工业自动化是指在工业生产中采用自动化技术，实现生产过程在不需要人工干预的情况下自主运行和控制的过程。
随着科技的飞速发展，越来越多的厂家开始采用自动化控制技术，使工业生产过程更加高效、节能、精确和安全。
二、工业自动化的技术和应用1. 工业自动化的技术工业自动化的技术主要包括控制系统、传感器技术、机器人技术、计算机技术和通讯技术等方面。
其中，控制系统包括PLC （可编程控制器）、DCS（分散控制系统）、SCADA（监控和数据采集系统）等主要控制系统。
2. 工业自动化的应用工业自动化的应用主要体现在制造、加工、装配、运输、储存、分装、包装等方面。
工业自动化可以大大提高生产效率，实现生产过程精确控制，降低能耗和人工成本，提升生产质量和安全性。
三、工业自动化的发展趋势1. 智能制造的崛起智能制造是利用智能化技术和信息技术，实现生产过程的智能化管理和控制，加快生产流程和产品设计的迭代更新。
在智能制造中，生产装备、产品、人员等各方资源可以实现互联互通，整个生产过程可以实现自适应和优化，这将成为未来工业自动化的发展趋势。
2. 工业互联网的普及应用工业互联网是指利用互联网技术和物联网技术，将整个工业生产的数据和流程整合在一起，实现生产全过程的数字化、网络化和智能化。
随着物联网技术的快速发展和工业互联网技术的应用，在未来的工厂生产中，所有的设备和资源都将实现互联互通，生产过程将更加高效和精确。
3. 机器学习和人工智能的应用机器学习和人工智能技术是工业自动化的重要应用方向。
通过对生产过程中数据的分析和深度学习，机器可以学会更加高效的生产方式。
在未来的智能制造中，机器学习将成为工业自动化的重要发展方向，通过评估模型和仿真模拟，预测生产情况和挖掘潜在机会。
四、工业自动化的优势和挑战1. 工业自动化的优势工业自动化的优势体现在提高生产效率、降低成本和增加生产安全等方面，可以创造更大的利润和提供更好的生产环境。
工业制造智能化与自动化技术培训ppt
工业制造智能化与自动化技 术培训
汇报人：可编辑
2023-12-23
• 工业制造智能化与自动化概述 • 工业制造智能化与自动化技术 • 工业制造智能化与自动化应用
• 工业制造智能化与自动化挑战与解 决方案
• 工业制造智能化与自动化未来趋势 • 工业制造智能化与自动化实践案例
01
工业制造智能化与自动化概述
机器人编程与控制
企业B的工程师团队掌握了机器人编程和控制技术，能够根据生 产需求进行定制化开发。
机器人集成应用
将机器人与其他生产设备集成，实现自动化生产线的无缝对接。
安全防护措施
在机器人应用过程中，采取了多重安全防护措施，确保工人安全 。
企业C的智能工厂建设实践
智能工厂规划与设计
企业C根据自身生产需求，进行了智能工厂的规划与设计。
成本控制难度大
解决方案
加强成本控制和管理，优化资源配置 和使用，提高资金使用效率，同时加 强技术研发和创新，降低成本和提高 效益。
由于技术更新快速和安全风险高等因 素，成本控制难度较大。
人才挑战与解决方案
01
人才短缺
工业制造智能化与自动化技术需要大量的高素质专业人才，但目前市场
上相关人才短缺。
02
自动化生产线技术
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自 动化设备、传感器、控制 系统等手段实现生产流程 自动化的生产线。
自动化生产线类型
根据生产类型和工艺要求 ，自动化生产线可分为装 配线、包装线、检测线等 。
关键技术
自动化生产线技术涉及机 械设计、电气控制、传感 器技术、信息管理等多个 领域。
人工智能技术
安全标准不统一
不同国家和地区的安全标准存在差异，需要遵循当地的安 全标准和规范。
汇报人：可编辑
2023-12-23
• 工业制造智能化与自动化概述 • 工业制造智能化与自动化技术 • 工业制造智能化与自动化应用
• 工业制造智能化与自动化挑战与解 决方案
• 工业制造智能化与自动化未来趋势 • 工业制造智能化与自动化实践案例
01
工业制造智能化与自动化概述
机器人编程与控制
企业B的工程师团队掌握了机器人编程和控制技术，能够根据生 产需求进行定制化开发。
机器人集成应用
将机器人与其他生产设备集成，实现自动化生产线的无缝对接。
安全防护措施
在机器人应用过程中，采取了多重安全防护措施，确保工人安全 。
企业C的智能工厂建设实践
智能工厂规划与设计
企业C根据自身生产需求，进行了智能工厂的规划与设计。
成本控制难度大
解决方案
加强成本控制和管理，优化资源配置 和使用，提高资金使用效率，同时加 强技术研发和创新，降低成本和提高 效益。
由于技术更新快速和安全风险高等因 素，成本控制难度较大。
人才挑战与解决方案
01
人才短缺
工业制造智能化与自动化技术需要大量的高素质专业人才，但目前市场
上相关人才短缺。
02
自动化生产线技术
自动化生产线概述
自动化生产线是指通过自 动化设备、传感器、控制 系统等手段实现生产流程 自动化的生产线。
自动化生产线类型
根据生产类型和工艺要求 ，自动化生产线可分为装 配线、包装线、检测线等 。
关键技术
自动化生产线技术涉及机 械设计、电气控制、传感 器技术、信息管理等多个 领域。
人工智能技术
安全标准不统一
不同国家和地区的安全标准存在差异，需要遵循当地的安 全标准和规范。
自动化与工业化(课堂PPT)
2020/4/24
70年代，自动化的对象变为 大规模、复杂的工程和非工 程系统，涉及许多用现代控 制理论难以解决的问题。这 些问题的研究，促进自动化 的理论、方法和手段的革新， 于是出现了大系统的系统控 制和复杂系统的智能控制。 出现了综合利用计算机、通 信技术、系统工程和人工智 能等成果的高级自动化系统， 如办公自动化、专家系统、 决策支持系统、计算机集成 制造系统等。
二产管储所业技转占的术移的已蓬到比经勃对重发发计，生展算更了带突机大来出系地的的统促变是的进化它改了—在进工—经最与业济初管的的结理快手构。速工中生发劳所产展动占被，比 重不组相也断对织使增更及得先大结工进，构业的社也生机会得产器的生到总各产极值所项大迅代经的速替济调上，制整升动度效，。也率较同明相之时显应前，提地期工高向的业。着这为 工业状是的发工态快展业，速化提更发的供合展第更理，一多，创步便。人造利员了的利更方用多向的发效就展率业。也机到更会此高，，。社工这会业化
计算机的引入，为局部自动化注入了灵魂的力量，统一的管理， 解决了“自动化孤岛”的现象，使得整个体系第一次呈现出了“协 调和一体化”的局面，同时，在时间与配合上也更和谐，功能也得 到了极大的拓展。这一阶段，我们称之为“综合自动化”。
“集成系统”的产生与发展，以及后来的智能自动化，自动化 已从最初的工具转变为可以任由我们控制的一种手段，真正实现了 1+1>2的神话，自动化已逐渐演变为一种独立的体系，进一步减少 了人在工业生产过程中的参与度。此时，自动化达到了一个前所未 有的新高度，即我们所称的“高级自动化系统”。
他信息决策系统的集成，正在做智能控制 和模糊控制的研究工作。
2020/4/24
23
与自第动五化阶的关段系： 智能自动化仓储技术。
70年代，自动化的对象变为 大规模、复杂的工程和非工 程系统，涉及许多用现代控 制理论难以解决的问题。这 些问题的研究，促进自动化 的理论、方法和手段的革新， 于是出现了大系统的系统控 制和复杂系统的智能控制。 出现了综合利用计算机、通 信技术、系统工程和人工智 能等成果的高级自动化系统， 如办公自动化、专家系统、 决策支持系统、计算机集成 制造系统等。
二产管储所业技转占的术移的已蓬到比经勃对重发发计，生展算更了带突机大来出系地的的统促变是的进化它改了—在进工—经最与业济初管的的结理快手构。速工中生发劳所产展动占被，比 重不组相也断对织使增更及得先大结工进，构业的社也生机会得产器的生到总各产极值所项大迅代经的速替济调上，制整升动度效，。也率较同明相之时显应前，提地期工高向的业。着这为 工业状是的发工态快展业，速化提更发的供合展第更理，一多，创步便。人造利员了的利更方用多向的发效就展率业。也机到更会此高，，。社工这会业化
计算机的引入，为局部自动化注入了灵魂的力量，统一的管理， 解决了“自动化孤岛”的现象，使得整个体系第一次呈现出了“协 调和一体化”的局面，同时，在时间与配合上也更和谐，功能也得 到了极大的拓展。这一阶段，我们称之为“综合自动化”。
“集成系统”的产生与发展，以及后来的智能自动化，自动化 已从最初的工具转变为可以任由我们控制的一种手段，真正实现了 1+1>2的神话，自动化已逐渐演变为一种独立的体系，进一步减少 了人在工业生产过程中的参与度。此时，自动化达到了一个前所未 有的新高度，即我们所称的“高级自动化系统”。
他信息决策系统的集成，正在做智能控制 和模糊控制的研究工作。
2020/4/24
23
与自第动五化阶的关段系： 智能自动化仓储技术。
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…
其他管理部门
生产车间 作业班
…
计划调度部
生产车间
…
其他管理部门
生产车间 作业班
…
…
作业班
…
生产过程
韩国浦项钢厂
浦项董事长认为： 21世纪信息管理将成为浦项生 存与发展的关键，建立生产指挥中心: – 生产和销售计划循环周期减少75%; – 可靠的承诺时间(ATP)从2小时缩短为2.5秒; – 及时发货率从82%提升为95%. – 企业预算时间从110天缩到30天,整整减少80天; – 月决算时间由6天缩短到1天； – 标准成本计算时间由15天缩短到3天； – 交货期由20-30天缩短到7天； – 客户产品库存天数由30天缩短到24天以下； – 库存原料周转率由8.7次增加到12次; 浦项每年生产2800万吨原钢,每年的销售额为106亿 美元。
设备 起停 顺序
工 业 生 产 过 程
综合生产指标
工艺指标
控制回路设定值
1.2 综合自动化的内涵
性能指标：综合生产指标（产品质量、产量、成本和消耗） 目标：综合生产指标实际值进入目标范围 对象：控制过程和管理过程 工具与平台：计算机控制系统、计算机管理系统、网络与 数据库等 综合：自动化技术、生产工艺技术、设备运行技术和生产 过程管理技术
提高生产效率，提高运行安全性，必须对于控制、
优化、计划与调度以及生产过程管理实现无缝集成
（Havlena，IFAC semi-plenary, 2005）
– 化工过程有效的厂级控制不仅能够通过优化操作、减 少设备停机次数、减少不合格产品数量带来显著的经
济效益，而且能够促进安全生产和减少环境污染
（Francis J. Doyle III，IEEE_T_CST主编，JPC,2007）
2）实现企业综合生产指标优化控制
– 在全球市场环境下，改进产品质量、生产效率和成 本的需求不断增长，实时优化受到过程工业的重视 并广泛采用。（Tosukhowong，Computers and Chemical Engineering, 2004） – 为了适应变化的经济环境，减少消耗，降低成本，
工业过程综合自动化技术 发展现状及趋势
柴天佑
东北大学自动化研究中心
提 纲
1. 综合自动化的内涵
2. 研究现状
3. 发展趋势与关键技术 4. 结 论
1. 综合自动化的内涵
1.1 生产过程管理与控制流程图
综合生产指标 生产计划
市场 变化 环保
作业计划
过程 管理 部门
作业标准
生产指令
生产过程数据 资源 调配 水、 煤、 电 气、 原料
2.3 优化控制技术
1)优化控制的内涵
生产工序过程优化控制
Engel， JPC,2007）
– 从过程工程的角度看，自动反馈控制不仅仅是将被 控变量精确控制在其设定值或者跟踪动态设定值的 变化，而是在多种干扰和不确定的情况下，利用可 测变量操作整个生产过程，使得经济效益最大。
（Sebastian Engel，JPC，2007）
– 欧洲钢铁工业技术发展指南指出：“对于降低生产
综合自动化技术的内涵
工业过程综合自动化是采用自动化技术，以 计算机和网络技术为手段,将生产过程的生产工艺 技术、设备运行技术和生产过程管理技术进行集
成，实现生产过程的控制、运行、管理的优化集
成，从而实现管理的扁平化和与产品质量、产量、
成本、消耗相关的综合生产指标的优化
1.3 综合自动化技术的目标
– 在市场经济环境下，过程企业作为柔性供应链的一部
分为了竞争不断追求准时制生产，因此紧迫需求过程
的动态操作。 （Backx，ADCHEM plenary lecture
2000）
– 在市场环境下，保证产品质量，成本最小化，仅仅依
靠管理人员和操作人员的经验是不够的，需要将过程 控制和过程管理集成的有效的敏捷操作。（Sebastian
成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只
能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现”。
(Charbonnier et al.欧洲钢铁工业发展指南， 1999)
3）提高企业知识生产力
现代管理之父杜拉克指出:“知识生产力将日益成为一
个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因 素”，“无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是
因为它们围绕知识和信息进行了重组” 。
采用自动化技术，围绕着产品、工艺的设计和产品
的生产制造过程的信息和知识，对产品设计、制造等全
过程进行重组，将优秀的设计、制造、管理等方面的经 验、专有技术和知识提炼和融合到综合自动化系统中， 提高企业知识生产力。
2. 研究现状
2.1 过程控制技术
2.2 生产过程管理技术
1.3.1 我国流程工业自动化的现状
流程工业过程具有综合复杂性
–生产条件变化频繁 –综合生产指标、工艺指标难以在线测量，难以建立数学模型 –实现工业过程的综合生产指标优化的工业系统是复杂系统
我国流程工业综合自动化现状
–人工设定与鼠标操纵计算机控制系统实现复杂工业过程控制 –资源计划与制造执行主要靠人工运行与操作 –劳动密集型、金字塔式的多层管理模式、人工为主方式实现 综合生产指标控制
质量、产量、能源、成本、 生产 设备（运行、检修）、原料
利润
经 营 决 策 部
门
产量 质量 成本
生 产 计 划 部 门
调 度 部 门
操 作 员 作 业 班 操 作 员
资源 供应 系统
作业计划： 原料、能源、设备 （运行、检修）、 产量
质量(产品质量) 成本（生产成本） 产量
工艺 技术 部门
过 程 控制回路 控 制 设定值 系 统 生产过程数据
制造大国，但劳动生产率低，生产成本高，资源消耗
大，环境污染严重，综合竞争力弱
1.3.2 工业过程综合自动化的目标
十六大报告明确指出：“实现工业化仍然是我国 现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快 实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动
工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、
经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优
势得到充分发挥的新型工业化路子。”
1) 实现企业生产管理扁平化
金字塔型组织结构
董事会
工人
总经理
生产班
生产副总
生产部
生产厂
董事会 总经理
生产车间
生产制造 过程
分厂经理 计划调度部
生产车间 作业班
… …
生产副总 计划部
… …
副总 其他管理部门 其他分厂经理
其他管理部门
生产车间 作业班
…
计划调度部
生产车间
…
其他管理部门
生产车间 作业班
…
…
作业班
…
生产过程
韩国浦项钢厂
浦项董事长认为： 21世纪信息管理将成为浦项生 存与发展的关键，建立生产指挥中心: – 生产和销售计划循环周期减少75%; – 可靠的承诺时间(ATP)从2小时缩短为2.5秒; – 及时发货率从82%提升为95%. – 企业预算时间从110天缩到30天,整整减少80天; – 月决算时间由6天缩短到1天； – 标准成本计算时间由15天缩短到3天； – 交货期由20-30天缩短到7天； – 客户产品库存天数由30天缩短到24天以下； – 库存原料周转率由8.7次增加到12次; 浦项每年生产2800万吨原钢,每年的销售额为106亿 美元。
设备 起停 顺序
工 业 生 产 过 程
综合生产指标
工艺指标
控制回路设定值
1.2 综合自动化的内涵
性能指标：综合生产指标（产品质量、产量、成本和消耗） 目标：综合生产指标实际值进入目标范围 对象：控制过程和管理过程 工具与平台：计算机控制系统、计算机管理系统、网络与 数据库等 综合：自动化技术、生产工艺技术、设备运行技术和生产 过程管理技术
提高生产效率，提高运行安全性，必须对于控制、
优化、计划与调度以及生产过程管理实现无缝集成
（Havlena，IFAC semi-plenary, 2005）
– 化工过程有效的厂级控制不仅能够通过优化操作、减 少设备停机次数、减少不合格产品数量带来显著的经
济效益，而且能够促进安全生产和减少环境污染
（Francis J. Doyle III，IEEE_T_CST主编，JPC,2007）
2）实现企业综合生产指标优化控制
– 在全球市场环境下，改进产品质量、生产效率和成 本的需求不断增长，实时优化受到过程工业的重视 并广泛采用。（Tosukhowong，Computers and Chemical Engineering, 2004） – 为了适应变化的经济环境，减少消耗，降低成本，
工业过程综合自动化技术 发展现状及趋势
柴天佑
东北大学自动化研究中心
提 纲
1. 综合自动化的内涵
2. 研究现状
3. 发展趋势与关键技术 4. 结 论
1. 综合自动化的内涵
1.1 生产过程管理与控制流程图
综合生产指标 生产计划
市场 变化 环保
作业计划
过程 管理 部门
作业标准
生产指令
生产过程数据 资源 调配 水、 煤、 电 气、 原料
2.3 优化控制技术
1)优化控制的内涵
生产工序过程优化控制
Engel， JPC,2007）
– 从过程工程的角度看，自动反馈控制不仅仅是将被 控变量精确控制在其设定值或者跟踪动态设定值的 变化，而是在多种干扰和不确定的情况下，利用可 测变量操作整个生产过程，使得经济效益最大。
（Sebastian Engel，JPC，2007）
– 欧洲钢铁工业技术发展指南指出：“对于降低生产
综合自动化技术的内涵
工业过程综合自动化是采用自动化技术，以 计算机和网络技术为手段,将生产过程的生产工艺 技术、设备运行技术和生产过程管理技术进行集
成，实现生产过程的控制、运行、管理的优化集
成，从而实现管理的扁平化和与产品质量、产量、
成本、消耗相关的综合生产指标的优化
1.3 综合自动化技术的目标
– 在市场经济环境下，过程企业作为柔性供应链的一部
分为了竞争不断追求准时制生产，因此紧迫需求过程
的动态操作。 （Backx，ADCHEM plenary lecture
2000）
– 在市场环境下，保证产品质量，成本最小化，仅仅依
靠管理人员和操作人员的经验是不够的，需要将过程 控制和过程管理集成的有效的敏捷操作。（Sebastian
成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只
能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现”。
(Charbonnier et al.欧洲钢铁工业发展指南， 1999)
3）提高企业知识生产力
现代管理之父杜拉克指出:“知识生产力将日益成为一
个国家、一个产业、一家公司的竞争实力的决定性因 素”，“无论什么传统产业，之所以能发展壮大，就是
因为它们围绕知识和信息进行了重组” 。
采用自动化技术，围绕着产品、工艺的设计和产品
的生产制造过程的信息和知识，对产品设计、制造等全
过程进行重组，将优秀的设计、制造、管理等方面的经 验、专有技术和知识提炼和融合到综合自动化系统中， 提高企业知识生产力。
2. 研究现状
2.1 过程控制技术
2.2 生产过程管理技术
1.3.1 我国流程工业自动化的现状
流程工业过程具有综合复杂性
–生产条件变化频繁 –综合生产指标、工艺指标难以在线测量，难以建立数学模型 –实现工业过程的综合生产指标优化的工业系统是复杂系统
我国流程工业综合自动化现状
–人工设定与鼠标操纵计算机控制系统实现复杂工业过程控制 –资源计划与制造执行主要靠人工运行与操作 –劳动密集型、金字塔式的多层管理模式、人工为主方式实现 综合生产指标控制
质量、产量、能源、成本、 生产 设备（运行、检修）、原料
利润
经 营 决 策 部
门
产量 质量 成本
生 产 计 划 部 门
调 度 部 门
操 作 员 作 业 班 操 作 员
资源 供应 系统
作业计划： 原料、能源、设备 （运行、检修）、 产量
质量(产品质量) 成本（生产成本） 产量
工艺 技术 部门
过 程 控制回路 控 制 设定值 系 统 生产过程数据
制造大国，但劳动生产率低，生产成本高，资源消耗
大，环境污染严重，综合竞争力弱
1.3.2 工业过程综合自动化的目标
十六大报告明确指出：“实现工业化仍然是我国 现代化进程中艰巨的历史性任务。信息化是我国加快 实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动
工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、
经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优
势得到充分发挥的新型工业化路子。”
1) 实现企业生产管理扁平化
金字塔型组织结构
董事会
工人
总经理
生产班
生产副总
生产部
生产厂
董事会 总经理
生产车间
生产制造 过程
分厂经理 计划调度部
生产车间 作业班
… …
生产副总 计划部
… …
副总 其他管理部门 其他分厂经理