工業(yè)控制：從傳統(tǒng)走向新型的變革之路
當今時代，新一代信息技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合，正以前所未有的速度催生著一批新興業(yè)態(tài)與應用模式。從智能化生產(chǎn)線上的精準操控，到遠程運維系統(tǒng)的實時監(jiān)測，再到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中設備的自主協(xié)同，工業(yè)控制系統(tǒng)作為工業(yè)生產(chǎn)的 “神經(jīng)中樞”，其重要性愈發(fā)凸顯。然而，傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)在架構設計、功能實現(xiàn)以及與外部環(huán)境的交互等方面，已逐漸顯露出疲態(tài)，難以滿足日益復雜多元的工業(yè)發(fā)展需求。
一方面，封閉性架構使得不同廠家設備間兼容性差，信息流通受阻，形成一個個“信息孤島”，嚴重制約生產(chǎn)效率提升；另一方面，功能單一專用的特性，使其面對柔性制造、大規(guī)模定制等新型生產(chǎn)模式時力不從心。在此背景下，工業(yè)控制系統(tǒng)正處于從封閉走向開放、從功能單一專用走向算網(wǎng)控融合的關鍵變革期。新型工業(yè)控制架構以軟硬解耦、開放互聯(lián)、融合智能為核心特征，打破原有束縛，為工業(yè)領域注入新活力，成為推動新型工業(yè)化目標實現(xiàn)的關鍵力量。
工業(yè)演進歷程一共分為四次工業(yè)革命，分別是第一次工業(yè)革命-機械化時代，第二次工業(yè)革命-電氣化時代，第三次工業(yè)革命-自動化時代和第四次工業(yè)革命-信息化時代。伴隨著四次工業(yè)革命，工業(yè)控制技術也在不斷演進。
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在第一次工業(yè)革命的機械化時代，工業(yè)生產(chǎn)主要依賴機械設備，如蒸汽機、水輪機等。蒸汽、水輪、氣壓等動力通過齒輪、皮帶等傳動機械裝置傳遞給工作機械，實現(xiàn)機械運動的控制，推動工業(yè)生產(chǎn)步入機械化時代。
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第二次工業(yè)革命開啟了電氣化時代，電氣控制系統(tǒng)成為主流。電動機的發(fā)明與應用是這一時期的標志性事件，它將電能轉(zhuǎn)化為機械能，為機械設備提供動力。同時，繼電器、接觸器等電氣元件的出現(xiàn)，讓電氣控制系統(tǒng)功能更強大、可靠性更高。
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步入第三次工業(yè)革命的自動化時代，計算機控制系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)，工業(yè)控制愈發(fā)精確化、數(shù)字化。PLC、SCADA、DCS與管理計算機、實時數(shù)據(jù)庫、關系數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，實現(xiàn)復雜算法與數(shù)據(jù)處理，大幅提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。
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當下的第四次工業(yè)革命，將工業(yè)控制帶入信息化時代。21世紀初，工業(yè)領域迎來全新技術變革，工業(yè)控制技術與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、邊緣計算、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等新興技術融合，演變?yōu)樾滦凸I(yè)控制，推動工業(yè)變革與經(jīng)濟發(fā)展。這一時期的顯著特征是全面融合與智能化提升，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)緊密連通，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品服務質(zhì)量均獲得極大飛躍。
綜上所述，工業(yè)控制經(jīng)歷了從裝置控制、模擬控制、繼電器控制到反饋回路控制，再到計算機網(wǎng)絡控制和智能控制的不斷演進，這一演變過程推動了工業(yè)從機械化、電氣化、自動化到信息化的逐步升級，成為工業(yè)代際發(fā)展的核心驅(qū)動力。當前，工業(yè)現(xiàn)場不斷涌現(xiàn)的新需求對工業(yè)控制系統(tǒng)的效率、部署靈活性和運維便捷性提出了更高的要求，與此同時，5G通信技術與邊緣計算等前沿科技正加速與工業(yè)控制系統(tǒng)的融合，使得工業(yè)控制正處于一個關鍵的變革時期。
現(xiàn)如今，工業(yè)控制正穩(wěn)步邁向新型工業(yè)控制階段。新型工業(yè)控制以網(wǎng)絡化、開放化、協(xié)同化、智能化為顯著特征，代表著工業(yè)控制未來的發(fā)展方向。
傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)因軟硬件緊耦合而受限，現(xiàn)正向軟硬解耦、開放生態(tài)轉(zhuǎn)變，旨在降低投資與維護成本。硬件標準化基于通用硬件提升控制器可擴展性，軟件服務化利用虛擬化技術集中部署控制軟件，降低成本并促進互操作性。開發(fā)生態(tài)開放則通過面向?qū)ο箝_發(fā)、統(tǒng)一建模及工業(yè)控制應用商店等手段，實現(xiàn)模塊與能力復用，加速技術創(chuàng)新與應用部署。
工業(yè)生產(chǎn)正向全流程、多工序協(xié)同控制轉(zhuǎn)型，通過高度集成的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)高效流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各工序間的無縫協(xié)同與信息共享，模塊化設計與信息模型的應用進一步提升了生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性與效率，滿足個性化高效定制生產(chǎn)的需求。
工業(yè)控制智能化將人工經(jīng)驗決策轉(zhuǎn)變?yōu)榛跀?shù)據(jù)分析的自主決策，深度融合人工智能與工業(yè)控制，應用深度學習、知識圖譜等技術構建工業(yè)大模型，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)分析與精準決策，同時，虛實融合控制仿真技術加速了控制系統(tǒng)的優(yōu)化與新產(chǎn)品研發(fā)進程。
從四次工業(yè)革命的推動，再到如今新型工業(yè)控制的崛起，我們正站在一個新的歷史起點上。網(wǎng)絡化、開放化、協(xié)同化、智能化的新型工業(yè)控制，將為工業(yè)的未來發(fā)展注入源源不斷的動力。展望未來，隨著5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術深度融合與持續(xù)演進，新型工業(yè)控制有望解鎖更多潛能，推動工業(yè)邁向更高質(zhì)量、更具韌性、更可持續(xù)發(fā)展新征程，為全球工業(yè)進步書寫嶄新篇章。
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