I. Instrumentation intelligente
Dans les systèmes de contrôle, les instruments constituent des composants fondamentaux dont les progrès technologiques sont parallèles à l'évolution de la technologie des systèmes de contrôle. Alors que la théorie du contrôle entre désormais dans la nouvelle ère du contrôle intelligent, la transformation intelligente des instruments automatisés est devenue inévitable.
L’évolution intelligente des instruments et des compteurs découle principalement du développement et de l’application des microprocesseurs et des technologies d’intelligence artificielle. Par exemple, l’utilisation de techniques intelligentes telles que les réseaux neuronaux, les algorithmes génétiques, le calcul évolutif et le contrôle chaotique permettent aux instruments et aux compteurs d’atteindre une vitesse élevée, une efficacité élevée, une multifonctionnalité et une flexibilité accrue. Un autre exemple consiste à utiliser une technologie d'inférence floue basée sur des règles floues pour prendre divers types de décisions floues concernant les relations ambiguës entre les objets. De plus, les -techniques de filtrage de signal basées sur des logiciels-telles que la transformation de Fourier rapide (FFT), la transformation de Fourier à court-temps (STFT) et la transformation d'ondelettes-offrent des moyens efficaces pour simplifier le matériel, améliorer les rapports signal-sur-bruit et améliorer la dynamique du capteur. caractéristiques. De plus, les réseaux de neurones artificiels exploitent des capacités puissantes, notamment l'auto-apprentissage, l'auto-adaptation, l'auto-organisation, les fonctions de mémoire associative et les propriétés de mappage de boîte noire-pour les relations complexes non linéaires entre les entrées et les sorties.
Actuellement, le secteur le plus faible et le plus critique en matière de développement dans le domaine des technologies intelligentes en Chine est l'industrie fondamentale des instruments, des compteurs et des capteurs. Avec les progrès rapides de la science et de la technologie et l'augmentation continue des niveaux d'automatisation, l'industrie chinoise de l'instrumentation connaîtra de nouvelles transformations et réalisera de nouveaux développements. L'orientation high-technologique des produits d'instrumentation, en particulier leur intelligentisation, deviendra l'orientation principale du développement futur de la science, de la technologie et de l'industrie de l'instrumentation. Les instruments et compteurs intelligents basés sur la théorie du contrôle intelligent ont progressé dans les domaines suivants :
① Contrôleurs experts
Les systèmes de contrôle experts (ECS) représentent une approche de contrôle par excellence basée sur les connaissances. Ces systèmes fonctionnent comme des cadres programmatiques dotés de connaissances et d’expériences spécialisées approfondies. Tirant parti de l’intelligence artificielle et de la technologie informatique, ils effectuent un raisonnement et un jugement basés sur les connaissances et l’expertise fournies par un ou plusieurs experts du domaine. En simulant des processus de prise de décision d'experts humains-, ils résolvent des problèmes complexes qui nécessitent une expertise humaine pour des solutions optimales.
② Contrôleurs flous
Les contrôleurs flous (FC), également appelés contrôleurs à logique floue (FLC), sont devenus largement utilisés dans le contrôle industriel en raison de leur capacité à gérer l'incertitude, l'imprécision et les informations floues. Ils permettent un contrôle efficace des processus là où la modélisation mathématique est peu pratique et résolvent des problèmes au-delà des méthodes de contrôle conventionnelles.
③ Contrôleur de réseau neuronal
L'application de réseaux neuronaux dans les systèmes de contrôle industriels améliore les capacités de traitement de l'information et élève l'intelligence du système. Le contrôle de réseau neuronal, abrégé en contrôle neuronal, utilise la technologie des réseaux neuronaux pour modéliser des objets non linéaires complexes. Il fonctionne comme un contrôleur, effectue des calculs d'optimisation, effectue un raisonnement ou gère le diagnostic des pannes.
Il convient de noter que dans le domaine de l’instrumentation intelligente, malgré de nombreuses publications de chercheurs chinois sur les réseaux de neurones, le contrôle flou ou le contrôle chaotique, les travaux et réalisations rigoureux, minutieux et véritablement innovants restent rares. Certains instruments et compteurs haut de gamme doivent encore être importés de l'étranger.
II. Systèmes de contrôle en réseau
Les systèmes de contrôle du 21e siècle intégreront la mise en réseau et le contrôle. La recherche sur les systèmes de contrôle en réseau (NCS) est devenue l'un des sujets de pointe-dans le domaine de l'automatisation. À mesure que les réseaux de communication sont intégrés en tant que composant essentiel des systèmes de contrôle, cela enrichit considérablement les technologies et méthodologies de contrôle industriel. Il a apporté des changements substantiels aux systèmes d'automatisation et aux systèmes de contrôle industriels en termes d'architecture, de méthodes de contrôle et d'approches de collaboration homme-machine. Simultanément, cela a introduit de nouveaux défis tels que le couplage entre le contrôle et la communication, les délais, les méthodes de planification des informations, les approches de contrôle distribué et le diagnostic des pannes.
L’émergence de ces nouveaux défis nécessite une innovation continue dans les méthodes et algorithmes de contrôle au sein des environnements en réseau. Poussés par les progrès continus des technologies informatiques, de communication et de réseau, les domaines de contrôle traditionnels subissent une transformation sans précédent, évoluant vers des architectures en réseau. Les structures du système de contrôle ont progressé du CCS initial (Computer Centralized Control System) au DCS (Distributed Control System) de deuxième -génération, et maintenant vers le FCS (Fieldbus Control System) répandu. La demande de transmission à grande vitesse-de données-de gros volumes, telles que des images et des signaux vocaux, a favorisé l'intégration de l'Ethernet industriel avec les réseaux de contrôle. Cette vague de systèmes de contrôle industriel en réseau intègre plusieurs technologies contemporaines-y compris les systèmes embarqués, l'interconnectivité des réseaux de contrôle industriel multi-et les technologies sans fil-étendant ainsi l'espace de développement du contrôle industriel et créant de nouvelles opportunités.
Stimuler l’industrialisation par l’informatisation constitue à la fois une puissante garantie d’une croissance économique rapide et soutenue et un moyen crucial de transformer les architectures industrielles traditionnelles. En tant que représentant des technologies de l'information, l'intégration de la technologie de réseau avec les systèmes de contrôle industriels élève considérablement les capacités des systèmes de contrôle. Il transforme les structures de gestion des informations d'entreprise relativement fermées des systèmes de contrôle industriels existants, en s'adaptant aux besoins de la gestion moderne de l'automatisation à l'échelle de l'entreprise. La technologie des réseaux a propulsé la transformation des architectures de systèmes de contrôle industriels traditionnels.
L'intégration du bus de terrain, d'Ethernet, de plusieurs interconnexions de réseaux de contrôle industriel, de la technologie intégrée et de la communication sans fil dans les réseaux de contrôle industriel garantit la stabilité d'origine et les exigences en temps réel-des systèmes de contrôle tout en améliorant l'ouverture et l'interopérabilité des systèmes. Cela améliore l'adaptabilité du système à divers environnements. À l'ère actuelle de mondialisation économique, cette architecture de système de contrôle industriel en réseau permet aux entreprises de faire face à une concurrence sans précédent sur le marché. Il accélère le développement de nouveaux produits, réduit les coûts de production et améliore les services d'information, offrant ainsi de vastes perspectives de développement.
III. Communication industrielle sans fil
La communication industrielle sans fil est un autre sujet très débattu dans le domaine de l'automatisation. Les entreprises de contrôle industriel reconnaissent de plus en plus que la technologie sans fil constituera la base du prochain saut technologique, améliorant considérablement l'efficacité des installations et garantissant la sécurité des utilisateurs.
Alors que la technologie sans fil devient de plus en plus répandue, divers fournisseurs proposent une gamme de technologies matérielles et logicielles pour faciliter l'intégration des capacités de communication dans les produits. Les normes de communication prises en charge incluent Bluetooth, Wi-Fi, GPS (Global Positioning System), 5G et WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Cependant, lors de l'ajout de fonctionnalités de connectivité sans fil, la sélection des puces appropriées et des logiciels associés (en supposant que la mise en œuvre choisie fonctionne correctement et réponde aux exigences de validation pertinentes) peut s'avérer très difficile. Même avec une conception viable, le fait de ne pas optimiser les performances, la consommation d'énergie, les coûts et l'évolutivité peut empêcher le succès sur le marché. Les technologies les plus en vogue aujourd’hui ne correspondent pas nécessairement aux meilleures normes de communication ou à ce dont les clients ont besoin. Par conséquent, les implémentations matérielles et logicielles sélectionnées doivent être adaptables : chaque nouvelle génération de produits ne doit pas nécessiter de repartir de zéro.
La tendance de la technologie sans fil à entrer dans les applications industrielles est indéniable, en particulier là où les solutions filaires ne sont pas pratiques. Toutefois, cela nécessite un perfectionnement continu de la technologie sans fil elle-même. La fiabilité, la certitude des communications, les performances en temps réel, la compatibilité et d'autres fonctionnalités nécessitent des améliorations supplémentaires. Par conséquent, à court terme, la technologie sans fil industrielle restera une extension des solutions filaires traditionnelles, la plupart des instruments et produits d'automatisation intégrant des capacités de transmission sans fil intégrées. À l’échelle internationale, la recherche sur les technologies sans fil en est encore à ses balbutiements et des normes pertinentes sont en cours d’élaboration. Les instituts de recherche chinois participent activement à ce processus, qui a contribué à faire progresser la technologie sans fil au sein des industries de transformation chinoises.
Étant donné que la technologie sans fil en est encore à la phase de R&D et de perfectionnement, ses fonctionnalités sont intrinsèquement limitées. De plus, dans le domaine des technologies d'automatisation, il n'existe aucune norme de technologie sans fil universellement reconnue et éprouvée qui soit suffisamment fiable pour les applications de contrôle en temps réel, une limitation qui devient particulièrement prononcée dans les scénarios avec des temps de cycle très courts. Par conséquent, le champ d’application actuel de la technologie sans fil se limite à l’acquisition et à la surveillance de données (SCADA).
Cependant, à mesure que la fiabilité s’améliore, la technologie sans fil trouvera des applications plus larges. La communication sans fil connaîtra une croissance rapide dans les années à venir, mais elle ne remplacera pas la communication filaire. La stabilité, la fiabilité et la sécurité inhérentes aux systèmes filaires persisteront. Les solutions sans fil ne supplanteront les solutions filaires que lorsque la mise en œuvre filaire est peu pratique ou d'un coût prohibitif. L'intégration organique des systèmes sans fil et filaires, en tirant parti de leurs atouts respectifs, offrira de nouvelles voies pour augmenter la productivité. Utilisez la communication filaire là où cela est approprié et la communication sans fil là où cela est approprié. Étant donné que les communications filaires et sans fil prennent en charge le protocole TCP/IP, ces deux méthodes de communication peuvent être intégrées de manière organique pour tirer parti de leurs atouts respectifs et améliorer la productivité.
IV. Internet des objets et automatisation
Aujourd'hui, l'Internet des objets (IoT) est sans doute l'un des termes les plus fréquemment évoqués dans les principaux médias, étroitement associé au concept d'« intelligence ». Du point de vue de « la gestion, du contrôle et de l'intelligence », l'IoT et l'automatisation industrielle partagent une lignée commune. L'automatisation industrielle englobe l'acquisition, la transmission et le calcul de données, tandis que l'IoT implique une détection complète, une transmission fiable et un traitement intelligent-, les deux étant fondamentalement interconnectés.
L'IoT met davantage l'accent sur la connectivité sans fil, la collecte massive de données et le calcul intelligent. La relation entre l’IoT et la technologie d’automatisation est profondément liée. La distinction clé réside dans la connectivité : « Les réseaux d'automatisation traditionnels reposent principalement sur des connexions filaires à portée limitée, tandis que les réseaux de capteurs utilisent principalement des chemins de transmission sans fil, permettant une connectivité beaucoup plus large. » Cette connexion inhérente incite naturellement les fabricants d’automatisation industrielle à explorer les opportunités liées au développement de l’IoT.
Les domaines d'application clés de l'IoT comprennent : les applications dans la fabrication, le suivi, la surveillance des progrès et le traçage de la qualité des produits industriels ; Applications dans les systèmes de surveillance, de suivi et de lutte contre la contrefaçon de biens de valeur et de matières dangereuses ; Applications dans les informations d'identification électroniques pour les grandes conférences, les-réunions de haut niveau et les événements importants ; billetterie électronique pour les-zones à fort trafic lors d'événements sportifs majeurs, de concerts et d'attractions touristiques (par exemple, l'Exposition universelle de Shanghai) ; Technologie IoT pour la perception des péages, l'identification automatique à distance et la gestion de différents types de véhicules ; Technologie IoT pour l'identification, l'enregistrement, le positionnement et l'interrogation automatiques du personnel dans les zones désignées ; Technologie IoT pour une traçabilité complète-des processus dans les chaînes d'élevage et de l'industrie alimentaire ; Technologie IoT dans les secteurs de l’agriculture, des secours en cas de catastrophe et des interventions d’urgence ; Technologie IoT pour gérer les actifs précieux et critiques ; Technologie IoT pour les applications de processus complets-dans les vêtements de marque ; Technologie IoT pour la gestion des bibliothèques ; Applications de la technologie IoT dans la gestion des armes à feu militaires, la gestion du personnel, la gestion des véhicules, la gestion du matériel et la sécurité/confidentialité ; Applications de la technologie IoT dans l’aviation, l’automobile et d’autres secteurs ; Applications de la technologie IoT dans le secteur de la vente au détail ; Applications de la technologie IoT à la sécurité sociale ; Applications de la technologie IoT dans le développement des villes intelligentes ; et technologies de communication à courte portée : puces Zigbee, modules de communication Zigbee, réseaux Zigbee, GPS, RTLS (Real-Time Location Systems), technologie Bluetooth, technologie et applications UWB (Ultra-Wideband) ; Réseaux EPC (Electronic Product Code) : étiquetage EPC, middleware EPC, serveurs EPC, plateformes de service public EPC, réseaux EPC ; réseaux de capteurs, réseaux de communications mobiles, réseaux de positionnement global et réseaux d'applications associés ; systèmes logiciels d’analyse de business intelligence, etc.
L'« Internet des objets » a bouleversé la mentalité traditionnelle qui séparait physiquement l'infrastructure de l'infrastructure informatique. Il connecte efficacement les installations physiques telles que les routes et les bâtiments aux ordinateurs personnels, aux téléphones portables, aux appareils électroménagers, aux systèmes de transport et à l'infrastructure informatique. Cela permet une interconnectivité complète entre l'administration gouvernementale, l'industrie manufacturière, la gestion sociale et la vie personnelle des individus.
Du point de vue de la chaîne industrielle requise par l'IoT, les technologies et les industries en amont incluent le contrôle automatique, la détection d'informations et l'identification par radiofréquence (RFID), tandis qu'en aval se concentre sur les applications IoT. Les experts du secteur affirment en outre : « L'automatisation industrielle traditionnelle fait en réalité partie de l'IoT », appelant les fabricants d'automatisation de contrôle industriel à devenir la force motrice de la mise en œuvre de l'IoT. En tant que point de convergence de l’informatisation et de l’automatisation, l’IoT possède un potentiel et des avantages immenses. Certaines organisations ont pleinement reconnu son potentiel pour optimiser les processus de gestion et les flux de production, obtenant ainsi des succès préliminaires. Les réseaux d’automatisation traditionnels présentent des similitudes frappantes avec les réseaux de capteurs de l’IoT.
V. Cloud computing et automatisation
Laboratoire National d'Argonne
Le cloud computing représente l'évolution du traitement distribué, du traitement parallèle et du calcul en grille-ou plutôt la concrétisation commerciale de ces concepts informatiques. Son cœur réside dans le stockage et le calcul de données massives, avec un accent particulier sur la technologie de virtualisation. Essentiellement, le cloud computing est un modèle de calcul intensif basé sur Internet-qui connecte de vastes ressources pour fournir divers services informatiques aux utilisateurs.
Par exemple, le modèle du cloud computing apportera des transformations significatives au secteur des logiciels d’automatisation. Les principaux changements incluent :
① Les architectures des systèmes d'automatisation deviendront plus flexibles, les architectures distribuées s'étendant à des échelles plus larges.
Dans les projets modernes d'automatisation et d'informatisation industrielles à grande échelle, les systèmes deviennent de plus en plus complexes et massifs. Les architectures de réseaux et de systèmes existantes ne sont plus équipées pour relever efficacement ces défis. Le concept révolutionnaire du cloud computing a fondamentalement démantelé les cadres architecturaux rigides que l'on trouve traditionnellement dans les systèmes d'automatisation. Dans les systèmes de cloud computing, les systèmes d'automatisation et d'informatisation ne fonctionnent plus uniquement sur un seul ordinateur fixe. Au lieu de cela, ils opèrent sur l'ensemble du réseau, y compris Internet, exploitant le réseau dans son ensemble pour allouer les ressources système et exécuter diverses fonctions.
② L'analyse et le traitement d'informations massives deviendront des fonctions standard des logiciels d'automatisation.
Dans les projets d'automatisation modernes à grande échelle, le volume de données d'automatisation et d'information continue de croître de façon exponentielle. Il n'est donc pas exagéré de le qualifier de « massif ». Par conséquent, les types de bases de données, les modèles de stockage de données et les modèles de lecture/requête de données actuellement utilisés dans les logiciels d'automatisation sont tous centrés sur le traitement précis et opportun de gros volumes de données. La gestion d’informations massives est devenue l’un des goulots d’étranglement limitant le développement de logiciels d’automatisation.
À l’ère du cloud computing, les utilisateurs peuvent exploiter la puissance de calcul de diverses plates-formes matérielles et réseaux répartis sur différentes couches. Ils peuvent facilement utiliser les services (SaaS), les plates-formes (PaaS) et les ressources informatiques/réseau (IaaS) au sein du « cloud », intégrant pleinement les capacités informatiques du réseau public. Cela rend possible l'analyse et le traitement de données massives d'automatisation et d'information, répondant aux exigences des systèmes d'application-à grande échelle tout en permettant le contrôle de systèmes d'automatisation et d'information complexes.
③ Transformer complètement les modèles de développement technique.
À l’ère du cloud computing, le développement de projets d’ingénierie ne se limite plus aux ordinateurs individuels. Le modèle SaaS permet aux utilisateurs d'utiliser directement des logiciels sur les serveurs des fournisseurs de logiciels d'automatisation via Internet. Le processus de développement se déroule au sein du réseau cloud computing et, une fois terminé, un projet d'ingénierie directement exécutable est généré.
④ Transformer les modèles de service des éditeurs de logiciels et réduire les coûts de maintenance.
Le modèle de cloud computing réduit également les coûts de service pour les éditeurs de logiciels. Auparavant, les fournisseurs devaient fournir un support technique et une maintenance pour les logiciels d'automatisation fonctionnant dans divers environnements matériels et logiciels. À l’ère du cloud, ils n’ont besoin de maintenir qu’une seule instance logicielle sur leurs serveurs.
⑤ Réduit les exigences matérielles pour les systèmes d'automatisation et élève le statut industriel des logiciels.
Qu'il s'agisse de cloud privés basés sur des réseaux d'entreprise internes ou de cloud hybrides avec connectivité externe, tous deux visent à allouer dynamiquement les ressources informatiques. Cela permet des opérations système plus fluides et plus stables, réduisant considérablement les exigences matérielles sans compromettre l'efficacité. Il est largement reconnu que dans les systèmes d'automatisation actuels, le logiciel constitue « l'âme » mais a une valeur relativement faible, ne représentant que 5 à 10 % du coût total. À l'ère du cloud computing, à mesure que la demande en matériel diminue tandis que les exigences en matière de logiciels deviennent de plus en plus strictes, la valeur et l'importance des logiciels au sein du secteur de l'automatisation vont augmenter considérablement.
⑥ Les nouvelles technologies et philosophies de produits deviendront le cœur de la concurrence.
Il ne fait aucun doute que le modèle du cloud computing apportera une profonde transformation au secteur des logiciels d’automatisation. Comment naviguer dans les tendances du développement informatique ? Comment développer un logiciel d'automatisation de nouvelle{{1}génération basé sur le cloud computing ? Comment garantir la compatibilité des versions logicielles d'automatisation existantes avec les plateformes cloud ? Comment mettre à niveau les systèmes d'ingénierie d'automatisation traditionnels vers des systèmes basés sur le cloud ? Ces éléments deviendront des considérations primordiales pour les entreprises industrielles. Avec la maturation de la technologie du cloud computing et les efforts du secteur de l'automatisation, le développement en Chine de systèmes d'automatisation tirant parti du « cloud computing » progressera rapidement. C’est également une question à laquelle l’industrie chinoise de l’automatisation devrait prêter une attention particulière.
VI. L'automatisation dans une économie à faible-carbone
L'automatisation dans une économie à faible-carbone est un sujet vaste et crucial. Nous illustrons cela en prenant comme exemple l’industrie de transformation. L'industrie de transformation englobe des secteurs tels que la pétrochimie, le raffinage, la chimie, la métallurgie, les produits pharmaceutiques, les matériaux de construction, l'industrie légère, la fabrication du papier, l'exploitation minière, la protection de l'environnement et la production d'électricité-industries qui occupent des positions dominantes dans l'économie nationale chinoise. Ces secteurs jouent un rôle économique vital, la valeur de la production annuelle des entreprises chinoises de l'industrie de transformation représentant 66 % de la valeur de la production annuelle totale de toutes les entreprises industrielles du pays.
L'état de développement des industries de transformation a un impact direct sur les fondements économiques du pays. En tant que secteur massif occupant une position vitale, les industries de transformation constituent un pilier fondamental de la croissance économique nationale et constituent une composante essentielle du secteur manufacturier. Caractérisés par la gestion de flux de matières et d'énergie continus ou intermittents, ils produisent principalement des biens en-lots à grande échelle.
Les méthodes de production et de transformation primaires dans les industries de transformation comprennent les réactions chimiques, la séparation et le mélange. À l'ère de l'économie de la connaissance du 21e siècle, les industries de transformation-tout comme les secteurs manufacturiers traditionnels- resteront des piliers essentiels du développement économique. Ces industries sont à la fois d’importants producteurs d’énergie et de matières premières et d’importants consommateurs d’énergie, ce qui rend les économies d’énergie, la réduction de la consommation et le contrôle des émissions essentiels. Les lacunes courantes dans ces secteurs comprennent une consommation d’énergie élevée, une pollution grave, une mauvaise qualité des produits, des processus de production obsolètes, de faibles niveaux d’automatisation, de mauvaises pratiques de gestion, une faible intégration de l’information et une compétitivité globale insuffisante. L'industrie constitue le secteur le plus important de l'économie chinoise et est également le principal consommateur d'énergie et de ressources, ainsi que le principal contributeur à la pollution de l'environnement. Les industries de transformation sont donc devenues la principale cible d'amélioration, en particulier dans six secteurs majeurs : le raffinage du pétrole, la chimie, l'acier, la production d'électricité, les métaux non ferreux et les matériaux de construction. Ces secteurs représentent près de 70 % de la consommation énergétique industrielle du pays.
Les experts affirment : Premièrement, cibler les problèmes émergents et les industries axées sur les tendances a toujours été un secret clé pour une innovation réussie dans tous les secteurs ! Les questions émergentes font référence à des défis majeurs nécessitant une attention ciblée pour le futur développement de la société humaine ; Les industries « axées sur les tendances » désignent des projets dotés d'un immense potentiel futur.
Alors, quels sont les principaux défis nécessitant une attention particulière pour le futur développement de la société humaine et les projets au potentiel futur immense ? L'un de ces domaines est sans aucun doute celui des projets au service de « l'économie à faible-carbone » et des « technologies à faible-carbone » ! L'« économie à faible-carbone » est devenue un choix stratégique vital pour les instituts de recherche et les entreprises. En d’autres termes, promouvoir vigoureusement le développement d’une « économie à faibles émissions de carbone » garantit inévitablement l’initiative en matière d’innovation pour les projets de recherche et le développement des marchés. Actuellement, l’économie mondiale accélère sa transition vers une « économie à faibles émissions de carbone », ce qui a engendré de nombreux nouveaux points de croissance économique. L'« économie à faible-carbone » sera la pierre angulaire de la future compétitivité nationale et des entreprises. Les entreprises intelligentes excellent dans l'art de saisir les opportunités, de transformer les méthodes de production et de prendre les devants-en transformant la passivité en proactivité. Ils exploitent les changements dans les paradigmes de développement sociétal comme moteurs d’une croissance accélérée, s’efforçant de conquérir les sommets de l’économie à faibles émissions de carbone.
Lors de la formulation de stratégies de développement d'entreprise, les entreprises doivent réfléchir à la manière d'établir une "stratégie à faible-carbone" et s'efforcer de croître en tandem avec les tendances nationales en matière de développement durable. Comme l'a déclaré le célèbre gourou du management Peter Drucker : « Personne ne peut contrôler le changement, mais tout le monde peut l'anticiper ! Les industries de transformation chinoises doivent adopter ce principe et s'efforcer de garder une longueur d'avance. Une faible-réduction des émissions de carbone est un impératif national, une mission historique et une obligation pour les entreprises de transformation. Adopter le « bas-carbone » représente une mission majeure pour ces industries.
VII. Automatisation dans la sécurité sur le lieu de travail
L’automatisation de la sécurité au travail est devenue un terme fréquemment utilisé ces dernières années ! Cette augmentation découle de l'apparition continue de divers accidents du travail, entraînant une demande croissante de technologies d'automatisation pour améliorer la sécurité. La priorité urgente est désormais de savoir comment exploiter efficacement les technologies avancées telles que l’automatisation et l’informatisation pour élever les normes de sécurité sur le lieu de travail. Par conséquent, la nation a proposé la stratégie « Science et technologie pour la sécurité » ! Le développement de la sécurité est également indissociable de l’automatisation. La sécurité dans la fabrication peut être classée en sécurité mécanique et sécurité des processus.
La sécurité des machines protège principalement le personnel et a fait l’objet d’une attention particulière. Les interrupteurs de sécurité, les boutons de sécurité, les portes de sécurité et les tapis de sécurité sont devenus essentiels dans les usines, accompagnés de produits tels que les capteurs de sécurité, les automates de sécurité, les bus de sécurité et l'Ethernet de sécurité. La sécurité des processus garantit la sécurité des processus de production. Aujourd'hui, de nombreux fournisseurs d'automatisation envisagent de fournir des solutions de sécurité. Une véritable solution de sécurité implique bien plus que la simple fourniture d’un ou plusieurs produits de sécurité ; il s'agit avant tout d'améliorer la sécurité du matériel de l'utilisateur. La manière d'intégrer des fonctions de sécurité dans les machines et équipements de l'utilisateur, améliorant ainsi l'assurance de la sécurité sans affecter le processus de production, nécessite encore un meilleur développement.
L'automatisation fait référence au processus dans lequel des machines ou des appareils fonctionnent ou se contrôlent eux-mêmes selon des programmes ou des instructions prédéterminés sans intervention humaine. L'adoption de la technologie d'automatisation libère non seulement les gens du travail physique pénible, de certaines tâches mentales et des environnements de travail difficiles ou dangereux, mais étend également les capacités humaines, augmentant considérablement la productivité du travail et renforçant la capacité de l'humanité à comprendre et à transformer le monde. Par conséquent, les machines, équipements, systèmes ou processus (processus de production et de gestion) atteignent des objectifs prédéterminés grâce à la détection automatisée, au traitement des informations, à l'analyse, au jugement et au contrôle des manipulations-le tout selon les exigences humaines-avec une implication humaine directe minime ou nulle. L'automatisation de la sécurité fait référence à la mise en œuvre de la stratégie « Science et technologie pour la sécurité » grâce à la technologie d'automatisation pour parvenir à une production sûre. Lorsqu'elle est appliquée à des secteurs spécifiques, l'automatisation de la sécurité prend des formes distinctes, telles que : - Automatisation de la production pour la sécurité des mines de charbon - Automatisation de la production pour la sécurité pétrochimique - Automatisation de la production pour la sécurité chimique - Automatisation de la production pour la sécurité métallurgique - Automatisation de la production pour la sécurité des transports - Automatisation de la production pour la sécurité des bâtiments intelligents - Automatisation de la production de sécurité dans d'autres secteurs
VIII. -Économie d'énergie et consommation-Réduction de l'automatisation
Ces dernières années, « les économies d'énergie et la réduction de la consommation » sont devenues un concept très important dans le développement des technologies d'automatisation en Chine. « Les économies d'énergie, la réduction des émissions et le développement scientifique » sont devenus des principes directeurs stratégiques pour la croissance économique de la Chine.
Selon les estimations, la Chine consomme 4,3 fois plus d’énergie que les États-Unis et 11,5 fois plus que le Japon pour générer chaque dollar de PIB. Le taux d'utilisation de l'énergie de la Chine ne représente que 26,9 % de celui des États-Unis et 11,5 % de celui du Japon. Cela indique que la consommation d'énergie constitue une part substantielle des coûts des produits pour les entreprises chinoises, tout en soulignant également l'énorme potentiel d'économies d'énergie au sein de ces entreprises. Améliorer la compétitivité des produits grâce aux économies d’énergie et à la réduction de la consommation est tout à fait réalisable.
En tant que vecteur et support de la transformation technologique, l'industrie de la fabrication d'équipements constitue un secteur fondamental "axé sur les moyens". Ses produits-équipements de production pour toutes les industries-constituent la base de l'infrastructure fondamentale. Caractérisé par une vaste portée, des catégories diverses, un contenu technologique élevé et de fortes interconnexions avec d'autres industries, le secteur chinois de la fabrication d'équipements a évolué au fil des années pour devenir un système industriel complet doté d'une échelle et d'une sophistication technologique considérables, devenant ainsi un pilier essentiel de l'économie nationale. La conservation de l'énergie et l'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'énergie ne sont pas seulement des stratégies à long terme-pour garantir des opérations de production normales et parvenir à un développement sain et durable des entreprises, mais aussi des choix inévitables pour les entreprises pour s'adapter aux demandes du marché, réduire les coûts, augmenter les bénéfices, améliorer les performances environnementales et renforcer la compétitivité. Pour que les entreprises atteignent une croissance durable, il est impératif de mettre en œuvre des économies d’énergie et une réduction de la consommation.
À mesure que les temps évoluent, les tâches d’économie d’énergie et de réduction des émissions deviendront de plus en plus difficiles, avec des objectifs de contrôle de plus en plus stricts. L’introduction de ces objectifs imposera des exigences plus élevées aux opérations industrielles. L'adoption proactive de technologies avancées d'-économie d'énergie et de réduction de la consommation-, ainsi que la mise en œuvre de concepts, de modèles et de processus de gestion scientifique sont des voies cruciales permettant aux entreprises d'atteindre ces objectifs. La promotion et l'application de nouvelles technologies, processus, matériaux et méthodes basés sur l'innovation technologique peuvent progressivement éliminer de la production les équipements inefficaces et les groupes de produits à forte -consommation d'énergie-, jouant ainsi un rôle essentiel dans la promotion des économies d'énergie et de la réduction de la consommation. Favoriser les économies d'énergie et la réduction de la consommation grâce à l'innovation de haute-technologie est une étape essentielle pour l'industrie de la fabrication d'équipements. En effet, les hautes technologies modernes influencent profondément et largement le développement de ce secteur. L’avancement des hautes technologies modernes impose des exigences plus élevées, plus récentes et meilleures à l’industrie de la fabrication d’équipements. Le support de haute-technologie fait également partie intégrante des efforts de « conservation de l'énergie et de réduction de la consommation » au sein du secteur de la fabrication d'équipements.
Par exemple, l'efficacité énergétique des moteurs, l'optimisation des processus, la conversion des déchets-en-ressources, l'utilisation de la chaleur perdue, la transformation de l'entreprise et l'adoption de nouvelles énergies sont tous intrinsèquement liés à la technologie d'automatisation.
IX. Développement de logiciels de contrôle industriel
L'avancement des logiciels de contrôle industriel est un autre aspect essentiel de la technologie d'automatisation. Depuis les années 1990, les acquisitions successives d'éditeurs de middleware par IBM ont élevé le middleware au cœur de l'architecture informatique de l'entreprise, soulignant progressivement l'importance critique et le rôle central des logiciels. Par la suite, IBM a acquis des sociétés de logiciels renommées comme Lotus et DB2. Les logiciels ont commencé à progresser parallèlement au matériel. En 2004, IBM a vendu son activité PC à Lenovo-, une décision marquant la fin de l'âge d'or du matériel et l'aube de l'ère ascendante du logiciel.
Dans le domaine du contrôle industriel, la softwareisation matérielle représente une tendance clé, illustrée par l’émergence des automates logiciels embarqués. Actuellement, le marché propose le dernier logiciel CoDeSys V3.4 (un automate logiciel de système embarqué basé sur la plate-forme CoDeSys) lancé par la société allemande 3S Software. Il défend le concept « d'automatisation ouverte et reconfigurable » centré sur la « réutilisabilité ». Ce logiciel fonctionne dans un environnement de développement CEI 61131, prenant en charge plusieurs langages standard d'automatisation industrielle, notamment la logique à relais, les organigrammes, les schémas fonctionnels et le langage ST avancé.
La réutilisation de logiciels représente une méthodologie et une théorie du génie logiciel informatique, servant essentiellement de solution pour éliminer les efforts redondants dans le développement de logiciels. Il s'agit d'une approche éprouvée pour améliorer la productivité du développement de logiciels et la qualité des produits. La réutilisation de logiciels implique d'exploiter les logiciels existants et leurs composants efficaces pour créer de nouveaux logiciels ou systèmes, réduisant ainsi le temps de développement et les coûts de maintenance. Il s’agit d’une technologie cruciale pour améliorer la productivité et la qualité des logiciels.
Les facteurs clés (à la fois techniques et non-techniques) pour parvenir à la réutilisation des logiciels englobent principalement sept aspects : la technologie des composants logiciels, l'architecture logicielle, l'ingénierie de domaine, la réingénierie logicielle, les processus de composants ouverts, la technologie CASE (Ingénierie logicielle assistée par ordinateur) et divers facteurs non-techniques. Les avantages de la réutilisation des logiciels comprennent : (1) une productivité plus élevée (et une réduction des coûts qui en résulte) ; (2) Amélioration de la qualité du logiciel. (les erreurs peuvent être corrigées plus rapidement) ; (3) L'utilisation appropriée de la réutilisation des logiciels améliore la maintenabilité du système.
Au-delà des avantages de la réutilisation des logiciels, le logiciel CoDeSys propose également une fabrication reconfigurable. La fabrication reconfigurable est un processus guidant la gestion et le contrôle de la reconfiguration du système de fabrication. Il permet aux systèmes de fabrication de répondre efficacement aux environnements changeants. La reconfigurabilité fait référence à un système dans lequel ses modules matériels et/ou logiciels peuvent reconfigurer (ou réinitialiser) l'architecture du système et les algorithmes en fonction de l'évolution des flux de données ou des flux de contrôle. Cela englobe : la reconfigurabilité organisationnelle, la reconfigurabilité des processus métier, la reconfigurabilité des produits, la reconfigurabilité du système de traitement en atelier et les plates-formes d'informations reconfigurables.
L'avantage le plus important des systèmes reconfigurables est leur capacité à modifier leur architecture pour répondre aux exigences spécifiques des applications. Face à un marché en constante évolution, la manière de permettre aux systèmes de fabrication de répondre rapidement et de manière économique aux demandes changeantes du marché constitue un défi important pour l'industrie manufacturière d'aujourd'hui. Les lignes de production automatisées mécanisées traditionnelles offrent des économies d'échelle pour la production par lots mais manquent d'agilité pour répondre aux évolutions du marché. Même si les systèmes de fabrication flexibles peuvent raccourcir les cycles de prototypage et de production des produits, ils nécessitent des investissements substantiels avec de longues périodes de retour sur investissement. Par conséquent, il existe un besoin urgent d’un nouveau paradigme de fabrication qui combine les avantages de la production de masse avec une adaptabilité rapide à des environnements de fabrication dynamiques et changeants, tout en exploitant pleinement les ressources de fabrication existantes. Dans ce contexte, le système de fabrication reconfigurable récemment proposé présente une solution efficace pour répondre à ces demandes.
De plus, le portail TIA (博途) recommandé par Siemens représente une plate-forme logicielle d'ingénierie innovante développée par Siemens sur la base du concept TIA (Totally Integrated Automation). Il gère toutes les tâches d'automatisation au sein d'un environnement de configuration d'ingénierie unique, simplifiant ainsi le travail des concepteurs, améliorant l'efficacité et réduisant les coûts. En réalisant une communication unifiée, une programmation unifiée et des données unifiées, il forme un système complet et organiquement intégré. Cela répond aux attentes de l'industrie en matière de plate-forme entièrement intégrée pour exécuter des solutions d'automatisation, permettant une gestion centralisée de la conception de produits, de la conception mécanique et de la conception d'automatisation au sein d'une seule suite logicielle. Par conséquent, il s’agit de la plate-forme logicielle de technologie d’ingénierie la plus intuitive, efficace et fiable disponible aujourd’hui. Cette évolution mérite une attention particulière dans le secteur du contrôle industriel.
X. Universalisation de la simulation et de la modélisation
La technologie de modélisation et de simulation en réseau représente un point chaud de recherche actuel dans le domaine. Sa portée technique et ses modèles d'application s'étendent et évoluent continuellement parallèlement aux progrès de la technologie des réseaux. Le développement rapide des technologies de réseautage et d’informatique nous fait entrer dans l’ère de l’informatique omniprésente. L'informatique omniprésente établit un espace d'information composé d'informatique et de communication, fusionnant avec l'espace physique de la vie humaine pour former un environnement intelligent.
Au sein de cet espace intelligent, les individus peuvent accéder de manière transparente aux services informatiques et d’information à tout moment et en tout lieu. La technologie de modélisation et de simulation en réseau évoluera vers l’universalisation. La « technologie de simulation universelle », intégrant l’informatique omniprésente, réalise la convergence des informations et des espaces physiques, propulsant la recherche, le développement et les applications modernes en matière de modélisation et de simulation dans une nouvelle ère.
Pour les futurs environnements informatiques omniprésents complexes, hétérogènes et dynamiques, les systèmes de simulation omniprésents présentent les caractéristiques fondamentales suivantes :
⑴ Accessibilité omniprésente :Les ressources de simulation sont omniprésentes. Tirant parti de la technologie des grilles, les grilles de simulation permettent la fourniture-orientée services de diverses ressources de simulation logicielles et matérielles dans la vie quotidienne. Cela protège les utilisateurs des environnements informatiques complexes et hétérogènes omniprésents, rendant les ressources de simulation universellement disponibles et abordant le problème de « l'ubiquité ».
⑵ À tout moment et en tout lieu :Les utilisateurs peuvent accéder aux services de simulation sur leur lieu de travail ou de résidence sans être connectés à un ordinateur dédié. La technologie Grid étend les terminaux d’applications de simulation à tous les coins du réseau, libérant complètement les utilisateurs des contraintes temporelles et spatiales. Tout appareil en réseau peut accéder aux ressources et services de simulation au sein de l'environnement de grille, répondant ainsi à l'exigence d'un accès « à tout moment et en tout lieu ».
⑶ Adaptatif :L'espace d'informations de simulation fournit des services de simulation cohérents qui s'adaptent aux conditions changeantes, offrant ainsi des environnements informatiques adaptés aux besoins des utilisateurs.
⑷ Transparent :Les utilisateurs accèdent aux services de simulation avec un minimum d'effort conscient. L'interaction est très naturelle-même inaperçue par l'utilisateur-incarnant ce que l'on appelle une interaction implicite.
L'intégration de concepts et de technologies informatiques omniprésents dans les grilles de simulation répond efficacement aux exigences émergentes des environnements de simulation omniprésents -modèles de mobilité, d'adaptabilité, d'intelligence et d'application-permettant aux espaces d'informations de simulation de fournir des environnements adaptatifs et des services cohérents adaptés aux besoins des utilisateurs. La technologie convergée du calcul en grille et de l'informatique omniprésente -technologie de grille de simulation omniprésente- émergera comme un nouveau point focal dans la recherche et les applications de modélisation et de simulation en réseau.
En résumé, les dix principales tendances actuelles en matière de technologie d'automatisation révèlent que l'innovation en matière d'automatisation peut être résumée en plusieurs mots clés : intégration, communication, collaboration, efficacité énergétique, sécurité, normes et ouverture. Cela a également donné naissance à de nombreux nouveaux produits et concepts. Depuis de nombreuses années, la nouvelle automatisation constitue le moteur le plus direct du développement rapide de l’industrie manufacturière. Cette force, inévitablement alimentée par la force motrice de « l’innovation », brillera sans aucun doute avec brio à l’ère de la fabrication intelligente !