I. インテリジェントな計装
制御システム内では、機器は基本コンポーネントとして機能し、その技術進歩は制御システム技術の進化と並行して行われます。制御理論がインテリジェント制御の新時代に進化するにつれ、自動機器のインテリジェントな変革は避けられなくなりました。
機器やメーターのインテリジェントな進化は、主にマイクロプロセッサーと人工知能テクノロジーの開発と応用から生じています。たとえば、ニューラル ネットワーク、遺伝的アルゴリズム、進化的計算、カオス制御などのインテリジェントな技術を採用することで、機器やメーターの高速性、高効率、多機能性、および柔軟性の向上が可能になります。別の例には、ファジー ルールに基づくファジー推論技術を利用して、オブジェクト間のあいまいな関係に関してさまざまなタイプのファジー決定を行うことが含まれます。さらに、高速フーリエ変換 (FFT)、短時間フーリエ変換 (STFT)、ウェーブレット変換{{6}などのソフトウェア-ベースの信号フィルタリング技術-は、ハードウェアを簡素化し、信号対ノイズ比を高め、センサーの動的特性を改善する効果的な手段を提供します。-さらに、人工ニューラル ネットワークは、自己学習、自己適応、自己組織化、連想記憶関数、入力と出力間の非線形の複雑な関係を表すブラック ボックス マッピング プロパティなどの強力な機能を活用します。-
現在、中国のインテリジェント テクノロジー分野で最も開発が遅れており、最も重要な分野は、機器、メーター、センサーの基礎産業です。{0}科学技術の急速な進歩と自動化レベルの継続的な向上により、中国の計装産業は新たな変革を遂げ、新たな発展を遂げるでしょう。計測製品のハイテク志向、特にインテリジェント化は、計測科学、技術、産業の将来の発展の主流の方向性となるでしょう。-インテリジェント制御理論に基づいたインテリジェント機器およびメーターは、次の分野で進歩しました。
①エキスパートコントローラー
エキスパート コントロール システム（ECS）は、典型的な知識ベースのコントロール アプローチを表します。{0}これらのシステムは、豊富な専門知識と経験を備えたプログラムフレームワークとして機能します。人工知能とコンピューター技術を活用し、1 人以上の分野の専門家から提供される知識と専門知識に基づいて推論と判断を実行します。人間の専門家の意思決定プロセスをシミュレートすることで、最適な解決策を得るために人間の専門知識を必要とする複雑な問題を解決します。-
②ファジーコントローラー
ファジー コントローラー (FC) は、ファジー ロジック コントローラー (FLC) とも呼ばれ、不確実性、不正確さ、ファジー情報を処理できるため、産業用制御で広く応用されています。これらは、数学的モデリングが現実的でないプロセスの効果的な制御を可能にし、従来の制御方法を超えた問題を解決します。
③ニューラルネットワークコントローラー
産業用制御システムにニューラル ネットワークを適用すると、情報処理能力が強化され、システム インテリジェンスが向上します。ニューラル ネットワーク制御 (ニューラル コントロールと略称) は、ニューラル ネットワーク テクノロジを使用して、複雑な非線形オブジェクトをモデル化します。コントローラーとして機能し、最適化計算を実行し、推論を実行し、または障害診断を処理します。
インテリジェント機器の分野では、ニューラルネットワーク、ファジー制御、またはカオス制御に関する中国の学者による数多くの出版物にもかかわらず、厳密で細心の注意を払った真に革新的な研究と成果は依然として希少であることに注意してください。一部の高級計器やメーターは依然として海外から輸入する必要があります。-
II.ネットワーク化された制御システム
21 世紀の制御システムは、ネットワークと制御を統合します。ネットワーク制御システム (NCS) に関する研究は、オートメーション分野における最先端のトピックの 1 つとなっています。-通信ネットワークが制御システム内のコアコンポーネントとして統合されると、産業用制御技術と方法論が大幅に強化されます。これにより、アーキテクチャ、制御方法、ヒューマン マシン コラボレーション アプローチの点で、オートメーション システムと産業用制御システムに大きな変化がもたらされました。-同時に、制御と通信の間の結合、時間遅延、情報スケジューリング方法、分散制御アプローチ、障害診断などの新たな課題も導入されました。
これらの新たな課題の出現により、ネットワーク環境内の制御方法とアルゴリズムの継続的な革新が必要になります。コンピュータ、通信、およびネットワーク技術の継続的な進歩により、従来の制御ドメインは前例のない変革を遂げ、ネットワーク化されたアーキテクチャに向かって進化しています。制御システムの構造は、初期の CCS (Computer Centralized Control System) から第 2 世代の DCS (Distributed Control System)、そして現在では普及している FCS (Fieldbus Control System) へと進歩してきました。-画像や音声信号などの大容量データの高速伝送の需要により、産業用イーサネットと制御ネットワークの統合がさらに推進されています。{{5}このネットワーク化された産業用制御システムの波には、組み込みシステム、複数の標準産業用制御ネットワークの相互接続性、無線技術など、-複数の現代技術が組み込まれています-。これにより、産業用制御の開発スペースが拡大し、新たな機会が生まれます。
情報化による工業化の推進は、持続的な急速な経済成長を強力に保証すると同時に、伝統的な産業構造を変革するための重要な手段としても機能します。情報技術の代表として、ネットワーク技術と産業用制御システムの統合により、制御システムの機能が大幅に向上します。これは、既存の産業用制御システムの比較的閉鎖的な企業情報管理構造を変革し、現代の企業全体の自動化管理のニーズに適応します。-ネットワーク技術は、従来の産業用制御システム アーキテクチャの変革を推進しました。
フィールドバス、イーサネット、複数の産業用制御ネットワークの相互接続、組み込み技術、無線通信を産業用制御ネットワークに統合することで、制御システム本来の安定性とリアルタイム要件を確保しながら、システムのオープン性と相互運用性を強化します。{0}これにより、多様な環境へのシステムの適応性が向上します。経済のグローバル化が進む今日の時代において、このネットワーク化された産業用制御システム アーキテクチャにより、企業は前例のない市場競争を乗り切ることができます。これにより、新製品開発が加速され、生産コストが削減され、情報サービスが向上し、広大な開発の見通しが得られます。
Ⅲ．無線産業用通信
ワイヤレス産業通信も、オートメーション分野で激しく議論されているトピックです。産業用制御企業は、ワイヤレス技術が次の技術的飛躍の基盤を形成し、プラントの効率を大幅に向上させ、ユーザーの安全を確保することをますます認識しています。
ワイヤレス技術がますます普及するにつれて、さまざまなサプライヤーが製品への通信機能の統合を促進するために、さまざまなハードウェアおよびソフトウェア技術を提供しています。サポートされている通信規格には、Bluetooth、Wi-Fi、GPS (全地球測位システム)、5G、WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) が含まれます。ただし、ワイヤレス接続機能を追加する場合、適切なチップと関連ソフトウェアを選択することは (選択した実装が正しく機能し、関連する検証要件を満たしていると仮定して) 非常に困難になる可能性があります。実行可能な設計であっても、パフォーマンス、消費電力、コスト、規模の最適化に失敗すると、市場での成功が妨げられる可能性があります。今日最も注目されているテクノロジーが、必ずしも最良の通信標準であるわけではなく、顧客が必要としているものでもありません。したがって、選択されたハードウェアおよびソフトウェアの実装には適応性が備わっている必要があります。新世代の製品ごとに、最初から始める必要はありません。
無線技術が産業用途に参入する傾向は、特に有線ソリューションが実用的でない場合には否定できません。ただし、これにはワイヤレス技術自体の継続的な改良が必要です。信頼性、通信の確実性、リアルタイム パフォーマンス、互換性、その他の機能をさらに強化する必要があります。-その結果、短期的には、産業用無線技術は従来の有線ソリューションの延長であり、ほとんどの機器やオートメーション製品には無線伝送機能が組み込まれることになるでしょう。国際的には、ワイヤレス技術の研究はまだ初期段階にあり、関連する規格が開発中です。中国の研究機関はこのプロセスに積極的に参加しており、中国のプロセス産業におけるワイヤレス技術の進歩に貢献しています。
ワイヤレス技術がまだ研究開発と改良の段階にあることを考えると、その機能は本質的に制限されています。さらに、オートメーション テクノロジーの分野では、リアルタイム制御アプリケーションにとって十分な信頼性を備えた、広く認知され実証されたワイヤレス テクノロジー標準は存在しません。この制限は、サイクル タイムが非常に短いシナリオで特に顕著になります。-したがって、無線技術の現在の適用範囲は、データ収集および監視 (SCADA) に限定されています。
しかし、信頼性が向上するにつれて、ワイヤレス技術の用途はさらに広がるでしょう。無線通信は今後数年間で急速に成長すると思われますが、有線通信に取って代わるものではありません。有線システムに固有の安定性、信頼性、セキュリティは維持されます。無線ソリューションが有線ソリューションに取って代わるのは、有線の実装が非実用的であるか、法外に高価な場合に限られます。無線システムと有線システムを有機的に統合し、それぞれの強みを活用することで、生産性を向上させる新たな道が生まれます。適切な場合は有線通信を使用し、適切な場合は無線通信を使用します。有線通信と無線通信の両方が TCP/IP プロトコルをサポートしているため、これら 2 つの通信方式を有機的に統合して、それぞれの利点を活かして生産性を向上させることができます。
IV.モノのインターネットと自動化
今日、モノのインターネット (IoT) は、おそらく主要メディアで最も頻繁に取り上げられる用語の 1 つであり、「インテリジェンス」の概念と密接に関連しています。 「管理、制御、インテリジェンス」の観点から見ると、IoTと産業オートメーションは共通の系譜を持っています。産業オートメーションにはデータの取得、送信、計算が含まれますが、IoT には包括的なセンシング、信頼性の高い送信、インテリジェントな処理が含まれます。-この 2 つは基本的に相互接続されています。
IoT では、ワイヤレス接続、大量のデータ収集、インテリジェントな計算がより重視されます。 IoT と自動化テクノロジーの関係は深く絡み合っています。主な違いは接続性にあります。「従来のオートメーション ネットワークは主に到達距離が限られた有線接続に依存していますが、センサー ネットワークは主に無線伝送パスを利用しており、より広範囲の接続が可能です。」この固有のつながりにより、産業オートメーション メーカーが IoT 開発の機会を模索するのは自然なことになります。
IoT の主要なアプリケーション ドメインには次のものが含まれます。 工業製品の製造、追跡、進捗監視、品質追跡におけるアプリケーション。貴重品や危険物の監視、追跡、偽造防止システムへの応用。{0}大規模な会議、ハイレベルの会議、重要なイベントのための電子認証情報のアプリケーション。-主要なスポーツ イベント、コンサート、観光名所（上海万博など）の交通量の多いエリアでの電子チケット発券。-交通料金徴収、遠隔自動識別、およびさまざまな種類の車両の管理のための IoT テクノロジー。指定エリア内の従業員の自動識別、記録、測位、およびクエリを行うための IoT テクノロジー。畜産および食品産業チェーンにおける完全なプロセスのトレーサビリティを実現する IoT テクノロジー。-農業、災害救援、緊急対応分野にわたる IoT テクノロジー。貴重かつ重要な資産を管理するための IoT テクノロジー。ブランドアパレルのフルプロセスアプリケーション向けの IoT テクノロジー。{6}}図書館管理のためのIoTテクノロジー。軍用銃器管理、人員管理、車両管理、資材管理、セキュリティ/機密保持における IoT テクノロジーの応用。航空、自動車、その他の分野における IoT テクノロジーの応用。小売業界におけるIoTテクノロジーの応用。社会保障におけるIoT技術の応用。スマートシティ開発におけるIoT技術の応用。短距離通信テクノロジー: Zigbee チップ、Zigbee 通信モジュール、Zigbee ネットワーク、GPS、RTLS (リアルタイム ロケーション システム)、Bluetooth テクノロジー、UWB (ウルトラ ワイドバンド) テクノロジーとアプリケーション。- EPC (電子製品コード) ネットワーク: EPC ラベル付け、EPC ミドルウェア、EPC サーバー、EPC 公共サービス プラットフォーム、EPC ネットワーク。センサーネットワーク、移動通信ネットワーク、全地球測位ネットワーク、および関連アプリケーションネットワーク。ビジネスインテリジェンス分析ソフトウェアシステムなど
「モノのインターネット」は、インフラストラクチャを IT インフラストラクチャから物理的に分離するという従来の考え方を覆しました。道路や建物などの物理的施設と、パソコン、携帯電話、家電製品、交通システム、ITインフラを効果的に接続します。これにより、政府行政、製造、社会管理、個人の私生活にわたる包括的な相互接続が可能になります。
IoT に必要な産業チェーンの観点から見ると、上流の技術と産業には自動制御、情報センシング、無線周波数識別 (RFID) が含まれ、下流は IoT アプリケーションに焦点を当てています。業界の専門家はさらに、「従来の産業オートメーションは実際にはIoTの一部である」と主張し、産業制御オートメーションのメーカーがIoT導入の原動力となるよう求めている。情報化と自動化の融合点として、IoT には計り知れない可能性と利点があります。一部の組織は、管理プロセスと生産ワークフローを最適化するその可能性を強く認識し、暫定的な成功を収めています。従来のオートメーション ネットワークは、IoT 内のセンサー ネットワークと驚くほど類似しています。
V. クラウド コンピューティングと自動化
アルゴンヌ国立研究所
クラウド コンピューティングは、分散処理、並列処理、グリッド コンピューティングの進化を表しており、{0}}むしろ、これらのコンピュータ サイエンスの概念を商業的に実現したものです。その中核は大量のデータのストレージと計算にあり、特に仮想化テクノロジーに重点が置かれています。本質的に、クラウド コンピューティングは、膨大なリソースを接続してユーザーに多様な IT サービスを提供するインターネット ベースのスーパーコンピューティング モデルです。{3}
たとえば、クラウド コンピューティング モデルは自動化ソフトウェア業界に大きな変革をもたらすでしょう。主な変更点は次のとおりです。
① 自動化システムのアーキテクチャはより柔軟になり、分散アーキテクチャがより広範囲に拡大する。
現在の大規模な産業オートメーションおよび情報化プロジェクトでは、システムがますます複雑かつ大規模化しています。{0}既存のネットワークおよびシステム アーキテクチャには、これらの課題に効果的に対処する機能が備わっていません。クラウド コンピューティングの革新的な概念は、自動化システムに従来見られていた厳格なアーキテクチャ フレームワークを根本的に解体しました。クラウド コンピューティング システム内では、自動化および情報化システムはもはや単一の固定コンピューター上でのみ実行されるわけではありません。代わりに、インターネットを含むネットワーク全体で動作し、ネットワーク全体を活用してシステム リソースを割り当て、さまざまな機能を実行します。
②膨大な情報の分析・処理が自動化ソフトの標準機能となる。
現在の大規模な自動化プロジェクトでは、自動化データと情報データの量が指数関数的に増加し続けており、その量は「膨大」であると表現しても過言ではありません。-したがって、自動化ソフトウェアで現在採用されているデータベースの種類、データ ストレージ モデル、およびデータ読み取り/クエリ パターンはすべて、大量のデータを正確かつタイムリーに処理することを中心としています。大量の情報の取り扱いは、自動化ソフトウェアの開発を制約するボトルネックの 1 つとなっています。
クラウド コンピューティング時代では、ユーザーはさまざまなレイヤーにわたる多様なハードウェア プラットフォームとネットワークの計算能力を活用できます。 「クラウド」内のサービス (SaaS)、プラットフォーム (PaaS)、および計算ハードウェア/ネットワーク リソース (IaaS) を簡単に利用でき、パブリック ネットワーク コンピューティング機能を完全に統合できます。これにより、大規模なオートメーション データと情報データの分析と処理が可能になり、大規模なアプリケーション システムの要求を満たしながら、複雑なオートメーション システムと情報システムの制御が可能になります。-
③ エンジニアリング開発モデルを完全に変革する。
クラウド コンピューティングの時代では、エンジニアリング プロジェクトの開発はもはや個々のコンピューターに限定されません。 SaaS モデルでは、ユーザーはインターネット経由で自動化ソフトウェア ベンダーのサーバー上のソフトウェアを直接利用できます。開発プロセスはクラウド コンピューティング ネットワーク内で行われ、完了すると、直接実行可能なエンジニアリング プロジェクトが生成されます。
④ ソフトウェアベンダーのサービスモデルを変革し、保守コストを削減する。
クラウド コンピューティング モデルは、ソフトウェア ベンダーのサービス コストも削減します。以前は、ベンダーは、さまざまなハードウェアおよびソフトウェア環境で実行される自動化ソフトウェアに対して技術サポートとメンテナンスを提供する必要がありました。クラウド時代には、サーバー上で単一のソフトウェア インスタンスを維持するだけで済みます。
⑤ 自動化システムのハードウェア要件を軽減し、ソフトウェアの業界の地位を向上させます。
企業内部ネットワークに基づくプライベート クラウドであっても、外部接続を備えたハイブリッド クラウドであっても、どちらも計算リソースを動的に割り当てることを目的としています。これにより、よりスムーズで安定したシステム動作が可能になり、効率を損なうことなくハードウェア要件が大幅に軽減されます。現在のオートメーション システムでは、ソフトウェアは「魂」として機能しますが、その価値は比較的低く、総コストの 5% ～ 10% しか占めていないことが広く認識されています。クラウド コンピューティング時代には、ハードウェアの需要が減少する一方、ソフトウェアの要件がますます厳しくなるにつれて、オートメーション業界におけるソフトウェアの価値と重要性が大幅に増加します。
⑥ 新しい技術や製品理念が競争の核となる。
間違いなく、クラウド コンピューティング モデルは自動化ソフトウェア業界に大きな変革をもたらすでしょう。 IT開発のトレンドをどう乗り切るか?クラウド コンピューティングに基づいた次世代の自動化ソフトウェアを開発するにはどうすればよいですか?{1}従来の自動化ソフトウェア バージョンとクラウド プラットフォームの互換性を確保するにはどうすればよいですか?従来のオートメーション エンジニアリング システムをクラウドベースのシステムにアップグレードするにはどうすればよいですか?{2}}これらは業界企業にとって主な考慮事項となります。クラウドコンピューティング技術の成熟とオートメーション分野の取り組みにより、中国の「クラウドコンピューティング」を活用したオートメーションシステムの開発は急速に進むだろう。これは中国のオートメーション業界が細心の注意を払うべき問題でもある。
VI.低炭素経済における自動化-
低炭素経済における自動化は、広範かつ重要なテーマです。{0}プロセス産業を例にしてこれを説明します。プロセス産業には、石油化学、精製、化学、冶金、医薬品、建材、軽工業、製紙、鉱業、環境保護、発電などの分野が含まれており、中国の国民経済において支配的な地位を占めています。{3}}これらの部門は経済的に重要な役割を占めており、中国のプロセス産業企業の年間生産額は全国の工業企業の年間生産額の合計の66％を占めている。
プロセス産業の発展状況は国の経済基盤に直接影響を与えます。重要な位置を占める大規模部門として、プロセス産業は国家経済成長の重要な基礎的支柱として機能し、製造業の不可欠な要素を構成しています。連続的または断続的な物質とエネルギーの流れを扱うことを特徴としており、主に大規模なバッチで商品を生産します。-
プロセス産業における主な生産および加工方法には、化学反応、分離、混合が含まれます。 21 世紀の知識経済時代においても、プロセス産業は-伝統的な製造部門-として経済発展の重要な柱であり続けるでしょう。これらの産業は、エネルギーと原材料の主要生産者であると同時に、エネルギーの重要な消費者でもあるため、エネルギーの節約、消費量の削減、排出量の制御が重要になっています。これらの分野に共通する欠点としては、高エネルギー消費、深刻な汚染、製品品質の低下、時代遅れの生産プロセス、自動化レベルの低さ、管理慣行の弱さ、情報統合の低さ、全体的な競争力の不足などが挙げられます。工業は中国経済の最大の部門を構成しており、エネルギーと資源の主な消費者であるだけでなく、環境汚染の主な原因でもある。その結果、プロセス産業、特に石油精製、化学、鉄鋼、発電、非鉄金属、建築材料の 6 つの主要部門が改善の主な対象となっています。-これらの部門は国の産業用エネルギー消費のほぼ 70% を占めています。
専門家は次のように主張しています。まず、新たな問題とトレンド主導の業界をターゲットにすることが、常にあらゆる分野でイノベーションを成功させる重要な秘訣です。{0}新たな問題とは、将来の人類社会の発展のために集中的な注意を必要とする重大な課題を指します。 「トレンド主導型」業界とは、将来性が計り知れないプロジェクトを指します。
それでは、今後の人類社会の発展にとって注目すべき主要な課題と、大きな将来性を秘めたプロジェクトとは何でしょうか？間違いなく、そのような分野の 1 つは「低炭素経済」と「低炭素技術」を提供するプロジェクトです。- 「低炭素経済」は研究機関や企業にとって重要な戦略的選択となっています。-言い換えれば、「低炭素経済」の発展を精力的に推進することで、必然的に研究プロジェクトや市場開発におけるイノベーションの主導権が確保されることになります。-現在、世界経済は「低炭素経済」への移行を加速しており、これにより多くの新たな経済成長ポイントが生まれています。{6}} 「低炭素経済」は将来の国家および企業の競争力の基礎となります。-賢明な企業は、機会を捉え、生産方法を変革し、主導権を握って消極性を積極性に変えることに優れています。{10}彼らは社会開発パラダイムの変化を成長加速の原動力として活用し、低炭素経済で高い地位を獲得しようと努めています。-
企業の発展戦略を策定する際、企業は「低炭素戦略」を確立する方法を検討し、国の持続可能な発展の傾向と並行して成長するよう努める必要があります。{0}著名な経営学の第一人者であるピーター・ドラッカーは、「誰も変化をコントロールすることはできませんが、誰もが変化を先取りすることはできます。」と有名に述べました。中国のプロセス産業はこの原則を受け入れ、常に時代の先を行くよう努めなければなりません。低炭素排出削減は国家の責務であり、歴史的な使命であり、プロセス企業の義務です。- 「低炭素」を受け入れることは、これらの業界にとって大きな使命です。-
VII.職場の安全性の自動化
職場の安全における自動化は、近年頻繁に使用される用語になっています。この急増は、さまざまな職場事故の継続的な発生に起因しており、安全性を強化するための自動化技術への需要が高まっています。現在の緊急の優先事項は、自動化や情報化などの先進テクノロジーを効率的に活用して職場の安全基準を高める方法です。そこで、国は「安全のための科学技術」戦略を打ち出しました！安全性の開発も同様に自動化と切り離せません。製造における安全は、機械的安全とプロセスの安全に分類できます。
機械の安全性は主に人員を保護するものであり、大きな注目を集めています。安全スイッチ、安全ボタン、安全ドア、安全マットは、安全センサー、安全 PLC、安全バス、安全イーサネットなどの製品とともに、工場では不可欠なものとなっています。プロセスの安全性は、生産プロセスのセキュリティを保証します。現在、多くのオートメーション サプライヤーが安全ソリューションの提供を検討しています。真の安全ソリューションには、1 つまたは複数の安全製品を供給するだけでは不十分です。それは主にユーザーの機器の安全性を高めることです。ユーザーの機械や装置に安全機能を組み込み、生産プロセスに影響を与えることなく安全性の保証を向上させるには、さらに優れた開発が必要です。
自動化とは、人間の介入なしに、機械やデバイスが所定のプログラムや指示に従って自らを動作または制御するプロセスを指します。自動化テクノロジーの導入は、過酷な肉体労働、特定の頭脳労働、過酷または危険な労働環境から人々を解放するだけでなく、人間の能力を拡張し、労働生産性を大幅に向上させ、世界を理解し変革する人類の能力を高めます。したがって、機械、設備、システム、プロセス（生産および管理プロセス）は、人間の直接の関与を最小限に抑え、またはまったく関与させずに、自動化された検出、情報処理、分析と判断、および操作制御-すべて人間の要件に従って-）を通じて、所定の目的を達成します。安全自動化とは、自動化技術による「安全のための科学技術」戦略を実践し、安全な生産を実現することを指します。特定の業界に適用される場合、安全オートメーションは次のような異なる形式になります。 - 炭鉱安全生産オートメーション - 石油化学安全生産オートメーション - 化学安全生産オートメーション - 冶金安全生産オートメーション - 輸送安全生産オートメーション - スマート ビルディング安全生産オートメーション - 他の業界における安全生産自動化
Ⅷ.エネルギー-節約と消費-自動化の削減
近年、中国のオートメーション技術開発において「省エネ・消費量削減」が非常に重要な概念として浮上している。 「省エネ、排出削減、科学の発展」は中国経済成長の戦略的指針となっている。
推計によれば、中国はGDP1ドルを生み出すために米国の4.3倍、日本の11.5倍のエネルギーを消費している。中国のエネルギー利用率は米国の26.9％、日本の11.5％にすぎない。これは、エネルギー消費が中国企業の製品コストのかなりの部分を占めていることを示していると同時に、これらの企業におけるエネルギー節約の巨大な可能性も浮き彫りにしています。省エネと消費量削減による製品競争力の強化は十分に可能です。
機器製造業界は、技術変革のキャリアおよび媒体として、基礎的な「手段指向」セクターとして機能します。-その製品-あらゆる産業向けの生産装置-は、基礎インフラストラクチャの基盤を構成しています。広範な範囲、多様なカテゴリー、高い技術内容、他産業との強い相互関係を特徴とする中国の機器製造部門は、長年にわたってかなりの規模と技術的洗練を備えた包括的な産業システムに進化し、国家経済の重要な柱となっている。エネルギーを節約し、エネルギー利用効率を向上させることは、通常の生産業務を確保し、健全で持続可能な企業発展を達成するための長期戦略であるだけでなく、企業が市場の需要に適応し、コストを削減し、利益を増やし、環境パフォーマンスを向上させ、競争力を強化するために避けられない選択でもあります。{6}}企業が持続的な成長を遂げるためには、エネルギーの節約と消費量の削減を実施することが不可欠です。
時代が進むにつれて、省エネと排出削減の課題はますます困難になり、制御目標はますます厳しくなります。これらの目標の導入により、産業運営にはより高い要求が課されることになります。先進的な省エネ-消費量削減-技術を積極的に導入し、科学的な管理概念、モデル、プロセスを実装することは、企業がこれらの目標を達成するための重要な道筋です。技術革新に基づいた新しい技術、プロセス、材料、方法の推進と適用により、非効率な設備や高エネルギー消費量の製品群を段階的に生産から段階的に廃止することができ、エネルギーの節約と消費量の削減を進める上で重要な役割を果たします。{6}ハイテク革新を通じてエネルギーの節約と消費量の削減を推進することは、機器製造業界にとって不可欠なステップです。-それは、現代のハイテクがこの分野の発展に深く広範囲に影響を与えているからです。現代のハイテク技術の進歩により、機器製造業界には、より高度で新しく、より優れた要求が課せられています。ハイテク サポートは、機器製造部門における「省エネと消費量削減」の取り組みにも同様に不可欠です。-
たとえば、モーターのエネルギー効率、プロセスの最適化、廃棄物から資源への変換、廃熱の利用、企業変革、新エネルギーの導入はすべて、本質的に自動化テクノロジーと結びついています。{0}{1}
IX.産業用制御ソフトウェアの開発
産業用制御ソフトウェアの進歩は、オートメーション技術のもう 1 つの重要な側面です。 1990 年代以降、IBM による相次ぐミドルウェア ベンダーの買収により、ミドルウェアがエンタープライズ IT アーキテクチャの中核に昇格し、ソフトウェアの重要性と中心的な役割が徐々に強調されました。その後、IBM は Lotus や DB2 などの有名なソフトウェア会社を買収しました。ソフトウェアはハードウェアとともに進歩し始めました。 2004 年、IBM は PC 事業を Lenovo に売却しました。{6}これはハードウェアの黄金時代の終わりとソフトウェアの隆盛期の幕開けを示す動きです。
産業用制御では、組み込みソフト PLC の出現に代表されるように、ハードウェア ソフトウェア化が重要なトレンドとなっています。現在、市場には、ドイツの 3S Software が開発した最新の CoDeSys V3.4 ソフトウェア (CoDeSys プラットフォームに基づく組み込みシステム ソフト PLC) が搭載されています。 「再利用性」を中心とした「オープンで再構成可能な自動化」のコンセプトを支持しています。このソフトウェアは IEC 61131 開発環境内で動作し、ラダー ロジック、フローチャート、ブロック図、高度な ST 言語を含む複数の産業オートメーション標準言語をサポートします。
ソフトウェアの再利用は、コンピュータ ソフトウェア エンジニアリングにおける方法論と理論を表しており、基本的にソフトウェア開発における冗長な作業を排除するソリューションとして機能します。これは、ソフトウェア開発の生産性と製品品質を向上させるための実証済みのアプローチを構成します。ソフトウェアの再利用には、既存のソフトウェアとその効果的なコンポーネントを活用して新しいソフトウェアまたはシステムを構築することが含まれ、それによって開発時間とメンテナンスコストが削減されます。これは、ソフトウェアの生産性と品質を向上させるための重要なテクノロジーです。
ソフトウェアの再利用を実現するための重要な要素（技術的要素と非技術的要素の両方）には、主に、ソフトウェア コンポーネント テクノロジー、ソフトウェア アーキテクチャ、ドメイン エンジニアリング、ソフトウェア リエンジニアリング、オープン コンポーネント プロセス、CASE（コンピュータ支援ソフトウェア エンジニアリング）テクノロジー、およびさまざまな非技術的要素の 7 つの側面が含まれます。-ソフトウェアの再利用の利点は次のとおりです。(1) 生産性の向上 (およびその結果としてのコスト削減)。 (2) ソフトウェアの品質が向上しました。 (エラーはより迅速に修正できます)。 (3) ソフトウェアの再利用を適切に活用することで、システムの保守性が向上します。
CoDeSys ソフトウェアは、ソフトウェアの再利用の利点に加えて、再構成可能な製造機能も備えています。再構成可能な製造は、製造システムの再構成の管理と制御をガイドするプロセスです。これにより、製造システムが環境の変化に効果的に対応できるようになります。再構成可能性とは、ハードウェア モジュールやソフトウェア モジュールが、変化するデータ フローや制御フローに基づいてシステム アーキテクチャとアルゴリズムを再構成 (またはリセット) できるシステムを指します。これには、組織の再構成可能性、ビジネスプロセスの再構成可能性、製品の再構成可能性、製造現場の処理システムの再構成可能性、および再構成可能な情報プラットフォームが含まれます。
再構成可能なシステムの最も顕著な利点は、特定のアプリケーション要件に合わせてアーキテクチャを変更できることです。絶え間なく変化する市場に直面し、製造システムが市場の需要の変化に迅速かつ経済的に対応できるようにする方法は、今日の製造業にとって大きな課題となっています。-従来の機械化された自動生産ラインは、バッチ生産のスケールメリットをもたらしますが、市場の変化に対応する機敏性に欠けています。柔軟な製造システムは製品のプロトタイピングと生産サイクルを短縮できますが、回収期間が長い多額の投資が必要です。したがって、既存の製造リソースを最大限に活用しながら、大量生産の利点と、動的に変化する製造環境への迅速な適応性を組み合わせた、新しい製造パラダイムが緊急に必要とされています。これに関連して、最近提案された再構成可能な製造システムは、これらの要求を満たす効果的なソリューションを提供します。
さらに、シーメンスが推奨する TIA ポータル (博途) は、TIA (Totally Integrated Automation) コンセプトに基づいてシーメンスが開発した革新的なエンジニアリング ソフトウェア プラットフォームを表します。すべての自動化タスクを単一のエンジニアリング構成環境内で管理し、設計者の作業を簡素化し、効率を高め、コストを削減します。ユニファイドコミュニケーション、ユニファイドプログラミング、ユニファイドデータを実現することで、完全かつ有機的に統合されたシステムを形成します。これにより、自動化ソリューションを実行するための完全に統合されたプラットフォームに対する業界の期待が満たされ、単一のソフトウェア スイート内で製品設計、機械設計、自動化設計を集中管理できるようになります。その結果、これは現在利用可能な最も直観的で効率的で信頼性の高いエンジニアリング テクノロジ ソフトウェア プラットフォームとしての地位を確立しています。この発展は産業制御分野で注目を集めるに値します。
X. シミュレーションとモデリングの汎用化
ネットワーク化されたモデリングおよびシミュレーション技術は、この分野における現在の研究のホットスポットです。その技術範囲とアプリケーション モデルは、ネットワーク テクノロジの進歩とともに拡大し、進化し続けています。ネットワーキングおよびコンピューティング技術の急速な発展により、私たちはユビキタス コンピューティングの時代を迎えています。ユビキタスコンピューティングは、コンピューティングと通信で構成される情報空間を確立し、人間の生活の物理空間と融合してインテリジェント環境を形成します。
このインテリジェントな空間内では、個人はいつでもどこでもコンピューティングおよび情報サービスに透過的にアクセスできます。ネットワーク化されたモデリングおよびシミュレーション技術は、普遍化に向けて進化します。ユビキタスコンピューティングを統合した「ユニバーサルシミュレーション技術」は、情報と物理空間の融合を実現し、現代のモデリングやシミュレーションの研究開発、応用を新たな時代へと押し進めます。
将来の複雑で異種混合の動的なユビキタス コンピューティング環境に向けて、ユビキタス シミュレーション システムは次の基本的な特性を示します。
⑴ ユビキタスなアクセシビリティ:シミュレーション リソースは遍在しています。グリッド テクノロジーを活用するシミュレーション グリッドにより、日常生活の中でさまざまなソフトウェアおよびハードウェア シミュレーション リソースをサービス指向で提供できます。-これにより、複雑で異種のユビキタス コンピューティング環境からユーザーが保護され、シミュレーション リソースが普遍的に利用可能になり、「ユビキタス」の問題に対処できます。
⑵ いつでもどこでも：ユーザーは、専用のコンピュータに接続することなく、職場や居住場所でシミュレーション サービスにアクセスできます。グリッドテクノロジーは、シミュレーションアプリケーション端末をネットワークの隅々まで拡張し、ユーザーを時間的および空間的制約から完全に解放します。ネットワークに接続された任意のデバイスは、グリッド環境内のシミュレーション リソースとサービスにアクセスでき、「いつでも、どこでも」アクセスの要件を満たします。
⑶ アダプティブ：シミュレーション情報空間は、変化する条件に適応する一貫したシミュレーション サービスを提供し、ユーザーのニーズに合わせた計算環境を提供します。
⑷透明：ユーザーは最小限の意識的な努力でシミュレーション サービスにアクセスします。このインタラクションは非常に自然であり、-ユーザーが気付かない場合でも-、暗黙的なインタラクションと呼ばれるものを具体化しています。
ユビキタス コンピューティングの概念とテクノロジーをシミュレーション グリッドに統合することで、ユビキタス シミュレーション環境の新たな要件{0}}モビリティ、適応性、インテリジェンス、アプリケーション モデル-に効果的に対処し、シミュレーション情報空間がユーザーのニーズに合わせた適応環境と一貫したサービスを提供できるようになります。グリッド コンピューティングとユビキタス コンピューティングの統合テクノロジー-ユビキタス シミュレーション グリッド テクノロジー-は、ネットワーク化されたモデリングとシミュレーションの研究と応用における新たな焦点として浮上します。
要約すると、オートメーション テクノロジーの現在のトップ 10 トレンドは、オートメーションのイノベーションが、統合、コミュニケーション、コラボレーション、エネルギー効率、安全性、標準、オープン性といったいくつかのキーワードに要約できることを明らかにしています。これにより、数多くの新しい製品やコンセプトも生まれました。長年にわたり、新しい自動化は製造業の急速な発展を促進する最も直接的な原動力となってきました。必然的に「イノベーション」の原動力となるこの力は、インテリジェントなものづくりの時代に燦然と輝くことでしょう！