工業(yè)安全:自動化領(lǐng)域的根本性挑戰(zhàn)

時間:2010-08-17

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:工業(yè)安全本身就是一個內(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的目標(biāo)。

      對工業(yè)安全的重視,是近年來國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注熱點,因此有必要對這個話題展開討論。

  工業(yè)安全本身就是一個內(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,我認為這是非常初級的認識。

      現(xiàn)在,國際、國內(nèi)對工業(yè)領(lǐng)域的要求,概括地講就是尋找經(jīng)濟(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)化問題,換成科學(xué)術(shù)語就是三重約束條件下,半自主行為的可持續(xù)選擇問題。

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

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

  筆者個人認為,今天的自動化技術(shù)有本征的缺陷,因此,需要進行根本性的變革才能跟上工業(yè)進步的節(jié)奏。理由如下:

  以邏輯過程為基礎(chǔ)的自動化行為已經(jīng)過時。大家知道FA|PA(工業(yè)自動化儀表和控制系統(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)的邏輯過程,遺憾的是,這種面向確定的邏輯過程的思考是與實際脫離的,超越邏輯的行為隨處可見,未來的自動化行為應(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)演進是短期行為,現(xiàn)在自動化領(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)的非實時性;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)點容量,但在信息領(lǐng)域,節(jié)點本身是相對靜態(tài)、均質(zhì)的結(jié)構(gòu),如計算機、交換機等,但工業(yè)網(wǎng)絡(luò)所需要管理的是彼此互相影響的“動作、行為與事件”,如運動行為、傳感與激勵行為等,這些動作與行為本身不可以完全地被地址標(biāo)簽捕獲,勢必有大量的行為與事件逃逸。

  廣義的機器行為與人智行為的管理困境,現(xiàn)在記錄一個機器的行為是容易的,但實時記錄人智行為(影像記錄除外)是相對困難的事。CNC(計算機數(shù)字控制機床)在加工過程中,有限的數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)一系列的加工動作,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)計的機器結(jié)構(gòu),對復(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的空客380的復(fù)合材料機翼,也需要現(xiàn)場操作者的自主行為。

  基于芯片和數(shù)據(jù)鏈路的自動化技術(shù)強烈地受到環(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化系統(tǒng)基本不存在,必須花費巨大的成本來保障工作環(huán)境的一致性,防護諸如電磁、太陽風(fēng)等侵害。發(fā)展非芯片的自動化技術(shù)迫在眉睫。夸張一點講,現(xiàn)在整個工業(yè)結(jié)構(gòu)中,受環(huán)境影響最大的就是自動化系統(tǒng)本身。

  安全算法沒有引起關(guān)注,現(xiàn)在的自動化技術(shù)領(lǐng)域只有面向功能的算法,沒有支撐功能的安全算法平臺。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)在可以用一個紅外探測裝置發(fā)現(xiàn)一個控制單元異常的宏觀表現(xiàn),如運行溫度的異常,但管理這個控制單元的功能算法并不能反映出這個功能算法的變異性。

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

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

  這是世界性的挑戰(zhàn)。對有遠見的企業(yè)家,更是前所未有的機會。

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