慧聚:基于知识工程的工业技术软件化
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1.2 新工业的标志

信息就是“序”,用于描述对象之间的关系,奠定了信息社会的基础。用文字描述的自然语言也是“序”,挖掘语言背后的信息用于工业,是人工智能的基本内涵,也是新工业的主要技术路线。新工业的标志是对语言资源的挖掘。

1.2.1 PLC是新工业的起点

以物质为基础的工业发展到1946年,计算机出现了,这标志着工业进入了一个新时代。这个时代的特点是语言的特点,语言的特点就是复制,这也是文化传承的基本方式。

新工业就是指1969年PLC(可编程控制器,Programmable Logic Controller)应用于机器之后带来的工业新形态,又叫新兴工业、新工业革命、第四次工业革命等。

PLC嵌入机器、控制机器,改变了机器原来纯物质的、刚性的、硬件的形态,而成为一种软硬兼施、时序的、语言的形态,使工业发展进入了一个新时代,因此PLC的应用成为新工业的标志起点。

PLC的发展历程如下:

1968年,美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求;

1969年,美国研制出世界上第一台可编程控制器PDP-14;

1971年,日本研制出第一台DCS-8;

1973年,德国研制出第一台PLC;

1974年,中国研制出第一台PLC。

20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入PLC,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。

20世纪70年代中末期,PLC进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入PLC中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初,PLC在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产PLC的国家日益增多,PLC产量日益上升。这标志着PLC已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持30%~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力方面取得突破,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期,PLC的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机,诞生了各种各样的特殊功能单元,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用PLC的工业控制设备的配套更加容易。

微处理器由于体积小、功能强、价格便宜,很快被用于PLC,美、日、德等国的一些厂家先后采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU),使PLC的功能增强、工作性能加快、体积减小、可靠性提高、成本下降。

1.2.2 复制是新工业的手段

机器有了程序,就和计算机有了软件一样,工业的方式就变成了软件操作,其中最重要的就是装系统、灌程序,本质上就是一个复制功能,这从根本上改变了工业化的方式。

传统工业是一个个组件装配调试,而新工业的方式是批量生产之后直接灌程序,由程序来控制系统并维护系统。

随着硬件设备的可靠性越来越高,由硬件引起的工业故障越来越少,但由于PLC的引入,由工业软件导致的故障却越来越多,也越来越严重,因为信息具有长程关联的特性。很多严重的工业故障都是由计算机软件引起的,如2019年3月5日美国西部一家未具名的公用事业公司“电力系统运行中断”,对加利福尼亚州、犹他州以及怀俄明州造成了影响,虽然没有造成电力供应的任何中断,但该事件涉及受影响组织所使用的防火墙的Web界面中的漏洞。而解决该问题的办法不是把计算机卸下来进行清洗和修理,而是重装防火墙软件,也就是解决问题的方式是复制一段计算机代码。

新工业的发展首先是要提升产品竞争力。在物质领域提升产品竞争力的空间有限,因此需要提高产品的科技水平,使得在满足同样功能的前提下,产品的质量更好、价格更便宜。只有这样,发展中国家的工业化才有可能实现。中国工业化的成功也证明了这一点。很多高端设备大幅降价,背后靠的是自主可控的科技,尤其是软件所承载的科技水平。

新工业的核心是信息化。发达国家都是在工业化之后推行信息化的,由于这些年信息化发展迅速,因此可以在工业化的过程中同时推进信息化,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,从而发挥后发优势,实现生产力的跨越式发展。信息化与物质化最根本的区别在于,信息是序,而物质不是序,比如顺序、秩序、程序、次序等;一样的物质不一样的排列顺序决定了物质的存在形式,比如同样的水分子,按照固定顺序排列的水分子所对应的物质是固态水,水分子顺序能够改变所对应的物质是水蒸气;与复制是生命信息基因存在的主要方式一样,复制也是工业信息信息化最重要的实现方式。

中国的复制不仅仅是一种学习方法,中国对传统文化的传承和尊重,本质上就是一种复制和在复制基础上的创新,因此复制还是中国文化传承的基本方式。这种方式应用在工业领域,就是学习和创新,就是站在前人的肩膀上实现超越。

1.2.3 工业系统是新工业的进化路径

2015年10月14日,国务院常务会议上强调“互联网+双创+中国制造2025,彼此结合起来进行工业创新,将会催生一场‘新工业革命’。”

从形态上看,手工业—工业革命—新工业革命的进化路径是按照点—线—面—体的结构进化趋势演进的,因此新工业革命的出现将使人们生活的各个方面发生根本性的变化。如互联网的加入,使原来分立的各工业节点长程关联起来,构成了一个更庞大的复杂的工业系统,这个系统具有非线性跃迁的能力,将使得人们的生活进入一个新状态。比如互联网的移动支付、大数据行程给人们带来的极大的生活便利和安全保障,都是一种新的生活形态;未来工厂的生产方式也将向远程的、智能的、无人的、语言的方式发展,使得生产的方式也发生质的改变。