发展自动化成套系统是装备制造业的关键之一

　题记：日前，在中科院沈阳自动化所举行的中国工程院“工业自动化的发展”工程科技论坛上，浙江大学工业自动化国家工程研究中心、中国工程院院士孙优贤做了题为《我国装备自动化的现状和主要任务》的报告，指出，我国对许多大型设备，如大型综合机床、大型工程机械、大型矿山装备、大型冶金装备、大型化工装备等，都有相当的制造能力，但独缺与之配套的自动化成套系统。自动化成套系统是大型装备的重要组成部分，没有自动化成套系统，大型装备就没有灵魂。所以，目前发展大型装备必须同时发展自动化成套系统，这是发展装备制造业的关键之一。

　　孙优贤说，装备制造业特别是重大装备制造的鲜明特点是：需求弹性大、产业关联程度高;研制周期长，需要投入大量资金;成套性强，需要各个行业的紧密配合;技术难度大，需要各种高技术的高度集成;科技含量高，对经济增长具有很强的带动作用，对国民经济发展、产业结构调整具有重要意义。

　　我国装备工业取得了许多重大成就

　　在发电装备方面，2005年完成9000万千瓦，到2005年底，全国发电装机容量达到50841万千瓦，同比增长14.9%;全国发电量完成24747亿千瓦时，同比增长12.8%;全社会用电量完成24698亿千万时，同比增长13.5%;到2010年全国装机容量将达到6.5亿千瓦。我国发电装备已形成以哈尔滨电站设备、中国东方电气、上海电气三大制造基地为代表的自主产业能力，正在运行的200多套20万千瓦火电机组中，国产化机组占70%，40多套60万千瓦火电机组中，国产化机组占25%以上。在消化、吸收的基础上，已能生产600MW亚临界、超临界、超超临界煤电三大主机，能够批量生产1000MW大型火电机组、1000MW大型核心机组、700MW大型水电机组，以及大型燃气轮机和大型循环流化床锅炉。

　　在石化装备方面，百万吨级乙烯装备以及大型PTA成套设备已经成为石化装备振兴的重中之中，它代表当今世界石化装备的最高水平。2005年，我国乙烯生产能力为900万吨/年，预计2010年我国乙烯需求量将达到2500万-2600万吨，而生产能力只能达到1400万吨，只能满足国内需求的55%，预计到2010年我国需新增80万-100万吨级的乙烯成套装置约8套。我国已能成套提供1000万吨级煤油厂，300万吨加氢精制、150万吨加氢裂化装置所需要设备。我国自己设计制造的6000米电驱动沙漠石油钻机、大型乙烯工程主要设备（包括乙烯裂解装置、聚乙烯装置以及聚丙烯装置等）、30万吨合成氨装置关键设备、大型城市煤气化装置等大型设备，也在国家重点工程中广泛使用。

　　在冶金装备方面，我国已能生产1700热连轧、1780冷连轧、3500中厚板连轧等具有国际先进水平的冷热连轧机、板坯连铸机、大型浇结机、4063立方米高炉、6米焦炉、200万吨级大型露天矿成套设备，以及大型粗铅冶炼的艾隆炉、烟化炉、焙烧炉等，优势制造企业有第一重机厂、第二重机厂、上海重机厂、沈阳机制厂、太原重机厂。

　　在数控装备方面，我国数控技术起始于1958年，经过50年不平凡的发展历程，我国国产数控装备的研发和产业化取得了实质性进展，到2003年，国产数控机床的国内市场占有率达到了50%，配备了国产数控系统的普及型也达到了10%。我国已奠定了数控技术的基础技术，形成了华中数控、航天数控等数控系统生产厂，兰州电机、华中数控等伺服系统、伺服电机生产厂，北京一机、济南一机等数控主机生产厂。

　　近年来我国的装备自动化也取得了重大进展

　　在发电装备自动化系统方面，HOLLIAS-MACS、HOLLIAS-PLC、HOLLIAS-PADS等分布开放式控制系统、现场总线开放式控制系统、电站集散控制系统等重大装备自动化系统，突破了实时数据复制技术、数据分流和截取技术、智能故障诊断技术以及炉、机、站各系统融合技术等一大批技术难关，使系统从工艺水平到体系结构，从硬件性能到软件功能等方面，都达到了进口同类产品的先进水平，MACS还通过了IE级的核安全认证，该系统在600MW机组击败众多跨国公司，成功中标4个项目，并在核电中取得了很好的应用业绩。

　　在冶金装备自动化系统，冶金自动化研究院已能够独立开发并完整掌握大型热轧连轧机传动交流调速系统技术，攻克了大功率交交变频器设计理论及制造技术，交交变频器热连轧机传动速度控制和抗扭振技术，交交变频器热连轧机负荷观测及控制技术等八大技术难关，并在攀钢1450热连轧、川威950热连轧、北台850热连轧、建龙1780热连轧的自动化系统中取得成功应用。

　　在石化装备自动化系统，SupconDCS、WebfieldECS等重大装备自动化系统，综合运用装置建模技术、先进控制技术、智能控制技术、装备优化技术、故障诊断技术、数据挖掘技术和相关工艺技术，成功解决了大型炼油厂、大型化工厂、大型石化厂等重大装备的优化与控制;同时还研发了Multif系列多功能仪表，Superfield系列智能变送器，最终形成重大装备的成套自动化系统。目前该系统已销售4000余套，在该领域占有57%的市场份额，成为国内应用数量最多、应用领域最广的控制系统。在与众多国外大公司的竞标中，屡屡中标。

　　在轻工装备自动化系统，昆明船舶在云南红河卷烟厂实施制丝机自动化系统，该系统运用图像识别技术，通过高速摄像，鉴别快速通过的烟丝中的杂质，识别率达到84%，精度仅次于美国一个百分点。系统在特种检测技术上取得突破，用红外技术快速在线测定烟丝水分，用核辐射技术在线测定烟丝重量，用射线快速在线测定烟丝粒度，所有检测精度都达到了国际先进水平。这些关键技术在新型8000公斤/小时制丝机上获得成功应用，使红河卷烟厂获得三个世界第一：自动化总体水平，人均实物劳动生产力，单一品牌销售。该系统已在国内大中型卷烟厂广泛应用。

　　我国装备自动化存在的主要问题

　　自主创新能力低下，自主知识产权匮乏。具体表现在国产高端自动化产品奇缺，市场竞争力不强。2004年，我国国产控制系统为3240套，占61%，但国产高端控制系统的市场份额只占5%;与装备自动化系统配套的国产智能变送器，2004年的市场占有率为27%，但高端智能变送器不到5%;特别适合于大中型装备的成套专用控制系统或成套专用优化系统，2004年国产系统的市场份额达到30%，但国产高端成套专用控制系统或优化系统几乎为零。

　　产品性能存在差距，进入重大工程困难。我国大部分控制系统由于在高可靠性、高稳定性、高环境适应性，以及数字化、智能化、集成化等方面，与国外先进产品存在较大差距，同时由于政府认识上的原因，国产控制系统进入我国重大工程的关键装备、核心装备、主体装备十分困难，绝大部分被国外控制系统所垄断。如核电装备，在秦山核电站、大亚湾核电站等应用国产控制系统25套，但全部都在外核。又如石化装备，在大型炼油厂、大型化工厂等应用3000余套，但在核心装备上应用的还不到50套。

　　控制系统“中间强，两端弱”的现象十分严重。国产装备自动化系统中的主控系统，研发力量强大，投入资金充足，技术成果丰富，产品质量较高。但是作为控制系统的两端——变送器和执行器，长期以来投入严重不足，研发力量单薄，产品质量低下，我国自行设计制造的智能变送器在国内市场占有率只有国外产品的十分之一，智能执行器更是如此。与以微型化、数字化、智能化、集成化、网络化为特色的，以高精度、高可靠、高适应为目标的，体积小、重量轻、成本低、功耗小的高质量产品相比较，有着很大的差距。

　　公用工程大型装备自动化控制系统十分落后。公用大型工程装备指的是大型工程机械装备、大型矿山机械装备、大型口岸工程装备、大型交通工程装备、大型城市工程装备等，长期以来，资金投入不足，研发力量薄弱，缺乏现代控制理论、方法、技术的融入。我国自行设计制造的大型挖掘机、大型摊铺机、大型装载机等重大装备，控制系统绝大部分由国外提供。我国自行设计制造的大型注塑机、大型综合机床等重大装备，成套自动化系统都由国外提供。这些因素严重影响我国装备制造业的快速发展。