装备制造业,尤其是重大装备制造业,有着自己鲜明的特点:需求弹性大,产业关联度高;开发周期长,需要投入大量资金;成套性强,需要各行业的密切配合;技术难度大,需要各种高科技的高度集成;高科技含量对经济增长具有强大的带动作用,对国民经济发展和产业结构调整具有重要意义。成套自动化系统是大型设备的重要组成部分。没有完整的自动化系统,大型设备就没有灵魂。因此,目前大型装备的发展必须伴随着成套自动化系统的发展,这是装备制造业发展的关键之一。
近年来,中国的工业装备有了很大的进步。例如,在冶金设备方面,中国已经能够生产国际先进的热连轧、冷连轧机组,如1700热连轧机组、1780冷连轧机组、3500中厚板连轧机组、板坯连铸机、大型连铸机、4063立方米高炉、6米焦炉、200万吨大型露天矿山成套设备,以及大型粗铅冶炼的埃隆炉、烟化炉、焙烧炉等。
在冶金设备自动化系统方面,冶金自动化研究院已经能够自主研发并全面掌握大型热轧机驱动交流调速系统技术,攻克了大功率交交变频器设计理论与制造技术、交交变频热轧机驱动速度控制与抗扭振技术、交交变频热轧机负荷测控技术等8项技术难关。
我国工业装备自动化系统自主创新能力低,缺乏自主知识产权。具体来说,国内高端自动化产品匮乏,市场竞争力不强。目前国内高端成套专用控制系统或优化系统几乎为零。
我国大部分控制系统在高可靠性、高稳定性、高环境适应性、数字化、智能化和集成化方面远远落后于国外先进产品。国内控制系统很难进入国内重大工程的关键设备、核心设备、主体设备,大部分被国外控制系统垄断。产品性能有差距,难以进入重大项目。
同时,控制系统“中间强两头弱”的现象十分严重。国产设备自动化系统的主控系统R&D力量雄厚,投资充足,技术成果丰富,产品质量高。但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,研发力量薄弱,产品质量低下。我国设计制造的智能变送器在国内的市场份额只有国外产品的十分之一,尤其是智能执行器。与以小型化、数字化、智能化、集成化、网络化为特征,以高精度、高可靠性、高适应性为目标,体积小、重量轻、成本低、功耗低的优质产品相比,差距较大。
大型公共设备的自动化控制系统非常落后。大型公共工程设备是指大型工程机械设备、大型矿山机械设备、大型港口工程设备、大型交通工程设备、大型城市工程设备等。长期以来,资金投入不足,研发力量薄弱,缺乏现代控制理论、方法和技术的集成。我国自行设计制造的大型挖掘机、摊铺机、装载机等主要设备的控制系统大多由国外提供。
业内专家表示,中国需要从以下六个方面推进高端工业自动化技术的产业化。
一是搭建高端工业自动化硬件平台,提升新一代主控系统产品质量。
其次,构建高端工业自动化信息集成平台,提高和拓展综合自动化系统的应用深度和广度。以综合生产指标优化为目标,结合我国重大建设项目和改造项目,建立大型工程过程综合自动化系统。
第三,面向大规模工业过程瓶颈的关键装置关键控制与优化系统。与生产过程紧密结合,解决长期困扰相关工业生产的关键检测技术、建模技术、控制技术和优化技术是高端工业自动化技术产业化的重要实施内容,包括:冶金行业大型高炉专家系统、大型冷热轨机专用检测技术、过程建模技术、具有多系统协调功能的优化技术、基于数据挖掘的操作优化技术、基于模型参数的自适应智能控制技术等。
第四,“三高”管理的全套专用控制装置和专用优化系统。冶金、有色、电力、化工、建材、造纸是我国工业生产中能耗较高的六大行业,也是环境污染最严重的六大行业。在六大行业大型工矿企业中,选择重点耗能设备和重点污染源,实施分别以节能降耗和污染控制为目标的成套专用控制装置和专用优化系统,是高端工业自动化的产业化内容。