近年来,我国连续流程自动化(Direct Control System,即DCS)领域的发展呈现出迅猛态势,其主要应用领域集中在能源及重化工行业。得益于国家政策的长期大力扶持,该行业内对于DCS的认知和关注程度极高,与世界领先水准的差距正逐渐缩小。然而,在间歇性流程自动化(在国外通常被称为“工厂自动化”,简称FA)领域,所面临的挑战日益严峻。
值得注意的是,尽管我国自主研发的控制系统在某些方面已经取得显著进步,但在涉及到重大工程的关键、核心以及主体设备等方面,仍然难以获得广泛应用,这一市场的主导权依然牢牢掌握在外资品牌手中。
工控技术的发展滞后无疑是导致我国工业规模庞大但竞争力不足的重要因素之一,同时也给产业安全和国家经济安全带来潜在风险。
当前,我国在自主开发PLC工控系统方面,最为迫切的需求便是构建一个具有高度通用性的工控系统平台。
总的来说,我国的工控行业整体上尚处相对弱势地位,与国际先进水平之间存在着约10至15年的差距。具体表现在以下几个方面:技术差距较大、市场信任度偏低、外资品牌竞争优势明显等等。
(一)在重大装备领域,DCS的应用取得了显著成果,但现场仪表和顶层系统的实力仍显薄弱。
在上世纪80年代,我国所采用的DCS产品几乎全部来自国外。为了解决这一问题,国家曾组织力量对进口成套重大装备的自控系统进行技术消化吸收,原机械、电力两大部门联手攻关,并成功在大型火力发电机组领域实现突破。如今,由我国自主研发的超临界300至600兆瓦火电机组主控DCS系统已成功应用于数十台机组,经过多年的实际运行验证,表现出色。在此过程中,一批优秀的本土企业崭露头角,例如北京和利时、浙江大学中控、新华中控等。此外,上海自动化仪表、国电智深公司同样具备了在300至600兆瓦机组主控DCS方面的同等实力。然而,由于工程应用能力、产品质量以及声誉等方面的限制,这些产品的应用范围除了电力行业之外,更多地还是局限于中小工程项目,或者仅限于大型工程项目中的次要部分。至于用量更为巨大的大型石化工程主控系统,至今仍未能实现国产化。
我国自控产业链的两端——底层的现场仪表(特别是变送器和执行机构)以及上层的综合自动化软件,无疑是最为薄弱的环节。据统计,我国自行设计制造的智能变送器仅占据国内市场份额的9%。而在顶层综合控制软件方面,由于工控企业对用户工艺特性的理解不够深入,经验积累不足,严重制约了其顶层集成能力和迅速切入细分市场的能力(另一方面,工控企业受到国家有关设计企业资质门槛规定的限制,也是影响其发展的重要因素)。此外,用户市场对本国工控技术/产品的认可度较低,进一步阻碍了自主研发的工控产品在实践中不断提升的可能性。
综观以上所述,我们可以发现,国产控制系统在进入重大工程的关键环节、核心领域以及主要设备方面仍存在着极大的困难,而这一市场目前仍牢牢掌控在外籍工控系统的手中。
其次,对于广泛分布在中国离散型工厂中的自动化PLC系统而言,其发展状况并不令人鼓舞。尽管PLC技术在当今已应用于除大型化工、电力以外的几乎所有工业领域,然而,值得注意的是,我国PLC应用市场超过95%的份额已经被外籍产品占据,本土企业在此环境下处于明显的弱势地位。
跨国公司的产品享有零部件进口免税等政策优惠,使得本土厂商在家门口就面临着强大的国际竞争压力,几乎没有任何还手之力。
再次,PLC系统在我国难以实现自给自足,行业内的研发平台也相对匮乏。首先,我国本土企业及相关机构规模较小且业务分散,未能形成足够的影响力。这些企业中有部分是从原工业部门承担行业共性技术的研究所或大学科研单位改制而来,例如和利时、浙大中控、北京机械自动化研究所等。
其次,截至目前,我国企业并未真正掌握FA工控的核心技术。我国PLC厂商的技术大多建立在外国的控制技术之上,其主干基础硬件几乎完全依赖外国公司供应,基础软件亦需从海外引进。因此,我国PLC厂商的业务仅限于利用进口硬件与基础软件,根据特定工艺控制的需求,运用ICT技术进行集成并开发应用软件。在系统的设计技巧、系统可靠性、产品质量(一致性、可靠性)以及市场声誉等方面,与国外先进水平相比仍存在显著差距。即使是国内引以为傲的数控系统,情况亦大致相同。
第三,作为科研性质的工控企业,由于规模较小且专业分散,缺乏国内统一标准的硬件和基础软件支持,导致其在市场竞争中孤军奋战,无法形成规模效应。
第四,受到外资的控制与挤压,我国一些曾尝试自主开发PLC硬件平台的企业,其产品刚刚崭露头角,便遭遇跨国公司迅速降价的打击。由于PLC系统属于技术密集型的成熟产品,本土产品初登市场之际,无论是性能还是价格均不具备竞争优势。再加之缺乏国家政策扶持,在市场竞争中根本无以立足,陷入了"市场信誉度低——缺乏实践与改进机会——市场信誉进一步降低"的恶性循环。
最后,产学研结合的实际困境在于:国家工业管理机构历经多次变革,部分承担行业共性技术研究的研究所转为企业,原有研究进程被迫中断,技术积累流失或老化。