工业数字化发展范文

导语：如何才能写好一篇工业数字化发展，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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4月底，这个世界最大的工业技术展在德国举行。今年展会的主题为“工业融合——发现解决方案”，聚焦智能化、数字化工厂与能源系统的改造，并重点展示工业4.0的实际应用。工业4.0，结合发达的物联网和信息技术，除了显著提高工业生产效率与产品质量，更能精准地利用材料和能源，减少资源消耗与污染排放，推动工业领域的绿色发展。据赛迪顾问装备产业研究中心测算，以“工业4.0”引领的智能制造，将使我国总体生产效率提升25%～30%，降低40%以上的生产线能耗，总碳排放量减少20%以上。

 

智造带来的绿色变革

 

一辆蓝色的大众轿车前面，屏幕上不断变化的三维透视图向人们展示这辆车的内部结构和生产步骤。

 

“通过数字化软件的计算和控制，我们细致到机械臂给汽车喷涂的每一个动作，都做了优化，以减少多余的运动产生的能耗。”在汉诺威工博会最大的单体展台上，西门子(中国)有限公司数字化工厂集团及过程工业与驱动集团的专家刘锴告诉记者。目前，数字化的汽车生产厂已能把生产的整个生命周期，包括设计、规划、工程、生产，直到最终成品整合为一体，通过集成软硬件的一体化解决方案实现整个价值链的数字化无缝集成。

 

现场同时展示的一辆奔驰汽车，就利用了该公司NX软件进行产品设计及仿真模拟。“以前很多产品都要生产出来，才知道其实际性能和效果，通过软件模拟将虚拟与现实生产相结合，大大节省了设计时间成本和样车生产的能耗、资源成本。”刘锴说。

 

在展厅的“工业能源”板块，一个具有互动功能的灯箱模型，直观展示了能源消费者、传统发电方式、可再生能源、以及储能系统之间的相互影响和相互作用，参观者调节其中的不同因素，能直观看到从上游电网输入到输出，整个复杂环境下各要素的能源消耗量、发热发电量以及碳排放的变化。

 

数字化更变革了产品制造方式本身。“传统的制造方法是减材制造，也就是在制造过程中对材料不断削减加工，原材料消耗相对较大，而增材制造则在生产过程中，通过数字化控制把产品的材料一层一层地‘喷绘’上去。”刘锴说。3D打印就是增材制造的重要领域之一，可制造出之前用传统技术无法生产的复杂几何形状，以客户的需求决定产品的设计。

 

记者看到，展台展示了3D打印增材制造的三种主要方式。一种叫粉末层融合，就是把粉末状的材料一层一层地铺在粉末床上，再用激光把粉末熔化成所需要的形状;第二种是粉末熔积焊接，第三种是材料挤出，是把非常细的塑料丝熔化后再一层一层地堆积起来。

 

目前，已经有大型的跨国数字化工业技术供应商，能够提供涵盖整个价值链的一体化增材制造软件和自动化解决方案。

 

加速布局的数字化工厂

 

随着工业4.0的热潮从德国涌向全球，越来越多的中国生产企业也感受到数字化引领的工业变革。中国也提出了实施制造强国战略的第一个行动纲领《中国制造2025》，一方面推进制造业数字化、网络化、智能化，另一方面是工业能耗、污染物排放的下降。

 

在汉诺威工博会现场，某跨国企业中国研究院数字化工厂专家告诉记者，“2013年我们接到5家企业关于筹建数字化工厂的咨询，2014年这一数字增加到10家左右，去年上升到几十家。”

 

事实上，博览会展现的数字化案例并非纸上谈兵，在实践层面的数字化工厂已经在多地布局。

 

两年前，西门子在全球布局的第二个数字化工厂在成都落成。而在德国采访期间，记者有幸参观了成都这家数字化工厂的“姐姐”——安贝格电子制造工厂，其作为在欧洲乃至全球最先进的数字化工厂，被认为最接近工业4.0概念的工厂。

 

与以往充满噪音和油污的车间不同，安贝格工厂尽管还保留着上世纪八九十年代的红砖外观风格以及1万平方米的面积，但产能却较26年前提升了8倍，每年可生产约1200万件自动化产品，按每年生产230天计算，即平均每秒就能生产出一件产品，产品合格率高达99.9988%。

 

记者看到，明亮宽敞的厂房内不见烟气与灰尘，齐胸高的灰蓝色机柜排成一行。员工身着蓝色工服，并不需要自己动手生产，只有生产过程的开头部分，即员工将初始组件(裸电路板)放置到生产线上的环节，是人工执行的。此后的一切操作都是自动进行。期间只需要操作触摸屏，通过软件实现对机器的监控和调节。

 

工厂地面与地下仓库有一个个小孔洞连通，部件和电路板通过传送带从孔洞运上来，并自动运输到逐个生产环节的机器中，随即被机械臂抓取加工，之后再放到传送带上运往下一环节。

 

上述生产自动化的基础，是安贝格工厂对超过3亿个元器件建立了“身份证”。这些基础识别信息包括：材质、生产线位置、甚至当时用的扭矩是多少、用什么样的螺丝钉等等。当一个元件进入时，机器会判断该用什么温度以及时间长短，并可以判断下一个进入的元件是哪一种。安置其间的显示器上，不断刷新着数据并闪烁着红、黄、绿光，告诉工人们每个元器件的加工状况。

 

近2000亿欧元的市场蛋糕

 

当然，除了安贝格工厂这样的工业数字化顶尖案例，数字化工厂对于中小企业来说也并非高不可攀。

 

“现在每天全球产生的新信息总量达2EB，相当于2000年之前一年的信息量，到2020年全球数据总量将增长至2013年的10倍。目前，我们的自动化业务中，几乎80%的客户都是中小企业。”西门子数字化工厂集团首席技术官Bernhard Quendt博士表示，2.0阶段的自动化水平较低，很多是通过人力工作。要想迈向4.0阶段，首先要提高自动化水平，然后把不同的设备联系起来。

 

此次工博会上，博世、西门子等龙头企业都有相应的产品服务，使中小企业加入工业4.0的门槛有所降低，不少解决方案兼容现有生产线，使得中小企业不必另起炉灶。

 

在中国，已有大型的跨国数字化技术供应商与中国医药集团联合工程有限公司、金达控股有限公司、中信戴卡股份有限公司等中国企业建立了数字化企业的合作关系。又如今年3月份签约的中国石化油有限公司，将根据相关投资管理流程推进在3D实时虚拟现实工厂、生产调度及优化系统、节能系统、工厂运维系统。此外，中建钢构、华立集团也有数字化工厂的设想并进行了咨询或评估。

 

据市场调研机构预测，由于工业自动化的出现，数字化制造领域全球销售额将从2013年的约1600亿欧元，增长到2018年的约1950亿欧元。

 

工业4.0下的中国企业机遇

 

制造业转型升级呈现的巨大市场，亦成为国内智能技术供应商竞逐的舞台。

 

“中国政府推出了适合本国制造业发展的‘中国制造2025’战略。该战略核心是工业自动化和数字化。德国的工厂设备、企业软件和系统集成产品具有领先优势，在中国大受欢迎。中国本身在工业机器人、云计算等工业领域投资巨大，在信息通讯技术领域十分具有竞争力。中德两国在未来工业合作领域拥有巨大潜力。” 汉诺威工博会新闻发言人布里吉特·曼肯说。

 

记者从工博会了解到，与一些欧美大型企业信息集成度高、涵盖工业领域广相比，国内企业在特定的行业，尤其是具有中国特色的行业中，优势更明显。例如，作为我国乃至世界陶瓷机械的龙头，科达节能股份有限公司去年进军工业软件领域，推出了工业云平台，今年首次参加汉诺威工博会。

 

“以往在陶瓷生产中，喷墨打印机、炉窖、抛光设备都是独立运作的，出现了问题都要现场查看才能知道故障的原因进行处理。而通过物联网平台建立数据采集终端后，我们可以把这些设备的数据都传输到科大云计算支撑平台上，实现生产链条的远程监控，故障排查与控制。”科达研发院IT研究室副经理吴启荣说。陶瓷传统的生产工艺也因数字化发生变革，科达同时展出的陶瓷喷墨数字打印机，只要输入个性化的图案，即可实现自动批量打印。

 

该公司副总裁武桢坦言，虽然国外有的技术比较领先，但中国企业也有自己的优势。“国外大公司的设计往往缺乏中国应用场景的积累。”

 

在此次工博会上，华为携带创新的ICT产品、解决方案和11家客户及合作伙伴首次参加汉诺威工业博览会，主要展示其IoT(Internet of Things)联接管理平台。与工业云的工作流程类似，平台内置软件对海量数据进行分析处理。该平台可支持测绘、汽车、智慧城市等多个垂直行业的物联网应用。

 

“以华为为首的中国企业，在云计算、IoT、SDN等ICT技术等方面处于领先位置，而以德国为首的一些欧洲国家企业在传统制造业有一定的优势，这种合作是双方能力的互补，互相吸引。”华为西欧企业业务负责人表示。德国的SAP、库卡、宝马、奔驰等在传统工业领域很强大，但华为对ICT的理解很深，双方结合起来能达到落地的效果。

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摘要：我国经济的发展促进电气化水平的不断发展，与此同时，自动化技术的应用发展成为推动工业电气工程飞速发展不可或缺的重要因素。本文探究了电气工程与自动化技术在我国的发展现状以及自动化技术在工业电气工程中的主要方式、特点及发展趋势，旨在为工业电气工程智能化、职能化、一体化发展提供借鉴。

关键词：自动化技术；工业电气工程；特点；应用及发展

电气工程及其自动化是电气信息领域的一门新兴学科，与人们生产生活息息相关，近年来发展迅速。随着自动化技术在电气工程领域的实践和创新，自动化技术不断加深与各学科领域的紧密结合，电气工程发展不断创造质的突破，为我国经济发展做出了突出贡献。

一、电气工程与自动化技术发展现状

随着我国科技的不断进步，科学技术的更新为电气工程及其自动化技术发展奠定了理论与实践基础。自动化控制技术又进一步促进了行业之间的的交流与发展，进而推动了电气工程与自动化在商业领域的普遍应用，带动了经济高速发展。电气工程的高速发展离不开现代化信息技术的飞速发展与自动化技术在实践领域结合，二者相辅相成为电气工程的全面发展提供了高效的应用工具和优质的处理手段。另一方面，自动化技术在生物学、光子学及机电系统领域的拓展与融合又成为电气工程始终走在科技前沿的保证。以上因素的综合作用之下，电气工程与自动化技术满足了工业自动化发展需求，成为推动我国经济发展的重要支柱。

二、自动化技术在工业电气中的特点

1.低成本，高效率

自动化技术在工业电气中采用远程控制方式，有效的节省了材料、提高工程的可靠性，并且通过灵活的组合减少各种安装费用，结余了电缆。其采用的数据传输方式在特定设备上操作指令，完成指定工作。因为操作时指令传输转换的即时性，也保证了操作的精确性，有效的节省了时间，保证了失误操作发生的概率。如今，因其快速、高效的特点自动化技术已经被广泛应用于工业电气工程中。

2.削弱限制因素，完成高难度任务

长期以来，传统的电气工程作业中，一些特殊环境下工作，容易使工作人员身体受到影响，有危险系数的同时也降低了工作效率。自动化技术设计方便，便于系统维护，能够克服高强度辐射及紫外线和超低温等人体难以承受的恶劣环境，完成人工难以完成的高难度任务，在工业电气工程中的作用不可小觑。

3.智能控制，缩短周期

自动化技术通过智能化控制，减少大量的模拟量变送器、端子柜以及间隔设备等，完成对所要操作对象的智能控制，其强效的数据反馈系统进一步保证了电气工程中控制的高效性，缩短了整个系统更新周期。通过和监控系统的连接以及网络连接的`活组合，还能提高系统的安全性和可靠性，为电气工程高效运行提供了保证。

三、自动化技术在工业电气工程中的具体应用

1.诊断病因，完成实时监测

电气工程故障诊断中，传统的人工法诊断方法对人员的专业技术水平有着严格的要求，诊断起来复杂且可靠性低，数据问题以及设备问题有时处理不够及时。自动化技术则通过电子操控，大大降低了以上问题的发生概率。在电气工程电网调度中自动化技术通常应用于自动化控制系统中，通过运用局域网技术进行监控，及时调度电压信息，同时，根据监控反馈的可靠信息进行实时监测与分析比对。这样，在整个系统中电网调度系统完成自动预测，从而在可控范围内第一时间锁定故障并且排除故障，继而提高电网调度的运行效率、运行环境以及运行的敏感度以节约成本。

2.优化设计，实现操作智能化

电气化时代要求电力、电子技术、信息处理、电子计算机技术等领域的知识的融会贯通，电站运行的高效与否就取决于这些自动化技术能否在电站中充分运用。这就需要设计人员结合以上专业知识在实践中总结经验，反复研究与改进，探究出一套能够有效解决复杂问题的设计系统，用最便捷有效的方式解决复杂问题，提高运行过程中采集数据的精确度，改善设计样式，保证工程的自动化运转。另外，通过通过有效的设计，完成计算机设备、网络技术和传感技术的智能化操作与装置的自动监测。从而解决一定程度上的人力资源浪费，节省出来的这部分人可以运用于更有价值的地方。其次，改善了人工效率低，危险系数大的问题，提升了变电站数据提取的准确性。这也是电气工程追求安全化、智能化、稳定性目标的体现。

3.强化智能系统建设，实现控制自动化

传统的电气工程控制环节多，并且需要人工后台操作，在故障检测也只能通过逐一检查发现，找出故障点需要耗费大量人力物力，加强智能化技术在电气工程系统中的应用，实现自动化控制能够节约成本，提高效率。智能化系统建设包括三方面：专家控制、模糊控制和神经网络控制。其中的神经网络控制层次多、结构复杂，对其进行反向学习算法来判断和调控其中的子系统，实现信号处理精确化，效果显著。自动化控制技术应用于电气工程管理后，通过计算机设备、网络技术和传感技术的智能化操作，及时发现故障点，通过智能化监测对问题进行及时反馈，并且能快速的解决问题，提高供电效率。

四、自动化技术在工业电气中的发展趋势

1.智能化

自动化技术比起传统操控技术更趋向于智能化的方向发展。首先，一定程度的无人化操控通过调节下降和响应时间来实现对整个系统的控制，既节省人力又能控制系统的正常运行。其次，无需控制模型，使得自动化控制器大大提高了它的紧密系数，提高了评估、预测的可控范围。此外，自动化系统在处理不同数据时也表现出相当程度的智能化。具体表现在对数据的采集、处理与评估上，通过其他技术与设备的帮助，自动化系统准确评估所输入的具体数据，经过快速处理实现准确的评估。在遇到控制对象不稳定的情况时，自动化系统常常以其多样化处理方式取胜，但因为现实状况的复杂性，自动化技术在整体的控制上还存在一定的缺陷，有待技术上进一步的突破。

2.一体化

人与系统的一体化。系统控制代替人的体力劳动，还能代替人的脑力劳动，在一定程度上能够协助人员更好的进行工作。自动化系统在进行制造的时候，实现了人和整个系统的协调性，同时在管理和控制方面也得到了更好的发展。电气工业自动化在功能方面实现了代替人员体力劳动的作用，但这仅仅是自动化功能目标体系中的一小部分。自动化的功能表现在很多的方面，现在已经逐渐形成了一个有机的体系。

整个运作过程的一体化，从整个工业电气动态运作的过程来讲，自动化技术有着更为深刻的内涵。首先是程序单元，在这个基础单元中确定做什么、怎么做。其次是作用单元，主要是通过施加能量来进行定位，确保第一时间获取可靠信息。第三是传感单元，对性能和状态进行深入检测。第四是制定单元，通过制定单元筛选信息、监测信息，并对接收到信号的做出相应指令。

结语

自动化技术因其智能化、一体化的优势在电气工程中的应用广泛。加之其控制便利，操作简单，一定程度上解放了人力，提高了电气工程运作系统的效率，保证了整个电力运行的稳定性。在数字化飞速发展的今天，电气工程的自动化技术发展对我国经济发展具有显著意义，也是促进我国电气工程走向健康、持续、绿色发展的必由之路。

参考文献：

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【关键词】工业；电气自动化；发展；特点；趋势

工业电气自动化的发展，是一个非常严肃、必要的过程，更是关系到国家、社会、产业发展的因素，不仅如此，工业电气自动化系统还具有自动化水平比较高、实时性比较好以及管理功能比较强等等的优势。正是因为这样，必须正确地认识到我国工业电气自动化发展的重要性，了解目前的发展形式，这样才能够更进一步、更客观的体现出其意义，进而实施更好地发展措施，最终促进产业的整合、社会的进步以及国家的发展。

1关于工业电气自动化的发展状况

1.1 Windows 正成为事实上的工控标准平台

微软的技术如 Windows NT、Wind0WS CE和 IntemetExplore 已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动化领域，基于 PC 的人机界面已经成为主流，基于PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台简单的集成。因为在长期的电气自动化的应用中我们发现，简洁的操作程序会大大的提高电气自动化的工作效率。

1.2 IEC6113l

标准使得编程接口标准化在IEC6113标准诞生之前，国际上的几百家生产厂商和几百种电气自动化产品都没有一个统一的标准，这样不仅不利于技术的交流，也使得各种不同厂家的不同产品无法进行配置，在这种情况下，IEC6113l标准应运而生了。IEC6113标准不仅统一了各个电气产品的语言，也为接下来的电气自动化产品的生产提供了一个标准的参考方式，即无论哪家的电气产品生产企业的产品和配件都可以相应的搭配其他厂家的相应配件一起使用。由于 IEC6113l 标准的这一优势，使得它成为了目前国际上通行的电气生产标准，已经得到了行业内的广泛认可和应用。

2 技术与电气工业自动化

PC、客户机/服务器体系结构、以太网和 In-temet 技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融合，电子商务的普及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向：一方面是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取；另一方面，信息技术横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面，不仅包括传感器和执行器，而且包括控制器和仪表。Intemet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。信息技术革命的原动力是微电子和微处理器的发展。随着微电子和微处理器技术应用的增加，原本定义明确的设备界线，如 PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。

3电气工程的基本设计原则

3.1 优化供配电设计，促进电能合理利用

电气设备的主要运作能源是电能，所以，我们要注意在设计电气工程时尽量的做到节能环保。在能满足该电气工程所有的运行需要的基础上尽量减少对于能源的消耗，提高有限能源的利用率。其次，设备的安全运行，也是设计过程中考虑的关键，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；要保证供电和配电的安全运行，以及要有可靠的防雷装置；防雷设计，在保证系统进行特殊功能运行的情况下，还应有防静电等其他排除意外伤害的措施。

3.2 提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗

我们在设计的过程中，应首先满足建筑对运行要求的制定和维护其安全运行的前提下，尽力减少成本，最大程度的降低和减少各种消耗，这是与设计的合理性密切相关的，也是充分发挥设备功能的一种方法。一般的做法是选用节能设备和减少线路损耗等，所谓选用节能设备就是在系统设计之初，在相同的条件下要尽量选用能耗低的电气设备，从运行的长远角度来考虑节能设计，另外，减少线路损耗是指在运行的过程中，设备间的连接线路的长短也在一定程度上决定着一些非功能性的电能损耗量，所以，我们要尽量采用简洁的设计方案，减少线路运行中的电流损耗，节约运行能源。总之，提高电力设备的利用率，减少电能的直接或间接损耗，也是电气系统的设计的基本原则之一。

3.3合理调整负荷，提高设备利用率在满足水工建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。

4现场总线和分布式控制系统的应用

现场总线，比如说 Profibus、FF 以及 Interbus 等等，都是一种串行的连接智能设备、自动化系统的数字式以及双向传输的分支结构的通讯总线。从根本上来说，现场总线是通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视 / 控制软件和 PLC 的 CPU 与位于现场的远程 I/O 站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等等连接起来，并且将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来，而相应的分布式控制意味着 PLC、I/O 模块和现场设备通过总线连接起来，将输入 / 输出模块转换成现场检测器和执行器。

5 工业电气自动化的发展趋势

大力发展电气传动自动化技术，可以将我国的电气化使用提高到一定的水平，缩短与世界大国的发展距离，实现自主研发，对国民经济的发展起着十分重要的作用。综合我国电气自动化的发展现状和技术发展方向，我们认为工业电气自动化的发展趋势就是现代分布式、开放式的信息化。分布式的结构可以保证网络中建立起独立的网络，以实现危险分散，促进系统的正常运行；开放化就是要将系统与外界联系，实现各方的网络连接，提高信息的处理能力；而信息化就是实现设备与网络技术结合，实现网络自动化和管控一体化。现代市场竞争越来越激烈，为了从价格上赢得优势，我们的电气自动化要吸取先进的经验和技术，为实现自主研发提供条件。如今，我们已经到了开创电气自动化的新时代了，实现自主研发，不再依赖于其他国家的技术支持，是我们对未来发展的展望。

综上所述，电气自动化在我国的各个领域已经得到了广泛的应用，也在一定程度上促进了行业的良好发展，但是就我国目前的电气自动化的应用现状来说，还有很大的发展空间，需要我们不断的在实践工作中总结经验，吸取教训，努力提高电气自动化系统的整体水平。我们可以利用电气自动化来改变现代工业的发展，节约有效的资源，降低成本费用，以此来获得更好的社会、经济效益。并且，笔者根据自己的工作实践和理论知识，探索了我国乃至国际电气自动化的大体发展趋势，希望给业内同仁提供一个理论参考，当然诸多不足，还望批评指正。

参考文献：

[1]李东娟.探研我国工业电气自动化的重要性和发展趋势[J ].科技传播，2010，（15）.

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关键词：石油 钻井 自动化

一、钻杆操作系统的自动化

在钻机钻杆升降过程中需要进行将钻杆送到钻台或将钻杆送下钻台的往复操作。传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触。由司钻、钻工、井架工等人员密切配合。稍有不慎便可能造成事故。这是一个重复性高。劳动强度大。危险系数高且生产效率低的过程，需要多人合作共同完成。据国际钻井承包商协会统计，在钻井作业中。30～52%的伤亡事故发生在钻杆升降过程中.并因此耽误了大量的钻井时间fIJ。钻杆自动操作系统能够代替人工完成以上过程。在钻井起下钻作业过程中.该系统承担对钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作，实现钻具在钻台与地面之间的自动输送、排放、储运等；还可与动力辅助鼠洞、铁钻工配合完成单根接成立根操作，不再需要人工直接参与，从而让钻工远离危险区域。钻杆自动操作系统减轻了T人劳动强度、提高了安全操作水平、降低了安全风险.同时也提高了钻杆排放的自动化水平和工作效率。是实现安全、健康钻井和提高钻井效率的有效途径。据统计显示。利用钻杆自动排放装置.可节省钻杆升降时间的25%t21。，钻杆操作系统：按照功能可以分为：钻杆排放，即在钻台排放架上排放钻杆套管等；钻杆传送，即在水平钻杆架、钻台排放架和井口之间传送钻杆和套管等。

二、钻井自动化下的安全问题

随着陆上钻井朝着更高层次自动化的发展，供货商们都在纷纷寻找如何使昂贵复杂的技术在低成本环境中工作的途径。例如，对于许多陆上钻机而言，要求必须配备专门的软件人员就不太切合实际，所以，类似于这方面的考虑正推动着设备供应商们重新考量其产品并找出更简单的使用方法。 此类简化的一个典型实例是铁架工，也就是安装在井架上的一种排管装置，它使用一个机械臂来提升和排放钻杆和钻铤，消除了人工井架工在二层平台上工作的需要。从过去的工业事故统计数据来看，井架工是钻机上最危险的工种，所以铁架工能给井队带来明显的安全利益。当结合应用铁钻工、动力大钳和顶驱装置时，司钻就可以在司钻控制台处对日常的钻井作业进行控制，不需要有人待在危险的位置。而具有机械臂的铁帮手则可以在钻杆过井架大门移向井眼中心时控制钻杆的靠近状态，有助于下套管作业的顺利进行。 另外，在过去的5年间，顶部驱动下套管装置已在钻井工业界站稳脚跟。威德福公司的增速传动装置将多个下套管工具融为一体，包括动力大钳、吊卡充填/循环工具以及重量补偿器，这类远程控制装置能实现无人下套管作业，具有明显的安全优势，且同时还具有钻井优势，人们可以在井眼中利用套管进行循环、做起下和旋转运动，从而可以用套管对井眼中的问题井同时进行划眼和钻进。“按一下按钮，钻一口井。”未来，人们完全有理由相信这个梦想会成为现实。本文继续展望世界钻井自动化――井下集成钻井自动化的发展。

三、自动化钻井技术的发展前景

展望未来，一些正在浮现的新技术是很重要的，比如有线钻杆和单板电脑（SBC）等，无论如何，钻井工业都已真正开始探索钻机远程操作的可能性。如果能够从司钻控制室对钻台设备进行控制的话，那么从理论上说也应该能够从成百或上千英里以外对其进行控制。这一理论早在2004年就已得到了证实，当时国民油井M/D Totco公司和斯伦贝谢公司通过从英国的剑桥发送指令而在美国的德克萨斯州进行钻井，在钻井过程中应用了远程联接自动控制技术（DrillLink）将远程信号传送到钻机控制系统上。这种联接技术还被应用到墨西哥湾等地进行与地下旋转导向工具的通信以控制定向井的轨迹。

首先，专家们都认为离实现自主钻机已经很近了，目前只是还缺少一个关键要素，即标准化。无论是地下设备还是地面设备皆如此，都还缺少使供货商对所有操作实行标准化这一关键要素，当前也没有什么动力来推动钻井工业界对各种钻头及其它部件的不同尺寸和操作理念进行标准化，同时也没有一个“领头羊”向钻井工业推介用于钻井的“微软视窗”系统。

其次，自动化的目标真的是要在钻机上投放更少的人员（或无人）吗？答案是否定的。机器只适合于某些类型的工作，主要是重复性工作以及人员所不能够做到的、需要一定精度或具有一定复杂性的工作。所以，当机器做这类工作时，并不意味着就能向钻机上派遣更少的人员，其目的是想使这些重复性工作简单化，以便使钻井人员能够集中于钻机上更为复杂的和更适合由人员来控制的一些变量。在某种情况下，定向钻井公司需要培训其钻井人员如何安装井下工具，以便使负责定向钻井的司钻能够在远程控制中心进行工作。类似这样的情况确实可以帮助钻井作业商，减少与人员旅行相关的费用并改善其钻井人员的安全性。 最后，自动化并不是要求“要么全有要么全无”，根据钻井环境的不同，对不同的自动化程度有着许多不同的要求。自动化决不是最终目的，没有人仅仅是倾心于自动化，人们感兴趣的只是钻井过程的优化，而自动化只不过是工具之一。尽管我们最终能够实现无人钻机，但这决不是目标，而是要成功地改进钻井性能。

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一、专项促使我国工业自动化产业的跨越式发展

（一）综合自动化系统取得重大突破

综合自动化系统是从现场底层的智能仪表、生产过程优化控制到企业物流管理与作业调度等在内的企业安全、增效生产的整体解决方案。随着装置的大型化、工艺的复杂化和高技术的不断应用，开发满足各种过程工业需要的大型综合自动化系统，已成为国际大型自动化公司大幅度占领市场的核心手段。为此，专项支持的浙大中控、北京和利时两大综合自动化系统迅速发展，分别形成了SUPCON和HOLLIAS两大系列产品，形成了年签订千项自动化系统合同的能力，在大型系统的国际招标中已多次中标。目前浙大中控的产品已在燕山石化、大庆石化、镇海炼化、胜利油田、福建炼油厂、宝钢集团、首钢集团、云铜股份等大型企业得到广泛应用，2004年销售收入达到7.5亿元；北京和利时在开拓流程工业自动化市场的同时，在核电、大型火电、轨道交通、铁路等领域也相继取得了突破，产品的市场面更加拓宽，其自动化系统在秦山核电站、大亚湾核电站、北京轨道交通等国家重点建设工程中达到应用考验，2004年控制系统的合同额同比增长100％，销售收入突破10亿元大关。

（二）冶金自动化系统跻身世界先进行列

专项的实施，在冶金热轧、冷轧、选矿等过程综合自动化控制系统成套化方面取得了突破性进展，促使我国钢铁冶金行业的自动化水平大幅度提高。冶金自动化研究院通过实施产业化专项，形成了冶金综合自动化产品的开发设计和持续创新能力，使我国成为能够独立开发并完整掌握大型热连轧机主传动交流调速装备的设计、制造和控制技术的国家之一，承担了攀钢等一系列大型轧机亿元自动化工程的总承包，2004年销售收入达到9亿元以上。上海宝信软件股份有限公司形成了冷连轧机组和冷轧连续退火机组过程建模、先进控制和装置优化的自主创新和开发设计能力，完成了宝钢2030冷轧连续退火机组以及2030冷连轧机组三电控制系统，打破了国外的技术垄断，2004年实现销售收入13亿元。沈阳东大自动化公司采用自行开发的智能解耦控制技术、多媒体智能监控系统和生产执行系统，针对选矿厂原料筛分与输送、矿石输送与干燥、矿石焙烧、强磁选别与弱磁选别、浓缩脱水与精矿输送等过程，实现了全流程检测、控制、优化、调度与管理，这在国内选矿企业尚属首次。

（三）电力自动化形成完整产业链，竞争实力全面提升

本专项的实施，在水电、火电、核电等领域的电厂综合自动化系统以及输配电自动化系统等电力控制系统成套化方面取得了突破性进展，形成了从发电到输配电自动化完整的产业链，对保证我国发电、电力调度和安全可靠运行发挥了重要作用。

北京和利时公司研制开发的600MW火电机组控制系统，经过艰苦的市场开拓，首先从贵州黔北发电厂2台300MW火电机组自动控制系统实现突破，并以此为基础，成功中标陕西锦界电厂4台600MW火电机组集散控制系统等大型火电项目，成功应用于秦山核电二期两台600MW核电机组的核电站计算机监控和常规岛控制系统，赢得了我国高温气冷实验堆、实验快堆的核岛控制和监控系统的执行合同，打破了国外公司对国内核电站控制系统的垄断，填补了我国自主知识产权的核电控制系统的空白。

南京南瑞集团公司通过产业化项目实施，在水电厂监测和控制系统领域的市场占有率达60％以上，配电自动化领域的市场占有率达到50％，水电站设施和水力资源监测市场占有率达35％，省级以上电网调度自动化系统取得了近60％的项目，2004年合同额突破30亿元，已成为具有国际先进水平、国内规模最大的集发电控制、输变电控制、电网运行管理、配电控制等整个电力生产过程自动化产品的高新技术产业基地。

在输配电自动化成套系统方面，陕西银河电力自动化股份有限公司、烟台东方电子信息产业集团有限公司、西安同维电力技术有限责任公司、西安交大思源智能电器公司通过产业化项目的实施，分别在各自领域实现技术突破，形成从电力自动化最基础的电器保护、电力互感设备和器件，到配电自动化系统的较为完整的产业链，为我国配电网络的自动化提供了一个具有自主知识产权的全新的解决方案。

（四）机器人产业迅速发展

本专项的实施，促进了机器人及其在焊接自动化、仓储自动化、生物化工自动化等行业自动化领域的快速发展。

沈阳新松机器人自动化股份公司是我国唯一的一家专门从事机器人和自动化装备研究开发的高技术企业，通过实施工业机器人及机器人自动化生产线产业化项目，形成了机器人系列产品及应用工程、物流与仓储自动化成套装备的系统设计核工程继承能力，几年来，在汽车、工程机械、电子装配、制药、能源、电信等多种行业和领域共完成交钥匙工程450余项，占国内机器人市场达1/3以上。项目执行期间，公司经营业绩连续每年以40％以上的速度递增，2004年主营业务总产值已从2001年的1.5亿元上升到5亿元。

哈尔滨威德焊接自动化系统工程有限公司的焊接自动化产业化项目，突出采用系统集成的方式来快速形成不同产品需求的焊接自动化装备的特点，形成了具有国际先进水平的焊接自动化生产线的产业化能力，公司近年来承担了一汽奥迪A4汽车焊接机器人生产线、第一重机厂大厚壁容器窄间隙埋弧焊专机与千吨级加氢反应器弯管内壁堆焊专机、西气东输工程中大口径直缝管焊接生产线等数十条焊接生产线的建设合同，为国家大型重点工程提供了近百套关键焊接装备和生产线，有力地支援了国家重大项目和重点工程建设，提升了我国装备制造的整体水平。

二、专项实施产生了重大的社会效益

（一）节能降耗，提高企业综合效益

福建炼化厂的催化裂化装置采用浙大中控的先进控制系统，每年为企业创造经济效益500万元，镇海炼化的100万吨无铅汽油管道调节采用浙大中控的先进控制系统，每年为企业节约成本达4000万元。

攀钢1450热连轧机组主传动装置采用冶金自动化研究院的冶金自动化系统，年增加产值9000万元，薄板产量上升效益339万元/年，废钢率下降效益450万元/年，电能节省效益554万元/年，检修费用节省120万元/年。

煤炭总院承担的煤矿生产过程自动化项目，用先进技术改造传统煤炭产业，促进煤矿各生产过程安全生产、提高效率和质量、减人提效等具有重要作用，该院自主开发生产的现代化矿井提升系统成套自动化控制装置，在大屯煤电公司孔庄煤矿和姚桥煤矿使用，安全性和提运效率的提高，使两个煤矿的煤炭产量分别提高了1.5倍和1.8倍，减少人员30―40％，提高生产能力20―30％；目前，该院已在推广应用113套系统，对我国煤炭工业健康、持续发展具有重要意义。

（二）全面提高行业技术、管理水平

深圳达实公司实施的“粮食仓储成套控制装置”项目，形成了年产150套粮食仓储成套控制装置的生产能力，为我国仓储领域发展提供了技术、管理、机制的全面的解决方案，承担了2001年以来国家储备粮库建设的600多个自动化项目合同的执行，有力地推动了我国粮食仓储管理技术的提高，为国家粮库的安全、可靠运行提供了基础。

沈阳东大自动化公司开发的大型选矿过程全流程综合自动化系统，目前已在行业内推广30多套，以酒钢选矿厂为例，自动化系统的采用，可使选矿过程的金属回收率提高2.01％，精矿品位提高0.57％，原矿处理量每年提高12万吨，设备运转率提高2.98％，操作人员减少50％，年节电725.40万千瓦时，精矿成本每吨降低2.14元，年产生经济效益总额为4213.31万元。

（三）对高技术产业的集聚也产生了良好的作用

受南瑞集团电力自动化产业化规模不断扩大的影响，南京已逐步形成电力自动化产品的研究开发、制造、销售和服务的中心，目前已有20多个不同规模的同业公司在南京注册，吸引了许多想在中国电力自动化领域占一席之地的国外公司、外地的大公司来南京设立公司和寻找合作伙伴。这些公司的集聚发展，为南京市的特色高技术产业带来了活力。与此相类似，通过新松公司机器人产业化项目的辐射和拉动作用，在沈阳形成了20亿元营销收入的机器人产业联合体和产业链，对推动和带动地方经济的发展产生了积极的作用。

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关键词：数字技术；工业电气自动化；应用研究

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0051-01

1 数字技术在工业电气自动化发展过程中的应用优势

1.1 数字技术具有较强的操作性

在电气自动化工业发展中，数字技术已经成为其发展过程中必不可少的组成部分，为了加强电气自动化工业发展速度，还需要数字技术相关的专业人员，并具备较强的专业水平，在电气自动化工业生产中进行熟练准确的操作数字化技术[1]。当然，如果数字化技术操作人员的专业水平比较高，那么，工作人员在实际操作过程中可以运用简单的方法进行输入相关的程序命令，然后就可以实施下一步的工作，这样的操作能够有效的提升工作效率，增加自动化工作的准确度。

1.2 数字化技术具有比较良好的可靠性

由于数字化技术是建立在计算机网络技术基础之上，因而在实际操作期间需要与计算机技术和网络技术有密切的联系，而且使得自动化操作技术具有一定的实用性和智能化的特点，因此在实际的运用中，采用数字化技术可以让生产设备进一步优化，而且优化自动化工业生产的工序，让工业生产具有一定的准确性[2]。目前电气自动化工业生产的普及率已达到普遍程度，自动化的使用水平仍在不断提升，从整体反映了数字技术在工业自动化生产运用中的可靠性。

1.3 数字化技术具有较高的性价比

由于数字化技术的安全性比较高，在使用期间具有较高的可靠性，因此在使用数字化技术的过程中，具有较高的性价比。数字化技术在电气自动化工业生产中具有非常重要的作用，不仅对工业电气自动化的使用效率有一定的加强作用，而且对工业化生产的产品检修和诊断具有一定的提升作用。避免自动化工业生产中出现不合格的产品，推动工业生产的全面发展。

2 数字技术在工业电气自动化中的具体应用措施

2.1 在数字化技术运用期间要引进“智能终端”

“智能终端”可以通过智能终端和间隔层之间的联系对各种数据进行采集和控制，由于“智能终端”主要采用的是光纤连接，因此在运用智能终端期间要注重其双重性，进而能促使智能终端在电气自动化应用中的可行性。从具体的操作方面而言，首先要加强智能终端在电气自动化跳闸、测遥控和信号监控等方面的设计；其次要加强智能终端的双重功效利用和设计，促使智能终端在应用期间的安全性[3]。在实际操作期间，由于数字技术主要对标准的程序接口有高度的依赖性，因此要对程序的接口设计方面进行严格的监督管理，从而确保程序设计使用的有效性。

2.2 在数字化技术运用期间还要加强GOOSE虚端子概念

随着信息技术的发展运用，科学技术不断的更新发展，相对于传统的二次回路而言，GOOSE虚端子的提出是对传统二次回路的改革，不仅在工程上有进一步的调试作用，而且还对相关的设计和装置上都有很大的改变。GOOSE技术的运用能够加强信息的交流，如果将GOOSE技术灵活运用于保护、测控装置和智能终端中，可以加强各个装置之间的信息交流联系，并能起到自动控制的作用。由于GOOSE网络是对传统二次回路的改革，因此在工业生产中可以进一步加强MES网络技术与GOOSE的连接，让二者发挥各自的优势，最终对自动化工业生产进行有效的跳闸保护和测遥控控制作用。

2.3 在数字化技术运用期间还要注重程序化操作的执行

由于电气自动化工业生产中主要应用数字化技术实施程序化操作，为了提高信息的有效利用，要确保审核后的票据保留在电脑当中，以免出现丢失现象，此外，为了提高自动化工业生产使用的有效性，要加强人工干预处理，当然，在界面设置时要有人工干预界面的命令，使得人工干预操作具有一定的稳定性。根据当下社会的发展现状而言，信息技术的发展将会成为社会发展的主要组成部分，因此，信息化和开放式的发展将成为自动化工业生产的主要趋势。

3 结语

数字化技术在我国经济发展过程中的应用比较广泛，尤其在电气自动化工业生产中的运用更加频繁，在数字技术具体使用期间，不仅要加强“智能终端”技术的引进与运用，而且还要灌输GOOSE虚端子理念，确保自动化工业生产的安全性，提高测遥感功能，进而提升工业电气自动化的发展效率。

参考文献

[1]李建霞.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新分析[J].中国包装工业，2016，（02）：164+166.

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    就数字技术在工业电气自动化中的应用进行分析,提出合理的创新思路,为数字技术的发展提供指导建议。

    关键词:数字技术;工业电子自动化;创新

    近年来,随着科学技术水平的不断提高,数字技术应用领域日益广泛,主要应用于科学计算、信息管理、企业工作流程控制、电气过程控制和人工智能领域。工业电气自动化中数字技术的应用有着不可替代的重要作用,在数字技术高压试验中采用微机计算机监控变压器实验装置,用计算机测试系统以及其相关的辅助方法对高压大电流功率驱动集成电路进行测试和研究,是目前工业自动化研究的主要重点。本文就高压实验中常见的试验方式分析,提出有效的管理方法。

    1、数字化技术在工业电气自动化中的应用特点

    随着科学技术的发展,数字化技术的应用领域也越来越广泛,尤其是在工业电气自动化领域中,更是具有其独特的特点,这些特点如下:

    1.1数字化技术具有可靠性

    数字化技术是以互联网技术和计算机技术为基础发展形成的一种高新技术产品,在目前应用之中与高端智能化电气系统紧密结合,应用数字化可以减少对其他传统设备的使用,使得电气系统的操作更加方便简单,能够有效的提高控制准确度和效率。在现阶段,光纤技术的不断应用之中,提高工业自动化技术能够有效保证工业生产安全和效率,同时还能够促进企业现代化发展趋势。例如工业自动化仪表在应用之中逐步朝着网络化、数字化和模拟化发展,没通过在发展中将各种技术含量较高的系统体系进行分析,对系统中存在的不平衡和定位不明确的问题和缺陷分析,能够在发展中促进发展改革创新要求,具有良好的市场发展前景。根据现价段相关企业和部门的统计显示,当前工业电气化中数字技术的应用已成为目前人们关注的重点,是企业发展的主要方向。

    1.2数字化技术具有较高的性价比

    电气技术在应用之中由于其具有专业特殊性和危险性,因此在应用和控制的时候需要对控制精度和安全性能进行有效合理的管理,计算机技术和通信技术的应用就显得格外重要,数字化技术的丰富和创新也变得更加重要。在工业电气自动化中应用数字化技术,可以通过选用先进数字技术和设备进行应用,对科学方法和措施进行衡量和控制,使得其能够形成统一发展和应用趋势。数字化技术具有很强的通信能力,丰富的信息资料,在应用之中好具有着较大的智能化特点和统一标准。工业电气自动化之中,在保证质量的基础上为企业节约了投资成本,增加了工作效率,提高了企业生产和控制依据。

    例如,在使用仪器进行样品分析时,可以进行测试、样品分析定位,在线数据分析和结果评估;以便在输入数据与输出分析结果时进行控制,提高操作效率,保证服务质量;还能与多项技术、多种机器设备之间进行连接使用,技术之间的串联运用,对于分析复杂的工业电气自动化问题更加有效,计算结果会更加精确,并用更加优化的处理方式进行数据处理分析。数字化在工业电气自动化中的应用,产生了优质的性价比,而且在其他的工业领域中也被广泛应用。

    1.3数字化技术具有强大的可操作性

    因为数字化技术的发展都是以计算机技术为基础的,所以,在操作方面都具有间接性,只要输入相应的操作指令和程序,设备就会自动开始运行,而且,本身也具有对指令的判断能力和辨析能力,通过传输设备。

    例如,光缆、电缆、互联网等介质进行信息传递,同时,数字化技术自身还具有逻辑分析能力,能够自动化的进行信息数量、准确度的校正,降低成本的消耗,而且还保证了安全性。此外,数字化平台的开放性也带来了操作代码的标准化,有效的提高了程序的使用率,缩减了程序的编写时间;与此同时,计算机的操作系统。

    从这些方面可以看出,计算机技术带领的产业发展方向已经趋向于电子商务,无论是管理,还是在工业电气自动化内部的存储应用,每个环节都实现了数字控制,并在此基础上应用微电子技术及其处理设备,完善了工业电气自动化的应用环境,数字化技术的地位也是越来越重要。

    2、数字化技术在工业电气自动化的应用创新

    尽管数字化技术在工业电气自动化控制中具有其他技术所没有的优点,而且运营状况也良好,但是,这些并不能将限制数字化发展的不利因  素所排除,同时,由于数字化技术的发展时间很短,没有统一性的标准规范,专业人才也不足,更为主要的是数字化的运行基础,互联网的智能化程度还很低。所以,数字化技术在工业电气自动化的应用中也要有一定的创新。 2.1在现实中运用智能终端技术 当前的数字化技术在工业电气自动化的应用中也存在着一定的弊端需要进行改进

    和完善,主要的弊端存在于应用时限限制大,标准统一规定采用方式存在着大小不一和标准衡量欠缺,数字技术的操作人员短缺,智能化水平不高的影响。因此在当前采用智能终端技术进行分析和创新是数字化技术应用的主要方式,是用光纤作为连接设备,通过智能终端对数据进行自动化的收集与控制,双重设备相互配合,其中一个用来保护电力中断、远程测控以及信号发送,另一个则给以跳闸双重保护,更加提高了数字化技术在工业电气自动化中的智能性与可靠度。此外,数字化程序借口的标准化是工业电气自动化能够有效运行的主要条件,所以,这就解决了个人计算机平台的自动化问题,有利于企业的事件相关电位系统与制造执行系统之间的连接,将TCP/IP标准作为通讯标准,这样,个人计算机就会在管理与控制自动化中建立一个接口。

    2.2在数字化技术中混合使用面向通用对象的变电站事件的虚端子

    这种虚端子是对传统的二次回路进行了改进,使其理解简单化,是在设计和装置两个方面的创新。同时,面向通用对象的变电站事件技术还可以应用于装置之间的通信,对全站的线路连接、开关进行全方位的控制,从而实现了变电站的远程控制。面向通用对象的变电站事件技术的使用代替了传统的二次回路,对信号管理、环境测试等信息能够进行简便的控制,所有这一切的主要条件就是其自身所拥有的智能化。

    2.3培养程序代码控制观念

    在向设备下达指令之前,首先要把检测后的数据输入到电脑中,等到实际操作的时候,还要进行人工干预,对闸刀、开关等设备的设计进行确认,要对系统给以不断的完善,然后进行系统功能测试,使该系统能够达到预期的状态,就算没有人员的干预,这个控制系统也能够自动化的完成操作。

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《2018年全球数字化运营调研》关键发现

仅有10%的全球制造企业成为数字化冠军，约三分之二的企业尚未迈上数字化之路 。

亚太地区引领全球数字化浪潮。19%的受访亚洲制造企业已经成为数字化冠军，而美洲仅有11%，在欧洲、中东和非洲地区，该数字跌至5%。

从行业角度出发，汽车和电子品行业的数字化冠军最多，分别为20%和14%。消费品(6%)、工业制造(6%)以及加工业(6%)明显落后。

数字化冠军大规模采用新技术，人工智能初露锋芒。

三分之二的企业缺乏明确的数字化愿景和战略来支持数字化转型和企业文化变革。

工业4.0 正以前所未有的方式快速转变制造业，但仅有少数企业能真正地从中取得竞争优势。在普华永道思略特2018年全球数字化运营调研的受访企业中，仅有10%可以被归为数字化冠军，他们将数字化视为积极创新的长远目标，而非仅仅将数字化视为自动化和网络化。

19%的受访亚洲制造企业已经成为数字化冠军，而美洲仅有11%，在欧洲、中东和非洲地区，该数字跌至5%。亚洲地区涌现出一批热衷数字化技术的年轻管理人员，加之薪酬与生产成本的飙升迫使亚洲企业将主要运营流程数字化以保持竞争力，因此，亚洲企业快速推出数字化产品和服务，速度远超全球其他地区的同行。

2018年全球数字化运营调研的重要发现数字化将提升成熟市场的产量，让定制化生产更贴近终端客户市场。但是，欧洲、中东、非洲地区的企业的供应链整合程度还未达到中等水平，在生产制造方面缺乏工厂自动化和生产设备互联。与亚洲地区的竞争对手相比，欧洲、中东、非洲企业往往缺乏将企业战略与运营、技术和人才相关的能力，也很少在业务模式中依赖合作伙伴来创造客户价值。

由于落后与其他地区，因此欧洲、中东和非洲企业对未来五年在新技术和数字化生态系统的投资仅会带来12.7%的数字化业务收入增长，而亚洲公司为16.6%。

普华永道思略特德国合伙人Reinhard Geissbauer博士表示：“亚洲企业在工厂自动化、员工队伍甚至IT架构网络等方面几乎从零开始，即无需升级、整合或摈弃大量复杂的历史遗留系统和设施，因此独具优势，易于建立稳健的数字化运营。此外，亚洲企业似乎更乐意尝试新型业务模式，开发创新产品和服务。”

各地区不同数字化成熟度企业的分布近三分之二的全球制造企业刚刚开始或尚未开展数字化转型，尤其是在加工、消费品和工业制造行业中，数字化冠军寥寥无几。虽然很多工业设备企业已经非常智能化，但汽车和电子品行业的数字化成熟度最高，数字化冠军中有20%的汽车企业和14%的电子企业。汽车企业的运营已经历数十年的优化、自动化和联网；电子制造企业一直处于外包制造的前沿，需要打通和管理延伸价值链上的不同系统和合作伙伴。

普华永道思略特中国工业产品及汽车咨询业务主管合伙人夷萍表示：“汽车和电子制造企业能够超期其他行业竞争对手的原因之一是，他们拥有高水准的供应链集成能力和优秀的全供应链综合规划能力。汽车行业在过去几十年来孜孜不倦地通过精益技术提高效率、增加产量、减少浪费并回收运营资金。电子品企业在供应链整合方面也具有出色表现，因为他们与供应商建立长期的紧密合作，并频繁使用外包合同制造商以满足需求变化和较短的产品生命周期。”

各行业不同数字化成熟度企业的分布新技术正在被企业全面实施，但只有数字化冠军能够通过这些新技术实现整条价值链的互联与协作。数字化冠军取得成功的关键在于通观全局，携手战略合作伙伴在整个企业内部将关键技术相互连接，而不是单独实施各项技术。他们希望通过技术的实施来显著削减成本并提高效率，计划在未来五年节约16%的成本，而数字化菜鸟（报告中数字化成熟度最低的企业）的这一目标则为10%。

至少90%的数字化冠军已经实施、试点或计划使用时下流行的关键技术，比如工业物联网(97%)和先进机器人技术(90%)。相比之下，仅有三分之一的数字化菜鸟采用了预测性维护（39%）和供应链综合规划（32%）等最常见的运营技术。

三分之一的数字化冠军已在重要职能部门中布局人工智能，主要侧重于通过辅助智能和自主智能来实现人工作业和认知作业的自动化；而99%的数字化菜鸟尚未开始使用任何人工智能技术。总体来说调查显示人工智能已经初见锋芒。大多数企业都认识到了人工智能的巨大潜力，代表性的应用案例将慢慢浮现。即使在数字化冠军中，仍有52%的企业表示他们缺乏广泛实施人工智能系统的人才。许多企业对人工智能的全面铺开仍迟疑不决，怀疑其产生的数据不够成熟。亚洲企业是人工智能领域的领头羊，其中有15%实施了重要的人工智能解决方案，而欧洲、中东和非洲企业则远远落后，仅有5%采取了上述举措。

普华永道中国内地及香港工业行业管理咨询主管合伙人陈兆丰表示：“人工智能正在彻底改变数字化冠军的运作，以及未来的企业经营方式。在数字化成熟的企业中，人工智能系统得到了广泛的应用，跨越了简单的流程自动化，进而实现了自我学习和自主性，对业务、企业文化、员工工作方式、人机互动和企业发展战略都产生了影响。”

不同数字化成熟度企业的新技术实施情况三分之二接受调研的企业表示，他们缺乏明确的数字化愿景和战略来支持数字化转型和企业文化变革。仅有27%的受访者表示员工具备把握数字化未来所需的资质。另一方面，70%以上的数字化冠军的管理者拥有清晰的数字化愿景，在企业内部起到表率作用。与此同时，数字化冠军大力投资人才发展和培训，并培养多学科团队，进行跨职能创新。

夷萍表示：“智能工厂配备了大量先进技术，即机器人、增强现实和虚拟现实、数字孪生、工业物联网，而其所处的生态体系也包含大量开放式的交流与互动。因此，能操作复杂设备并编程控制，对产品线、设计、合作伙伴的输入变化能迅速做出决策的熟练工将受到热捧。58%的企业表示，数字化转型将增加未来五年对熟练工的需求。”

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摘要：随着科学技术和电气自动化的发展，数字化技术在电气自动化中得到了广泛的应用，主要体现在对电气自动化操控系统的改进，提高电气自动化的工作效率，降低了工作时间。数字化技术在电气自动化中的应用具有巨大的发展空间，通过技术创新，可以推动电气自动化的进一步发展。本文论述了数字技术在电气自动化中的应用与创新。

关键词：数字技术 电气自动化 应用 创新

1数字技术在工业电气自动化中的应用

近年来，计算机技术的快速发展，数字化技术应用范围越来越广泛，主要在过程控制、计算机辅助系统、人工智能、网络于通信和科学计算等方面得到了应用。在工业电气自动化中，主要应用了计算机的应用系统，也就是计算机辅助系统。数字技术辅助系统包括计算机辅助管理、计算机辅助制造、计算机集成制造、计算机辅助维护和计算机辅助检测等系统。计算机辅助检是将计算机技术和原来的应用技术相互融合、相互渗透而形成的新兴测试技术，具有定量性、实践性、综合性、发展性等鲜明的特点，因为计算机辅助测试系统具有各方面的优点，因此在工业电气自动化中得到了很广泛地应用。

1.1 数字技术在电气自动化中应用的可靠性好

在电气自动化中，数字技术采用是将网络系统和先进的电气系统相结合形成了数字电气自动化技术。电气自动化中使用了数字化技术，减少了许多传统设备的使用，使操作更加的简便，提高了准确率，再加上数字化互感器和光纤网络在电气自动化中的使用，进一步提高了工业电气自动化应用的安全性和有效性。如电气自动化中仪器的网络化和自动化等，使仪器的操作更加的简便和精确，使用前景一片光明。通过实践证明，数字技术的应用增强了电气自动化的技术含量，也有助于增强市场的竞争能力，提高了市场的占有力，经过今年的发展，数字技术在工业电气自动化中的应用率已经达到了百分之八十以上。这种数据优势充分地显示了数字技术的可靠性，更表明了其实用性与灵活性。

1.2 数字技术在工业电气自动化中的高性价比

数字技术在工业电气自动化中的应用，一方面保障了工业电气自动化在自用、自查等方面更加有效，使通信能力增强，决策信息量更加丰富，智能化的形式更好，另一方面也使标准化的程度越高，结构更加清晰，不仅仅节约了成本，也保证了其质量。开放性的系统为工业电气在实际的应用中和技术改造的过程中提供了良好、有利的条件。工业电气自动化和数字技术的完美结合不仅创造了优质的性价比，而且在工业等其他领域都得到了广泛的应用。在工业电气自动化中，数字式变电站取代了常规的变电站的使用，并且在实际生活中广泛应用。数字式变电站都是采用微机化来进行硬件的配置和信息的采集，这样使数字化得程度更高，并且还能减少需要配置的设备和所占用的面积，操作简便，成本较低，能够进行自我管理和自我控制。

1.3 数字技术在工业电气自动化中应用的可操作

性强数字化技术，应用简洁，逻辑能力强，能进行信息数字量、模拟量，对信息正误有效识别，减少人力、物力的支出和浪费，安全又轻松。其应用只需要进行命令的传达和指示，其操作流程自动化进行，且自身具有判断和辨别的功能，经电缆、微波、网络、光纤等传输介质进行传输。通过 IT 技术引导的信息产业向电子商务方向发展，因为其在多层面都实施了模拟监控，诸如管理层面与电气自动内部的存取应用等。外加微电子处理器与微电子技术的应用，使得数字技术的重要性正被越来越多的单位企业所正视，同时工业电气自动化也因此迎来更为广阔的前景与未来。

2数字技术在工业电气自动化中的创新

2.1 采用光纤连接，实现就地化的安装

在工业电气自动化的实践中，可以采用光纤进行连接，通过智能终端和间隔层对数据进行采集和控制，这样可以进一步增强数字技术在工业电气自动化中应用的可靠性。此外，工业电气自动化的优良运作还需基于标准化的程序接口上，因此 PC 平台自动化的解决便显得尤为重要，它将有利于 ERP 和 MES 的系统连接，而将 TCP/IP 作为办公环境通讯的标准，便能有效地解决这一问题。

2.2 GOOSE虚端子的运用

GOOSE 虚端子理念的提出和运用，是设计和装置上的革命。（1）GOOSE 虚端子改良了二次回路，使得工程调试既便于理解，又方便运用；（2）GOOSE 技术对工业电气自动化的作用于智能终端和测控装置间信息交互上可见一斑，它能有效地控制全站线路、母线、开关和主变等，并能开启跳合闸功能，从而保护测控遥控装置及使用联闭锁的间隔层；（3）GOOSE 对传统二次回路的改良与替代，主要依靠于其本身的系统设置如更高效的智能本体终端，它使得信号管理、温度调试和信号的管理等非电量信息得到更为便捷的操控。通过 MMS 网对各 IED 与主机之间的通信管理，以实现 GOOSE 跳闸保护、测控遥控及联闭锁。

2.3 加强程序化的操作理念

执行力向来是各企业都在强调的软件能力，数字化也亦然。在调度命令下达以前，还有部分的前期工作需要完成，例如核实之后的票据需要先存入电脑中，实际操作来临时，还需设置人工的预界面，进行诸如闸刀、开关等设备的确认设计。这有利于不断完善系统的应用功能，更可明朗工业电气自动化信息化、开放化的未来。

3 结束语

总之，随着科技的发展，数字化技术在电气自动化的应用越来越广泛，深入到电气自动化的各个领域。数字化作为信息化发展中的高新技术，被普遍的应用到居民的正常生产生活中。工业电气自动化目前已经渗透到电子信息工程与电力系统等领域，其计算机技术已经包含了系统的开发、分析、设计和管理等多方面的研究，正广泛应用于现实生活。

参考文献：

[1]邵欣源.数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].科技资讯,2012(35):234-235.

[2]张凌龙,田建辉.浅谈数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J].科技创新与应用, 2013(6):78-79.

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关键词：工业4.0；数字化；砖构应用

数字化砖构指的是将传统的材料砖应用到现代建筑中，数字化砖构的两大前提是：数字化创新了砖的传统型，并且促进了砖的美学性；数字化创新了砖模块构造，使砖朝着复杂化及性能化的方向发展。由此可见数字化砖构在现社会中有着重要的作用，不仅创新了传统，还连接了未来。

1 浅析工业4.0

工业4.0也可以被称作“第四次工业革命”，它起源于2011年，由德国政府在汉诺威工业博览会确定的《高技术战略2020》中未来的十大项目之一，在其发展的过程中已经成为国家战略，创新了传统工业领域的研究与开发。

工业4.0实现了集中式控制转变为分散式增强型控制的目的，它的最终目标是创建一个具有较强灵活性、数字化、个性化的产品服务生产模式。在此模式中，将会创新传统的行业界限，出现不同的全新合作形式及领域，行业产业链将会重新组合。

工业4.0主要有两个主题，分别是智能工厂和智能生产。智能工厂指的是智能化的生产系统及过程，还包括网络化、分散化的生产设施；智能生产指的是行业企业中的生产管理、人与机器之间的互动和工业生产过程中3D技术的运用等。工业4.0吸引了众多的中小企业，使其能够在生产中使用智能化生产技术，从中获得相关的利益。同样这些中小企业在使用智能化生产技术的过程中也逐渐成为其的供应者和创造者。[1]

工业4.0四方面的优势：其一，产业集成。工业4.0中的工件、装备及其他部件都可以进行数据及信息互换，创新了集中式控制系统，成为分散式职能控制系统。在工作中依旧使用中央电脑进行，元件可以互相联网，自由配置，且整个过程中简单优化，并且能够独立完成订单生产中的不同需求；其二，产业集成的基础就是集成自动化，它具有状态监测、诊断及电气与气功自动化的特点，其中包括中断控制器、网络服务器的IT服务及压力传感器等；其三，物联网。工业4.0时代创新了混乱的现场总线现象，今后工业的发展将会是一个基于实施能力以太网的互联网协议。互联网协议具有简单的优势，在未来工业生产中不必再为设计机器的时间而费时费力；其四，简单便捷。工业4.0时代中，机器人能够辅助人类完成生产，智能传感器使机器人与人类一样，能够了解环境的变化，选择不同的路径，在任何h境中都能够有效的做出判断。[2]

2 砖

2.1 传统制造业的发展

在德国法兰克福展示中心有一座高为21米的动态雕像，雕像为一个锤击工人用锤子一下一下地敲击着一块金属。象征着我们的世界是由工人创造的，这座雕像是艺术家乔纳森.波洛夫斯基为了表示他对工人们的敬仰之情而创造的。随着时间的流逝和世界的不断改变，传统的抡着锤子的工人已经在此过程中逐渐消失。欧洲模具展是一项法兰克福举办的最大规模的贸易展览会，其中并没有一些要靠人们辅助且沾满油渍的老旧机器，而是一些由美国、欧洲及亚洲制造的具有自动化、赶紧的机械工具，人们可以坐在电脑前操作这些机械工具，其中锤子已经消逝。

在2011年举办的欧洲模具展中，3D打印技术终亮相，创新了传统由扭曲、敲击等一系列工具生产的过程，3D打印技术可以直接生产产品，我们可以将它称作“添加技术”。美国的一家三维公司就是用3D打印机只做了一把精美的锤子，由于锤子代表这工业革命的生产工具，在它被3D打印机创造出来的那一刻，就象征着传统的劳动制造时代已经过去了，迎来的是数字化、工业化的时代。[3]

2.2 砖的传统性

在建筑行业有这么一句话：“建筑学是由两块砖被认真排放在一起的那一刻开始的。”这句话出自德国著名的现代主义建筑大师密斯之口，砖是建筑行业中传统的材料，和工业制造中的锤子一样，都是行业的代表。

砖是社会及人类在发展过程中最为完善的建筑材料，在人类近万年的发展过程中，砖也不断地完善，包括重量、尺寸、材料、比例等等。在我国，砖也有着悠久的历史。在传统建筑设计与制造过程中，砖是最基础的材料，其重量及尺寸都适合工人的操作，在砌砖的过程中，对重量、砂浆的控制及砖的对齐都取决于墙面的视觉效果。这种传统的工业生产形势为人类表现了建筑的成品视觉，这也是建筑设计师与人们喜爱砌砖建筑的原因，砌砖建筑整体规整、具有仔细的细节，在创建成功之后的建筑纹理还会随着使用时间和墙面空间的变化而变化。那么锤子被3D打印技术创造的今天，砖又会发生着怎样的变化呢？[4]

3 砖的现代化与数字化

3.1 砖在建筑中的维护作用

密斯将“钢结构和玻璃”作为现代摩天楼建筑的构成，建筑设计的材料主要有两种：填充围护和框架结构。砖在传统中被密斯认为是建筑学的基础及要点，在建筑学发展迅速的过程中，砖由原本建筑的基础变为了现代建筑的维护材料，也从结构变为了填充，从承重变为了贴面。砖的现代化转变直接的反映了建筑工程由传统的手工业转变为了现代化的大型工业集约化。在机械化及工业化的背景下，建筑施工中砖的优点被逐渐取代，但是缺点也逐渐的显露出来。在手工业被机器取代的时代中，砖在建筑工程中的地位以不如之前，但是砌砖房子作为地域化的建筑形象深固在人们心中，所以面砖也取代了砖在大规模的建筑中被人们广泛应用。基层砖作为建筑物体维护内胆的作用，面层砖作为建筑物体美化的作用。

在传统的建筑工程中，砖有多功能性及统一性，同时还具有围合、保温等功能，可以构建一座建筑物。在现代建筑工业中，砖由面砖替代。面砖具有整齐、美化、可复制的特点。在社会不断演化的过程中，复制技术也在不断地演化，其主要特点是复制产品精美、复制产品被大量生产。在此过程中，面砖的出现被广泛应用在城市中的建筑物中，但是设计者与使用者及受众的距离在无形中被越拉越远，面砖也犹如3D打印技术创造出来的锤子，代表了传统工业的生产。[5]

3.2 砖在建筑中的美学应用

在现社会的建筑中，砖已经被全新的建筑材料及方式所代替，这也是社会发展的需求。砖创新了传统结构系统的束缚，从材料及性能方面发展了其他的特质，比如砖的美学化。在砌砖过程中，美学化主要表现为其具有多样化的表面及纹理。传统砌砖逻辑主要是以“顺”和“丁”为基础，在时展的过程中出现了多种的砌砖逻辑，比如五顺一丁、三顺一丁等等，但是他们的本质还是在于砖和砖之间的平行与垂直。[6]

比如上海AU SPACE厂房的改造。此项目前身与1940年创建，是上海第一个棉纺织厂。对此项目的改造首先进行改造计划：使用混凝土空心砖，这种砖有一种柔顺感，能够表现出人们对其的历史纪念，另外创新了传统砖墙的表现，使原本棱角分明的效果成为了丝柔顺滑的效果。在这个项目设计中，数字化有着重要的作用。以数字化为基础，创新传统材料的表现是一件复杂的事情，主要在于传统砖的思维逻辑已经深深驻扎在人们的心中，但是数字化砖的特点是连续性和非线性，这种模式在设计中突破了传统砖墙面的意境。另外，数字化砖面的实现是将设计元素为基础，将其转化为数据进行整理与联系，这使原本没有任何关联的设计元素“砖墙”与“丝绸”有了相互转换的可能性。在此项目中可以看出来，在砌砖中以丝绸中的灰度质感与砖的旋转角度为基础，在灰度与角度两者之间创建数学练习，从而实现转化的目的，使砖墙面具有丝绸般柔滑的效果。[7]

3.3 砖的曲面曲度

设计翻译至数字媒介到建筑的过程，镶嵌铺装是尤为重要的。曲面指的是数字媒介使用指定的数字当时进行描述，在抽象化的环境中逻辑性被翻译出来时，就需要借助一定的建造技术，在此过程中，个体被指定为二维平面材料，整个建筑建造包括平面和曲面（详情见图1）。

一般曲面的施工及成本都比平面要难控制，镶嵌拼接是最简单的方式。在进行曲面拼接过程中，不同的材料会出现不同的效果，这就像较高分辨率打印出的图像完整细腻，较低分辨率打印出的图像不清晰。在进行数字化加工时，没有抽象的绝对曲面，任何曲面都考虑拟合曲面的加工方式及材料。

在此过程中，砖还是最基础且最具潜力的材料。由于砖具有较好的拟合曲面曲度，还能够使曲面具有独特的质感，并且具有尺寸小的特点。在数字化背景下，尺寸小就代表短促曲面拟合线，表示其与设计的曲线能够更加接近，使建筑建造中的翻译信息更加完整。此翻译是通过砖进行的，使建筑物的抽象曲面与受众群体有较好的共鸣及表现能力。[8]

3.4 数字化砖构的应用案例

比如编程砌筑墙体。砖砌墙体是劳动密集背景下的产物，在现社会中被人们逐渐遗忘，那么砖怎样才能够恢复自身的作用，被广泛应用到大型建筑中？在现代建筑业中使用机器人无疑是最有效的方式，不仅可以提高施工的精度及生a率，还能够完成较为复杂的砌筑设计。通过工业机器人的成熟性，能够有效实现曲面砖墙的放线定位。砖在意义上还是传统的砖，但是砖的摆放形式进行了创新。

在设计墙体模型中融入数学公式，使每一块砖的角度和位置都能够通过数学算法来实现和描述，那么砖面的建筑就可以通过计算机编程得到结果。机器人实现了设计程序的过程，最终呈现给众人加工过程及结果。建筑设计师可以根据不同砖的不同属性进行指定不同的程序，工业机器人在建筑过程中不会因为砖的不同而浪费时间，这点是通过人工实现不了的[9]（详细见图2）。

在进行编程砌砖过程中，砖通过传统建筑将其中的特性进一步的放大。就算机器人在砌砖过程中非常灵巧，墙面还是要保持稳定并且能够承载足够的负荷，所以算法的设计要以建筑的构造为基础。研究人员全面掌握了砖的砌筑构造、高度、强度、稳定性及摆放形式，进而推算物理圆形，以算法为前提，使最终结果得到最优化。

为了使砖和砖之间能够相互固定，可以实现砖的固定构造。由于砖在不同的空间位置及角度都有所不同，这就使砖重叠的各个部分都各不相同。那么可以根据算法进行推算，在砖重叠的部分分别布置四条平行固定条，以墙体为中心相互对称，使建筑有较好的稳定性。固定条在砖与砖之间具有抗剪强度及抗压强度，具有较好的性能。

在2011年，苏黎世联邦理工学院带领学生在纽约结构使用机器人砌墙技术，创建了一面长约22米的异形曲面砖墙。这面墙由7000块砖构成，实现了墙面的曲折环绕。三维方向砖的不同旋转角度及进深为受众带来了一定的视觉效果，由工业机器人与传统砖块营造出了一种神奇的风景。[10]

4 结语

在现代建筑中，砖的构建文化有着重要的作用，数字化砖构方式创新了砖的传统性，并且使砖能够流传至今，并且合理运用在现社会中的建筑建造中。砖具有较强的现代性，目前数字化思想对于砖的理解还可进一步的研究，数字化还具有更深层次的挖掘空间，其建造工具及设计方式的创新也能够为数字化砖构带来全新的可能。

参考文献：

[1] 袁烽，张立名.砖的数字化建构[J].世界建筑，2014（7）：26-29.

[2] 彭俊松.工业4.0驱动下的制造业数字化转型[M].机械工业出版社，2016.

[3] 宋拥政.工业4.0下数字化、智能化、网络化的钣金加工技术展望[J].金属加工：热加工，2014（23）：39-40.

[4] 金和平，潘建初.水利水电工业4.0应用及展望――三峡集团物联网数字化技术应用实践[J].工业技术创新，2015，2（5）：569-575.

[5] 赵霞.建筑工业4.0视角下基于BIM的建筑集成设计方法研究[D].北京交通大学， 2015.

[6] 郝静，张凯.基于“工业4.0”背景下的高校数字化工厂实践平台建设研究[J].价值工程，2016（30）.

[7] 陈日飙.工业4.0背景下建筑产业化的思考[J].深圳土木与建筑，2015（3）：18-20.

[8] 王晶.新时代工业建筑[J].华东科技（学术版），2016（1）：52-53.