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信息时代的过程自动化 清华大学自动化系 金以慧教授 提 纲 一、什么是信息时代 二、自动化与信息化 三、信息发展对自动化的推进 四、信息时代自动化的现状 五、信息时代自动化的展望 一、什么是信息时代 “信息”的概念首先出现在1928年哈特莱的【信息 传输】一 书中 1948年维纳在【控制论】中指出 “信息是信息,不是物质，不是能量” 同年香农在【通信的数学理论】中给出了信息的定义： “事物运动状态或存在形式的不确定性的描述” 1954年钱学森在【工程控制论】中写道 “这门新学科的一个非常突出的特点就是完全不考虑能量、热量和效率等因素”，明确的指出控制论研究的是信息 一、什么是信息时代 一、什么是信息时代 一、什么是信息时代 一、什么是信息时代 一、什么是信息时代 一、什么是信息时代 二、自动化与信息化 二、自动化与信息化 二、自动化与信息化 二、自动化与信息化 二、自动化与信息化 信息化在工业中应用的进程 二、自动化与信息化 信息化与自动化的关系： 同根同源－共同的理论基础：信息论（香农） 控制论（维纳） 系统论（贝塔朗菲） 相互依存、相互融合－一体现了学科的渗透： 信息技术－－信息获取、信息传输、信息处理、信息应用 自动化技术－ 传感器 输入输出 控制器 执行器 有所侧重： 信息技术的重点在对信息的传输与处理，为应用提供有用的信息 自动化技术的重点在利用信息来有效地促进能量与物质的利用 二、自动化与信息化 二、自动化与信息化 三、信息发展对自动化的推进 信息时代对自动化的影响 1、计算机科学与技术的发展 芯片功能的强化、现场总线的成熟、 多智能体的出现、计算机网络的强化 2、信息科学与技术的发展 通信技术的多样化（有线、无线）、 数据压缩与数据挖掘、信息处理技术成熟 3、人工智能的发展 启发推理式算法、进化算法、仿生系统等等 三、信息发展对自动化的推进 信息时代应转变观念 1、突破传统算法的模式 建模方法（机理建模、统计建模、两种建模方法之结合） 控制算法（无模型算法、按物质或能量平衡的算法、人工 智能的算法等） 2、突破传统自动化的概念 从传统自动化扩展到广义自动化 3、突破纯技术观念，建立市场驱动的观念 T.F.Edgar:控制与优化，可控性何时等于赢利性 吕勇哉：企业赢利的控制与优化 四、信息时代自动化的现状 进入90年代，由于信息技术的发展，使得自动化技术突飞猛进： 计算机控制系统 封闭的集散系统 开放系统、现场总线、无线系统 控制系统 简单控制系统 多变量控制系统、非线性控制系统 自动化系统 基础自动化 先进控制、操作优化、计划调度、 资源规划、经营决策等综合自动化 四、信息时代自动化的现状 四、信息时代自动化的现状 加热炉的控制 四、信息时代自动化的现状 五、信息时代自动化的发展 ? 综合自动化系统在90年代已经受到重视， 但做到实际应用还有很长的距离。 ? 进入信息化时代，为综合自动化系统的研究与应用创造了更为有利的条件，得到了新的发展。 五、信息时代自动化的发展 进入信息时代，我国存在的矛盾更加突出： 1、全球竞争综合实力薄弱 管理模式落后、经营理念落后、市场竞争力差 新产品开发能力弱、重覆建设太多、资金浪费 惊人 2、水源、能源、环境成为制约经济发展的关键 3、制造资源、技术资源、信息资源、人力资源、知识 资源等严重不足 五、信息时代自动化的发展 仅从能源来看： 我国消耗的能源量是世界平均水平的3倍，是日本的 7 倍 石油化工行业能源消耗量占全国总能源量的9%，占全国工业用能量的13%，我国在石油加工过产生的各种能量的综合利用效率极其低下，单位产值的能耗为美国、加拿大、墨西哥的4.1倍。 五、信息时代自动化的发展 实现大型企业集团化、中小型企业联盟化、制造资源 社会化－－是解决上述矛盾的有效出路 集团化、联盟化、社会化的基础是信息化，可以说