儀器儀表(biao)行(xing)業(ye)中小(xiao)企(qi)業(ye)可(ke)持續發(fa)展的途徑

在工業(ye)生產(chan)過程控制領(ling)域，實時檢(jian)測(ce)工藝參(can)數(shu)的儀(yi)器儀表(biao)作(zuo)用至(zhi)關重(zhong)要(yao)。縱(zong)觀我(wo)國檢(jian)測(ce)儀器儀表(biao)行(xing)業(ye)的發(fa)展現(xian)狀，應(ying)當承(cheng)認目前(qian)還(hai)處於相(xiang)對低(di)迷(mi)時期。當今知(zhi)識經(jing)濟(ji)時代(dai)，企(qi)業(ye)的高(gao)生(sheng)命(ming)力(li)可(ke)持續性(xing)發(fa)展，首(shou)要依靠自(zi)主(zhu)創新能力(li)，但是(shi)從(cong)長(chang)期以來占(zhan)據(ju)檢(jian)測(ce)儀器儀表(biao)行(xing)業(ye)主導(dao)產(chan)品的“四(si)大(da)參(can)數(shu)”——溫度、壓力(li)（含(han)差壓(ya)）、流量（含(han)重(zhong)量(liang)）、物位（含(han)液(ye)位(wei)）來看，似(si)乎(hu)其發(fa)展的空(kong)間(jian)不太大(da)。因(yin)此筆者認為花大(da)力氣和(he)投(tou)資應(ying)著眼(yan)於(yu)我(wo)國目(mu)前(qian)薄弱環(huan)節，應(ying)用科技含(han)量更高(gao)的產(chan)品研(yan)發(fa)方面，如(ru)工業(ye)在線(xian)分析儀。

    壹在線(xian)成分檢(jian)測(ce)分析的應(ying)用需(xu)求為(wei)企(qi)業(ye)發(fa)展提(ti)供了廣(guang)闊(kuo)市(shi)場(chang)

    化工(gong)生產(chan)過程中物料(liao)的成(cheng)分變(bian)化要(yao)檢(jian)測(ce)的種類很(hen)多，工(gong)作(zuo)臺(tai)廠(chang)家(jia)而(er)現(xian)在能夠檢(jian)測(ce)分析的手(shou)段(duan)少得(de)可(ke)憐，成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)種化工(gong)物料(liao)的成(cheng)分分析有(you)賴(lai)於科學(xue)技術水平不斷(duan)突(tu)破才(cai)能有(you)效(xiao)檢(jian)測(ce)分析，這種現(xian)狀從(cong)理論上(shang)為(wei)企(qi)業(ye)充分利(li)用高(gao)新技術發(fa)展新的檢(jian)測(ce)手段、研發(fa)新產(chan)品提(ti)供了可(ke)能(neng)性(xing)和(he)必(bi)要性(xing)。我(wo)們知(zhi)道流(liu)程(cheng)式的化工(gong)過程多為氣(qi)體(ti)、液(ye)體(ti)、管(guan)道式(shi)傳(chuan)輸(shu)，反(fan)應(ying)塔、釜(fu)、罐、池(chi)、槽、泵類設(she)備(bei)的連(lian)續運轉，操作(zuo)人(ren)員(yuan)少(shao)，其自動化的水平相(xiang)對別的過程高(gao)壹(yi)些，在生產(chan)過程的各(ge)個階(jie)段(duan)可(ke)能(neng)都需(xu)分別對溫(wen)度(du)、壓力、流(liu)量、液(ye)位(wei)進(jin)行(xing)檢(jian)測(ce)和(he)控(kong)制，控(kong)制好這“四(si)大(da)參(can)數(shu)”的目(mu)的歸(gui)結(jie)於物料(liao)成(cheng)分質量的要(yao)求(qiu)，生產(chan)者直(zhi)接(jie)想了解(jie)的是(shi)動態成分質量的變(bian)化，而(er)成分質量的動態變(bian)化，大(da)多數(shu)企(qi)業(ye)還(hai)延(yan)續離線(xian)的靜(jing)態(tai)取(qu)樣化驗(yan)分析傳(chuan)統工藝，甚(shen)至(zhi)有(you)些企(qi)業(ye)還(hai)停(ting)留(liu)在做試(shi)樣、用試紙、用人的感官體(ti)驗(yan)——眼(yan)看(kan)、觸(chu)摸、品嘗(chang)等原(yuan)始(shi)方(fang)式(shi)憑(ping)經(jing)驗(yan)來推測，其結果是：

    （1）分析化驗(yan)的結(jie)果反饋(kui)為“時過境遷”的“事(shi)後(hou)諸葛(ge)亮”，如成分質量不合(he)格，往(wang)往(wang)造(zao)成整(zheng)塔、整(zheng)罐的廢(fei)品(pin)或等外(wai)品(pin)，其物料(liao)或工時能(neng)耗(hao)損失(shi)飴(yi)盡。

    （2）取(qu)出(chu)的樣(yang)液(ye)如(ru)為有(you)毒、有(you)害(hai)、腐蝕性(xing)、揮發(fa)性(xing)氣(qi)、液(ye)，將(jiang)對人對環(huan)境都有(you)危害，樣(yang)液(ye)、樣(yang)氣的終(zhong)處理也會(hui)造(zao)成汙染(ran)和(he)損失(shi)。

    （3）分析化驗(yan)成分異(yi)常(chang)，已顯露出(chu)有(you)爆炸(zha)的先(xian)兆危險，全自(zi)動幹燥(zao)箱(xiang)再通(tong)知(zhi)改(gai)變(bian)異(yi)常(chang)的操作(zuo)，有(you)時已(yi)晚(wan)，造(zao)成重(zhong)大(da)事故(gu)，例如(ru)去年的吉(ji)化硝苯(ben)爆炸(zha)事故(gu)造(zao)成汙染(ran)轟(hong)動全國，據(ju)說(shuo)與操作(zuo)有(you)關系，如(ru)果有(you)實時反(fan)映(ying)成分質量異(yi)常(chang)的檢(jian)測(ce)，是不是可(ke)把(ba)爆炸(zha)的先(xian)兆預報(bao)警了呢(ne)？

    （4）很(hen)難想象已(yi)用上(shang)DCS系統的化工(gong)過程，還(hai)沿(yan)用人工取(qu)樣分析，即(ji)不相匹(pi)配又(you)難以實現(xian)管(guan)控(kong)壹(yi)體(ti)化。

    在自動化技術發(fa)展到(dao)今天，難道還(hai)讓(rang)現(xian)代(dai)大(da)工業(ye)生產(chan)延用這傳(chuan)統落後的檢(jian)測(ce)工藝嗎(ma)？國外(wai)有(you)在線(xian)工業(ye)色譜(pu)分析儀，但我(wo)們知(zhi)道，每壹(yi)次(ci)色(se)譜分析少也需(xu)要10min左右(you)的分離分析過程才反饋(kui)數(shu)據(ju)，而(er)且(qie)還(hai)需(xu)定(ding)時更換(huan)色譜(pu)柱等配件(jian)，特(te)別是整(zheng)套設(she)備(bei)價格(ge)昂(ang)貴達數(shu)百(bai)萬(wan)元(yuan)，壹般(ban)化工(gong)企(qi)業(ye)根(gen)本用不起(qi)，也沒有(you)必(bi)要用這種高(gao)精(jing)度(du)、高(gao)成(cheng)本(ben)的檢(jian)測(ce)設備(bei)。

    在市(shi)場(chang)經濟(ji)、商務(wu)的今天，在國內(nei)儀器儀表(biao)行(xing)業(ye)“四(si)大(da)參(can)數(shu)”產(chan)品激(ji)烈(lie)的競(jing)爭(zheng)中，企(qi)業(ye)的發(fa)展活力(li)在於創(chuang)新產(chan)品，而(er)新產(chan)品研(yan)制的出(chu)發(fa)點要(yao)以市(shi)場(chang)需(xu)求作(zuo)為(wei)依據(ju)，我(wo)們應(ying)該開發(fa)壹些價格適(shi)中，簡(jian)單壹些的能(neng)起(qi)到(dao)實時監(jian)控(kong)成(cheng)分質量要求的在線(xian)成分檢(jian)測(ce)分析儀。天津市(shi)自(zi)儀科貿(mao)有(you)限(xian)公司(si)壹家(jia)名(ming)不見經傳(chuan)的民營(ying)小(xiao)企(qi)業(ye)，正是(shi)基於(yu)以上(shang)市(shi)場(chang)分析，先(xian)從(cong)簡單的但(dan)緊(jin)迫的適(shi)應(ying)強(qiang)腐蝕性(xing)、有(you)毒有(you)害(hai)的物料(liao)生(sheng)產(chan)需(xu)求的產(chan)品起(qi)步，研發(fa)成功了應(ying)用軟測量技術的“化工(gong)液(ye)體(ti)成(cheng)分濃度智能在線(xian)檢(jian)測(ce)儀”。該產(chan)品壹(yi)經(jing)申報(bao)，

    因(yin)符(fu)合(he)國家(jia)發(fa)展計(ji)劃精(jing)神(shen)，立(li)即(ji)得(de)到(dao)《科技部中小(xiao)企(qi)業(ye)技術創(chuang)新基金(jin)》的立(li)項無(wu)償資(zi)助，2004年該產(chan)品研(yan)制成(cheng)功，在科委(wei)推薦和(he)成(cheng)果鑒定(ding)時，受(shou)到(dao)化工(gong)用戶和(he)專家(jia)們(men)的*，認為這壹基於(yu)世(shi)界流(liu)行(xing)的*軟(ruan)測(ce)量技術的在線(xian)濃度(du)檢(jian)測(ce)儀有(you)多(duo)處技術創(chuang)新點，能(neng)夠利(li)用創新技術改(gai)造(zao)延用了幾十(shi)年的傳(chuan)統工藝，把對工人(ren)健康(kang)和(he)環(huan)境有(you)害(hai)的手(shou)工(gong)取(qu)樣、離(li)線(xian)操作(zuo)，改(gai)為(wei)密閉(bi)自(zi)動連續檢(jian)測(ce)、數(shu)字(zi)顯示並輸(shu)出(chu)控(kong)制信(xin)號(hao)，達到(dao)實時在線(xian)控制生(sheng)產(chan)的要(yao)求(qiu)。為以成分質量為核心的化工(gong)自動化奠(dian)定(ding)了(le)基礎(chu)。該(gai)產(chan)品適(shi)用於多種強(qiang)腐蝕有(you)毒有(you)害(hai)介質的工(gong)業(ye)現(xian)場，有(you)較(jiao)高(gao)經(jing)濟(ji)和(he)社會(hui)效(xiao)益(yi)。終(zhong)結(jie)論(lun)是(shi)：該(gai)項目的*性(xing)、科學(xue)性(xing)和(he)實用性(xing)是(shi)顯而(er)易(yi)見的，應(ying)盡快(kuai)實現(xian)目前(qian)這項(xiang)成果僅以應(ying)用在化工(gong)的氯(lv)化產(chan)品物料(liao)中，每年(nian)就有(you)數(shu)百(bai)臺的市(shi)場(chang)需(xu)求，而(er)且(qie)此(ci)類產(chan)品還(hai)可(ke)在其他(ta)類似(si)物料(liao)生(sheng)產(chan)過程中應(ying)用，是個可(ke)延(yan)伸的系列化長(chang)產(chan)品線(xian)的產(chan)業(ye)。

    二軟(ruan)測(ce)量(liang)技術是(shi)在線(xian)成分檢(jian)測(ce)分析行業(ye)持續發(fa)展的法(fa)寶

    隨著計算機技術的高(gao)速(su)發(fa)展而(er)興起(qi)的“虛(xu)擬(ni)儀器”和(he)“嵌(qian)入(ru)式(shi)技術”正在自動檢(jian)測(ce)儀器儀表(biao)界引(yin)起(qi)壹場變(bian)革(ge)，所謂(wei)軟測量技術是(shi)把常規檢(jian)測(ce)手段與計(ji)算機信(xin)息處理、科學(xue)運(yun)算結合(he)起(qi)來的壹(yi)種基於(yu)過程辨(bian)識、工(gong)藝規(gui)律(lv)、控(kong)制機(ji)理的間(jian)接(jie)檢(jian)測(ce)技術。其包(bao)含(han)4方面內(nei)容：

    （1）分析過程機理、確(que)定(ding)主(zhu)導(dao)變(bian)量(liang)和(he)輔(fu)助變(bian)量(liang)；

    （2）計(ji)算機的采(cai)集、存(cun)儲(chu)、數(shu)據(ju)處理；

    （3）建(jian)立(li)數(shu)學模(mo)型或經驗(yan)模(mo)型；

    （4）在線(xian)校(xiao)正。

    在以往(wang)的記(ji)載中，軟(ruan)測量技術並沒(mei)有(you)在儀器儀表(biao)的研(yan)發(fa)上(shang)應(ying)用，實際應(ying)用的多(duo)在煉油(you)化工(gong)常減壓(ya)塔、分餾塔、催(cui)化裂(lie)化、煉油(you)裝(zhuang)置(zhi)方(fang)面，且(qie)多(duo)在大(da)型計算機控(kong)制系統內應(ying)用，如：InferentialControl公司(si)、Setpoint公司(si)、DMC公司(si)等都有(you)以商品(pin)化軟(ruan)件(jian)形(xing)式(shi)推出(chu)的軟(ruan)測(ce)量技術產(chan)品，其價格昂貴，國內有(you)些軟測量技術，也多用在計算機控(kong)制系統中，天(tian)津市(shi)自(zi)儀科貿(mao)有(you)限(xian)公司(si)創新性(xing)地(di)把(ba)在大(da)型計算機控(kong)制系統中應(ying)用的軟(ruan)測(ce)量技術移(yi)植(zhi)到(dao)儀器儀表(biao)的研(yan)發(fa)中，已(yi)申報(bao)了(le)發(fa)明，提(ti)出(chu)壹(yi)個軟測(ce)量(liang)技術儀(yi)表(biao)化的研(yan)發(fa)技術工(gong)藝路(lu)線(xian)，並把(ba)軟(ruan)測量(liang)技術作(zuo)為(wei)在線(xian)成分檢(jian)測(ce)分析儀的核心技術。壹(yi)種化工(gong)物料(liao)的生(sheng)產(chan)是要(yao)由(you)已(yi)知(zhi)成(cheng)分的原(yuan)料(liao)，也許經過很(hen)復雜(za)的生(sheng)產(chan)工藝(yi)流(liu)程(cheng)，在特定(ding)的設(she)備(bei)內施(shi)以各(ge)種外(wai)界條件(jian)（比(bi)如(ru)壓(ya)力(li)、溫(wen)度等），經歷從(cong)形態—量變(bian)到(dao)質變(bian)的演(yan)變(bian)，才(cai)生(sheng)成(cheng)新的物質。綜合(he)各(ge)種參(can)數(shu)的分析建模(mo)計算無疑(yi)是(shi)很(hen)復雜(za)的和(he)不實時的，但(dan)復(fu)雜(za)的問(wen)題(ti)在壹定(ding)範(fan)圍、壹定(ding)條件(jian)下(xia)可(ke)以簡化，我(wo)們可(ke)有(you)針(zhen)對性(xing)擇(ze)取(qu)某(mou)壹特定(ding)階(jie)段(duan)、特(te)定(ding)範(fan)圍的主(zhu)要(yao)決定(ding)性(xing)變(bian)量(liang)，舍(she)去(qu)那些影響(xiang)不大(da)的參(can)數(shu)和(he)條件(jian)，簡(jian)化成(cheng)2～4個變(bian)量(liang)參(can)數(shu)的分析建模(mo)。例如(ru)化工(gong)生產(chan)的成(cheng)分分析在某(mou)壹階(jie)段(duan)上(shang)，並不是全面分析各(ge)種成分組成，而(er)是已(yi)知(zhi)主(zhu)要(yao)成(cheng)分需(xu)檢(jian)測(ce)分析這種主要(yao)成(cheng)分的含(han)量，多(duo)組分分析在這裏(li)簡(jian)化為(wei)單個成分含(han)量或者成(cheng)分濃度的檢(jian)測(ce)分析。再比(bi)如(ru)，在前(qian)道工(gong)序已經(jing)生(sheng)成，或提(ti)純(chun)了的半(ban)成(cheng)品或原(yuan)料(liao)，在後壹(yi)階(jie)段(duan)決(jue)定(ding)成(cheng)分變(bian)化的就是壹兩個變(bian)量(liang)參(can)數(shu)，那麽(me)主(zhu)要(yao)決(jue)定(ding)成(cheng)分變(bian)化的主(zhu)導(dao)變(bian)量(liang)壹(yi)個，主要(yao)影響(xiang)成分變(bian)化的輔(fu)助變(bian)量(liang)壹(yi)兩個，這樣(yang)的軟(ruan)測(ce)量模(mo)型更適(shi)合(he)在智能(neng)儀表(biao)上(shang)實現(xian)，（變(bian)量(liang)參(can)數(shu)多，模(mo)型更復(fu)雜(za)，影響(xiang)采(cai)集運(yun)算的實時性(xing)）。在生產(chan)實踐中，常(chang)遇到(dao)這樣(yang)的情形(xing)：在某(mou)壹特定(ding)設(she)備(bei)及(ji)原(yuan)料(liao)條件(jian)下(xia)，到(dao)了特(te)定(ding)的溫(wen)度(du)、壓力(li)條件(jian)，成(cheng)分質量就在合(he)格的範(fan)圍內，工(gong)藝參(can)數(shu)就是這樣(yang)制定(ding)的。如(ru)果條件(jian)向某(mou)方向變(bian)化，成(cheng)分質量也向某(mou)方面變(bian)化，有(you)長(chang)期實踐經驗(yan)的工(gong)人(ren)們說(shuo)，按這(zhe)個溫度(du)、壓(ya)力等條件(jian)，估(gu)計(ji)的成(cheng)分結果八九(jiu)不離十(shi)，不信(xin)拿(na)去(qu)化驗(yan)，果真(zhen)很(hen)準。

    智(zhi)能儀(yi)表(biao)的任(ren)務(wu)就簡化為(wei)把這種“經驗(yan)模(mo)型”變(bian)成(cheng)科學(xue)計(ji)算、判斷(duan)、推導(dao)、分析，把成分質量預測性(xing)實時反(fan)映(ying)出(chu)來(lai)。當然要(yao)形成分析儀器產(chan)品，這(zhe)在軟測(ce)量數(shu)學模(mo)型建(jian)立(li)前(qian)後，還(hai)要(yao)伴以提(ti)取(qu)各(ge)種量程(cheng)階(jie)段(duan)的樣(yang)液(ye)及(ji)在測量(liang)同時取(qu)樣的化驗(yan)室化驗(yan)、色譜(pu)分析進(jin)行(xing)比(bi)對(dui)、校(xiao)正，後(hou)還(hai)要(yao)在形成(cheng)固定(ding)數(shu)模(mo)程序後投(tou)運儀(yi)表(biao)時，現(xian)場用儀表(biao)具(ju)有(you)的智(zhi)能(neng)在線(xian)修正功能消(xiao)去(qu)誤(wu)差。

    試(shi)想在相對(dui)化驗(yan)手段(duan)健全(quan)的化驗(yan)室和(he)色(se)譜、光譜分析室條件(jian)下(xia)，再(zai)有(you)技術部門應(ying)用計算機建(jian)模(mo)仿真(zhen)工具(ju)（目(mu)前(qian)已有(you)商品(pin)化的這(zhe)類(lei)工具(ju)譬(pi)如(ru)NI公(gong)司(si)的LabVIEW8.2_DSUM；還(hai)有(you)數(shu)學工具Mathlab7，MathCAD等）那麽(me)，妳只要(yao)拿(na)來(lai)壹種物料(liao)，我(wo)們就建壹種新的模(mo)型，形(xing)成(cheng)壹種成分分析儀表(biao)品(pin)種，研發(fa)機構(gou)不斷(duan)有(you)新的課(ke)題(ti)，企(qi)業(ye)不斷(duan)推出(chu)新的儀(yi)表(biao)品(pin)種，因(yin)此說(shuo)，軟測量技術儀(yi)表(biao)化是(shi)成分分析儀行業(ye)可(ke)持續性(xing)發(fa)展的法(fa)寶。