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先进信息技术基本概念


“数字化”“自动化”“信息化”与“智能化”随谈 、 、 作者 林 军 在与朋友聊天的过程之中,时常会出现“数字化与信息化有什么不同?” 、 “自动化和信息化有什么关联与联系?”“自动化与智能化谁先谁后?”等之 、 类的问题。作者在与企业界的人士交流信息的过程中,也时常出现类似问题。 甚至于有人还大胆地断言: “当前,自动化就是信息化、信息化就是自动化” ; 甚至于有人说: “数字化就能代表智能化”等等,不一而足!这至少表明:在我 国自动化学科领域里,术语研究开展不足!经过查询,仅仅在“电力行业”“商 、 业自动化”“仪器仪表”等开展过一些术语研究,并曾经出版过一些标准。 、 所谓“术语(terms),即是各门学科中的专门用语。术语可以是词,也可以是 ” 词组,用来正确标记生产技术、科学、艺术、社会生活等各个专门领域中的事 物、现象、特性、关系和过程。 其基本特征是:①专业性。术语是表达各个专 业的特殊概念的,所以通行范围有限。②科学性。术语的语义范围准确,它不 仅标记一个概念,而且使其精确,与相似的概念相区别。③单义性。术语与一 般词汇的最大不同点在于它的单义性,即在某一特定专业范围内是单义的。有 少数术语属于两个或更多专业,如汉语中“运动”这个术语,分属于政治、哲学、 物理和体育 四个领域。④系统性。在一门科学或技术中,每个术语的地位只有 在这一专业的整个概念系统中才能加以规定。 由此可见,在没有出现标准化的专门术语之前, “数字化”“自动化”“信息化” 、 、 与“智能化”等概念出现不同的解释也是十分自然的。 为了和大家展开一些探索与研讨,作者以此文来谈一谈个人的观点,并以 此文作为“抛砖引玉”之用!希望能够有助于启发一些观点。当然,本文是否 能够做到这一点,还有待同行们的“集思广益” ,因此,本文取名为“随谈”也 正由于此! 一,出现的时代不同,名词定义也不同 (一)关于“数字化(Digitization) ” 所谓数字化,是指利用计算机信息处理技术把声、光、电、磁等信号转换成数 字信号,或把语音、文字、图像等信息转变为数字编码,用于传输与处理的过 程。 与非数字信号(信息)相比,数字信号(编号)具有传输速度快、容量大、 放大是示失真,抗干扰能力强,保密性好,便于计算机操作和处理等优点。可 以说,从数字计算机诞生之日起,人类就已经开始数字化时代了。 在军事上, “数字化建设”是出现在“信息化建设”之前的。 “数字化部队”建 设是陆军信息化建设的必要途径和重要组成部分。 “数字化部队”与“信息化部
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队”是学术界提到较多的两个概念,对这两个概念的认识也存在一些分歧。有 的认为,数字化部队与信息化部队两者含义相近,可以等同;有的认为两者含 义迥异,不可等同。专家以为, “数字化部队”与“信息化部队”是两个不同的 称谓,反映着同一事物的不同发展阶段。 “数字化部队”是建立“信息化部队” 的基础, “信息化部队”是“数字化部队”发展的必然结果,两者是不能相混淆 的。由此, “数字化部队”作为陆军信息化建设的重点和试点的地位始终没有改 变。 数字化部队与信息化部队的主要区别在于:一是建设基点不同。 “数字化部队” 主要依托现有的武器装备平台,通过运用数字化技术或嵌入数字化设备来提高 现有武器装备的信息化水平,增强机械化部队的整体作战能力,投资少,见效 快。 “信息化部队”则是利用“数字化部队”建设的成功经验,依托信息化的武 器装备和战场信息系统,实现作战要素之间和作战单元之间的无缝链接,进而 实现“情报-决策-打击”链的同步化和实时化。二是构成要素不同。 “数字化部队” 组成的基本要素是数字化指挥控制系统、嵌入有数字化设备的武器装备系统及 相应的作战理论。 “信息化部队”的基本构成要素是战场信息系统、信息化武器 装备系统和信息战武器系统,以及适应信息化作战的组织结构和信息化作战理 论等。三是建设指挥控制信息链的途径不同。 “数字化部队”建设是以现有部队 为基础的,其指挥控制的信息链路依附于现有部队的组织结构,强调依托数字 化的高速数据通信网络,加快信息在“情报-决策-打击”链中的流通速度,以此提 高机械化部队的作战指挥效能。 “信息化部队”由于其武器装备信息化,各武器 平台如同指挥控制网中的一个节点,因此信息共享程度高、指挥控制的信息链 路实时、快捷,基本实现了“情报-决策-打击”链的一体化。四是评价部队作战能 力的标准不同。衡量“数字化部队”作战能力的标准主要是火力、机动力、防 护力和信息力。 “信息化部队” 的作战能力评价标准主要是一体化信息支撑能力、 信息化联合火力打击能力、全维机动作战能力和全领域综合防护能力等。 (二)关于“自动化(Automation) ” 自古以来,人类就有创造自动装置以减轻或替代人类劳动的想法。自动化技术 就是紧密围绕着生产、军事装备的控制以及航空航天事业的需要形成和发展起 来的。换句话说,社会的需要成为了自动化技术的发展动力。 早在公元前 14~前 11 世纪,中国、埃及和巴比伦就出现了自动计时装置—漏壶, 这可以说是人类研制和使用自动装置之始。“自动化(Automation)”是美国人 D.S.Harde 于 1936 年提出的(但是,也有人认为是 1946 年提出来的) 。当时他 在通用汽车公司工作,他认为在一个生产过程中,机器之间的零件转移不用人 去搬运就是“自动化”。这实质是早期制造自动化的概念。因此, “自动化”这个 词汇应当出现在二十世纪的三、四十年代。1953 年月 J 迪博尔出版了世界上第 一本以《自动化》 (Automation)命名的书籍。在书中,J 迪博尔给“自动化”所 下的“定义”是: “自动化是分析、组织和控制生产过程的手段。 ”也就是,自
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动化是将自动控制应用于生产过程的结果。随着科学技术的发展,自动化技术 也在不断丰富、深化。可以说,自动化技术的发展历史是一部人类以自己的聪 明才智延伸和扩展自身器官功能的历史! ⑴中国大百科全书 机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过 程。自动化技术广泛用于工业﹑农业﹑军事﹑科学研究﹑交通运输﹑商业﹑医 疗﹑服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动﹑部 分脑力劳动以及恶劣﹑危险的工作环境中解放出来﹐而且能扩展人的器官功能 ﹐极大地提高劳动生产率﹐增强人类认识世界和改造世界的能力。因此﹐自动 化是工业﹑农业﹑国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。 ⑵自动化学科、专业发展(东南大学) 自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程) ,在没有人或较少人的直 接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制, 实现预期的目标。 ⑶《自动化(专业)概论》 所谓自动化(Automation),是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或 指令自动的进行操作或运行。广义地讲,自动化还包括模拟或再现人的智能活 动。 ⑷《自动化科学与技术学科的内容、地位与体系》 简言之,"Automation"包含了① 设备、过程或系统的自动化;② 自动化技 术或设备;③ 自动化状态。...自动化的定义是基本明确的,其内容是十分丰富 的。 总而言之,自动化的定义也是有许多种的,但是, “在无人干预的情况下” 、 “按照程序或指令运行” 、延伸人类的器官功能(体力的或部份脑力的)等基本 描述总是有的。 (三)关于“信息化(informatization) ” 而“信息化” (informatization)词汇的出现则比“自动化”词汇要晚一些,它是 随着“信息”和“信息科学与技术”的发展而提出来的。1928 年,哈特莱(L. V. R. Hartley)在《贝尔系统技术杂志》上发表了一篇题为《信息传输》的论文。 在这篇论文中,他把信息理解为选择通信符号的方式,且用选择的自由度来计
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量这种信息的大小。1948 年,美国数学家仙农(C. E. Shannon)在《贝尔系统 技术杂志》上发表了一篇题为《通信的数学理论》的论文,在信息的认识方面 取得重大突破,堪称信息论的创始人。控制论的奠基人 N.维纳曾经说过: “信息 是人们在适应客观世界,并使这种适应被客观世界感受的过程中与客观世界进 行交换的内容的名称。 ”显然,所交换的仍然是作为信息载体的不同形式的消息 或信号。所谓信息化,是指社会经济结构从以物质与能量为重心,一向以信息 与与知识为重心的转变过程,这是一个长期的发展过程,在这一过程中,要不 断地采用现代信息技术,大力发展以信息网络为基础的社会各领域的信息开发 利用,从而极大地提高社会劳动生产力。 从历史发展看来,信息化概念的提出是与后工业社会或信息社会的讨论相联系 的。 “信息化” (Informatization)这个名词则是在 20 世纪 60 年代末提出的,信 息化的概念起源于 60 年代的日本,首先是由一位日本学者参照工业化一词提出 来的,而后被译成英文传播到西方,西方社会普遍使用“信息社会”和“信息 化”的概念是 70 年代后期才开始的。综合所见资料,公认"信息化"一词起源于 日本。信息化的思想是 1963 年 1 月由日本社会学家梅倬忠夫发表的《信息产业 论》中首次提出的,认为信息社会是信息产业高度发达且在产业结构中占据优 势的社会,信息化是由工业社会向信息社会演进的动态发展过程。1978 年法国 学者在政府支持下提出了社会的信息化问题,涉及计算机与远程通信的结合、 数据处理和网络等问题。但有关社会现象,则更早就受到西方学者的重视和研 究。"信息化"概念由 1967 年日本科学技术和经济研究团体提出,基本看法是今 后的人类社会将是一个以信息产业为主体的信息化社会。 “信息化的定义” :信息化是指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的 新生产力, 并使之造福于社会的历史过程。 (智能化工具又称信息化的生产工具。 它一般必须具备信息获取、信息传递、信息处理、信息再生、信息利用的功能。 ) 与智能化工具相适应的生产力,称为信息化生产力。智能化生产工具与过去生 产力中的生产工具不一样的是,它不是一件孤立分散的东西,而是一个具有庞 大规模的、自上而下的、有组织的信息网络体系。这种网络性生产工具将改变 人们的生产方式、工作方式、学习方式、交往方式、生活方式、思维方式等, 将使人类社会发生极其深刻的变化。据不完全统计,有关信息的定义有 100 多 种,它们都从不同的侧面、不同的层次揭示了信息的特征与性质,但同时也都 有这样或那样的局限性。 从 20 世纪 90 年代以来,伴随着信息技术,特别是网络技术的飞速发展,信息 化成为各国普遍关注的一个焦点。由于"信息化"涉及各个领域,是一个外延很广 的概念,因而不同的领域和行业的研究人员在研究"信息化"问题时,往往具有不 同的研究角度和出发点,但总的来说:信息化是指加快信息高科技发展及其产 业化,提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推动经济和社会发 展前进的过程。信息化不是一个静止孤立的概念,它的内涵和特点在不同的历 史发展阶段有不同的表现,信息化与信息技术的发展、信息产业的形成、信息 产品的涌现、信息市场的完善、信息系统的建设以及信息化社会的出现等现象
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密不可分。尤其是目 20 世纪 90 年代以来,信息化呈现出鲜明的时代特色。信 息资源是信息化的基础.开发利用信息资源是信息化的核心,随着社会、经济 和科学技术的发展,社会信息量不仅急剧增长.而目成为现代社会发展的重要 支柱和战略资源。信息时代是信息成为人类活动的基本资源,信息技术广泛地 应用于农业、工业、科学技术、国防军事及社会的各个领域,信息业已经成为 整个社会经济结构的基础产业,信息活动对社会发展的贡献已经居于突出的地 位。信息社会是继农业时代、工业时代之后,人类社会历史发展出现的崭新时 代。中国信息协会围绕着“信息化”及其相关问题开展了大量的研究工作。对 于“什么是信息化?”“国家信息化的六要素”“信息化的使命与目标”等等 、 、 都做过深入的研讨,如果大家希望作进一步了解,可以参考有关专家的报告。 由此可见, “自动化”的名词出现在 20 世纪的四十年代,而“信息化”的名词 则出现在 20 世纪的六十年代。 “自动化”与“信息化”两者的定义也是完全不 同的, “自动化”是指: “机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令 自动进行操作或控制的过程。 ”而“信息化”是指: “培养、发展以计算机为主 的智能化工具为代表的新生产力,并使之造福于社会的历史过程。 ” (四)关于“智能化(Intelligence) ” “智能化”是自动化技术当前和今后的发展动向之一, 它已经成为工业控制和自动 化领域的各种新技术,新方法、新产品的发展趋势和显著标志。中国人工智能 学会名誉理事长涂序彦教授曾撰文论述:“什么是‘智能化’?目前尚缺乏明确的, 公认的,科学的定义。但是,‘智能化’与‘电脑化’是有区别的,不是同一个概念。 “智能化”应当由两方面的含义:一是采用“人工智能”的理论、方法和技术;二是 具有“拟人智能”的特性或功能。 ‘智能化’应当有两方面的含义: (1)采用‘人工智能’的理论、方法和技术处理信息与问题; (2)具有‘拟人智能’的特性或功能,例如自适应、自学习、自校正、自协调、 自组织、自诊断、自修复等。这可作为衡量是不是智能化装置、设备、系统的 性能标准。由此可得到关于智能化的定义:是‘采用人工智能理论、方法、技术’ 七/并‘具有某种拟人智能特性和功能’。 也就是说:利用计算机来代替人的一部分脑力劳动,具有运用知识进行推理、 学习、联想解决问题的能力。就智能化仪表和装置来说,则应该具有以下特征: 能自动完成某些测量任务或在程序指导下完成预定动作; 具有进行各种复杂计算和修正误差的数据处理能力; 具有自校准、自检测、自诊断功能; 便于通过标准总线组成个多种仪表的复杂系统,实现复杂的控制功能,并能灵 活地改变和扩展功能”。 前不久,中国人工智能学会的名誉理事长涂序彦教授撰文指出:“现有的测控系 统通常具有刚性体系结构,缺乏自组织、自维修、自适应等方面的柔性,智能
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水平不高。现在一些新型智能仪表虽冠以智能化的名称,实际上是电脑化,名 不副实,只是采用了计算机,电脑化并不等于智能化,应该向智能化方向努力”。 二,他们是既有联系,也有区别与特点 “数字化”“自动化”“信息化”与“智能化”虽然并不是同一回事,但是, 、 、 他们之间是既有联系,也有区别与特点。由于篇幅所限,本文重点研讨“自动 化”与“信息化”之间的关联。 (一)他们之间的联系 首先是“数字化”与“自动化”的联系。 数字: 将抽象的东西(当然具体的也有)提炼出来变成具体的量化数据后, 变成数字!信息:在数字的基础上进行更进一步的提炼,抽取有价值的东西后 才成为信息!换句话说,数字是第一步! 信息才是第二步! 数字化,目前更多地指将把纸面的东西电子化,而信息化,则是在与数据的提 炼、加工、更要有效地流动。数字是信息在计算机中存储的表现,因此数字化 是信息化的表现和基础 信息化的侧重点是信息的自动加工和处理。 早在 40 年代, 仙农证明了采样定理, 即在一定条件下,用离散的序列可以完全代表一个连续函数。就实质而言,采 样定理为数字化技术奠定了重要基础。 数字化使得自动化从连续型的“模拟化”进入到离散型原“数字化”了。 其次是“数字化”与“信息化”的联系: 例如,在军事上, “数字化部队”与“信息化部队”虽然有区别,但也有联系。 其一, “数字化部队”与“信息化部队”都是以信息技术为支撑的,离开这个支 撑,信息化条件下的作战和信息化战争也就无从谈起;其二, “数字化部队”是 “信息化部队”建设与发展的基础,是“信息化部队”建设的初级阶段,其建 设实践将为“信息化部队”建设提供经验和思路。其三, “数字化部队”与“信 息化部队”在通信联络和信息交互上都要求采用模拟网或数据网,以实现通信 的网络化和信息传输的近实时和实时;其四,两种类型部队都追求武器装备“电 子化”和电子装备“武器化”, 以实现作战行动的精确定位、 精确打击和攻防一体。 其五,两者建设的重点都是通过战场指挥信息网络,使各功能领域之间和各作 战部队之间建立起近实时或实时的信息链路,从而把战斗、战斗支援和战斗保 障力量连成一个整体,以实现快捷方便的横向和纵向信息交流。因而, “数字化 部队”与“信息化部队”是既相区别,又紧密联系的。两者既不能简单划等号, 也不能截然分开。 再说“自动化”与“信息化”的联系:
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首先是, “经典控制论”的作者和“信息论”的作者,出生于同一时代,他们的 研究工作也是经常联系在一起的。 20 世纪 40 年代,C.E.香农从定量的方面描述了信息的传输和提取的问题,从而 创立了“信息论” ,这为信息科学的研究奠定了初步的基础。经典控制论的作者 N.维纳则从控制的观点揭示了动物和机器的共同的信息与控制规律。N.维纳在 这个时期,除了发表了著名的“控制论”之外,还发表了“平稳时间序列的外、 内插和平滑问题” ,研究了用滤波和预测的方法提取有用信息的信号处理问题。 建立了“维纳滤波理论” 。维纳从控制论的角度出发,认为"信息是人们在适应外 部世界,并且这种适应反作用于外部世界的过程中,同外部世界进行互相交换 的内容的名称"。维纳关于信息的定义包含了信息的内容与价值,从动态的角度 揭示了信息的功能与范围,但也有局限性。由于人们在与外部世界的相互作用 过程中,同时也存在着物质与能量的交换,维纳关于信息的定义没有将信息与 物质、能量区别开来。 正是由于自动化系统和自动控制理论的出现,使原来对于信息的研究仅限于传 输方面的概念开始突破。 十分有意思的是:在中国,信息化战争的概念恰恰是《工程控制论》的作者, 中国自动化学会的创立者—钱学森同志于 1995 年提出来的!之后,才陆续在我 国的社会各界广泛地出现信息化、信息化建设等名词。 也就是说,在仙农创立信息论的同时,维纳(N. Wiener)出版了专著《控制论: 或关于动物和机器中控制与通信的科学》 ,创建了控制论。后来人们常常将信息 论、控制论和系统论合称为"三论",或统称为"系统科学"或"信息科学"。 其次是,研究“自动化”与“信息化”两者的科学技术界的出发点不同,角度 不同,一个是针对着“无人化”的设备或装置按照指令或程序正常的自动运转; 一个是针对着信息的获取、传输、处理与检索及其运转过程之中的安全问题。 但是,经常出现“殊途同归”的现象。 第三是,两者虽然研究对象不同,但大多具有相同的理论基础与技术工具(电 子数字计算机) 。电子计算机是一种按照程序自动进行信息处理的通用工具。它 的处理对象是信息,处理结果也是信息。由于电子计算机的问世, “自动化”与 “信息化”两者很好地交汇在一起了。 最后, “自动化”与“信息化”过程都普遍存在于社会、工业、农业、生物、国 防军事、科学实验、日常生活、和人类智能等领域。 由此可见, “自动化”与“信息化”两者的联系是:研究工作的时代相同,研究 工作的理论基础相似,研究工作的基本工具相同,研究问题的领域交融。 (二)他们的区别与特点 “自动化”与“信息化”两者也是存在区别的: 首先,研究的对象明显不同, “自动化”是如何运用“信息”来进行对象的“控
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制”与“优化” 。而“信息化” ,一是研究“信息”的本身属性(如:信息的度 量与定量、信息的编码、信息传输的效率、信息的纠错等等) ;二是指加快信息 高科技发展及其产业化,提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并 推动经济和社会发展前进的过程。 其次是,内涵与特点是不同的。 “自动化”的内涵与特点, “自动化”学科的内 涵根据自动化专业教学指导分委员会所撰写的“自动化学科专业发展战略的初 步研究及其若干问题的思考”一文中提出来的是:从科学层面来说是以控制理 论、系统理论、复杂系统科学作为理论基础;从哲学层面来说是方法论;从技 术层面来说是信息技术与工艺、其他技术的融合或桥梁。自动化学科发展的主 要特征是:一是实践性——自动化学科的发展,总是和社会的重大需求紧密联 系在一起的;二是 时代性——作为人类改造客观世界的重要知识和技术手段, 人们总是把最先进的技术用作自动化技术的主要内容;三是系统性——自动化 学科总是从“系统”的角度来分析、研究和实现各种目标;四是交叉性——自 动化学科作为“系统”学科,离不开信息技术、电气技术、数学及自动化对象 的相关领域知识,需要与更多学科交叉、融合。 而“信息化”的内涵与特点,则是: “信息化”是指在社会、国民经济与国防军 事等的各个方向,以先进的思想为指导,以现代信息技术为手段,以深入开发、 广泛利用信息资源为重点,以提高社会(系统)效率、生产能力、管理能力、 作战能力为目的。 如:企业信息化的内涵,是生产力和生产关系的技术进步。 又如:教育信息化是指在教育过程中,比较全面地运用以计算机多媒体和网络 通讯为基础的现代化信息技术,促进教育的全面改革,使之适应于正在到来的 信息化社会对于教育发展的新要求,等等。 据分析,以信息技术的开发与应用为主要特征的“信息化”具有的五个特点。 一是明显的信息外溢性。信息网络具有“外部性” ,而“信息的外溢效应”是其 外部性的主要表现;二是超强的技术创新性。20 世纪以来信息技术领域实现了 几次大的重大突破,包括如半导体、集成电路、计算机、光纤通信、互联网等, 它的意义已经远远超出了技术领域,它推动着产业结构的加速重组与调整和世 界经济的持续增长。技术的强劲创新产生了产业的不断突破,这个过程本身就 是一个极强的创新过程;三是广泛的技术渗透性。信息技术产业在国民经济的 各个领域具有广泛的适用性和渗透性。信息技术的发展,不仅带动了一批新的 交叉科技和新兴产业,还创造了新的经济和社会需求;四是较高的经济效益性。 信息技术的应用可以显著提高资源利用率、劳动生产率与管理效率,从而极大 的降低社会总成本,取得巨大经济效益;五是强劲的产业带动性。大量的研究 计算显示,信息产业是一个产业链很长、产业感应度与带动度都很高的产业。 信息产业既是西方发达国家的第一大产业,也正在成为中等发达、新兴工业国 家和地区的重要的支柱产业。 再就是, “信息化”这一概念向上到“国家信息化问题” ,向下到“企业信息化 问题” ,具有更多的宽泛性。而“自动化”这一概念,虽然也具有一定的宽泛性, 但是,应当说“自动化”不如“信息化”那样宽泛。因此,人们常把“自动化”
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当做“信息化”的一部分来看待也是不奇怪的了。当然,尽管有人说,西方国 家一些知名的大学就没有开设“自动化学科”的专业来证明他们的“包含”观 点。但是,作为发展中国家来讲,在现阶段,将两者区分开来是十分必要的! 至少让那些“还没有学会走路,就想跑步前进”的人有比较清醒的头脑! 三,他们既互为依托,同时也相互促进 “自动化”与“信息化”双方既互为依托,同时也相互促进。这可以从几个方 面来谈一谈。 (一)自动化是信息化的基础 如果具体到企业中,完全可以说: “自动化是信息化的基础” 。因为,工业控制 自动化将主要包含三个层次,从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理 自动化,其核心部分是基础自动化和过程自动化。工业企业的自动化一般分为 三个层次,即:现场层(基础自动化)包括现场仪表与 DCS,PLC,FCS 等; MES 层(制造执行系统或过程控制)包括优化控制,先进过程控制(APC) ,人 工智能,生产调度等。ERP 层(资源管理决策层) 等等。从上可知,工业企业 的自动化是工业企业信息化的基础,如果说工业企业还没有实现自动化生产, 那么,要想实现工业企业的信息化,就无从谈起。另外,从发展历史来看,机 械化时代就开始有自动化了,而信息时代的自动化,则是在自动化基础上的信 息时代的自动化。此外,在自动化系统中完成信息的获取、转换、显示、传送 处理和执行等功能的许多工具,如:传感器、变送器、放大器、转换器、各种 仪表、I/O 装置、数据通信装置、调节器、运算器 、各种执行机构等。没有它 们,信息化就无从谈起。 自动化是信息化的基础,为信息化的发展提供物资、能源、资金、人才以及市 场,只有用信息化武装起来的自主和完整的国民经济体系,才能为信息化提供 坚实的物质基础。我国是在农业基础还不稳固、工业化进程尚未完成、现代化 开始不久的情况下拉开信息化序幕的。在这种情况下,及时而有力地抓住信息 化所带来的机遇,在促进工业化任务完成的同时积极推进信息化,发挥后发优 势,以实现社会生产力的跨越式发展,这是时代的需要。 (二)自动化是信息化的重要组成部分 自动化是信息科学与技术的重要组成部分,它是在信息获取、传输和处理的基 础上,实现信息的利用,是人类改造自然目标的最终落实;其次,自动化不仅 包含利用信息实现目标的原理和方法,而且包含作为其载体的技术和装备,并 最终将它们集成在自动化系统中,涉及到从理论、方法、技术到设备的各个层 面。信息技术是由信息获取、信息传输、信息处理和信息利用四部分组成的。 基本的自动化系统至少包含有信息获取、处理和利用三部分,而带有计算机网
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络或通信网络的自动化系统则更是包含了以上全部内容,这正是为什么自动化 专业人才必须具有计算机、通信、信号处理和控制的全面知识、并往往可以在 不同信息技术领域就业的原因。但需要指出的是,以控制为基础的自动化虽然 涉及到信息技术的全部,但其重点是在信息的利用上,即如何利用信息去实现 有目的的行为,信息的获取、传输和处理,则是为了实现这一目的的手段和工 具。因此,自动化离不开计算机、通信和信息处理,但与这些信息技术相比, 更体现了人类改造自然的直接目的。在这个意义上,自动化技术显然是信息技 术中最核心的组成部分之一。 例如,企业信息化是指在先进的管理理念指导下,应用先进的计算机网络技术 去整合企业资源,为企业的战略层、战术层、运作层决策提供准确、及时、完 整、有效的信息,以便对需求做出迅速的反应。企业信息化是一个人-机合一的 综合系统,包括人、计算机网络硬件、系统平台、数据库平台、通用软件、应 用软件、终端设备等。 其中,可以看到企业的自动化系统是企业信息化的重要 资源与基础,是整合企业资源的重要方面之一。 信息技术是由信息获取、信息传输、信息处理和信息利用四部分组成的。基本 的自动化系统至少包含有信息获取、处理和利用三部分,而带有计算机网络或 通信网络的自动化系统则更是包含了以上全部内容,这正是为什么自动化专业 人才必须具有计算机、通信、信号处理和控制的全面知识、并往往可以在不同 信息技术领域就业的原因。但需要指出的是,以控制为基础的自动化虽然涉及 到信息技术的全部,但其重点是在信息的利用上,即如何利用信息去实现有目 的的行为,信息的获取、传输和处理,则是为了实现这一目的的手段和工具。 因此,自动化离不开计算机、通信和信息处理,但与这些信息技术相比,更体 现了人类改造自然的直接目的。在这个意义上,自动化显然是信息化中最核心、 最重要的组成部分之一。 (三)信息化可以促进自动化 以往的自动化往往是指包括检测、控制和继电保护等常规自动化的概念。 广义自动化是指实现经营管理、计划调度、成本核算、生产监控、故障诊断、 自动控制等更大范围内的自动化,又称之为“综合自动化” 。目前,国际上一 些著名的工业自动化企业(厂商)纷至沓来地将信息技术用于企业产品设计、 制造、管理和销售的全过程,以提高企业在“全球化”的形势之下,市场应变 能力和竞争能力,这显然是企业信息化的主要内容和目标。但是,已经逐步与 企业的各种自动化系统融为一体。 企业综合自动化系统是采取 ERP/MES/PCS 三 层结构:过程控制层(PCS) 、制造执行层(MES)经营管理层(ERP)集成的 现代化系统,可对生产经营进行科学地分析、评价和预测,对生产计划和经营 策略及时进行调整,以适应多变的市场需求。工业控制自动化技术正在向智能 化、网络化和集成化方向发展。因此,从提高企业自动化系统工作层次的角度 看,信息化的确是促进了自动化的提高。
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(四)信息化是更高层次的自动化 如果追溯历史,1946 年维纳发表名著《控制论,或关于在动物和机器中控制与 通信的科学》 。就已经将控制与通信联系在一起了。在电脑未普遍使用前,自动 化只是高级的机械化,只有全面使用电脑才是自动化的主要标志。从发展历史 来看,机械化时代就开始有自动化了,而那时的信息技术是相对落后的。而信 息时代的自动化,则是在机械化时代自动化的基础上的信息时代的自动化了。 在计算机用于自动之前,自动化的功能目标是以省力为目的,代替人的体力劳 动。随着计算机和信息技术的发展,计算机和信息技术作为自动化技术的重要 手段,自动化的视野大大扩展,自动化的功能目标不再仅仅是代替人的体力, 而且可以代替人的部分脑力劳动。典型的例子是各种计算机辅助技术[计算机辅 助设计(CAD) 、计算机辅助管理、计算机辅助工程(CAE)等]。信息化主导 着新时期自动化的方向,使国民经济朝着高附加值化方向发展。采用了许多信 息科学的先进技术与成果的信息时代的自动化,无论从精确性、人性化,还是 快速性、市场性等都比以前的自动化要更加高级,信息化是当今世界发展的大 趋势,是推动经济发展和社会变革的重要力量。因此,完全可以说,信息化是 更高层次的自动化。 (五)自动化也是信息化深入发展的内涵之一 同时,也要看到,自动化也是信息化深入发展的内涵之一,这是因为它包 括将“自动化”的许多理论与方法应用于信息系统的集成与优化,信息的管理 与优化,信息的控制、处理、传输的优化、安全防护的优化等等。 因此,自动化不仅扩展了信息化的应用范围,如从工业现代化到各个领域 的自动化与智能化,例如军事、金融、家居、社会的信息化与智能化。而且, 信息化本身也需要自动化学科的介入,如网络的集成、建模与调控;网络服务 的质量控制 QoS;网络与信息的安全等等,无不与自动控制有关。 现代信息和通信技术与自动化技术是息息相关的!计算机技术和网络技术 的发展,使自动化系统底层通讯争论多年的现场总线技术将会有所改观,使 CIMS、CIPS 系统扁平化成为现实;使人机界面更加友好,真正做到低成本自动 化的时候将会提前来到。光学技术(光通信和激光)的发展已为信息技术和自 动化技术带来巨大的变化,在新的世纪里还会有更大的发展。由此可见,两者 的融合一体将会是未来发展的趋势! 结束语: 十六大明确指出: “ 信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。 坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出一条科技含量高、经济 效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化
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路子。换句话说,在工业自动化的领域来说,如果从上述五个方面的关系来看, 也可以说:以数字化为基础,而以信息化带动自动化,以自动化促进信息化, 并从智能化寻求提高。 把自动化、智能化同数字化、信息化对立起来,或者埋头自动化、智能化而置 数字化、信息化于不顾,或者脱离自动化、智能化的现状盲目追求数字化、信 息化;或者说在还没有实现数字化与自动化,就要求实现信息化与智能化,都 是不可取的。世纪之交的自动化,如果没有信息化的配合,就不可能顺利推进。 自动化、智能化和数字化、信息化应是互动关系。在强调信息化带动工业化的 同时,我们也应该看到,自动化、智能化也同时为信息化提供了广阔的用武之 地。 应当说,关于“数字化、自动化、信息化与智能化” 的问题,学术界还在不断 地深入的探讨和研究。作者也只是在许多学者研讨的基础上,进一步对类似问 题进行探讨。肯定还会有方方面面的不足。 主要参考文献 1,约翰.奈斯比特, “大趋势” ,中国社会科学出版社,1983 年 11 月; 2,中国大百科全书出版社, “系统工程与自动控制”卷、 “电子学与计算机”I、 Ⅱ卷,1986 年 9 月; 3,Hitomi K.Automation—its concept and a short history. Technovation, 1994, 4,比尔.盖茨, “未来之路” ,北京大学出版社,1996 年 1 月; 5,香山科学会议, “创新在碰撞中闪光” ,中国环境科学出版社,2003 年 10 月; 6,钱学森, “创建系统学” ,山西科学技术出版社,2001 年 11 月; 7,项国波, “自动化时代” ,武汉理工大学出版社,2004 年 5 月; 8,教育部“自动化专业教学指导分委员会“, “自动化学科专业发展战略的初 步研究及其若干问题的思考” ,2004 年 5 月 11 日; 9,李衍达, “从信息的控制观点看自动化的机遇与挑战” ,清华大学自动化系; 10,柴天佑, “企业信息化——数字化和智能化工厂” ,东北大学国家冶金自动 化工程技术研究中心,2005 年 3 月; 11,席裕庚, “自动化学科浅谈” ,上海交通大学; 12,戴先中, “自动化学科、专业发展” ,南京东南大学自动化系; 13,专家报告集, 《2005 年全国信息科学科研项目论坛》 ,2005 年 4 月 8 日; 14,涂序彦、王 枞, 《大系统控制论》 ,北京邮电大学出版社,2005 年 8 月; 15,孙柏林, “信息化条件下工业自动化的发展趋势”《2006 年 MOXA 信息化 , 和自动化主题峰会》 ,2006 年 5 日 16 日; 16,吴 麒、王诗宓, 《自动化控制原理》 (第二版) ,清华大学出版社,2006 年 8 月;

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