自動(dòng)化與信息化融合趨勢(shì)
| 經(jīng)常有人問(wèn)到自動(dòng)化和信息化有什么聯(lián)系，在與業(yè)界人士交流的過(guò)程中，也時(shí)常遇到類似問(wèn)題，甚至還有人大膽斷言：當(dāng)前，自動(dòng)化就是信息化，信息化就是自動(dòng)化。為此，筆者以此文來(lái)談一談個(gè)人的觀點(diǎn)，和大家一起探索與研討，希望能夠有助于澄清一些觀點(diǎn)，并起到“拋磚引玉”之用。當(dāng)然，是否能做到這一點(diǎn)，還有待同行們的“集思廣益”。 兩者出現(xiàn)的時(shí)代和定義不同 1. 關(guān)于“自動(dòng)化” “自動(dòng)化”一詞出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代。1953年，J·迪博爾出版了世界上第一本以《自動(dòng)化》（Automation）命名的書籍。在書中，J·迪博爾給“自動(dòng)化”所下的定義是：“自動(dòng)化是分析、組織和控制生產(chǎn)過(guò)程的手段”。也就是說(shuō)，自動(dòng)化是將自動(dòng)控制應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也在不斷豐富、深化?？梢哉f(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史是一部人類以自己的聰明才智延伸和擴(kuò)展自身器官功能的歷史?！白詣?dòng)化”的定義有許多種，《中國(guó)大百科全書》中這樣描述：機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程。自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。 采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。 2. 關(guān)于“信息化” 從歷史發(fā)展看來(lái)，信息化（informatization）概念的提出是與后工業(yè)社會(huì)或信息社會(huì)的討論相聯(lián)系的。“信息化”這個(gè)名詞則是在20世紀(jì)60年代末提出的，信息化的概念起源于60年代的日本，日本社會(huì)學(xué)家梅倬忠夫在其發(fā)表的《信息產(chǎn)業(yè)論》中首次提出了“信息化”這個(gè)概念，認(rèn)為信息社會(huì)是信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá)且在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)的社會(huì)，信息化是由工業(yè)社會(huì)向信息社會(huì)演進(jìn)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。而后被譯成英文傳播到西方，西方社會(huì)普遍使用“信息社會(huì)”和“信息化”的概念是70年代后期才開(kāi)始的。 到20世紀(jì)90年代以來(lái)，信息化呈現(xiàn)出鮮明的時(shí)代特色。信息資源是信息化的基礎(chǔ)．開(kāi)發(fā)利用信息資源是信息化的核心，隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)信息量不僅急劇增長(zhǎng)．而目前成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的重要支柱和戰(zhàn)略資源。信息時(shí)代是信息成為人類活動(dòng)的基本資源，信息技術(shù)廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防軍事及社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，信息業(yè)已經(jīng)成為整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，信息活動(dòng)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)已經(jīng)居于突出的地位。信息社會(huì)是繼農(nóng)業(yè)時(shí)代、工業(yè)時(shí)代之后，人類社會(huì)歷史發(fā)展出現(xiàn)的嶄新時(shí)代。 由此可見(jiàn)，“自動(dòng)化”的名詞出現(xiàn)在20世紀(jì)的40年代，而“信息化”的名詞則出現(xiàn)在60年代?！白詣?dòng)化”與“信息化”兩者的定義也是完全不同的，“自動(dòng)化”是指：“機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程?！倍靶畔⒒笔侵福骸芭囵B(yǎng)、發(fā)展以計(jì)算機(jī)為主的智能化工具為代表的新生產(chǎn)力，并使之造福于社會(huì)的歷史過(guò)程。” 兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別 “自動(dòng)化”與“信息化”雖然并不是同一回事，但是，兩者既有聯(lián)系，也有區(qū)別與特點(diǎn)。 1. 兩者的聯(lián)系 20世紀(jì)40年代，C.E.香農(nóng)從定量的方面描述了信息的傳輸和提取的問(wèn)題，從而創(chuàng)立了“信息論”，這為信息科學(xué)的研究奠定了初步的基礎(chǔ)。經(jīng)典控制論的作者N.維納則從控制的觀點(diǎn)揭示了動(dòng)物和機(jī)器的共同的信息與控制規(guī)律。維納從控制論的角度出發(fā)，認(rèn)為“信息是人們?cè)谶m應(yīng)外部世界，并且這種適應(yīng)反作用于外部世界的過(guò)程中，同外部世界進(jìn)行互相交換的內(nèi)容的名稱”。維納關(guān)于信息的定義包含了信息的內(nèi)容與價(jià)值，從動(dòng)態(tài)的角度揭示了信息的功能與范圍，但也有局限性。由于人們?cè)谂c外部世界的相互作用過(guò)程中，同時(shí)也存在著物質(zhì)與能量的交換，維納關(guān)于信息的定義沒(méi)有將信息與物質(zhì)、能量區(qū)別開(kāi)來(lái)。 正是由于自動(dòng)化系統(tǒng)和自動(dòng)控制理論的出現(xiàn)，使原來(lái)對(duì)于信息的研究?jī)H限于傳輸方面的概念開(kāi)始突破。十分有意思的是：在中國(guó)，信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的概念恰恰是《工程控制論》的作者，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)的創(chuàng)立者——錢學(xué)森同志于1995年提出來(lái)的，之后才陸續(xù)在我國(guó)的社會(huì)各界廣泛地出現(xiàn)“信息化”、“信息化建設(shè)”等名詞。 也就是說(shuō)，在仙農(nóng)創(chuàng)立信息論的同時(shí)，維納（N. Wiener）出版了專著《控制論：或關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制與通信的科學(xué)》，創(chuàng)建了控制論。后來(lái)人們常常將信息論、控制論和系統(tǒng)論合稱為“三論”，或統(tǒng)稱為“系統(tǒng)科學(xué)”或“信息科學(xué)”。 其次，兩者雖然研究對(duì)象不同，但大多具有相同的理論基礎(chǔ)與技術(shù)工具（電子數(shù)字計(jì)算機(jī)）。電子計(jì)算機(jī)是一種按照程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具。它的處理對(duì)象是信息，處理結(jié)果也是信息。由于電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，“自動(dòng)化”與“信息化”兩者很好地交匯在一起了。 最后，“自動(dòng)化”與“信息化”過(guò)程都普遍存在于社會(huì)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物、國(guó)防軍事、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、日常生活和人類智能等領(lǐng)域。 由此可見(jiàn)，“自動(dòng)化”與“信息化”兩者的聯(lián)系是：研究工作的時(shí)代相同，研究工作的理論基礎(chǔ)相似，研究工作的基本工具相同，研究問(wèn)題的領(lǐng)域交融。 2. 兩者的區(qū)別 首先，研究的對(duì)象明顯不同，“自動(dòng)化”是如何運(yùn)用“信息”來(lái)進(jìn)行對(duì)象的“控制”與“優(yōu)化”。而“信息化”，一是研究“信息”的本身屬性如信息的度量與定量、信息的編碼、信息傳輸?shù)男?、信息的糾錯(cuò)等等；二是指加快信息高科技發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化，提高信息技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用水平并推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展前進(jìn)的過(guò)程。 其次，研究“自動(dòng)化”與“信息化”兩者的科學(xué)技術(shù)界的出發(fā)點(diǎn)不同，角度不同。一個(gè)是針對(duì)著“無(wú)人化”的設(shè)備或裝置按照指令或程序正常的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；一個(gè)是針對(duì)著信息的獲取、傳輸、處理與檢索及其運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程之中的安全問(wèn)題。 再次，內(nèi)涵與特點(diǎn)不同。 “自動(dòng)化”從科學(xué)層面來(lái)說(shuō)是以控制理論、系統(tǒng)理論、復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)作為理論基礎(chǔ)；從哲學(xué)層面來(lái)說(shuō)是方法論；從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)是信息技術(shù)與工藝、其他技術(shù)的融合或橋梁。 而“信息化”是指在社會(huì)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防軍事等的各個(gè)方面，以先進(jìn)的思想為指導(dǎo)，以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，以深入開(kāi)發(fā)、廣泛利用信息資源為重點(diǎn)，以提高社會(huì)（系統(tǒng)）效率、生產(chǎn)能力、管理能力、作戰(zhàn)能力為目的。 例如：企業(yè)信息化的內(nèi)涵，是生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的技術(shù)進(jìn)步；又如：教育信息化是指在教育過(guò)程中，比較全面地運(yùn)用以計(jì)算機(jī)多媒體和網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化信息技術(shù)，促進(jìn)教育的全面改革，使之適應(yīng)于正在到來(lái)的信息化社會(huì)對(duì)于教育發(fā)展的新要求等等。 “信息化”這一概念向上到“國(guó)家信息化問(wèn)題”，向下到“企業(yè)信息化問(wèn)題”，具有更多的寬泛性。而“自動(dòng)化”這一概念，雖然也具有一定的寬泛性，但是，應(yīng)當(dāng)說(shuō)“自動(dòng)化”不如“信息化”那樣寬泛。因此，人們常把“自動(dòng)化”作“信息化”的一部分來(lái)看待也是不足為奇的。當(dāng)然，盡管有人說(shuō)，西方國(guó)家一些知名的大學(xué)就沒(méi)有開(kāi)設(shè)“自動(dòng)化學(xué)科”的專業(yè)來(lái)證明他們的“包含”觀點(diǎn)。但是，作為發(fā)展中國(guó)家來(lái)講，在現(xiàn)階段，將兩者區(qū)分開(kāi)來(lái)是十分必要的。 兩者互為依托又相互促進(jìn) “自動(dòng)化”與“信息化”雙方既互為依托，同時(shí)也相互促進(jìn)。這可以從幾個(gè)方面來(lái)論述。 1. 自動(dòng)化是信息化的基礎(chǔ)以及組成部分 自動(dòng)化不僅包含利用信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的原理和方法，而且包含作為其載體的技術(shù)和裝備，并最終將它們集成在自動(dòng)化系統(tǒng)中，涉及到從理論、方法、技術(shù)到設(shè)備的各個(gè)層面。信息技術(shù)是由信息獲取、信息傳輸、信息處理和信息利用四部分組成的?；镜淖詣?dòng)化系統(tǒng)至少包含有信息獲取、處理和利用三部分，而帶有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或通信網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化系統(tǒng)則更是包含了以上全部?jī)?nèi)容。但需要指出的是，以控制為基礎(chǔ)的自動(dòng)化雖然涉及到信息技術(shù)的全部，但其重點(diǎn)是在信息的利用上，即如何利用信息去實(shí)現(xiàn)有目的的行為，信息的獲取、傳輸和處理，則是為了實(shí)現(xiàn)這一目的的手段和工具。因此，自動(dòng)化離不開(kāi)計(jì)算機(jī)、通信和信息處理，但與這些信息技術(shù)相比，更體現(xiàn)了人類改造自然的直接目的。在這個(gè)意義上，自動(dòng)化技術(shù)顯然是信息技術(shù)中最核心的組成部分之一。 如果具體到企業(yè)中，完全可以說(shuō)：“自動(dòng)化是信息化的基礎(chǔ)”。因?yàn)?，工業(yè)控制自動(dòng)化將主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心部分是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化一般分為三個(gè)層次：現(xiàn)場(chǎng)層（基礎(chǔ)自動(dòng)化）包括現(xiàn)場(chǎng)儀表與DCS、PLC、FCS等；MES層（制造執(zhí)行系統(tǒng)或過(guò)程控制）包括優(yōu)化控制、先進(jìn)過(guò)程控制（APC）、人工智能、生產(chǎn)調(diào)度等；ERP層（資源管理決策層） 等等。從上可知，工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化是工業(yè)企業(yè)信息化的基礎(chǔ)，如果說(shuō)工業(yè)企業(yè)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，那么，要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的信息化，就無(wú)從談起。 2. 信息化可以促進(jìn)自動(dòng)化 信息時(shí)代的自動(dòng)化，則是在機(jī)械化時(shí)代自動(dòng)化的基礎(chǔ)上的信息時(shí)代的自動(dòng)化了。在計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)化之前，自動(dòng)化的功能目標(biāo)是以省力為目的，代替人的體力勞動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)作為自動(dòng)化技術(shù)的重要手段，自動(dòng)化的視野大大擴(kuò)展，自動(dòng)化的功能目標(biāo)不再僅僅是代替人的體力，而且可以代替人的部分腦力勞動(dòng)。目前，國(guó)際上一些著名的工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)（廠商）紛至沓來(lái)，將他們信息技術(shù)用于企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理和銷售的全過(guò)程，以提高企業(yè)在“全球化”的形勢(shì)之下的市場(chǎng)應(yīng)變能力和競(jìng)爭(zhēng)能力，這顯然是企業(yè)信息化的主要內(nèi)容和目標(biāo)。但是，已經(jīng)逐步與企業(yè)的各種自動(dòng)化系統(tǒng)融為一體。企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是采用ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)：過(guò)程控制層（PCS）、制造執(zhí)行層（MES）、經(jīng)營(yíng)管理層（ERP）集成的現(xiàn)代化系統(tǒng)，可對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)進(jìn)行科學(xué)的分析、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃和經(jīng)營(yíng)策略及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)多變的市場(chǎng)需求。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。因此，從提高企業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)工作層次的角度看，信息化的確是促進(jìn)了自動(dòng)化的提高，而且可以說(shuō)，信息化是更高層次的自動(dòng)化。 自動(dòng)化和信息化互相融合是未來(lái)的趨勢(shì) 自動(dòng)化不僅擴(kuò)展了信息化的應(yīng)用范圍，如從工業(yè)現(xiàn)代化到各個(gè)領(lǐng)域的自動(dòng)化與智能化，例如軍事、金融、家居、社會(huì)的信息化與智能化。而且，信息化本身也需要自動(dòng)化學(xué)科的介入，如網(wǎng)絡(luò)的集成、建模與調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量控制QoS、網(wǎng)絡(luò)與信息的安全等等，無(wú)不與自動(dòng)控制有關(guān)。 現(xiàn)代信息和通信技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)是息息相關(guān)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使自動(dòng)化系統(tǒng)底層通信爭(zhēng)論多年的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將會(huì)有所改觀，使CIMS、CIPS系統(tǒng)扁平化成為現(xiàn)實(shí)；使人機(jī)界面更加友好，真正做到低成本自動(dòng)化的時(shí)候?qū)?huì)提前來(lái)到。光學(xué)技術(shù)（光通信和激光）的發(fā)展已為信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)巨大的變化，在新的世紀(jì)里還會(huì)有更大的發(fā)展。由此可見(jiàn)，兩者的融合一體將會(huì)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)！ |
