国学思维下的智能化工业控制

国学思维下的智能化工业控制

发表时间：2019-01-14T10:27:44.407Z 来源：《科技新时代》2018年11期作者：王树藩牛博

[导读] 国学，是以先秦经典及诸子百家学说为根基，其蕴含着中国传统文化的精髓，是中华文明的主要载体

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摘要：随着人类社会的进步与发展，工业技术的革新，人类的生产制造逐步迈入第四次工业革命，传统集中式控制模式向分散式增强型控制模式转变，2015年10月29号，国家总理李克强与默克尔会谈时表示，中国具有完备工业体系和巨大市场，德国有先进技术，“中国制造2025”和“德国工业4.0”的战略对接，共同推动新工业革命和业态，智能制造成为未来工业社会发展的必经之路。当制造业遭遇“工业

4.0”,加速对接“中国制造2025”,如何改变传统的单纯依靠信息技术应用,转向将资源、信息、物品和人进行互联,从而造就物联网和服务。智能化工业控制系统应运而生，探索工业万物互联数采分析归纳规律，观察学习、自我完善、以人为本，这与我们国学思想下的道家思想用“道”和“德”来探究自然、社会、人生之间的关系，达到“天人合一”并尊重自然规律来发展自身的思想文化相契合，也是弘扬中华民族传统文化的具体表现，更是推进建设“一带一路”政策的先决条件。今天，我们以这种国学道家的思想去看待该系统的应用与发展，以及它对未来工业社会发展和人与自然和谐相处的空前影响。

关键字：国学思想；工业4.0；智能化工业控制；和谐社会；以人为本

一、引言

国学，是以先秦经典及诸子百家学说为根基，其蕴含着中国传统文化的精髓，是中华文明的主要载体，国学思想经历了“百家争鸣”到“百家齐放”，在众多思想流派中以道家的哲学思想更具中国特色，是中国古代劳动人民智慧与实践的结晶，集大成于老子，其哲学著作《道德经》第四十二章中《道生一，一生二，二生三，三生万物》是老子的宇宙生成论，“道(曰规)始于一,一而不生,故分而为阴阳,阴阳合和而万物生”，二”是“阴阳”,三是“阴阳合和继而衍生万物”故曰:“一生二,二生三,三生万物”。适用于当代工业化社会，道家所主张的“阴阳”即“二进制”，四组“阴阳”组成形成道家文化符号中的八卦，即“八进制”。“二进制”是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数，第三次工业革命的重要标志之一的计算机的发明与应用，其运算模式正是“二进制”。“八进制”也广泛运用于计算机系统如PDP-8，ICL 1900和IBM大型机使用12位、24位或36位。《道德经》中老子说：“道生之，德畜之，物形之，势成之。是以万物莫不尊道而贵德。道之尊，德之贵，夫莫之命而常自然。”其中“道”指自然运行与人世共通的真理；而“德”是指人世的德性、品行、王道。但，德的本意实为遵循道的规律来自身发展变化的事物。国学思想文化对现代工业发展起着指导性作用，人类工业化进程对大自然的开发利用，人与自然万物的如何和谐共处，在倡导和谐社会中必须迫切解决的问题，国学思想与实践运用成就了智能化工业控制，它是一种可以创建和体验工业万物虚拟与现实并建立联系的交互云系统。通过视觉、听觉、触觉甚至味觉来共建身临其境的感觉。通过此套系统同工业“物”之间建立联系，基于云端大数据的分析将实况呈现出来，实现总览、实时监控、参数分析、运营管理，建立工业企业能耗在线监测管理系统，充分利用云端信息数采技术手段，实时采集用能单位能耗数据并依托企业能源管控中心、能源在线智能控制系统中实现区域性能耗在线动态监测，促进工业节能降耗、实现绿色低碳转型发展，将使工业设计的手段和思想发生质的飞跃，通过仿真系统建立模型，在虚拟的三维场景中观察并进行数据分析研究，推断物体真实的参数及性能，实现“影子工厂”进行科学研究、教学运用等等万物互联的生态系统。完美的解决探索万物本源所需，更好顺其“道”的自然观念以掌握“道”的法度，与自然和谐相处。在智能化工业控制中，物体的仿真数据更接近于真实，有助于理解研究物体的本源及动态规律。

2.工业控制的行业痛点。

工业技术高速发展的今天，设备的维护与管理耗费了大量的人力和物力资源，对设备运行及其生命周期状态的监控和数据化的分析相当困难。设备型号、功能的不同导致数据的互通性和共享性很差，形成各行业之间的“数据孤岛”，拖缓了工作效率，使当代工业遭遇“瓶颈”停滞不前。

3. 国学思维下的智能化工业控制的原理及总体构想。

是以基于B/S架构的物联呈现的通用物联网监控通过在智能化工业控制APP上配置完对应项目或是设备，即可在PC电脑端全球全国全厂项目设备，经过云端数据集群分析反馈设备情况。如图1所示

图1

（1）设备通过无线接收器将数据传输云端，ECS控制器进行分析处理，与此同时云服务器中时序数据群读取数据指令，运行相应的仿真模型，产生模拟设备运行的仿真数据。

（2）云智控设备进行连接设备的运行、故障、报警状态，系统运行参数、分项能耗计量，设备、项目多维度分析设备的整个周期。

（3）用户登录智能化工业控制系统并订阅数据。任何第三方的 PC 端软件，比方说组态软件，可以通过客户端虚拟Modbus_TCP 设备进行数据监控。

（4）基于微信小程序开发的云平台的人机界面，远程控制管理。

整套系统配备后台管理、第三方客户端以及边缘开发性软件，能够完美展现工业设备的情况，对研究和控制设备的动态运行具有创造性的意义。

3.1系统架构

设备 → 控制器 → 云

4.智能化工业控制系统与传统工业控制系统的对比

传统工业控制系统：控制、工艺、通讯、服务器后端、WEB前端、APP六波不同技能的人干一年，过程繁琐复杂，容易泄露数据秘密。

传统工业控制系统缺乏人文核心理念，工业遭受“大跃进”式侵蚀，为单一生产而工业化，忽略人机交互体验，使用繁琐，事倍功半。智能化工业控制：一位懂控制和运营的工程师一天完成，项目的核心是提供一套适合工控人员使用的开发工具，需求者自己建设备云，可以分析，可以群控，极简控制接入。无对外端口和非对称加密协议使得数据更加安全可靠。智能化工业控制系统让工业设备同人工协作完美结合，改造传统的生产管理模式，解放生产力，实现人工智能远程操控，使整个生产经营更加高效、数据化，打破了当代工业所需专业技术人才匮乏的局面。

智能化工业控制设备间会产生一定统一性和规律性，我们融入国学思想使它具有我国独特的人文标签，思想、文化、科技结合并进，在“和谐自然”、“以人为本”的理念中，引导工业化变革。

5.智能化工业控制的战略意义

我国的智能化工业控制的研究和应用已经历了长远的发展，已经从军事工业走向民营工业，理论上来说任何复杂的系统都可以采用这项技术来实现，适用于所需要的一切实训场景。

5.1国学思维下的智能化工业控制对教育的意义

（1）影子工厂：整套系统的核心是以国学思维设计理念，学生通过接触操作会潜移默化的受到国学文化的熏陶，大大的提升学生对中国传统文化的认知。枯燥乏味的课堂教学，使学生对文化知识的学习缺乏兴趣，理论与实践往往大相径庭，导致课堂教育与社会实操衔接不上，应对类别多变的课程，智能自动化技术能够很好的改变这种状况。将工业现场投影到课堂，真实的场景与数据，让教学题材不再是虚拟的，还可以进行多场景的自由切换，从设备到系统到行业，实时数据能得到大量的知识点和技能点，在线仿真的实训装置打通校园到企业的大门，让学生提早适应未来的工作氛围。

（2）镜像教学：设备运行中的数据镜像，故障生成的数据演变规律，同行业同型号设备之间的分析和对比。整个运行流程关键步骤的回放。模拟离线状态的仿真运行，让学生从实践中得到真理。

5.2开源式的万物互联工具

智能化工业控制不仅仅是工业之间的互联更是各个行业之间的物联网开发工具，能适应于所需要的一切实训场景，比如新能源方面：可以将大西北的风力发电站投影到课堂之中。交通方面：智能仿真交通流量的流动，交通状况一目了然。机电行业：不同设备的运行状态，节约人力，大大提升工作效率.......

国学思维下的智能化工业控制系统对探索万物发展的规律，总结经验促进生产力的提升具有深远的意义，开发和应用的潜力更是不可估量。

6. 智能化工业控制的应用案例

（1）工业制造：将工业设备接入系统，可实时监测设备状态、运行情况。