儀器儀表行業中小企業可持續發展的途徑
一在線成分檢測分析的應用需求為企業發展提供了廣闊市場
化(hua)工(gong)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)物(wu)料(liao)的(de)成(cheng)分(fen)變(bian)化(hua)要(yao)檢(jian)測(ce)的(de)種(zhong)類(lei)很(hen)多(duo)，而(er)現(xian)在(zai)能(neng)夠(gou)精(jing)確(que)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)的(de)手(shou)段(duan)少(shao)得(de)可(ke)憐(lian)，成(cheng)千(qian)上(shang)萬(wan)種(zhong)化(hua)工(gong)物(wu)料(liao)的(de)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)有(you)賴(lai)於(yu)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)不(bu)斷(duan)突(tu)破(po)才(cai)能(neng)有(you)效(xiao)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)，這(zhe)種(zhong)現(xian)狀(zhuang)從(cong)理(li)論(lun)上(shang)為(wei)企(qi)業(ye)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)新(xin)的(de)檢(jian)測(ce)手(shou)段(duan)、研發新產品提供了可能性和必要性。我們知道流程式的化工過程多為氣體、液體、管道式傳輸，反應塔、釜、罐、池、槽、泵類設備的連續運轉，操作人員少，其自動化的水平相對別的過程高一些，在生產過程的各個階段可能都需分別對溫度、壓力、流量、液位進行檢測和控製，控製好這“四大參數”的de目mu的de歸gui結jie於yu物wu料liao成cheng分fen質zhi量liang的de要yao求qiu，生sheng產chan者zhe最zui直zhi接jie想xiang了le解jie的de是shi動dong態tai成cheng分fen質zhi量liang的de變bian化hua，而er成cheng分fen質zhi量liang的de動dong態tai變bian化hua，大da多duo數shu企qi業ye還hai延yan續xu離li線xian的de靜jing態tai取qu樣yang化hua驗yan分fen析xi傳chuan統tong工gong藝yi，甚shen至zhi有you些xie企qi業ye還hai停ting留liu在zai做zuo試shi樣yang、用試紙、用人的感官體驗――眼看、觸摸、品嚐等原始方式憑經驗來推測，其結果是：
(1)分析化驗的結果反饋為“時過境遷”的“事後諸葛亮”，如成分質量不合格，往往造成整塔、整罐的廢品或等外品，其物料或工時能耗損失飴盡。
(2)取出的樣液如為有毒、有害、腐蝕性、揮發性氣、液，將對人對環境都有危害，樣液、樣氣的最終處理也會造成汙染和損失。
(3)分(fen)析(xi)化(hua)驗(yan)成(cheng)分(fen)異(yi)常(chang)，已(yi)顯(xian)露(lu)出(chu)有(you)爆(bao)炸(zha)的(de)先(xian)兆(zhao)危(wei)險(xian)，再(zai)通(tong)知(zhi)改(gai)變(bian)異(yi)常(chang)的(de)操(cao)作(zuo)，有(you)時(shi)已(yi)晚(wan)，造(zao)成(cheng)重(zhong)大(da)事(shi)故(gu)，例(li)如(ru)去(qu)年(nian)的(de)吉(ji)化(hua)硝(xiao)苯(ben)爆(bao)炸(zha)事(shi)故(gu)造(zao)成(cheng)汙(wu)染(ran)轟(hong)動(dong)全(quan)國(guo)，據(ju)說(shuo)與(yu)操(cao)作(zuo)有(you)關(guan)係(xi)，如(ru)果(guo)有(you)實(shi)時(shi)反(fan)映(ying)成(cheng)分(fen)質(zhi)量(liang)異(yi)常(chang)的(de)檢(jian)測(ce)，是(shi)不(bu)是(shi)可(ke)把(ba)爆(bao)炸(zha)的(de)先(xian)兆(zhao)預(yu)報(bao)警(jing)了(le)呢(ne)？
(4)很難想象已用上DCS係統的化工過程，還沿用人工取樣分析，即不相匹配又難以高效實現管控一體化。
在zai自zi動dong化hua技ji術shu發fa展zhan到dao今jin天tian，難nan道dao還hai讓rang現xian代dai大da工gong業ye生sheng產chan延yan用yong這zhe傳chuan統tong落luo後hou的de檢jian測ce工gong藝yi嗎ma？國guo外wai有you在zai線xian工gong業ye色se譜pu分fen析xi儀yi，但dan我wo們men知zhi道dao，每mei一yi次ci色se譜pu分fen析xi最zui少shao也ye需xu要yao10min左(zuo)右(you)的(de)分(fen)離(li)分(fen)析(xi)過(guo)程(cheng)才(cai)反(fan)饋(kui)數(shu)據(ju)，而(er)且(qie)還(hai)需(xu)定(ding)時(shi)更(geng)換(huan)色(se)譜(pu)柱(zhu)等(deng)配(pei)件(jian)，特(te)別(bie)是(shi)整(zheng)套(tao)設(she)備(bei)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)達(da)數(shu)百(bai)萬(wan)元(yuan)，一(yi)般(ban)化(hua)工(gong)企(qi)業(ye)根(gen)本(ben)用(yong)不(bu)起(qi)，也(ye)沒(mei)有(you)必(bi)要(yao)用(yong)這(zhe)種(zhong)高(gao)精(jing)度(du)、高成本的檢測設備。
在市場經濟、全球商務的今天，在國內儀器儀表行業“四大參數”產(chan)品(pin)激(ji)烈(lie)的(de)競(jing)爭(zheng)中(zhong)，企(qi)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)活(huo)力(li)在(zai)於(yu)創(chuang)新(xin)產(chan)品(pin)，而(er)新(xin)產(chan)品(pin)研(yan)製(zhi)的(de)出(chu)發(fa)點(dian)要(yao)以(yi)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)作(zuo)為(wei)依(yi)據(ju)，我(wo)們(men)應(ying)該(gai)開(kai)發(fa)一(yi)些(xie)價(jia)格(ge)適(shi)中(zhong)，簡(jian)單(dan)一(yi)些(xie)的(de)能(neng)起(qi)到(dao)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)成(cheng)分(fen)質(zhi)量(liang)要(yao)求(qiu)的(de)在(zai)線(xian)成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)儀(yi)。天(tian)津(jin)市(shi)自(zi)儀(yi)科(ke)貿(mao)有(you)限(xian)公(gong)司(si)一(yi)家(jia)名(ming)不(bu)見(jian)經(jing)傳(chuan)的(de)民(min)營(ying)小(xiao)企(qi)業(ye)，正(zheng)是(shi)基(ji)於(yu)以(yi)上(shang)市(shi)場(chang)分(fen)析(xi)，先(xian)從(cong)簡(jian)單(dan)的(de)但(dan)最(zui)緊(jin)迫(po)的(de)適(shi)應(ying)強(qiang)腐(fu)蝕(shi)性(xing)、有毒有害的物料生產需求的產品起步，研發成功了應用軟測量技術的“化工液體成分濃度智能在線檢測儀”。該產品一經申報，因符合國家發展計劃精神，立即得到《科技部中小企業技術創新基金》的立項無償資助，2004niangaichanpinyanzhichenggong，zaikeweituijianhechengguojiandingshi，shoudaohuagongyonghuhezhuanjiamendeyizhihaoping，renweizheyijiyushijieliuxingdexianjinruanceliangjishudezaixiannongdujianceyiyouduochujishuchuangxindian，nenggouliyongchuangxinjishugaizaoyanyonglejishiniandechuantonggongyi，baduigongrenjiankanghehuanjingyouhaideshougongquyang、離線操作，改為密閉自動連續檢測、數shu字zi顯xian示shi並bing輸shu出chu控kong製zhi信xin號hao，達da到dao實shi時shi在zai線xian控kong製zhi生sheng產chan的de要yao求qiu。為wei以yi成cheng分fen質zhi量liang為wei核he心xin的de化hua工gong自zi動dong化hua奠dian定ding了le基ji礎chu。該gai產chan品pin適shi用yong於yu多duo種zhong強qiang腐fu蝕shi有you毒du有you害hai介jie質zhi的de工gong業ye現xian場chang，有you較jiao高gao經jing濟ji和he社she會hui效xiao益yi。最zui終zhong結jie論lun是shi：該項目的先進性、kexuexingheshiyongxingshixianeryijiande，yingjinkuaishixianmuqianzhexiangchengguojinyiyingyongzaihuagongdelvhuachanpinwuliaozhong，meinianjiuyoushubaitaideshichangxuqiu，erqiecileichanpinhaikezaiqitaleisiwuliaoshengchanguochengzhongyingyong，shigekeyanshendexiliehuachangchanpinxiandechanye。
二軟測量技術是在線成分檢測分析行業持續發展的法寶
隨著計算機技術的高速發展而興起的“虛擬儀器”和“嵌入式技術”正在自動檢測儀器儀表界引起一場變革，所謂軟測量技術是把常規檢測手段與計算機信息處理、科學運算結合起來的一種基於過程辨識、工藝規律、控製機理的間接檢測技術。其包含4方麵內容：
(1)分析過程機理、確定主導變量和輔助變量；
(2)計算機的采集、存儲、數據處理；
(3)建立數學模型或經驗模型；
(4)在線校正。
在以往的記載中，軟測量技術並沒有在儀器儀表的研發上應用，實際應用的多在煉油化工常減壓塔、分餾塔、催化裂化、煉油裝置方麵，且多在大型計算機控製係統內應用，如：InferentialControl公司、Setpoint公司、DMC公(gong)司(si)等(deng)都(dou)有(you)以(yi)商(shang)品(pin)化(hua)軟(ruan)件(jian)形(xing)式(shi)推(tui)出(chu)的(de)軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)產(chan)品(pin)，其(qi)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)，國(guo)內(nei)有(you)些(xie)軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)，也(ye)多(duo)用(yong)在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，天(tian)津(jin)市(shi)自(zi)儀(yi)科(ke)貿(mao)有(you)限(xian)公(gong)司(si)創(chuang)新(xin)性(xing)地(di)把(ba)在(zai)大(da)型(xing)計(ji)算(suan)機(ji)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)應(ying)用(yong)的(de)軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)移(yi)植(zhi)到(dao)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)的(de)研(yan)發(fa)中(zhong)，已(yi)申(shen)報(bao)了(le)發(fa)明(ming)專(zhuan)利(li)，提(ti)出(chu)一(yi)個(ge)軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)儀(yi)表(biao)化(hua)的(de)研(yan)發(fa)技(ji)術(shu)工(gong)藝(yi)路(lu)線(xian)，並(bing)把(ba)軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)在(zai)線(xian)成(cheng)分(fen)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)儀(yi)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)。一(yi)種(zhong)化(hua)工(gong)物(wu)料(liao)的(de)生(sheng)產(chan)是(shi)要(yao)由(you)已(yi)知(zhi)成(cheng)分(fen)的(de)原(yuan)料(liao)，也(ye)許(xu)經(jing)過(guo)很(hen)複(fu)雜(za)的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)，在(zai)特(te)定(ding)的(de)設(she)備(bei)內(nei)施(shi)以(yi)各(ge)種(zhong)外(wai)界(jie)條(tiao)件(jian)(比如壓力、溫度等)，經曆從形態―量變到質變的演變，才生成新的物質。綜合各種參數的分析建模計算無疑是很複雜的和不實時的，但複雜的問題在一定範圍、一定條件下可以簡化，我們可有針對性擇取某一特定階段、特定範圍的主要決定性變量，舍去那些影響不大的參數和條件，簡化成2～4個(ge)變(bian)量(liang)參(can)數(shu)的(de)分(fen)析(xi)建(jian)模(mo)。例(li)如(ru)化(hua)工(gong)生(sheng)產(chan)的(de)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)在(zai)某(mou)一(yi)階(jie)段(duan)上(shang)，並(bing)不(bu)是(shi)全(quan)麵(mian)分(fen)析(xi)各(ge)種(zhong)成(cheng)分(fen)組(zu)成(cheng)，而(er)是(shi)已(yi)知(zhi)主(zhu)要(yao)成(cheng)分(fen)需(xu)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)這(zhe)種(zhong)主(zhu)要(yao)成(cheng)分(fen)的(de)含(han)量(liang)，多(duo)組(zu)分(fen)分(fen)析(xi)在(zai)這(zhe)裏(li)簡(jian)化(hua)為(wei)單(dan)個(ge)成(cheng)分(fen)含(han)量(liang)或(huo)者(zhe)成(cheng)分(fen)濃(nong)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)分(fen)析(xi)。再(zai)比(bi)如(ru)，在(zai)前(qian)道(dao)工(gong)序(xu)已(yi)經(jing)生(sheng)成(cheng)，或(huo)提(ti)純(chun)了(le)的(de)半(ban)成(cheng)品(pin)或(huo)原(yuan)料(liao)，在(zai)後(hou)一(yi)階(jie)段(duan)決(jue)定(ding)成(cheng)分(fen)變(bian)化(hua)的(de)就(jiu)是(shi)一(yi)兩(liang)個(ge)變(bian)量(liang)參(can)數(shu)，那(na)麼(me)主(zhu)要(yao)決(jue)定(ding)成(cheng)分(fen)變(bian)化(hua)的(de)主(zhu)導(dao)變(bian)量(liang)一(yi)個(ge)，主(zhu)要(yao)影(ying)響(xiang)成(cheng)分(fen)變(bian)化(hua)的(de)輔(fu)助(zhu)變(bian)量(liang)一(yi)兩(liang)個(ge)，這(zhe)樣(yang)的(de)軟(ruan)測(ce)量(liang)模(mo)型(xing)更(geng)適(shi)合(he)在(zai)智(zhi)能(neng)儀(yi)表(biao)上(shang)實(shi)現(xian)，(變量參數多，模型更複雜，影響采集運算的實時性)。在生產實踐中，常遇到這樣的情形：在某一特定設備及原料條件下，到了特定的溫度、壓ya力li條tiao件jian，成cheng分fen質zhi量liang就jiu在zai合he格ge的de範fan圍wei內nei，工gong藝yi參can數shu就jiu是shi這zhe樣yang製zhi定ding的de。如ru果guo條tiao件jian向xiang某mou方fang向xiang變bian化hua，成cheng分fen質zhi量liang也ye向xiang某mou方fang麵mian變bian化hua，有you長chang期qi實shi踐jian經jing驗yan的de工gong人ren們men說shuo，按an這zhe個ge溫wen度du、壓力等條件，估計的成分結果八九不離十，不信拿去化驗，果真很準。
智能儀表的任務就簡化為把這種“經驗模型”變成科學計算、判斷、推導、分fen析xi，把ba成cheng分fen質zhi量liang預yu測ce性xing實shi時shi反fan映ying出chu來lai。當dang然ran要yao形xing成cheng分fen析xi儀yi器qi產chan品pin，這zhe在zai軟ruan測ce量liang數shu學xue模mo型xing建jian立li前qian後hou，還hai要yao伴ban以yi提ti取qu各ge種zhong量liang程cheng階jie段duan的de樣yang液ye及ji在zai測ce量liang同tong時shi取qu樣yang的de化hua驗yan室shi化hua驗yan、色譜分析進行比對、校正，最後還要在形成固定數模程序後投運儀表時，現場用儀表具有的智能在線修正功能消去誤差。
試想在相對化驗手段健全的化驗室和色譜、光譜分析室條件下，再有技術部門應用計算機建模仿真工具(目前已有商品化的這類工具譬如NI公司的LabVIEW8.2_DSUM；還有數學工具Mathlab7，MathCAD等)那(na)麼(me)，你(ni)隻(zhi)要(yao)拿(na)來(lai)一(yi)種(zhong)物(wu)料(liao)，我(wo)們(men)就(jiu)建(jian)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)模(mo)型(xing)，形(xing)成(cheng)一(yi)種(zhong)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)儀(yi)表(biao)品(pin)種(zhong)，研(yan)發(fa)機(ji)構(gou)不(bu)斷(duan)有(you)新(xin)的(de)課(ke)題(ti)，企(qi)業(ye)不(bu)斷(duan)推(tui)出(chu)新(xin)的(de)儀(yi)表(biao)品(pin)種(zhong)，因(yin)此(ci)說(shuo)，軟(ruan)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)儀(yi)表(biao)化(hua)是(shi)成(cheng)分(fen)分(fen)析(xi)儀(yi)行(xing)業(ye)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)發(fa)展(zhan)的(de)法(fa)寶(bao)。
