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在線分析儀器是儀器儀表中小企業(yè)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的一個主要途徑
在工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，實時檢測工藝參數(shù)的儀器儀表作用至關(guān)重要,。縱觀我國檢測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，應當承認目前還處于相對低迷時期,。當今知識經(jīng)濟時代，企業(yè)的高生命力可持續(xù)性發(fā)展,，首要依靠自主創(chuàng)新能力,，但是從長期以來占據(jù)檢測儀器儀表行業(yè)主導產(chǎn)品的“四大參數(shù)"——溫度、壓力(含差壓),、流量(含重量),、物位(含液位)來看，似乎其發(fā)展的空間不太大,。因此筆者認為花大力氣和投資應著眼于我國目前薄弱環(huán)節(jié),，應用科技含量更高的產(chǎn)品研發(fā)方面，如工業(yè)在線分析儀,。
一,、在線成分檢測分析的應用需求為企業(yè)發(fā)展提供了廣闊市場
化工生產(chǎn)過程中物料的成分變化要檢測的種類很多，而現(xiàn)在能夠檢測分析的手段少得可憐,，成千上萬種化工物料的成分分析有賴于科學技術(shù)水平不斷突破才能有效檢測分析,，這種現(xiàn)狀從理論上為企業(yè)充分利用技術(shù)發(fā)展新的檢測手段、研發(fā)新產(chǎn)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(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn)，操作人員少,，其自動化的水平相對別的過程高一些,，在生產(chǎn)過程的各個階段可能都需分別對溫度、壓力,、流量,、液位進行檢測和控制，控制好這“四大參數(shù)"的目的歸結(jié)于物料成分質(zhì)量的要求,，生產(chǎn)者zui直接想了解的是動態(tài)成分質(zhì)量的變化,，而成分質(zhì)量的動態(tài)變化，大多數(shù)企業(yè)還延續(xù)離線的靜態(tài)取樣化驗分析傳統(tǒng)工藝,，甚至有些企業(yè)還停留在做試樣,、用試紙、用人的感官體驗——眼看,、觸摸,、品嘗等原始方式憑經(jīng)驗來推測，其結(jié)果是：
(1)分析化驗的結(jié)果反饋為“時過境遷"的“事后諸葛亮",，如成分質(zhì)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(fā)性氣、液,，將對人對環(huán)境都有危害,，樣液、樣氣的zui終處理也會造成污染和損失,。
(3)分析化驗成分異常,，已顯露出有爆炸的先兆危險，再通知改變異常的操作,，有時已晚,，造成重大事故，例如去年的吉化硝苯爆炸事故造成污染轟動全國，據(jù)說與操作有關(guān)系,，如果有實時反映成分質(zhì)量異常的檢測,，是不是可把爆炸的先兆預報警了呢？
(4)很難想象已用上DCS系統(tǒng)的化工過程,，還沿用人工取樣分析,，即不相匹配又難以實現(xiàn)管控一體化。
在自動化技術(shù)發(fā)展到今天,，難道還讓現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)延用這傳統(tǒng)落后的檢測工藝嗎,？國外有在線工業(yè)色譜分析儀，但我們知道,，每一次色譜分析zui少也需要10min左右的分離分析過程才反饋數(shù)據(jù),，而且還需定時更換色譜柱等配件，特別是整套設(shè)備價格昂貴達數(shù)百萬元,，一般化工企業(yè)根本用不起,，也沒有必要用這種高精度、高成本的檢測設(shè)備,。
在市場經(jīng)濟、商務的今天,，在國內(nèi)儀器儀表行業(yè)“四大參數(shù)"產(chǎn)品激烈的競爭中,，企業(yè)的發(fā)展活力在于創(chuàng)新產(chǎn)品，而新產(chǎn)品研制的出發(fā)點要以市場需求作為依據(jù),，我們應該開發(fā)一些價格適中,，簡單一些的能起到實時監(jiān)控成分質(zhì)量要求的在線成分檢測分析儀。天津市自儀科貿(mào)有限公司一家名不見經(jīng)傳的民營小企業(yè),，正是基于以上市場分析,，先從簡單的但zui緊迫的適應強腐蝕性、有毒有害的物料生產(chǎn)需求的產(chǎn)品起步,，研發(fā)成功了應用軟測量技術(shù)的“化工液體成分濃度智能在線檢測儀",。該產(chǎn)品一經(jīng)申報，因符合國家發(fā)展計劃精神,，立即得到《科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金》的立項無償資助,，2004年該產(chǎn)品研制成功，在科委推薦和成果鑒定時,，受到化工用戶和專家們的*,，認為這一基于世界流行的先進軟測量技術(shù)的在線濃度檢測儀有多處技術(shù)創(chuàng)新點，能夠利用創(chuàng)新技術(shù)改造延用了幾十年的傳統(tǒng)工藝,，把對工人健康和環(huán)境有害的手工取樣,、離線操作，改為密閉自動連續(xù)檢測、數(shù)字顯示并輸出控制信號,，達到實時在線控制生產(chǎn)的要求,。為以成分質(zhì)量為核心的化工自動化奠定了基礎(chǔ)。該產(chǎn)品適用于多種強腐蝕有毒有害介質(zhì)的工業(yè)現(xiàn)場,，有較高經(jīng)濟和社會效益,。zui終結(jié)論是：該項目的先進性、科學性和實用性是顯而易見的,，應盡快實現(xiàn)目前這項成果僅以應用在化工的氯化產(chǎn)品物料中,，每年就有數(shù)百臺的市場需求，而且此類產(chǎn)品還可在其他類似物料生產(chǎn)過程中應用,，是個可延伸的系列化長產(chǎn)品線的產(chǎn)業(yè),。
二、軟測量技術(shù)是在線成分檢測分析行業(yè)持續(xù)發(fā)展的法寶
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展而興起的“虛擬儀器"和“嵌入式技術(shù)"正在自動檢測儀器儀表界引起一場變革,，所謂軟測量技術(shù)是把常規(guī)檢測手段與計算機信息處理,、科學運算結(jié)合起來的一種基于過程辨識、工藝規(guī)律,、控制機理的間接檢測技術(shù),。其包含4方面內(nèi)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(shù)據(jù)處理,；
(3)建立數(shù)學模型或經(jīng)驗模型,；
(4)在線校正。
在以往的記載中,，軟測量技術(shù)并沒有在儀器儀表的研發(fā)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,、煉油裝置方面，且多在大型計算機控制系統(tǒng)內(nèi)應用,，如：Inferential Control公司,、Setpoint公司、DMC公司等都有以商品化軟件形式推出的軟測量技術(shù)產(chǎn)品,，其價格昂貴,，國內(nèi)有些軟測量技術(shù)，也多用在計算機控制系統(tǒng)中,，天津市自儀科貿(mào)有限公司創(chuàng)新性地把在大型計算機控制系統(tǒng)中應用的軟測量技術(shù)移植到儀器儀表的研發(fā)中,，已申報了發(fā)明,，提出一個軟測量技術(shù)儀表化的研發(fā)技術(shù)工藝路線，并把軟測量技術(shù)作為在線成分檢測分析儀的核心技術(shù),。一種化工物料的生產(chǎn)是要由已知成分的原料,，也許經(jīng)過很復雜的生產(chǎn)工藝流程，在特定的設(shè)備內(nèi)施以各種外界條件(比如壓力,、溫度等),，經(jīng)歷從形態(tài)—量變到質(zhì)變的演變，才生成新的物質(zhì),。綜合各種參數(shù)的分析建模計算無疑是很復雜的和不實時的,，但復雜的問題在一定范圍、一定條件下可以簡化,，我們可有針對性擇取某一特定階段,、特定范圍的主要決定性變量，舍去那些影響不大的參數(shù)和條件,，簡化成2～4個變量參數(shù)的分析建模,。例如化工生產(chǎn)的成分分析在某一階段上，并不是全面分析各種成分組成,，而是已知主要成分需檢測分析這種主要成分的含量,，多組分分析在這里簡化為單個成分含量或者成分濃度的檢測分析。再比如,，在前道工序已經(jīng)生成,，或提純了的半成品或原料，在后一階段決定成分變化的就是一兩個變量參數(shù),，那么主要決定成分變化的主導變量一個，主要影響成分變化的輔助變量一兩個,，這樣的軟測量模型更適合在智能儀表上實現(xiàn),，(變量參數(shù)多，模型更復雜,，影響采集運算的實時性),。在生產(chǎn)實踐中，常遇到這樣的情形：在某一特定設(shè)備及原料條件下,，到了特定的溫度,、壓力條件，成分質(zhì)量就在合格的范圍內(nèi),，工藝參數(shù)就是這樣制定的,。如果條件向某方向變化，成分質(zhì)量也向某方面變化,，有長期實踐經(jīng)驗的工人們說,，按這個溫度,、壓力等條件，估計的成分結(jié)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(jīng)驗模型"變成科學計算,、判斷,、推導、分析,，把成分質(zhì)量預測性實時反映出來,。當然要形成分析儀器產(chǎn)品，這在軟測量數(shù)學模型建立前后,，還要伴以提取各種量程階段的樣液及在測量同時取樣的化驗室化驗,、色譜分析進行比對、校正,，zui后還要在形成固定數(shù)模程序后投運儀表時,，現(xiàn)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(shù)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(shù)學工具Mathlab7,，MathCAD等)那么,，你只要拿來一種物料，我們就建一種新的模型,，形成一種成分分析儀表品種,，研發(fā)機構(gòu)不斷有新的課題，企業(yè)不斷推出新的儀表品種,，因此說,，軟測量技術(shù)儀表化是成分分析儀行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的法寶。
三,、不斷創(chuàng)新傳感技術(shù)是企業(yè)持續(xù)性發(fā)展的促進動力
天津市自儀科貿(mào)有限公司成功研發(fā)出液體密度傳感變送器,，把密度作為軟測量技術(shù)成分濃度分析儀的主導變量，其檢測結(jié)果與化驗室色譜抽樣分析的數(shù)據(jù)相差無幾,，誤差在0.5%的范圍內(nèi),。可以設(shè)想,，隨著科技發(fā)展當研發(fā)者突破“四大參數(shù)"把反映物料在特定工藝條件下的各種特性如：發(fā)光的,、發(fā)熱的、呈酸性的,、呈堿性的,、變軟的,、變硬的、呈混濁的,、變清徹的,、膨脹的、收縮的………都能用傳感器技術(shù)檢測出來,，也許新傳感儀表的誕生,，就能在一類物料的生產(chǎn)過程產(chǎn)生新的在線成分分析儀表，因此我們說,，新的傳感器技術(shù)與軟測量結(jié)合,，會使在線成分分析應用面很廣，產(chǎn)品線很長,，不斷創(chuàng)新傳感器技術(shù)是促進企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的動力,。
四、創(chuàng)辦發(fā)展民營儀器儀表企業(yè)實踐帶來的思考
筆者是創(chuàng)辦經(jīng)營民營儀器儀表小企業(yè)的實踐者,，也是科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目——《化工液體成分濃度智能在線檢測儀》的承擔者,，提供一些體會和思考供中小企業(yè)的同行們參考：
1. 儀器儀表行業(yè)不宜很大規(guī)模卻應集約協(xié)作發(fā)展
從上一世紀60年代興盛起的儀器儀表行業(yè)目前群雄逐鹿，各領(lǐng)風騷,。這個行業(yè)是為其他工業(yè)服務,，有著高技術(shù)附加值的行業(yè)，據(jù)本人了解觀察,，1000人左右的就是大廠了,，多數(shù)是幾百人，幾十人的中小企業(yè),。社會化現(xiàn)代大生產(chǎn)的分工越來越細,，出現(xiàn)了許多為儀器儀表行業(yè)服務的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，比如號稱“殼體大王"的浙江長河企業(yè)生產(chǎn)的各種形狀,、規(guī)格的儀表殼體上千種,，而且只要設(shè)計出新形狀儀表，馬上就有專業(yè)模具加工的企業(yè)為你服務,，還有很多為儀表行業(yè)配伺服電動機、鑄件,、磁性,、彈性材料及各種配件的企業(yè)，因此儀器儀表行業(yè)沒必要追求規(guī)模大,、化,、全規(guī)模化發(fā)展,，*可借助社會分工,，把主要人力物力用于體現(xiàn)自己特色核心技術(shù)的方向去發(fā)展,，但是靠外加工的集約協(xié)作生產(chǎn)的儀器儀表企業(yè)要有高質(zhì)量、低成本的進,、出貨嚴檢驗的集約協(xié)作規(guī)則,，ISO9001系列質(zhì)量管理體系應是集約外加工協(xié)作的基礎(chǔ)。
2. 小企業(yè)應填補大企業(yè)間競爭的夾縫靠自主知識產(chǎn)權(quán)靠特色謀長遠發(fā)展
市場經(jīng)濟中群雄蜂起,，無序競爭,，一個專業(yè)溫度儀表廠可以分化出幾十家廠生產(chǎn)同一產(chǎn)品，有的甚至是家庭作坊式生產(chǎn),，質(zhì)量不保還使競爭加劇,，各敗俱傷。小企業(yè)要想生存發(fā)展,，一定要有自己的特色自主知識產(chǎn)權(quán),，在大企業(yè)之間夾縫中求生存，要敢于搞大企業(yè)不想搞,、不能搞的東西,，并以比大企業(yè)更好的服務和質(zhì)量使自己立于不敗之地，另外zui重要的是靠技術(shù)創(chuàng)新,、管理經(jīng)營理念創(chuàng)新,。天津市自儀科貿(mào)有限公司有一條不成文的規(guī)定，每隔兩年組織一次智囊顧問團的“創(chuàng)新點子"研討會,，邀請有關(guān)院校和設(shè)計院的專家一起,，研究創(chuàng)新產(chǎn)品的“點子計劃"，其可行性研究有兩條原則,，一是必須是別人沒有的,、有創(chuàng)新性的；二是必須是有市場需求的,。即使討論沒通過,，也可作為企業(yè)長遠研發(fā)規(guī)劃的技術(shù)儲備。
3. 人才培育,，人才儲備是中小企業(yè)持續(xù)發(fā)展的根本保證
人類進入知識經(jīng)濟時代,，一個高技術(shù)附加值的儀器儀表事業(yè)，不僅要有創(chuàng)新意識強,、知識涉足面廣的CEO作為創(chuàng)新技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)的策劃者,、指揮者，更要有一支有過硬動手研發(fā)實踐能力的技術(shù)骨干隊伍,，遺憾的是中小企業(yè)由于財力小,、條件差，往往難留人才,，跳槽是司空見慣的,，不僅帶走產(chǎn)品,，也帶走技術(shù)及用戶。民營企業(yè)的應眼光遠大,，敢于犧牲眼前利益,，以解決人才后顧之憂之較高的待遇及寬松的條件“養(yǎng)"住人才，儲備人才,。設(shè)想：一個新的研發(fā)計劃一經(jīng)產(chǎn)生,，立即就有總工策劃出總體方案和技術(shù)路線，立即就有軟件人員去構(gòu)思,，硬件人員去設(shè)計,、配合，同時立即就有模具,、結(jié)構(gòu),、機械工程師、技師研究構(gòu)造,、加工外殼,，就有專業(yè)實驗室的分析人員去試驗探索，一旦有技術(shù)問題,，聯(lián)合攻關(guān),。新產(chǎn)品研發(fā)周期會大大縮短。除了用民營中小企業(yè)的靈活機制對人才的重視使用,，吸引人才外,，企業(yè)還應緊跟科技發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)自己的人才,。天津市自儀科貿(mào)有限公司的技術(shù)人員總是瞄準儀器儀表技術(shù)的前衛(wèi)性動態(tài),，每年都派員參加全國自動化方面的高峰論壇、學術(shù)交流,、研討會,，這樣使我們的技術(shù)人員的研發(fā)思路總是走在前列，設(shè)計產(chǎn)品,、選型器件,，常用常新不落伍。
4. 靠經(jīng)營養(yǎng)開發(fā),、創(chuàng)新,，靠融資延續(xù)產(chǎn)業(yè)化再促經(jīng)營
科學技術(shù)與資本的結(jié)合才能形成生產(chǎn)力。有人不*統(tǒng)計過,，中國的民營科技小企業(yè)平均壽命為兩年半,。要想持續(xù)性發(fā)展,，先得有立足之本,，根據(jù)自己的強勢,，有能夠維持生存的經(jīng)營收入，比如經(jīng)營商務,，經(jīng)營服務,，然后每年留出部分資本盈余去從事只有投入、暫無產(chǎn)出的創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā),，這就是以經(jīng)營養(yǎng)開發(fā),，而一旦創(chuàng)新成果有成，必須迅速實施產(chǎn)業(yè)化,，經(jīng)過推向市場,，科技成果迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，以市場效益來體現(xiàn),，這一步往往需要大量資本投入,，取得市場準入證后，立即就是成果推廣迅速占領(lǐng)市場,，促進經(jīng)營發(fā)展,。天津市自儀科貿(mào)有限公司原來僅有10余人，注冊資本30萬元,，前幾年搞儀表成套經(jīng)營代理,，自動化工程設(shè)計服務等商務，經(jīng)營額zui高時達200多萬元/每年,，資本盈余馬上投入研發(fā),，先后投入60余萬元，靠申報國家科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金無償資助的50余萬元和企業(yè)自籌的投入,，于2004年獲得了創(chuàng)新產(chǎn)品科技成果,，然而還是由于準備不夠，計劃不周全,，在生產(chǎn)出樣機后,，實施產(chǎn)業(yè)化缺乏資金，使企業(yè)陷入了困境,。目前企業(yè)正在全力,，以科技成果、技術(shù)進行股權(quán)融資實施資產(chǎn)重組,。希望有經(jīng)濟實力,、有科技風險投資意識、有發(fā)展戰(zhàn)略眼光的企業(yè)家前來合作,，兼并,，共謀企業(yè)發(fā)展大計。
從我們走過的路悟出一個道理，技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動力,，資本積累的經(jīng)濟實力是企業(yè)可持續(xù)生長的基礎(chǔ),，光靠小企業(yè)自己資金的滾動發(fā)展只能步履艱難，也許越滾越小,，謀大的發(fā)展必須靠融資,。創(chuàng)新技術(shù)與融資的有效結(jié)合是可持續(xù)性發(fā)展的根本途徑。