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在線分析儀器是儀器儀表中小企業發展可持續發展的一個主要途徑（轉載）

2008-12-29 15:48:23

在工業生產過程控制領域，實時檢測工藝參數的儀器儀表作用至關重要。縱觀我國檢測儀器儀表行業的發展現狀，應當承認目前還處于相對低迷時期。當今知識經濟時代，企業的高生命力可持續性發展，首要依靠自主創新能力，但是從長期以來占據檢測儀器儀表行業主導產品的“四大參數”——溫度、壓力(含差壓)、流量(含重量)、物位(含液位)來看，似乎其發展的空間不太大。因此筆者認為花大力氣和投資應著眼于我國目前薄弱環節，應用科技含量更高的產品研發方面，如工業在線分析儀。

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
　　化工生產過程中物料的成分變化要檢測的種類很多，而現在能夠精確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水平不斷突破才能有效檢測分析，這種現狀從理論上為企業充分利用高新技術發展新的檢測手段、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、液位進行檢測和控制，控制好這“四大參數”的目的歸結于物料成分質量的要求，生產者最直接想了解的是動態成分質量的變化，而成分質量的動態變化，大多數企業還延續離線的靜態取樣化驗分析傳統工藝，甚至有些企業還停留在做試樣、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“事后諸葛亮”，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，據說與操作有關系，如果有實時反映成分質量異常的檢測，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。
　　在自動化技術發展到今天，難道還讓現代大工業生產延用這傳統落后的檢測工藝嗎？國外有在線工業色譜分析儀，但我們知道，每一次色譜分析最少也需要10min左右的分離分析過程才反饋數據，而且還需定時更換色譜柱等配件，特別是整套設備價格昂貴達數百萬元，一般化工企業根本用不起，也沒有必要用這種高精度、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”產品激烈的競爭中，企業的發展活力在于創新產品，而新產品研制的出發點要以市場需求作為依據，我們應該開發一些價格適中，簡單一些的能起到實時監控成分質量要求的在線成分檢測分析儀。天津市自儀科貿有限公司一家名不見經傳的民營小企業，正是基于以上市場分析，先從簡單的但最緊迫的適應強腐蝕性、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，2004年該產品研制成功，在科委推薦和成果鑒定時，受到化工用戶和專家們的一致好評，認為這一基于世界流行的先進軟測量技術的在線濃度檢測儀有多處技術創新點，能夠利用創新技術改造延用了幾十年的傳統工藝，把對工人健康和環境有害的手工取樣、離線操作，改為密閉自動連續檢測、數字顯示并輸出控制信號，達到實時在線控制生產的要求。為以成分質量為核心的化工自動化奠定了基礎。該產品適用于多種強腐蝕有毒有害介質的工業現場，有較高經濟和社會效益。最終結論是：該項目的先進性、科學性和實用性是顯而易見的，應盡快實現目前這項成果僅以應用在化工的氯化產品物料中，每年就有數百臺的市場需求，而且此類產品還可在其他類似物料生產過程中應用，是個可延伸的系列化長產品線的產業。

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于過程辨識、工藝規律、控制機理的間接檢測技術。其包含4方面內容：
(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，軟測量技術并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、煉油裝置方面，且多在大型計算機控制系統內應用，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產品，其價格昂貴，國內有些軟測量技術，也多用在計算機控制系統中，天津市自儀科貿有限公司創新性地把在大型計算機控制系統中應用的軟測量技術移植到儀器儀表的研發中，已申報了發明專利，提出一個軟測量技術儀表化的研發技術工藝路線，并把軟測量技術作為在線成分檢測分析儀的核心技術。一種化工物料的生產是要由已知成分的原料，也許經過很復雜的生產工藝流程，在特定的設備內施以各種外界條件(比如壓力、溫度等)，經歷從形態—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和條件，簡化成2～4個變量參數的分析建模。例如化工生產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，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，(變量參數多，模型更復雜，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、壓力條件，成分質量就在合格的范圍內，工藝參數就是這樣制定的。如果條件向某方向變化，成分質量也向某方面變化，有長期實踐經驗的工人們說，按這個溫度、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、分析，把成分質量預測性實時反映出來。當然要形成分析儀器產品，這在軟測量數學模型建立前后，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，最后還要在形成固定數模程序后投運儀表時，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，研發機構不斷有新的課題，企業不斷推出新的儀表品種，因此說，軟測量技術儀表化是成分分析儀行業可持續性發展的法寶。

三、不斷創新傳感技術是企業持續性發展的促進動力
　　天津市自儀科貿有限公司成功研發出液體密度傳感變送器，把密度作為軟測量技術成分濃度分析儀的主導變量，其檢測結果與化驗室色譜抽樣分析的數據相差無幾，誤差在0.5%的范圍內。可以設想，隨著科技發展當研發者突破“四大參數”把反映物料在特定工藝條件下的各種特性如：發光的、發熱的、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………都能用傳感器技術檢測出來，也許新傳感儀表的誕生，就能在一類物料的生產過程產生新的在線成分分析儀表，因此我們說，新的傳感器技術與軟測量結合，會使在線成分分析應用面很廣，產品線很長，不斷創新傳感器技術是促進企業可持續性發展的動力。

四、創辦發展民營儀器儀表企業實踐帶來的思考
　　筆者是創辦經營民營儀器儀表小企業的實踐者，也是科技部中小企業技術創新基金項目——《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的同行們參考：
1. 儀器儀表行業不宜很大規模卻應集約協作發展
　　從上一世紀60年代興盛起的儀器儀表行業目前群雄逐鹿，各領風騷。這個行業是為其他工業服務，有著高技術附加值的行業，據本人了解觀察，1000人左右的就是大廠了，多數是幾百人，幾十人的中小企業。社會化現代大生產的分工越來越細，出現了許多為儀器儀表行業服務的鄉鎮企業，比如號稱“殼體大王”的浙江長河企業生產的各種形狀、規格的儀表殼體上千種，而且只要設計出新形狀儀表，馬上就有專業模具加工的企業為你服務，還有很多為儀表行業配伺服電動機、鑄件、磁性、彈性材料及各種配件的企業，因此儀器儀表行業沒必要追求規模大、國際化、全規模化發展，完全可借助社會分工，把主要人力物力用于體現自己特色核心技術的方向去發展，但是靠外加工的集約協作生產的儀器儀表企業要有高質量、低成本的進、出貨嚴檢驗的集約協作規則，ISO9001系列質量管理體系應是集約外加工協作的基礎。
2. 小企業應填補大企業間競爭的夾縫靠自主知識產權靠特色謀長遠發展
　　市場經濟中群雄蜂起，無序競爭，一個專業溫度儀表廠可以分化出幾十家廠生產同一產品，有的甚至是家庭作坊式生產，質量不保還使競爭加劇，各敗俱傷。小企業要想生存發展，一定要有自己的特色自主知識產權，在大企業之間夾縫中求生存，要敢于搞大企業不想搞、不能搞的東西，并以比大企業更好的服務和質量使自己立于不敗之地，另外最重要的是靠技術創新、管理經營理念創新。天津市自儀科貿有限公司有一條不成文的規定，每隔兩年組織一次智囊顧問團的“創新點子”研討會，邀請有關院校和設計院的高級專家一起，研究創新產品的“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，也可作為企業長遠研發規劃的技術儲備。
3. 人才培育，人才儲備是中小企業持續發展的根本保證
　　人類進入知識經濟時代，一個高技術附加值的儀器儀表事業，不僅要有創新意識強、知識涉足面廣的CEO作為創新技術及產品研發的策劃者、指揮者，更要有一支有過硬動手研發實踐能力的技術骨干隊伍，遺憾的是中小企業由于財力小、條件差，往往難留人才，跳槽是司空見慣的，不僅帶走產品，也帶走技術及用戶。民營企業的掌門人應眼光遠大，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”住人才，儲備人才。設想：一個新的研發計劃一經產生，立即就有總工策劃出總體方案和技術路線，立即就有軟件人員去構思，硬件人員去設計、配合，同時立即就有模具、結構、機械工程師、技師研究構造、加工外殼，就有專業實驗室的分析人員去試驗探索，一旦有技術問題，聯合攻關。新產品研發周期會大大縮短。除了用民營中小企業的靈活機制對人才的重視使用，吸引人才外，企業還應緊跟科技發展動態，培養自己的人才。天津市自儀科貿有限公司的技術人員總是瞄準儀器儀表技術的前衛性動態，每年都派員參加全國自動化方面的高峰論壇、學術交流、研討會，這樣使我們的技術人員的研發思路總是走在前列，設計產品、選型器件，常用常新不落伍。
4. 靠經營養開發、創新，靠融資延續產業化再促經營
　　科學技術與資本的結合才能形成生產力。有人不完全統計過，中國的民營科技小企業平均壽命為兩年半。要想持續性發展，先得有立足之本，根據自己的強勢，有能夠維持生存的經營收入，比如經營商務，經營服務，然后每年留出部分資本盈余去從事只有投入、暫無產出的創新產品研發，這就是以經營養開發，而一旦創新成果有成，必須迅速實施產業化，經過推向市場，科技成果迅速轉化為生產力，以市場效益來體現，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市場，促進經營發展。天津市自儀科貿有限公司原來僅有10余人，注冊資本30萬元，前幾年搞儀表成套經營代理，自動化工程設計服務等商務，經營額最高時達200多萬元/每年，資本盈余馬上投入研發，先后投入60余萬元，靠申報國家科技部中小企業技術創新基金無償資助的50余萬元和企業自籌的投入，于2004年獲得了創新產品科技成果，然而還是由于準備不夠，計劃不周全，在生產出樣機后，實施產業化缺乏資金，使企業陷入了困境。目前企業正在全力聯系，以科技成果、專利技術進行股權融資實施資產重組。希望有經濟實力、有科技風險投資意識、有發展戰略眼光的企業家前來合作，兼并，共謀企業發展大計。
　　從我們走過的路悟出一個道理，技術創新是企業可持續發展的動力，資本積累的經濟實力是企業可持續生長的基礎，光靠小企業自己資金的滾動發展只能步履艱難，也許越滾越小，謀大的發展必須靠融資。創新技術與融資的有效結合是可持續性發展的根本途徑。

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