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)過程控制領域，實時檢測工藝參數(shù)的儀器儀表作用至關重要?？v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、泵類設備的連續(xù)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(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)"的目的歸結于物料成分質量的要求，生產(chǎn)者zui直接想了解的是動態(tài)成分質量的變化，而成分質量的動態(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(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(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的在線濃度檢測儀有多處技術創(chuàng)新點，能夠利用創(chuàng)新技術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。為以成分質量為核心的化工自動化奠定了基礎。該產(chǎn)品適用于多種強腐蝕有毒有害介質的工業(yè)現(xiàn)場，有較高經(jīng)濟和社會效益。zui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(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 
　　隨著計算機技術的高速發(fā)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(guī)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(guī)律、控制機理的間接檢測技術。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產(chǎn)品，其價格昂貴，國內(nèi)有些軟測量技術，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儀表化的研發(fā)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(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)—量變到質變的演變，才生成新的物質。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(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(shù)據(jù)相差無幾，誤差在0.5%的范圍內(nèi)?？梢栽O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，新的傳感器技術與軟測量結合，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，各領風騷。這個行業(yè)是為其他工業(yè)服務，有著高技術附加值的行業(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)要有高質量、低成本的進、出貨嚴檢驗的集約協(xié)作規(guī)則，ISO9001系列質量管理體系應是集約外加工協(xié)作的基礎。 
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，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)更好的服務和質量使自己立于不敗之地，另外zui重要的是靠技術創(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，邀請有關院校和設計院的專家一起，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(yè)實驗室的分析人員去試驗探索，一旦有技術問題，聯(lián)合攻關。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)有限公司的技術人員總是瞄準儀器儀表技術的前衛(wèi)性動態(tài)，每年都派員參加全國自動化方面的高峰論壇、學術交流、研討會，這樣使我們的技術人員的研發(fā)思路總是走在前列，設計產(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 
　　科學技術與資本的結合才能形成生產(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、技術進行股權融資實施資產(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，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)新技術與融資的有效結合是可持續(xù)性發(fā)展的根本途徑。