融合机电软的整体控制理念并非雾里看花,只是阴阳之合

2019/7/3 11:52:31 人评论 次浏览 分类:文化长廊  文章地址://www.e-cumulus.com/community/2589.html

一阴一阳之谓道。

当今现代化的城市,远离了乡土,隔绝了人与自然的天壤之合。我们似乎每天都在雾里看花,放下自己去迎合各种社会规则,刷存在感。也许压抑了太久,对美好生活的向往就愈加强烈。从消费端讲,去过剩产能,创新物质世界,是大势所趋,年轻人追逐的潮流。从生产制造的这端讲,互联互通的开放性与工业壁垒的封闭性,始终是一对矛盾,交织在一起合作的是否安逸?想必局中人最有体会。最终是,互联网人低下了高贵的头颅,工业人也被迫以前所未有的开放态度拥抱互联网。颠覆传统、产业更新已经真真实实出现在每个人面前,既然躲不掉,不如乐观面对。本篇试从阴阳角度阐述中庸的机电软结合的整体控制之道。

阳学说
阴阳学说是在气一元论的基础上建立起来的中国古代的朴素的对立统一理论,属于中国古代唯物论和辩证法范畴,体现出中华民族辩证思维的特殊精神。其哲理玄奥,反映着宇宙的图式。其影响且远且大,成为人们行为义理的准则。如当今博得世界赞叹的《孙子兵法》是中国古代兵家理论和实战经验的总结,其将阴阳义理在军事行为中运用至极,已达到出神入化的境界。

阴阳学说认为:世界是物质性的整体,宇宙间一切事物不仅其内部存在着阴阳的对立统一,而且其发生、发展和变化都是阴阳二气对立统一的结果。

中医学把阴阳学说应用于医学,形成了中医学的阴阳学说,促进了中医学理论体系的形成和发展,中医学的阴阳学说是中医学理论体系的基础之一和重要组成部分,是理解和掌握中医学理论体系的一把钥匙。“明于阴阳,如惑之解,如醉之醒”(《灵枢·病传》),“设能明彻阴阳,则医理虽玄,思过半矣”(《景岳全书·传忠录·阴阳篇》)。中医学用阴阳学说阐明生命的起源和本质,人体的生理功能、病理变化,疾病的诊断和防治的根本规律,贯穿于中医的理、法、方、药,长期以来,一直有效地指导着实践。

如此说来,阴阳气理对人类科学发展史提供了扎实的理论基础。那么,何谓阴何谓阳呢?中国阴阳本义是指日照的向背,后用以解释自然界两种对立和互相消长的物质力量。《老子》提出“万物负阴而抱阳”,认为任何事物都存在阴与阳的矛盾,且处于统一体中。《易传·系辞》提出“一阴一阳谓之道”的原则,认为阴阳的相互交替作用是宇宙的根本规律,把阴阳上升为最高的哲学范畴。凡是运动着的、外向的、上升的、温热的、明亮的都属于阳;相对静止的、内守的、下降的、寒冷的、晦暗的都属于阴。我们把对于人体具有推进、温煦、兴奋等作用的物质和功能统归于阳,对于人体具有凝聚、滋润、抑制等作用的物质和功能归于阴,阴阳是相互关联的一种事物或是一个事物的两个方面。

阴阳学说认为:自然界任何事物或现象都包含着既相互对立,又互根互用的阴阳两个方面。阴阳是对相关事物或现象相对属性或同一事物内部对立双方属性的概括。阴阳学说认为:阴阳之间的对立制约、互根互用,并不是处于静止和不变的状态,而是始终处于不断的运动变化之中。

硬件为阳,软件为阴
一台可以真正经受住市场瞬息变幻的设备,犹如一个健康的人体,必须阴中有阳,阳中有阴,阴阳互补,方能适应地球运转,时令变化。需要注意的是,阴阳并不是静态的,而是处在乾坤八卦外事环境中顺时动态旋转的。这种动态的过程,也是我们设备运行的过程,动态中阴阳相互制约、互相依存、此消彼长的过程,也是我们的机械工艺与电动态、机电与软件配置是否能和谐共存的过程。一旦出现阳盛阴衰,阴盛阳衰,都是不和谐的存在,出在人体就是亚健康出现,问题出在设备端,就是机电软不和谐,要不就是机电硬件问题,要不就是软件的控制模型不合理或者配置数据有漏洞等。当下比较多见的问题,估计要数阳(硬)盛阴(软件)衰,很多厂商重视硬件的选型和价格,但是忽视软件在项目配比中占有的分量。正所谓,一份价钱一分货。敢于为软件大行其道的设备项目,才是真正长期竞争力的项目。

如果上述阴阳学说的观点还是听起来晦涩,那么我们下面简化一下模型,使用 “机电软”的三角概念再来看看。见图1。如果软件为阴,硬件为阳,那么机电软专家便是阴阳之合(控制阴阳比例和状态),如此浑圆一体的组成,与几千年文化的中医阴阳论,竟有着惊人的吻合!
机电软模型
图1  机电软模型

软硬结合的整体解决理念
图2  软硬结合的整体解决理念

有网友看到这个图片可能觉得复杂,有点晕菜。我们还是要清醒认识,接下来我们继续简化,看下面的例子:在全电动注塑机中,螺杆后移速度(阻力)是由AC伺服阀控制的。假设响应时间为t,那么CPU控制液压泵的时间需要控制在(1/5~1/10)t之间才能达到比较理想的状态。这对于普通的CPU来说完成起来非常困难,需要在PLC中安装AutomationStudio(简称AS)软件,调用其中一个专家模块-液压库,按工艺需求调整参数,就可以在现场实施。如果想进一步减少废料,还可以启用MATLAB仿真软件进行建模,仿真到理想水平再下装到AS软件库中使用就可以了。

在这个例子中,CPU硬件-电,伺服阀硬件-机、AS、MATLAB-软,机电软专家的结合在液压库模块。工程师需要做到的是,了解CPU性能、伺服阀的连接及控制以及对工程软件的了解和使用。要求还是很高的。所以说,全面掌握机电软技术的工程师的薪资为啥高,答案自己找。呵呵。

抽象到具体

刚才塑机的举例,在整体项目实施中,只是冰山一角。实际的项目是非常复杂的。还是按照我们阴阳学说的理论,观全局整体思考,找规律,化复杂为简单。

图3是2007年一幅贝加莱塑机方程式的创意广告获奖。在工业品时代各种整体方案混乱复杂的时候,贝加莱公司用塑料机械作为代表,清晰勾勒出一个清晰的控制系统整体解决方案的画像。这样的方程式画像,我在中医基础学习的过程中也是见过的。从抽象到具体,高度的概括看似简单,但是蕴含着整体与局部的关系,不看整体,只盲目的的学习局部,不管学中医还是学自动化仪表的产品软硬件,只会越学越庞杂,越学越乱的。这个观念不好理解,但是盲人摸象得出的结论为什么大家一听就笑呢?其原因也不过就是因为工程师的眼睛实实在在看到了大象整体是什么样子而已嘛。
2007年贝加莱方程式广告获得电气时代广告创意奖
图3  2007年贝加莱方程式广告获得电气时代广告创意奖


从2007年的塑机方程式到2013年的DIY组合Scalability+,机电软的阴阳之道一直贯穿始终,硬件为阳,软件为阴,刚柔并济,人有五脏六腑,通过气血化生,生生不息,设备有各种有机有电,通过软件、总线通信完成工艺动作,方能完成目标。目标不同,设备也不尽相同,融合机电软的整体控制系统方案灵活多变,不是简单的物质拼接,之所以精准可靠,无缝连接,也是像人体一样,成为有机的整体,具有了免疫力,可以对抗内外部复杂的环境。

《易经》曰“道生一,一生二,二生三,三生万物”。道乃万物之根本,一是太极,二是阴阳,三就是阴阳之变化产生的规律。世间万物阴阳交错,繁乱复杂,但是几千年的中医之治,则是在万象中遵循了不变的规律,从而达到化繁为简,化腐朽为神奇的目的。在智能制造解决方案中,也是采用了这样的原理,让OT与IT融合,从硬件到软件无缝适应。
IT和OT融合
图4   IT和OT融合


工程师们把自动化控制作为一个生命体,来设计布局,软硬兼施整体考虑。这份阴阳和谐的执著,对完美自动化控制的追求,推动自动化控制技术迅速发展。面对如今智能制造升级,设备迭代,正当部分专家学者们讨论OPC UA TSN,讨论未来IT/OT融合之路如何荆棘,前途如何光明的时候,以体现智能制造为代表的智能传输系统SuperTrak、ACOPOStrak,还有以IoT通讯连接为代表的带系统视觉的OPC UA TSN控制系统驱动整体方案已走向工业领域。
作者:小昭

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