在工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，實(shí)時(shí)檢測工藝參數(shù)的儀器儀表作用至關(guān)重要?？v觀我國檢測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)目前還處于相對低迷時(shí)期。當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)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(dǎo)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(rèn)為花大力氣和投資應(yīng)著眼于我國目前薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)塔、釜、罐、池、槽、泵類設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，操作人員少，其自動(dòng)化的水平相對別的過程高一些，在生產(chǎn)過程的各個(gè)階段可能都需分別對溫度、壓力、流量、液位進(jìn)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(dòng)態(tài)成分質(zhì)量的變化，而成分質(zhì)量的動(dòng)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(yàn)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(yàn)——眼看、觸摸、品嘗等原始方式憑經(jīng)驗(yàn)來推測，其結(jié)果是： 
(1)分析化驗(yàn)的結(jié)果反饋為“時(shí)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(shí)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(huì)造成污染和損失。 
(3)分析化驗(yàn)成分異常，已顯露出有爆炸的先兆危險(xiǎn)，再通知改變異常的操作，有時(shí)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(dòng)全國，據(jù)說與操作有關(guān)系，如果有實(shí)時(shí)反映成分質(zhì)量異常的檢測，是不是可把爆炸的先兆預(yù)報(bào)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(shí)現(xiàn)管控一體化。 
　　在自動(dòng)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(shí)更換色譜柱等配件，特別是整套設(shè)備價(jià)格昂貴達(dá)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(jì)、商務(wù)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(diǎn)要以市場需求作為依據(jù)，我們應(yīng)該開發(fā)一些價(jià)格適中，簡單一些的能起到實(shí)時(shí)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(yīng)強(qiáng)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(yīng)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(bào)，因符合國家發(fā)展計(jì)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(xiàng)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(shí)，受到化工用戶和專家們的*，認(rèn)為這一基于世界流行的先進(jìn)軟測量技術(shù)的在線濃度檢測儀有多處技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，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(dòng)連續(xù)檢測、數(shù)字顯示并輸出控制信號(hào)，達(dá)到實(shí)時(shí)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(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。該產(chǎn)品適用于多種強(qiáng)腐蝕有毒有害介質(zhì)的工業(yè)現(xiàn)場，有較高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。zui終結(jié)論是：該項(xiàng)目的先進(jìn)性、科學(xué)性和實(shí)用性是顯而易見的，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)目前這項(xiàng)成果僅以應(yīng)用在化工的氯化產(chǎn)品物料中，每年就有數(shù)百臺(tái)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(yīng)用，是個(gè)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(jì)算機(jī)信息處理、科學(xué)運(yùn)算結(jié)合起來的一種基于過程辨識(shí)、工藝規(guī)律、控制機(jī)理的間接檢測技術(shù)。其包含4方面內(nèi)容： 
(1)分析過程機(jī)理、確定主導(dǎo)變量和輔助變量； 
(2)計(jì)算機(jī)的采集、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理； 
(3)建立數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?nbsp;
(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(yīng)用，實(shí)際應(yīng)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)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(jià)格昂貴，國內(nèi)有些軟測量技術(shù)，也多用在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的軟測量技術(shù)移植到儀器儀表的研發(fā)中，已申報(bào)了發(fā)明，提出一個(gè)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(fù)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(jì)算無疑是很復(fù)雜的和不實(shí)時(shí)的，但復(fù)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(gè)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(gè)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(gè)變量參數(shù)，那么主要決定成分變化的主導(dǎo)變量一個(gè)，主要影響成分變化的輔助變量一兩個(gè)，這樣的軟測量模型更適合在智能儀表上實(shí)現(xiàn)，(變量參數(shù)多，模型更復(fù)雜，影響采集運(yùn)算的實(shí)時(shí)性)。在生產(chǎn)實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工人們說，按這個(gè)溫度、壓力等條件，估計(jì)的成分結(jié)果八九不離十，不信拿去化驗(yàn)，果真很準(zhǔn)。智能儀表的任務(wù)就簡化為把這種“經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?變成科學(xué)計(jì)算、判斷、推導(dǎo)、分析，把成分質(zhì)量預(yù)測性實(shí)時(shí)反映出來。當(dāng)然要形成分析儀器產(chǎn)品，這在軟測量數(shù)學(xué)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(shí)取樣的化驗(yàn)室化驗(yàn)、色譜分析進(jìn)行比對、校正，zui后還要在形成固定數(shù)模程序后投運(yùn)儀表時(shí)，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(yàn)手段健全的化驗(yàn)室和色譜、光譜分析室條件下，再有技術(shù)部門應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(xué)工具M(jìn)athlab7，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(jī)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(jìn)動(dòng)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(dǎo)變量，其檢測結(jié)果與化驗(yàn)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(shè)想，隨著科技發(fā)展當(dāng)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(huì)使在線成分分析應(yīng)用面很廣，產(chǎn)品線很長，不斷創(chuàng)新傳感器技術(shù)是促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的動(dòng)力。 

四、創(chuàng)辦發(fā)展民營儀器儀表企業(yè)實(shí)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(shí)踐者，也是科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項(xiàng)目——《化工液體成分濃度智能在線檢測儀》的承擔(dān)者，提供一些體會(huì)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(yīng)集約協(xié)作發(fā)展 
　　從上一世紀(jì)60年代興盛起的儀器儀表行業(yè)目前群雄逐鹿，各領(lǐng)風(fēng)騷。這個(gè)行業(yè)是為其他工業(yè)服務(wù)，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(huì)化現(xiàn)代大生產(chǎn)的分工越來越細(xì)，出現(xiàn)了許多為儀器儀表行業(yè)服務(wù)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，比如號(hào)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(jì)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(wù)，還有很多為儀表行業(yè)配伺服電動(dòng)機(jī)、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(huì)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(jìn)、出貨嚴(yán)檢驗(yàn)的集約協(xié)作規(guī)則，ISO9001系列質(zhì)量管理體系應(yīng)是集約外加工協(xié)作的基礎(chǔ)。 
2. 小企業(yè)應(yīng)填補(bǔ)大企業(yè)間競爭的夾縫靠自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)靠特色謀長遠(yuǎn)發(fā)展 
　　市場經(jīng)濟(jì)中群雄蜂起，無序競爭，一個(gè)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(shí)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(wù)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(tuán)的“創(chuàng)新點(diǎn)子"研討會(huì)，邀請有關(guān)院校和設(shè)計(jì)院的專家一起，研究創(chuàng)新產(chǎn)品的“點(diǎn)子計(jì)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(yuǎn)研發(fā)規(guī)劃的技術(shù)儲(chǔ)備。 
3. 人才培育，人才儲(chǔ)備是中小企業(yè)持續(xù)發(fā)展的根本保證 
　　人類進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，一個(gè)高技術(shù)附加值的儀器儀表事業(yè)，不僅要有創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、知識(shí)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(dòng)手研發(fā)實(shí)踐能力的技術(shù)骨干隊(duì)伍，遺憾的是中小企業(yè)由于財(cái)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(yīng)眼光遠(yuǎn)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(chǔ)備人才。設(shè)想：一個(gè)新的研發(fā)計(jì)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(jì)、配合，同時(shí)立即就有模具、結(jié)構(gòu)、機(jī)械工程師、技師研究構(gòu)造、加工外殼，就有專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的分析人員去試驗(yàn)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(huì)大大縮短。除了用民營中小企業(yè)的靈活機(jī)制對人才的重視使用，吸引人才外，企業(yè)還應(yīng)緊跟科技發(fā)展動(dòng)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(zhǔn)儀器儀表技術(shù)的前衛(wèi)性動(dòng)態(tài)，每年都派員參加全國自動(dòng)化方面的高峰論壇、學(xué)術(shù)交流、研討會(huì)，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(jì)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(xué)技術(shù)與資本的結(jié)合才能形成生產(chǎn)力。有人不*統(tǒng)計(jì)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(qiáng)勢，有能夠維持生存的經(jīng)營收入，比如經(jīng)營商務(wù)，經(jīng)營服務(wù)，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(shí)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(zhǔn)入證后，立即就是成果推廣迅速占領(lǐng)市場，促進(jìn)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(dòng)化工程設(shè)計(jì)服務(wù)等商務(wù)，經(jīng)營額zui高時(shí)達(dá)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(bào)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(zhǔn)備不夠，計(jì)劃不周全，在生產(chǎn)出樣機(jī)后，實(shí)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(jìn)行股權(quán)融資實(shí)施資產(chǎn)重組。希望有經(jīng)濟(jì)實(shí)力、有科技風(fēng)險(xiǎn)投資意識(shí)、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(jì)。 
　　從我們走過的路悟出一個(gè)道理，技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，資本積累的經(jīng)濟(jì)實(shí)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(dòng)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。