日本企业实行严格而灵活的科学管理制度。50年代，日本许多大企业推行“终身雇佣制”和“年功序列工资制”，使职工利益与企业利益有机结合起来，职工感到有依靠，具有安全感；其次，拉大职工报酬上的差距，使职工感到只有不断竞争，不断创新才能得到高报酬，从而具有压力感。企业重视对职工的“感情投资”，主动协调劳资关系，培养职工“以厂为家”的敬业精神。这种“日本公司”模式有助于日本培养强大的工业能力。企业管理者重视精神投资。正如索尼公司总经理盛田昭夫所说的“日本优秀的公司根本不存在什么奥秘和秘诀。一个企业的成功，靠的是人而不是某种理论、计划或政府政策。日本企业管理者的首要任务，就是要与职员建立良好的关系，培养亲如一家、唇齿相依的感情。在日本，经营得有声有色的都是那些能使全体员工同甘苦，共命运的企业。除日本之外，我还未发现有哪一个国家采用这套简易的管理方法。实践已经有力地证明它是行之有效的。”在日本，企业管理者千方百计地培养同劳动者的家族般的感情，不仅关心工人的工作，而且也关心工人的生活；不仅关心工人个人，还关心其家庭。工人生日、结婚、病丧，更是企业“感情投资”的良机。例如，西武集团每年举行独特的擦皮鞋仪式，首先由高级职员为新职员擦皮鞋，然后是新职员为前辈擦皮鞋，总社和各分社社长都亲临这一隆重仪式，并由电视台通过卫星向全国转播，以培养职工热爱公司的精神，促进同事间的沟通。日本的现代企业精神与日本传统的家族主义和家庭观念有密切联系。日本的家族主义和家庭观念不同于中国以血缘关系为纽带的宗族制度和家庭观念，其家庭观念的出发点是：家庭是一个经营单位。所以既排除了中国传统的大家族关系和至今盛行的“裙带风”，又可以比西方的结构更和谐、更密切、更团结，成为一种社会凝聚力。日本学者说：西方社会的单位是个人，由个人集合而成为国家，而日本的社会单位是家，由家而集合成国家。所以日本以“劳资一体”，“以企业为家”的宣传教育，日本人的家庭本位观念转变成了公司本位观念，形成一种团结奋进的工作精神。物联网是以计算机科学为基础，包括网络、电子、射频、感应、无线、人工智能、条码、云计算、自动化、嵌入式等技术为一体的综合性技术及应用，它要让孤立的物品(冰箱、汽车、设备、家具、货品等等）接入网络世界，让它们之间能相互交流、让我们可以通过软件系统 *** 纵himer、让himer鲜活起来。
科技创新改变生活，物联网以及延伸的人工智能必将为未来带来自便利的美好生活。
人类总是在追求自便利的美好生活，物联网很有前瞻性。
下一波的IT浪潮就是云计算、物联网、人工智能、生物技术。
目前物联网是新新事物，教学资源紧张是正常的，新新事物风险和机遇并存。
请相信机遇的东西确实是过了这个村，没了这个店，物联网目前就像初期的计算机专业一样，
等它成熟了，等你看到它的发展了，那时候你就落后，只能在前人后面捡烟头。
好好把握学习这个专业的机会，目前物联网处于发展初期，等你毕业刚好是大展拳脚的好时机！
请特别关注：
1、智能家居 2、智能交通 3、智能医疗 4、智能电网 5、
智能物流 6、智能农业 7、智能电力 8、智能工业 9、质量追溯
相信选择这个新新行业有风险，但机会总是给第一个敢吃螃蟹的人。
当然你可以选择传统保守的行业，那是另一种人生态度，开心就好！
在二次大战期间，由于军事科学的发展，在科学技术上也是一个迅速发展的时期。所以第二次世界大战结束以后，军事需要（如地下核爆炸的侦察、人造地球卫星轨道的控制）和经济建设的发展（如地下资源和海底资源开发、核电站和其他大型工程设施的场地选择）向地球物理学提出许多新要求，在客观上为地球物理学的发展提供了十分有利的人力和物力条件。地震学的研究在这一时期发展是非常快的，在全球范围内布设了许多地震观测台站，增加了许多新的观测资料；如地震台阵记录、长周期地震面波和地球自由振荡记录、长剖面人工源地震探测剖面等，进一步完善了地球的详细分层模型，并且发现地球内部结构存在横向变化。
近20多年来，国际上连续组织了四次全球大协作计划，每次均有50多个国家参加，使地球物理学获得了空前的巨大进展，在地球物理研究的广度和深度上，却远远超过以往的任何年代。
这四次大协作计划是：
1957～1958年的国际地球物理年（International Geophysical Year，简称IGY）；
1960～1970年的国际上地幔计划（Internationa lUpper Mantle Program，简称IUP）；
1974～1980年的国际地球动力学计划（International Geodynanic Program，简称IGP）；
1981～1989年的国际岩石圈计划（International Lihosphere Program，简称ILP）。
1990至今，国际上的计划辈出，如地学大断面计划（Global Geoscience Transect Project，简称GGT）、大陆动力学计划（Continental Geodynanics Project）等。
这四次国际大协作计划的实施，在地球物理学乃至整个地球科学界产生了深刻影响。第一次协作计划完成后，在全球范围建立了规范化的、布局合理的地震、重力、地磁、地热等观测台网，为全球性或局部地区的大规模研究提供了基础资料。第二次大协作计划主体为研究上地幔。地球物理学发展到这一时期，人们逐渐认识到许多地学现象，特别是地下资源分布问题，若不研究地壳深处以至地幔上部是不能得到圆满解释的。由于问题是全球性的，所以在20世纪60年代初，国际组织的这一个有50多个国家参加的“上地幔计划”，主要研究内容包括：
（1）全球性的地壳断裂系统；
（2）大陆边缘地带及岛弧的构造；
（3）地幔的物质组成及地球化学过程；
（4）地壳与地幔的结构及其横向不均匀性。
所用的手段包括：地震、地磁、古地磁、重力、海上地球物理测量、地热、地质、深钻等。计划延续了约＋年，其重要成果之一就是提出了一个“板块大地构造假说”。这个假说是根据多年积累的大量观测资料（海上地球物理测线长达几十万千米）提出来的。这个假说的出现是地学发展史上的一个里程碑，也可谓地学发展动态观念上的一次革命。它的意义之重大，影响之深远可以与近代科学的任何重大发现相媲美。板块假说认为地球最上层（岩石圈）是由几个大的板块所组成的。这些板块不是固定不动的，而是相对运动着的。地球上各种大地构造活动就是这些大板块互相作用的结果。这个假说是1967年才提出来的，时间不久，也还远远不够完善。它来源于实践，还需要经过更多的实践来检验和修正。但应指出，板块构造假说最重要的意义不在于地球岩石圈可以分成多少个板块，而在于新假说以大量的观测事实证实了地球科学中“活动论”的观点。这是在基本概念上的一次重要的飞跃。
国际上地幔计划到1970年就结束了，但问题并未结束。板块大地构造是一个新的概念，它虽然可以解释许多地学现象，但也存在不少缺陷和困难，需要补充和改进。例如，板块的边界大部分在海洋，关于这部分边界的情况研究得比较多，但在大陆上的情况就研究得比较少。板块运动的动力来源还没有一致公认的解释。板块的活动除在其边缘外，在其内部也有很多构造现象的呈现，而这种活动对地震成因和矿产富集都极为重要。还有一系列的问题都是上地幔计划期间尚来不及解决的。针对这种情况，国际又组织了一个“地球动力学计划”作为以前计划的继续，也约有50个国家参加，期限为1974～1980年。很显然，这个计划和板块构造假说是密切相关的，其主要目的之一是要解决这个假说所遗留下来的问题，特别是板块运动的驱动力问题。前后近＋年过去了，关于动力机制的问题并未得到解决，显然，地球动力学计划的提出并不意味着地壳上地幔研究的终结，它只是地球物理长远协作计划的一个阶段，而这个计划在各个国家的体现是各不相同的。第四次大协作计划，即在动力学计划之后对板块运动驱动力问题又进行了分析与探讨，于是国际上提出一个20世纪80年代的岩石圈研究计划，即地球动力的研究必须对岩石圈及其深层过程进行深入的研究。这个计划的中心课题是岩石圈的现状、形成、演化和动力学，重点在于研究各大陆和陆缘，也包括洋底岩石圈的进一步探索。
在以上这些全球性地球物理学研究计划的实施进程中，还应当指出，20世纪60年代推动地球物理学研究发展的另一重要事件是利用地震方法监视地下核爆炸的问题。为了提高这个方法的水平，美国拟定一个所谓“维拉—U计划”。这个计划除了要改进美国国内的地震观测系统外，还在全球建立了一系列标准地震台网。“维拉—U计划”的出发点是要通过提高固体地球物理学的全面水平来找到监视地下核爆炸的可靠方法，所以这个计划中的研究项目是极其广泛的，非但有地震学，而且也涉及地球物理学的许多其他领域，故使之共同得到提高。这个计划对推动地球物理学的发展起到了积极的作用。
地震学是固体地球物理学的一个重要分支。原来的目的是为了研究和防御自然灾害，但后来却主要沿着地震波物理学这个方向发展起来，而对于天然地震本身的研究反而进展不大。到了20世纪60年代，情况才有了很大的变化。我国在1971年成立了国家地震局，专门进行地震预测和预防方面的研究。但地震不是一个孤立的现象，它和许多其他的地学现象，特别是其他的地球物理现象有着内在的联系。脱离了一般的地球物理背景而去单独地解决地震预报问题是不可能的。地球物理工作者也必须将地震预测问题作为自己的科学问题来探讨。90年代以来，通过全球地学大断面的研究，对全球构造系统及其相互关系进行了一次综合性的总结，使得全球地学对比研究有了一个良好的开端。
当前在国际上，主要集中在地球动力学研究这个主题上。它的内涵必然包括地球内部的物理过程、化学演化和地球的空间运动。所以除地球表层的动力学之外，还应有天文方面的地球动力学问题，以及下地幔和地核的动力学问题。实际上，地球动力学几乎涉及全部的地球物理学。
应当指出，地球动力学的研究在某种意义上讲是建立在地球各种物性结构的“静态”研究基础上的。随着新的观测技术和计算技术的引入，以及资料的日益丰富，所得地球内部，特别是岩石圈结构更加细致、更加全面。用人工源地震宽角反射和折射及与近垂直地震反射技术的联合应用及其所得到的精细结构和用全球标准台网资料所得到的参考模型（ReferenceEarthModel）等，更引起人们的关注。1981年，杰旺斯基（AMDziewonski）和安得森（OLAnderson）提出了一个PREM全球参考模型。这个模型比布伦模型大大前进了一步，它以参量形式给出P波和S波的速度分布，并给出品质因数Q值分布，以及地球的黏滞d性和各向异性，进而通过走时、相对走时和波形反演给出了全球的三维速度分布，为了解和认识地球及其深层过程开辟了一条新途径。
1957年苏联发射了第一颗人造卫星，后来美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室通过对这颗卫星用无线电方法跟踪观察发现，所测得的电波信号的多普勒频移曲线与卫星运动之间存在着一一对应的关系。这意味着，置于地面已知位置的接收站，只要能够测得卫星通过其视野期间的多普勒频移曲线，就可以确定卫星的运行轨道。反之，如果卫星轨道位置已知，那么，根据接收站测得的多普勒频移曲线，也能确定接收站的地理位置。这就是世界上第一个投入运行的美国海军导航卫星系统（NNSS) ,即子午仪系统。子午仪系统于1964年建成投入使用，1967年对全球民用开放，开辟了世界卫星导航的历史。
为满足美国军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。1973年美国国防部制定了GPS计划。
GPS实施计划共分三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
二战时期还没有人造卫星技术，所以是没有GPS导航的。101教育PPT是这样说的，①能源领域，如核能的利用；②信息技术领域，如电子计算机、互联网的发明等；③空间技术领域，如苏联发射第一颗人造卫星等；④化学材料领域，如合成树脂、合成橡胶、合成纤维的发明；⑤生物工程领域，如NDA双螺旋结构模型的建立等。聚羧酸减水剂生产控制系统的工业物联网框架设计与实现
严海蓉1，王子明2
（1北京慧物科联科技有限公司，北京 100124，2北京工业大学，北京 100124）
摘要：工业物联网既提供了在生产过程中获取并控制聚羧酸减水剂生产设备的信息的方式，也提供了基本的网络架构，方便系统集成和扩展。该框架在分析了聚羧酸减水剂生产流程的基础上被划分为设备控制层、通讯层和应用服务层。根据实际应用需求，描述了工业物联网架构可以方便接入设备，贴近工艺完成软件，并让机器具有智能。企业应用案例表明该系统能够有效地实现生产状态跟踪监测和生产设备自动控制的目标，对进一步研究工业物联网技术和解决方案具有一定的参考价值。
关键词：工业物联网；自动化控制系统；聚羧酸减水剂生产设备
中图分类号：TP273 文献标识码：A
Theindustrial IOT design of automatic control system for polycarboxylate superplasticizer
YAN Hairong1, Wang Ziming2
（1．Beijing Sophtek Corp，2 Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）
0引言
原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
电话 扣扣53O934955
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。
因此工业物联网框架才能彻底解决传统控制的一些问题，真正贴合聚羧酸减水剂生产工艺。
1 系统概要设计
根据聚羧酸减水剂的生产过程，可以将聚羧酸减水剂自动化控制系统分为设备控制层、通讯层和应用服务层，系统框架如图1所示。
图1 系统框架图
图1中，应用服务层主要实现对生产过程中实时数据和生产状态的跟踪监测和管理，同时提供各种应用UI接口，用户可以通过使用计算机、手机等手持设备登录客户端来访问或获取所需要的数据或信息等，从而实现物联网的厂内处处可访问。一旦将企业网络与公共网络连接，用户登录后就可以实现生产数据随处可访问。
应用服务层中还包括有控制逻辑层，控制逻辑层通过与 *** 作人员进行交互，并且汇集、分析、存储和处理生产过程中的实时数据和生产状态，实现生产过程的逻辑控制。
通讯层主要实现设备控制层、控制逻辑层和应用服务层之间的可靠传输。
设备控制层主要实现原始数据的采集与分析、数据和状态的上传、控制指令的接收等。嵌入式控制器内的智能逻辑将和聚羧酸减水剂生产各工序要求的生产工艺（加料、滴加、温度调节、pH调节）等紧密贴合，并与控制逻辑层相互通讯完成所要求的工艺精密控制。
整个系统采用划分层次的设计思路使得系统具有很好的可移植性，各种传感器可以灵活的接入系统。这样新系统的总体实现或者旧系统的扩展可以采用“搭积木”的方式完成构建。
2 系统详细设计
根据以上设计的系统工业物联网框架和体系结构，本研究将以北京某公司的具体项目为例，详细介绍该系统的设计和应用过程。
21设备接入示例
基于工业物联网架构的设计，可以很容易的接入各种设备。比如如图2所示的聚羧酸减水剂自动化控制系统接入了一个服务器、一个 *** 作员站、若干显示器、2个控制站，若干现场设备和用户手机。
图2基于工业物联网架构的设备接入实例
服务器负责存储生产数据，包括生产 *** 作日志和生产过程数据，便于生成台帐和报表。也可以与各种财务、资产管理软件连接。同时，负责承载起局域网与大网络的连接工作。
*** 作员站上运行的软件，方便 *** 作员在中控室来 *** 作现场各种阀门、电机等开停，从而按照工艺过程完成生产。
控制站自动获得 *** 作员 *** 作命令来控制现场设备，比如阀门等，同时也自动从现场设备获取各种状态，比如称重数据等传给控制室控制机器。
现场设备是包括传感器和各类执行器，比如秤、阀门等自动工作。
图中的手机设备是为了表示出工业物联网框架可以任意接入设备的特性。比如，在该框架下，巡视人员可以通过手机进行接入，完整现场紧急控制一些阀门的开或者是关。经理等就可以通过手机来查看每天生产数据。
同时，对于不同厂家的同类设备，该工业物联网框架也有较好的兼容能力。
22贴合工艺的软件设计
软件包括生产线管理软件和工业现场控制软件。生产线管理软件工作于生产管理计算机，主要实现工艺管理、配方管理；通过网络，根据权限，可调出 *** 作人员的现场 *** 作记录，完成对现场的远程管理。工业现场控制软件工作于车间级服务器中，主要通过与工艺以及现场布置相同的画面显示，使得 *** 作人员便于 *** 作，以实现现场设备仪表信号的采集、处理，配方管理和现场数据实时界面显示和控制等功能。
图3 聚羧酸合成控制生产工艺示意图
根据实际生产过程和自动化控制系统的特点，当前聚羧酸生产过程分大单体预化过程、 A、B料预混过程、A、B料计量罐加料过程、碱计量罐加料过程、A、B料滴加过程、反应釜搅拌控制过程、反应釜温度控制过程，针对不同的过程，分别实现其控制目标，从而达到完整生产过程的控制。
下面以工艺中的A、B料计量罐滴加控制为例来说明软件设计功能。
首先控制系统为用户提供友好的A、B滴加控制对话框，方便用户可视化 *** 作。用户可以选择采用以前输入的备用方案进行控制，也可以选择自己新输入方案进行空控制。总之都能够根据配方在规定的时间内，将指定质量的物料匀速加入到对应的反应釜中。
图4 启动已存备用方案滴加
图5 启动自定义方案采用三阶段定量滴加示例
其次控制系统采用分段式匀速滴加模式（图5），启动滴加时，控制系统计算出三个阶段分别的预期流速。控制系统实时读取当前计量罐的质量，并根据当前时间，计算出实时流速。控制系统根据实时流速和预期流速的差值，控制调节阀的开启度，从而控制滴加速度。
图6 滴加控制效果示意图（多阶段不同流速）
最后，显示出实时滴加工作界面（图6），工作工作误差一般不大于1%。
23机器学习的智能能力
原来控制系统由于没有采用物联网框架，数据存储量不充分，从而无法让机器自主学习。各种设备常常需要人来手工调整，设定最高最低值；控制过程需要人工进行干预，来辅助机器完成自动控制。
而现有的工业物联网架构，拥有了专门的数据服务器，从而可以存储较大量的数据。而对于这些数据进行分析而产生的机器智能不可小觑。
比如，以前温度控制时，只能根据人工经验设定一个固定的值。反应釜的材质、容量、夹套、搅拌电机、搅拌桨叶等设备本身因素会影响调温结果。
而往往由于冬夏的自来水、室内温度、物料温度、反应剧烈程度等也会影响调温结果。因此在控制系统安装后要进行长时间的人工参与测试来努力找到一个合适的最大最小值。而测试时间毕竟短，这个值一旦这个值固定后，后续生产时就无法轻易改变，为此生产 *** 作员常需要来观测这个温度控制过程并且来参与控制，否则很难达到理想的控制效果。
再比如对于滴加控制的PID算法，往往由设计者人为给定一个PID参数，也无法完全适应实际设备磨损等情况。
而基于工业物联网架构的控制时，可以在服务器端运行一个智能控件，由它来自动学习历史调温或者滴加流速的变化情况，不断训练软件，让软件重新找到合适的上下调节阈值，这样才可以真正达到完全自动化。整个系统拥有了自己不断学习的机器智能。
3 系统测试结果
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统在设计和开发完成后，在北京某工厂的实际生产线上投入使用。目前，该系统运行安全、稳定，大部分功能已经实现，达到了预期的效果。
在系统正式投入使用后，对系统的工业现场控制软件、生产线管理软件和嵌入式控制器进行了长时间的测试。针对实现过程中遇到的问题做了大量的调试工作。下面以实现滴加A料为例对系统的测试进行描述。
*** 作人员在控制室通过点击用户 *** 作界面的A料滴加阀门按钮进行滴加参数的配置，如图7所示。 *** 作人员需要输入的参数为滴加质量和滴加时间，同时系统也支持分阶段滴加。在点击开始滴加按钮后，服务器会向嵌入式控制器发送滴加A料指令。
图7 滴加A料配置界面
嵌入式控制器在接收到服务器下发的滴加A料指令后，会进行自动化控制，实现A料的滴加 *** 作，具体效果如图8所示。
图8 5个反应釜同时进行A料滴加曲线示意图
图8中5条不同颜色的线分别表示5个不同计量罐的A料滴加曲线，系统支持多个计量罐同时进行滴加 *** 作。左侧上升的直线表示向计量罐加入A料的过程，系统支持多个计量罐同时加料，质量控制精确，定量加料的误差在01%以内。右侧下降的曲线表示滴加A料过程，曲线的斜率即为速度。由图可知，系统基本上能够实现匀速滴加A料过程，同时，系统也支持连续4小时的滴加 *** 作，时间误差在1分钟左右。
基于工业物联网的聚羧酸减水剂自动化控制系统投入运行后，提高了聚羧酸减水剂的产品质量，提高了工艺生产的自动化程度，大大减轻了 *** 作人员的劳动强度，提高了企业的竞争力。
4 结束语
本研究基于工业物联网架构设计的聚羧酸减水剂自动化控制系统对聚羧酸减水剂生产过程可以进行高效的跟踪管理，在实际应用中具有重要作用。它使聚羧酸减水剂生产设备具备了一定的数据感知、处理和通信能力，从而为企业制定更好的工艺流程提空帮助。同时，它也促使聚羧酸减水剂生产管理过程更加科学和精细化。该系统的成功开发设计为工业物联网在化工行业的推广打下了基础，做出了积极地探索。
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