从前三次工业革命看工业自动化、数字化！

看到这一段，让我想起了《舌尖上的中国》中的一段话，“在漫长的时间里，一些变量消失了，一些变量被修改，还有新的变量加入进来，但总有一些经得起时间的磨砺，保留了下来。”

技术的进步一定会带来一些颠覆性的改变，本身很多技术就是颠覆性的，比如电能取代蒸汽能，后来我们又开始经历信息革命。但是，无论怎么改变，一些基础的东西是不变的。

拿我所从事的工业自动化行业来说，它诞生于第一次工业革命，人类开始使用蒸汽能取代手工劳动。这次工业革命的显著特点生产力得到了质的飞跃，但是由于人类需求量的不饱和，所以并未造成大规模的人员失业，而且与手工劳动比，第一次工业革命对工人整体素质的要求并没有根本性的飞跃。

第二次工业革命使得工业自动化进入了电驱时代，此时的变化其实还在于驱动力上，除了诞生了电力这个新行业以外，在终端使用上变化也不大。但是第二次工业革命和第三次工业革命之间存在着大量的交错点，由于电能使用，人类开始开发一些简单的控制器，将原本机械电路的控制开始集成于晶体管中。

而随着半导体技术的不断进步，这种技术集成越发简单，于是出现了更大规模的控制器，直到后来的分散控制系统在工业控制中的大规模使用。虽然这个时代的工厂仍然有很多工人的存在，但是单人创造的价值却是之前任何一个时代不可比拟的，之后的经济危机中产能过剩问题除了财富分配不均以外，还有就是技术的进步填充了原本空白的需求空间。

这个时代的工业自动化理论已经非常成熟，大规模的反馈控制被应用于工业生产中，人类熟练掌握了反馈控制中测量、比较和执行的基本原理，并且在各个环节上不断改进，以求工业控制更加稳定、准确、迅速。PID调节就是在这个过程中诞生的，相对于其他调节方式，PID调节很好的解决了被调量在时间纬度上的变化过程对整个系统的影响。

个人认为，在第四次工业革命以前，PID调节是模拟量控制最完美的控制方式，与同期的很多控制原理比如模糊控制、鲁棒控制相比，它不是最完美的，但却是最实用的。但是随着第四次工业革命的到来，也就是我们常说的信息革命、数字革命或者智能革命，自动化控制的原理开始发生变化，过去不被看好的开环控制开始以另外一种方式登上舞台，或者说是通过数字化的手段，将开环控制、模糊控制等原理通过大数据的方式得以实现。

这种方式最大的好处是可以更加精确，但是需要提高控制器算力，但其稳定性方面有待商榷，而稳定性是自动控制中最重要的要求。不过我们不能否定这种技术的意义，因为从时间纬度上看，工业数字化一定可以将自动化提高到一个新的层次。但是回到前面我们说的变量论，总有一些变量被保留下来，那就是闭关控制中测量、比较和执行三要素一定还会存在，至少测量和执行是不可或缺的，但是比较的方式可能会发生变化。通过大数据原理，比较输出的指令可能会更加准确、迅速，可以很大程度上解决PID调节不能解决的其余扰动问题。

我想这就是为何我们追求技术进步的原因，它会解决老问题，也会带来新问题，但是最终能够输出一个更加进步的结果。这也是我们在如今的工作过程中为何要推动数字化的原因，这个过程会很痛苦，有很多阻力，历尽艰辛可能也带不来质的飞跃，但是恰恰这个过程会量变产生质变，就像电灯替代煤油灯的过程一样，趋势不可阻挡。

2023年5月21日 于张家口

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