Einleitung: Die industrielle Automatisierungstechnik ist eine umfassende Technologie, die Regelungstechnik, Messtechnik, Computer und andere Informationstechnologien nutzt, um industrielle Produktionsprozesse zu erkennen, zu steuern, zu optimieren, zu planen, zu verwalten und Entscheidungen zu treffen. Ziel ist es, den Output zu steigern, die Qualität zu verbessern, den Verbrauch zu senken und die Sicherheit zu gewährleisten. Sie besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten : Software, Hardware und Systemen für die industrielle Automatisierung. Als eine der wichtigsten Technologien der modernen Fertigung des 20. Jahrhunderts befasst sich die industrielle Automatisierungstechnik primär mit der Steigerung von Produktionseffizienz und -konsistenz. Obwohl Automatisierungssysteme selbst nicht direkt Gewinne generieren, verbessern sie die Produktionsprozesse von Unternehmen signifikant. Schlüsselwörter: Intelligenz, Vernetzung, Integration. Die industrielle Automatisierungstechnik entwickelt sich in Richtung Intelligenz, Vernetzung und Integration. Als eine der wichtigsten Technologien der modernen Fertigung des 20. Jahrhunderts befasst sich die industrielle Steuerungsautomatisierung primär mit Fragen der Produktionseffizienz und -konsistenz. Obwohl Automatisierungssysteme selbst keine direkten Vorteile generieren, verbessern sie die Produktionsprozesse von Unternehmen erheblich. Die Entwicklung der industriellen Steuerungsautomatisierung in China bestand größtenteils aus dem Import kompletter Anlagen, der Aneignung und Integration der Technologie sowie der anschließenden Weiterentwicklung und Anwendung. Aktuell haben sich Technologie, Industrie und Anwendungen der industriellen Steuerungsautomatisierung in China deutlich weiterentwickelt, und die Industrie für industrielle Computersysteme hat sich etabliert. Die Technologie der industriellen Steuerungsautomatisierung entwickelt sich hin zu Intelligenz, Vernetzung und Integration. I. Kostengünstige industrielle Steuerungsautomatisierung auf Basis von Industrie-PCs wird zum Standard. Es ist bekannt, dass westliche Länder seit den 1960er Jahren auf technologische Fortschritte (neue Anlagen, neue Prozesse und Computeranwendungen) gesetzt haben, um traditionelle Industrien zu transformieren und so eine rasante industrielle Entwicklung zu erzielen. Die größte Veränderung am Ende des 20. Jahrhunderts war die Entstehung des globalen Marktes. Der globale Markt hat zu einem beispiellosen Wettbewerbsdruck geführt und Unternehmen gezwungen, die Markteinführungszeit zu verkürzen, die Qualität zu verbessern, Kosten zu senken und ihre Servicesysteme zu optimieren – dies entspricht dem TQCS (Time to Market, Quality, Cost, Service) von Unternehmen. Obwohl computerintegrierte Fertigungssysteme (CIMS) Informations- und Systemintegration kombinieren, um ein umfassenderes TQCS zu erreichen und Unternehmen zu ermöglichen, „die richtigen Informationen zur richtigen Zeit auf die richtige Weise an die richtigen Personen zu liefern, damit die richtigen Entscheidungen getroffen werden können“ – die „fünf Rechte“ –, erfordert diese Art der Automatisierung erhebliche Investitionen. Es handelt sich um ein investitionsintensives, hocheffizientes und risikoreiches Entwicklungsmodell, das für die meisten kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) schwer umzusetzen ist. In meinem Land verfolgen KMU und mittelständische Unternehmen weiterhin den Weg der kostengünstigen industriellen Steuerungsautomatisierung. Die industrielle Steuerungsautomatisierung umfasst im Wesentlichen drei Ebenen: Basisautomatisierung, Prozessautomatisierung und Managementautomatisierung, wobei Basisautomatisierung und Prozessautomatisierung den Kern bilden. Traditionelle Automatisierungssysteme dominieren den Bereich der Basisautomatisierung mit SPS und Prozessleitsystemen (DCS), während Prozess- und Managementautomatisierung hauptsächlich aus importierten Prozessrechnern oder Minicomputern bestehen. Die hohen Kosten für Hardware, System- und Anwendungssoftware schrecken viele Unternehmen ab. Seit den 1990er-Jahren haben sich PC-basierte Automatisierungssysteme, bestehend aus Industrie-PCs, E/A-Geräten, Überwachungsgeräten und Steuerungsnetzwerken, dank der Entwicklung von Industrie-PCs rasant verbreitet und sind zu einem wichtigen Weg zu kostengünstiger Industrieautomatisierung geworden. Große Unternehmen wie die Chongqing Iron and Steel Company in China haben ihre ursprünglichen DCS oder digitalen Ein-Schleifen-Steuerungen für alle großen Heizöfen nahezu vollständig demontiert und durch Industrie-PCs ersetzt, um Steuerungssysteme mit Fuzzy-Control-Algorithmen zu realisieren – mit guten Ergebnissen. Da sich PC-basierte Steuerungen als ebenso zuverlässig wie SPS erwiesen haben und von Bedienern und Wartungspersonal akzeptiert werden, setzen Hersteller zunehmend auf PC-Steuerungssysteme, zumindest in einigen Bereichen ihrer Produktion. PC-basierte Steuerungssysteme sind einfach zu installieren und zu bedienen, verfügen über fortschrittliche Diagnosefunktionen und bieten Systemintegratoren mehr Flexibilität. Langfristig betrachtet zeichnen sie sich durch geringe Wartungskosten aus. Da speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) am stärksten von der PC-Steuerung bedroht werden, stehen SPS-Anbieter PC-Anwendungen mit Argwohn gegenüber. Tatsächlich schließen sie sich nun aber dem Trend zur PC-Steuerung an. In den letzten Jahren haben Industrie-PCs in meinem Land eine außergewöhnlich rasante Entwicklung erlebt. Weltweit lassen sich Industrie-PCs hauptsächlich in zwei Typen unterteilen: IPC- und CompactPCI-Industrie-Steuerungsrechner sowie deren Varianten, wie beispielsweise AT96-Bus-Industrie-Steuerungsrechner. Aufgrund der hohen Anforderungen an Betriebsstabilität, Hot-Swap-Fähigkeit und redundante Konfiguration von Industrie-PCs in der Basis- und Prozessautomatisierung können die bestehenden IPCs diese Anforderungen nicht mehr vollständig erfüllen und werden schrittweise durch CompactPCI-basierte Industrie-Steuerungsrechner ersetzt. IPCs werden künftig die Management- und Automatisierungsebene übernehmen. Im Jahr 2001 initiierte der Staat das Großprojekt zur industriellen Automatisierung „Industrialisierung offener Steuerungssysteme auf Basis von Industriecomputern“. Ziel war die Entwicklung PC-basierter Steuerungssysteme mit unabhängigen Schutzrechten, die innerhalb von drei bis fünf Jahren einen Marktanteil von 30 bis 50 % im Inland erreichen und die Industrialisierung vorantreiben sollten. Vor einigen Jahren, mit dem Aufkommen von „Soft-SPS“, ging die Industrie davon aus, dass Industrie-PCs SPSen ersetzen würden. Bis heute ist dies jedoch nicht der Fall, hauptsächlich aus zwei Gründen: der Systemintegration und dem Betriebssystem Windows NT. Ein erfolgreiches PC-basiertes Steuerungssystem muss zwei Eigenschaften aufweisen: Erstens muss die gesamte Verarbeitung softwareseitig auf einer einzigen Plattform erfolgen; zweitens muss es den Kunden alle benötigten Funktionen bieten. Es ist absehbar, dass der Wettbewerb zwischen Industrie-PCs und SPSen vor allem in High-End-Anwendungen mit komplexen Daten und hoher Geräteintegration stattfinden wird. Industrie-PCs können nicht mit den kostengünstigen Mikro-SPSen konkurrieren, die gleichzeitig das am schnellsten wachsende Segment des SPS-Marktes darstellen. Betrachtet man die Entwicklungstrends, liegt die Zukunft von Steuerungssystemen wahrscheinlich im Spannungsfeld zwischen Industrie-PCs und speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), und erste Anzeichen dieser Konvergenz zeichnen sich bereits ab. Ähnlich wie der SPS-Markt hat sich auch der Markt für Industrie-PCs in den letzten zwei Jahren stabil entwickelt. Industrie-PC-Software ist deutlich günstiger als SPS-Software. Laut Frost & Sullivan entfallen von den jährlich 700 Millionen US-Dollar Umsatz des globalen Industrie-PC-Marktes rund 85 Millionen US-Dollar auf Steuerungssoftware und 100 Millionen US-Dollar auf Betriebssysteme. Dieser Markt soll sich bis 2007 verdoppeln und damit ein beträchtliches Volumen erreichen. II. SPS entwickeln sich in Richtung Miniaturisierung, Vernetzung, PC-basierter Architektur und Offenheit. Lange Zeit waren SPS das Rückgrat der industriellen Steuerungsautomatisierung und boten hochzuverlässige Steuerungslösungen für diverse automatisierte Steuergeräte. Sie bildeten damit ein ausgewogenes Dreiergespann mit Prozessleitsystemen (DCS) und Industrie-PCs. Gleichzeitig stehen SPS im Wettbewerb mit anderen Technologieprodukten, insbesondere Industrie-PCs. Weltweit gibt es derzeit rund 200 SPS-Hersteller, die über 300 verschiedene Produkte anbieten. Der heimische SPS-Markt wird nach wie vor von ausländischen Produkten, beispielsweise von Siemens, Modicon, AB, OMRON, Mitsubishi und GE, dominiert. Nach jahrelanger Entwicklung gibt es mittlerweile rund 30 inländische SPS-Hersteller, von denen jedoch keiner eine signifikante Produktionskapazität erreicht oder einen etablierten Markennamen erlangt hat. Man kann sagen, dass die SPS-Fertigung in meinem Land noch nicht industrialisiert ist. Dennoch ist mein Land im Bereich der SPS-Anwendungen sehr aktiv und nutzt sie in einer Vielzahl von Branchen. Experten schätzen, dass der Absatz auf dem heimischen SPS-Markt im Jahr 2000 zwischen 150.000 und 200.000 Einheiten lag (wobei Importe etwa 90 % ausmachten) und einen Wert von ca. 250.000 bis 350.000 RMB erreichte, was einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 12 % entspricht. Prognosen zufolge wird die nationale Nachfrage nach SPS bis 2005 auf ca. 250.000 Einheiten mit einem Wert von ca. 350.000 bis 450.000 RMB steigen. Der SPS-Markt spiegelt die globale Fertigungssituation wider und verzeichnete nach 2000 einen deutlichen Rückgang. Automation Research Corp. prognostiziert jedoch trotz des globalen Wirtschaftsabschwungs eine Erholung des SPS-Marktes. Das Unternehmen schätzt, dass der globale SPS-Markt, der im Jahr 2000 ein Volumen von 7,6 Milliarden US-Dollar aufwies, bis Ende 2005 wieder 7,6 Milliarden US-Dollar erreichen und leicht weiter wachsen wird. Miniaturisierung, Vernetzung, PC-Integration und Offenheit sind die wichtigsten Entwicklungsrichtungen für SPS. In den Anfängen der SPS-basierten Automatisierung waren SPS groß und teuer. In den letzten Jahren sind jedoch Miniatur-SPS (mit weniger als 32 E/A) auf den Markt gekommen, die nur wenige hundert Euro kosten. Mit der weiteren Verbesserung und Entwicklung von Software zur SPS-Steuerungskonfiguration wird der Marktanteil PC-basierter Steuerungssysteme mit installierter Software zur SPS-Konfiguration schrittweise steigen. Aktuell ist die Verbreitung der Ethernet-Technologie einer der größten Entwicklungstrends in der Prozesssteuerung, und auch SPS bilden hier keine Ausnahme. Immer mehr SPS-Anbieter bieten mittlerweile Ethernet-Schnittstellen an. Es wird angenommen, dass SPS-Systeme sich weiterhin in Richtung offener Steuerungssysteme entwickeln werden, insbesondere industrielle PC-basierte Steuerungssysteme. III. DCS-Systeme für integriertes Mess-, Steuerungs- und Managementdesign: Verteilte Steuerungssysteme (DCS). Das DCS (Verteilte Steuerungssystem) wurde erstmals 1975 eingeführt, wobei sich die Hersteller hauptsächlich auf die USA, Japan und Deutschland konzentrierten. Ab Mitte bis Ende der 1970er-Jahre importierte China zunächst DCS-Systeme als Teil kompletter Anlagen in großem Umfang. Die erste Importlieferung umfasste Anlagen für die Chemiefaser-, Ethylen- und Düngemittelindustrie. Zu dieser Zeit waren Chinas wichtigste Industriezweige (wie Energie, Petrochemie, Baustoffe und Metallurgie) fast vollständig auf importierte DCS-Systeme angewiesen. Anfang der 1980er-Jahre begann China, parallel zur Einführung, Anpassung und Integration ausländischer Technologien, die technischen Herausforderungen der Entwicklung heimischer DCS-Systeme anzugehen. Im vergangenen Jahrzehnt, insbesondere seit dem Neunten Fünfjahresplan, haben sich Forschung, Entwicklung und Produktion von DCS-Systemen in China rasant entwickelt und eine Reihe herausragender Unternehmen hervorgebracht, darunter Beijing Hollysys, Shanghai Xinhua, Zhejiang University Control Systems, Zhejiang VIA Technologies, Aerospace Measurement & Control, die Chinesische Akademie für Elektrotechnik und die Beijing Kangtuo Group. Diese Unternehmen haben nicht nur die Vielfalt und Anzahl ihrer DCS-Systeme deutlich erhöht, sondern auch ihr technologisches Niveau auf internationales Spitzenniveau gebracht oder sich diesem angenähert. Von den 4.426 im Jahr 2001 landesweit eingesetzten DCS-Systemen stammten 1.486 aus inländischer Produktion, was einem Anteil von 35 % entspricht. Innerhalb weniger Jahre hat die Dominanz ausländischer DCS-Systeme in China ein Ende gefunden. Diese spezialisierten Unternehmen haben sich nicht nur einen gewissen Marktanteil gesichert und Kapital und Technologie für die Weiterentwicklung angehäuft, sondern auch die Preise importierter DCS-Systeme deutlich gesenkt und so zur Förderung der Automatisierung in China beigetragen. Gleichzeitig steigen die Exporte inländisch produzierter DCS-Systeme kontinuierlich an. Obwohl die Entwicklung von DCS-Systemen in China bedeutende Fortschritte gemacht hat, halten ausländische DCS-Produkte, vor allem von Honeywell und Yokogawa, weiterhin einen relativ hohen Marktanteil. Der chinesische DCS-Markt wächst jährlich um etwa 20 % und erreicht einen jährlichen Marktwert von rund 30–35 Milliarden Yuan. Da es in den nächsten fünf Jahren in der petrochemischen Industrie keine leicht verfügbaren Alternativen zu DCS in großtechnischen Automatisierungssystemen gibt, ist kein Rückgang des Marktwachstums zu erwarten. Statistiken zeigen, dass im Jahr 2005 über 1.000 Anlagen in der chinesischen petrochemischen Industrie eine DCS-Steuerung benötigten; das Energiesystem installierte jährlich neue Generatoren mit einer Leistung von über 10 Millionen Kilowatt, die eine DCS-Überwachung erforderten; und viele Unternehmen nutzten DCS bereits seit 15–20 Jahren und benötigten Modernisierungen und Umbauten. Daher wird die Position von DCS als wichtiges Produkt in der Automatisierungs- und Messtechnikbranche in den nächsten fünf Jahren ungebrochen bleiben. Laut Umfrageergebnissen der Chinesischen Gesellschaft für Instrumentierung und Steuerungstechnik stellte sich der DCS-Markt in China im Jahr 2002 wie folgt dar: Miniaturisierung, Diversifizierung, PC-basierte Architektur und Offenheit sind die Hauptrichtungen für die zukünftige DCS-Entwicklung. Derzeit teilen sich SPSen, Industrie-PCs und Feldleitsysteme (FCS) zunehmend den Marktanteil kleiner DCS. Zukünftig werden kleine DCS voraussichtlich zunächst mit diesen drei Systemen integriert, und die „Soft-DCS“-Technologie wird sich zuerst in kleinen DCS entwickeln. PC-basierte Steuerungen werden in der Prozesssteuerung kleiner und mittlerer Unternehmen immer häufiger eingesetzt, und verschiedene DCS-Hersteller werden kleine DCS-Systeme auf Basis von Industrie-PCs auf den Markt bringen. Offene DCS-Systeme werden sich sowohl nach oben als auch nach unten ausdehnen und ermöglichen so den freien Datenfluss aus dem Produktionsprozess im gesamten Unternehmen. Dies führt zu einer nahtlosen Integration von Informations- und Steuerungstechnik und zur Entwicklung hin zur Integration von Messung, Steuerung und Management. IV. Steuerungssysteme entwickeln sich in Richtung Feldbus (FCS). Durch die Entwicklung der 3C-Technologie (Computer, Steuerung, Kommunikation) werden sich Prozessleitsysteme von DCS zu FCS (Feldbus-Leitungssystem) weiterentwickeln. FCS ermöglicht die vollständige Verteilung der PID-Regelung auf Feldgeräte. In einem feldbusbasierten FCS, einer neuen Generation von Produktionsprozessautomatisierungssystemen, die vollständig verteilt, digital, offen und interoperabel sind, wird der traditionelle 1:1-Feldbus (4-Kanal-Analogsignalleitungen à 20 mA) ersetzt und die Architektur herkömmlicher industrieller Automatisierungssysteme revolutionieren. Gemäß IEC 61158 ist ein Feldbus ein digitales, bidirektionales, mehrzweigiges Kommunikationsnetzwerk zwischen Feldgeräten im Fertigungs- oder Prozessbereich und automatischen Steuergeräten im Kontrollraum. Feldbusse ermöglichen digitale Rechen- und Kommunikationsfunktionen für Mess- und Steuergeräte und verbessern so die Genauigkeit von Signalmessung, -übertragung und -steuerung sowie die Funktionalität und Leistung des Systems und der Geräte. Die Arbeitsgruppe IEC/TC65 SC65C/WG6 begann 1984 mit der Entwicklung eines weltweit einheitlichen Feldbusstandards. Nach einem schwierigen, 16-jährigen Prozess wurde 1993 die IEC 61158-2 veröffentlicht. Die weitere Standardentwicklung verlief unübersichtlich. Der Anfang 2000 veröffentlichte internationale Feldbusstandard IEC 61158 umfasste acht Typen: Typ 1 IEC Technical Report (FFH1); Typ 2 Control-NET (unterstützt von Rockwell Automation); Typ 3 Profibus (unterstützt von Siemens, Deutschland); Typ 4 P-NET (unterstützt von Process Data, Dänemark); Typ 5 FFHSE (ehemals FFH2) High-Speed ​​Ethernet (unterstützt von Fisher Rosemount, USA); Typ 6 Swift-Net (unterstützt von Boeing, USA); Typ 7 WorldFIP (unterstützt von Alsto, Frankreich); Typ 8 Interbus (unterstützt von Phoenix Contact, USA). Zusätzlich zu den acht Feldbusstandards der IEC 61158 verabschiedete das IEC TC17B drei weitere Busstandards: SDS (Smart Distributed System), ASI (Actuator Sensor Interface) und Device NET. Darüber hinaus veröffentlichte die ISO den CAN-Standard ISO 11898. Device NET wurde am 8. Oktober 2002 in China als nationaler Standard anerkannt und am 1. April 2003 implementiert. Im Wettbewerb der verschiedenen Feldbussysteme rückt die COTS-Kommunikationstechnologie (Commercial-Off-The-Shelf), insbesondere Ethernet, zunehmend in den Fokus der Feldbusentwicklung. Dabei stehen zwei Aspekte im Vordergrund: (1) Kann sich ein weltweit einheitlicher Feldbusstandard etablieren? (2) Können Feldbussysteme die derzeit weit verbreiteten DCS-Systeme vollständig ersetzen? Der Einsatz von Feldbustechnologie zum Aufbau kostengünstiger Feldbus-Steuerungssysteme fördert die Intelligenz von Feldgeräten, die Dezentralisierung von Steuerungsfunktionen und die Offenheit von Steuerungssystemen – ganz im Sinne des technologischen Entwicklungstrends industrieller Steuerungssysteme. Im Rahmen des Neunten Fünfjahresplans konzentrierte sich das Land zur Beschleunigung der Feldbustechnologieentwicklung auf die Entwicklung und das Engineering intelligenter Instrumente und Feldbustechnologie. Prozessanlagen, Entwicklungs- und Testgeräte wurden ergänzt und verbessert, Produktionsstätten für intelligente Instrumente errichtet, Automatisierungssysteme entwickelt und eine Wirtschaft im mittleren Maßstab aufgebaut. Im Jahr 2000 wurden die beiden Projekte des Nationalen Wissenschafts- und Technologieprogramms des Neunten Fünfjahresplans, „Forschung und Entwicklung einer neuen Generation vollständig verteilter Steuerungssysteme“ und „Forschung und Entwicklung intelligenter Feldbusinstrumente“, nacheinander abgeschlossen. Diese beiden Projekte sowie das zuvor abgeschlossene Projekt „Entwicklung von Feldbus-Steuerungssystemen“ konzentrierten sich angesichts der international parallel existierenden Vielzahl von Feldbusprotokollen auf die Feldbustechnologien HART und FF. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung von Computersteuerungssystemen nach der Evolution von stationsbasierten pneumatischen Instrumentensteuerungssystemen über elektrisch-einheitsbasierte analoge Instrumentensteuerungssysteme und zentralisierte digitale Steuerungssysteme bis hin zu verteilten Steuerungssystemen (DCS) hin zu Feldbus-Steuerungssystemen (FCS) verläuft. Obwohl sich feldbusbasierte FCS rasant entwickeln, besteht weiterhin erheblicher Handlungsbedarf, beispielsweise in den Bereichen Standardisierung und Geräteintelligenz. Zudem benötigen Wartung und Modernisierung traditioneller Steuerungssysteme nach wie vor DCS; daher wird die vollständige Ablösung traditioneller DCS durch FCS ein langwieriger Prozess sein, und auch DCS selbst entwickelt sich stetig weiter. Es steht außer Frage, dass FCS, das DCS, Industrial Ethernet und fortschrittliche Steuerungstechnologien kombiniert, eine starke Zukunft haben wird. Industrial Ethernet und Feldbustechnologie, als flexible, komfortable und zuverlässige Datenübertragungsmethoden, finden zunehmend Anwendung in industriellen Umgebungen und werden im Bereich der Steuerungstechnik eine immer wichtigere Rolle einnehmen. V. Nach fünfzig Jahren Entwicklung hat die chinesische Messtechnikindustrie eine solide Basis geschaffen und ein relativ vollständiges Produktions-, Forschungs- und Vertriebssystem aufgebaut, das sich in Richtung Digitalisierung, Intelligenz, Vernetzung und Miniaturisierung entwickelt. Derzeit gibt es über 6.000 Messtechnikunternehmen mit einem Jahresumsatz von rund 100 Milliarden Yuan, was China nach Japan zum zweitgrößten Messtechnikhersteller in Asien macht. Laut Zollstatistik erreichten die Importe verschiedener Instrumente im vergangenen Jahr, ohne Berücksichtigung von Instrumentenimporten im Rahmen kompletter Bauprojekte, einen Wert von fast 6 Milliarden US-Dollar. Dies entspricht etwa 50 % des gesamten Produktionswerts der chinesischen Instrumentenindustrie. Die meisten chinesischen Instrumentenprodukte bewegen sich jedoch derzeit im unteren bis mittleren Preissegment. Da digitale, intelligente, vernetzte und miniaturisierte Produkte international zunehmend an Bedeutung gewinnen, wird sich diese Kluft weiter vergrößern. China ist aktuell stark von Importen hochwertiger und großtechnischer Instrumente und Anlagen abhängig. Bei Produkten des mittleren Preissegments und vielen Schlüsselkomponenten halten ausländische Produkte über 60 % des chinesischen Marktanteils, während im Inland produzierte Analysegeräte weniger als zwei Tausendstel des Weltmarkts ausmachen. Im März 2001 verabschiedete die Vierte Sitzung des Neunten Nationalen Volkskongresses den Entwurf des „15. Fünfjahresplans“. Darin wurde erstmals vorgeschlagen, „der Entwicklung von CNC-Werkzeugmaschinen, Instrumenten und Messgeräten sowie Basiskomponenten eine wichtige Stellung einzuräumen und die Qualität und das technische Niveau kontinuierlich zu verbessern“. Im August 2001 führte die Staatliche Planungskommission Instrumente und Messgeräte ausdrücklich als wichtige technische Ausrüstung für die Volkswirtschaft auf. Die Staatliche Wirtschafts- und Handelskommission formulierte und verkündete den „15. Fünfjahresplan“ für die Instrumenten- und Messgeräteindustrie und initiierte sechs Hightech-Industrialisierungsprojekte: 1. Vollständig offene, verteilte Steuerungssysteme und intelligente Instrumente auf Basis von Feldbustechnologie; 2. Neue Sensoren; 3. Intelligente industrielle Steuerungskomponenten und Aktoren; 4. Instrumente und automatische Überwachungssysteme zur Erfassung von Umwelt- und Schadstoffquellen; 5. Instrumentelle Automatisierungssysteme für komplette Prozessanlagen zur städtischen Abwasserbehandlung und -nutzung; 6. Instrumentelle Automatisierungssysteme für komplette Rotationsanlagen zur Konvertergasreinigung in der Stahlindustrie. Laut Prognosen der Instrumentierungsindustrie betrug die ungefähre Marktgröße des chinesischen Instrumentierungsmarktes im Zeitraum des 15. Fünfjahresplans: 162,8 Milliarden Yuan im Jahr 2002, 179 Milliarden Yuan im Jahr 2003, 196,9 Milliarden Yuan im Jahr 2004 und 216,5 Milliarden Yuan im Jahr 2005. Über diese fünf Jahre hinweg lag die durchschnittliche jährliche Marktgröße bei 180,6 Milliarden Yuan (entspricht 22 Milliarden US-Dollar). Der Anteil von industriellen Automatisierungsinstrumenten und Steuerungssystemen betrug 41 %, der von wissenschaftlichen Testinstrumenten 25 %, der von medizinischen Instrumenten 17 % und der von sonstigen Instrumenten 17 %. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate lag bei mindestens 10 %. Die wichtigsten Entwicklungstrends der Instrumentierungstechnologie in der Zukunft sind: Die Instrumentierung wird sich in Richtung Intelligenz entwickeln, was zu intelligenten Instrumenten führen wird; PC-basierte Mess- und Steuerungstechnik wird sich durchsetzen, und die Technologie virtueller Instrumente wird sich rasant weiterentwickeln. Die Instrumentierung wird vernetzt, was zu vernetzten Instrumenten und Fernmess- und -steuerungssystemen führt. Einige Vorschläge: Entwicklung von Produkten mit unabhängigen Schutzrechten und Beherrschung von Kerntechnologien; Stärkung der Systemintegrationsfähigkeiten der Instrumentierungsindustrie; und weitere Erweiterung der Anwendungsbereiche von Instrumenten. VI. Die Entwicklung der CNC-Technologie hin zu Intelligenz, Offenheit, Vernetzung und Informatisierung erstreckt sich über 51 Jahre seit der Entwicklung des ersten experimentellen CNC-Systems am MIT im Jahr 1952. Im letzten Jahrzehnt sind mit der rasanten Entwicklung der Computertechnologie verschiedene offene CNC-Systeme entstanden und haben sich schnell weiterentwickelt. Derzeit geht die Entwicklung hin zu einer standardisierten offenen Architektur. Hinsichtlich ihrer Struktur lassen sich CNC-Systeme weltweit heute grob in vier Typen unterteilen: 1. Traditionelle CNC-Systeme; 2. Offene CNC-Systeme mit einer „PC eingebettet in NC“-Struktur; 3. Offene CNC-Systeme mit einer „NC eingebettet in PC“-Struktur; 4. Offene CNC-Systeme vom SOFT-Typ. Die Entwicklung und Produktion von CNC-Systemen in meinem Land hat durch die Einführung, Aneignung und Integration von Technologien während des Siebten Fünfjahresplans, die Schlüsselforschung während des Achten Fünfjahresplans und die Industrialisierung während des Neunten Fünfjahresplans bedeutende Fortschritte erzielt. Schlüsseltechnologien wurden weitgehend beherrscht, CNC-Entwicklungs- und Produktionsstätten errichtet, ein Pool an CNC-Fachkräften ausgebildet und Chinas eigene CNC-Industrie etabliert, die die Entwicklung elektromechanischer Steuerungs- und Übertragungstechnologien vorantreibt. Gleichzeitig haben Chinas einzigartige, kostengünstige CNC-Systeme im Laufe der Jahre deutliche Verbesserungen in Leistung und Zuverlässigkeit erfahren und gewinnen zunehmend an Akzeptanz bei den Anwendern. Der allgemeine Entwicklungstrend der CNC-Systemtechnologie im Ausland ist folgender: Die nächste Generation von CNC-Systemen entwickelt sich hin zu PC-basierten und offenen Architekturen; Antriebsgeräte werden in Richtung Wechselstrom und Digitaltechnik entwickelt; Kommunikationsfunktionen werden verbessert und in Richtung Vernetzung weiterentwickelt; und CNC-Systeme entwickeln sich hin zu intelligenter Steuerungsleistung. Mit dem Eintritt in das 21. Jahrhundert wird die menschliche Gesellschaft schrittweise in das Zeitalter der Wissensökonomie eintreten, in dem Wissen zum Kapital und zur Triebkraft für wissenschaftliche, technologische und produktionstechnische Entwicklung wird. Die Werkzeugmaschinenindustrie, als Ausrüstungssektor für die Maschinenbauindustrie, die Industrie und sogar die gesamte nationale Wirtschaftsentwicklung, wird zweifellos eine noch größere strategische Bedeutung und Aufmerksamkeit erlangen. In den letzten Jahren verzeichnete die CNC-Werkzeugmaschinenindustrie meines Landes ein zweistelliges Wachstum. Im Jahr 2001 belegte mein Land mit einem Produktionswert von 4,739 Milliarden US-Dollar weltweit den fünften Platz, während der Werkzeugmaschinenverbrauch auf den dritten Platz aufstieg und damit hinter den USA mit 5,367 Milliarden US-Dollar lag. Im Jahr 2002 erreichte der Produktionswert 26 Milliarden Yuan, womit China weltweit den vierten Platz belegte. Im Vergleich zu Industrieländern ist der Anteil von CNC-Werkzeugmaschinen in meinem Land jedoch noch gering. Derzeit liegt der Anteil von CNC-Maschinen am Produktionswert unter 30 % und am Verbrauchswert unter 50 %, während er in Industrieländern meist bei rund 70 % liegt. Da die im Inland produzierten CNC-Werkzeugmaschinen die Marktnachfrage nicht decken können, müssen hochwertige CNC-Werkzeugmaschinen und zugehörige Komponenten importiert werden, was zu einem jährlichen Anstieg der Werkzeugmaschinenimporte meines Landes führt. Im Jahr 2001 erreichten Chinas Werkzeugmaschinenimporte mit 2,406 Milliarden US-Dollar den zweiten Platz weltweit, ein Plus von 27,3 % gegenüber dem Vorjahr. Intelligenz, Offenheit, Vernetzung und Informatisierung prägen die zukünftige Entwicklung von CNC-Systemen und CNC-Werkzeugmaschinen: Entwicklung hin zu hoher Geschwindigkeit, hoher Effizienz, hoher Präzision und hoher Zuverlässigkeit; Entwicklung hin zu Modularität, Intelligenz, Flexibilität, Vernetzung und Integration; Entwicklung hin zu PC-basierter und offener Architektur; Entstehung einer neuen Generation von CNC-Bearbeitungsprozessen und -anlagen, wobei die Bearbeitung zunehmend auf virtuelle Fertigung setzt; Integration von Informationstechnologie (IT) und Werkzeugmaschinen, die zur Entwicklung fortschrittlicher mechatronischer Werkzeugmaschinen führt; Nanotechnologie wird einen neuen Entwicklungstrend prägen und neue Durchbrüche ermöglichen; energiesparende und umweltfreundliche Werkzeugmaschinen werden ihre Entwicklung beschleunigen und einen großen Marktanteil erobern. VII. Industrielle Steuerungsnetzwerke werden sich in Richtung einer Kombination aus kabelgebundenen und drahtlosen Technologien entwickeln. Seit der Inbetriebnahme des ersten zivilen Netzwerksystems, ARCnet, im Jahr 1977 haben kabelgebundene lokale Netzwerke (LANs) aufgrund ihrer breiten Anwendbarkeit und ihrer technologischen und preislichen Vorteile große Erfolge erzielt und sich rasant weiterentwickelt. In industriellen Umgebungen ist die Verwendung von Kabeln jedoch teilweise verboten, eingeschränkt oder erschwert, was den effektiven Betrieb kabelgebundener LANs beeinträchtigt. Daher wurde die drahtlose LAN-Technologie entwickelt und eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Mikroelektronik wird die drahtlose LAN-Technologie eine zunehmend wichtige Rolle in industriellen Steuerungsnetzwerken spielen. Die drahtlose LAN-Technologie (WLAN) bietet eine komfortable Möglichkeit, Netzwerkgeräte drahtlos zu verbinden und ermöglicht so den Zugriff auf Netzwerkressourcen jederzeit, überall und uneingeschränkt. Sie stellt eine entscheidende Richtung für die Entwicklung moderner Datenkommunikationssysteme dar. WLANs bieten Ethernet-Verbindungsfunktionen ohne die Notwendigkeit von Netzwerkkabeln. Neben der Weiterentwicklung der Netzwerktechnologie verändern WLANs auch den Lebensstil der Menschen. Drahtlose Kommunikationsprotokolle verwenden typischerweise die Standards IEEE 802.3 und 802.11. 802.3 wird für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation verwendet, während 802.11 für Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation eingesetzt wird. WLANs lassen sich mithilfe von WLAN-Hubs, WLAN-Zugangspunkten (APs), WLAN-Bridges, WLAN-Modems und WLAN-Netzwerkkarten (NICs) auf einem herkömmlichen LAN implementieren, wobei NICs am weitesten verbreitet sind. Zukünftige WLAN-Forschung wird sich primär auf Sicherheit, mobiles Roaming, Netzwerkmanagement und die Wechselwirkungen mit anderen Mobilfunksystemen wie 3G konzentrieren. In der industriellen Automatisierung müssen Zehntausende von Sensoren, Detektoren, Computern, SPSen, Kartenlesern und anderen Geräten zu einem Steuerungsnetzwerk miteinander verbunden werden. Diese Geräte verfügen typischerweise über RS-232- oder RS-485-Schnittstellen. Drahtlose LAN-Geräte (WLAN) nutzen isolierte Signalwandler, um RS-232-Seriellportsignale von Industrieanlagen in WLAN- und Ethernet-Signale umzuwandeln und so die Standards IEEE 802.11b WLAN und IEEE 802.3 Ethernet zu erfüllen. Sie unterstützen die Standard-TCP/IP-Netzwerkkommunikationsprotokolle und erweitern damit die Netzwerkkommunikationsmöglichkeiten von Industrieanlagen erheblich. Die Kombination aus Computernetzwerktechnologie, drahtloser Technologie und intelligenter Sensortechnologie hat das neue Konzept der „vernetzten intelligenten Sensoren auf Basis drahtloser Technologie“ hervorgebracht. Diese drahtlosbasierten vernetzten intelligenten Sensoren ermöglichen die direkte Übertragung, Veröffentlichung und gemeinsame Nutzung von Daten aus dem industriellen Umfeld über drahtlose Verbindungen. Die WLAN-Technologie bietet drahtlose Datenverbindungen mit hoher Bandbreite und flexible Netzwerktopologien für die Kommunikation zwischen verschiedenen intelligenten Feldgeräten, mobilen Robotern und automatisierten Anlagen in einer Fabrikumgebung. Dadurch werden die Nachteile kabelgebundener Netzwerke in bestimmten Umgebungen effektiv kompensiert und die Kommunikationsleistung industrieller Steuerungssysteme weiter verbessert. Industrielle Steuerungssoftware entwickelt sich stetig weiter und blickt auf eine 20-jährige Entwicklungsgeschichte seit ihren Anfängen in den frühen 1980er-Jahren zurück. As an application software, industrial control software has continuously developed with the rise of PCs. Industrial control software mainly includes Human-Machine Interface (HMI) software, PC-based control software, and production management software. Currently, my country has developed a number of complete sets of application software with independent intellectual property rights, including real-time monitoring software platforms, advanced control software, and process optimization control software. Significant breakthroughs have been made in engineering and productization, breaking the monopoly of foreign application software. Through application in hundreds of enterprises (plants) in industries such as chemical, petrochemical, and papermaking, it has promoted technological transformation, improved the level of production process control and product quality, and created significant economic benefits for enterprises. In 2000, the "Ninth Five-Year Plan" National Science and Technology Key Project, "Control and Computer Application Technology of Large-scale Backbone Petrochemical Production Systems," passed acceptance. As a crucial component of industrial control software, China has made significant progress in the development of human-machine interface (HMI) configuration software in recent years. The combination of software and hardware provides relatively complete solutions for enterprises' integrated measurement, control, and management. Building on this foundation, industrial control software will evolve from HMI and basic strategy configuration towards advanced control. Advanced Process Control (APC) currently lacks a strict and unified definition. Generally, control algorithms based on mathematical models but requiring computer implementation are collectively referred to as advanced process control strategies. Examples include adaptive control, predictive control, robust control, and intelligent control (expert systems, fuzzy control, neural networks). Due to the substantial economic benefits that advanced control and optimization software can generate, their value has increased dramatically. Internationally, dozens of companies have launched hundreds of advanced control and optimization software products, forming a powerful process industry application software industry worldwide. Therefore, developing advanced control and optimization software with independent intellectual property rights in China, breaking the monopoly of foreign products, and replacing imports is of paramount importance. In the future, industrial control software will continue to develop towards standardization, networking, intelligence, and openness. Conclusion Industrial informatization refers to the process of information collection, transmission, processing, and comprehensive utilization in industrial production, management, and operation through information infrastructure and integrated platforms. During the "15th Five-Year Plan" period, the national focus on using informatization to drive industrialization was threefold: first, to improve the automation, intelligent control, and information-based management of traditional industries by emphasizing the application of electronic information technology; second, to promote high-quality and efficient production in the manufacturing sector and revitalize the equipment manufacturing industry by emphasizing the application of advanced manufacturing technologies; and third, to upgrade and improve the key technologies, common technologies, and related supporting technologies, processes, and equipment levels of key industries. The main objectives of the national high-tech industrialization strategy are twofold: first, to develop high technology, form emerging industries, and cultivate new growth points; and second, to utilize advanced technologies to transform and optimize traditional industries, thereby improving the quality of economic growth. Because vigorously developing industrial automation is an effective way and means to accelerate the transformation and upgrading of traditional industries, improve the overall quality of enterprises, enhance the overall national strength, adjust the industrial structure, and rapidly revitalize large and medium-sized enterprises, the country will continue to implement a series of special projects for the industrialization of high-tech industrialization of industrial process automation, use informatization to drive industrialization, promote the further development of industrial automation technology, strengthen technological innovation, realize industrialization, solve the deep-seated problems facing the national economic development, further improve the overall quality of the national economy and comprehensive national strength, and achieve leapfrog development.