嵌入式技术与制造业信息化

在60年代组织了我国晶体管计算机科研成果商品和批量生产的工作。70年代中期，在著名电子专家罗沛霖院士直接领导下，实际组织了我国小型和中大型集成电路系列计算机的联合设计研制和生产工作，为我国计算机产业建设作出了有力的推动并打下了良好的基础。80年代中期以来致力于推广电子计算机、电子信息技术在各行各业传统产业改造中的应用，取得了可观的经济效益；尔后积极倡导和参与信息服务业的建设工作。1982年参加《1986-2000年全国科技长远发展规划前期研究》工作，荣获国家科委1988年科技进步一等奖。

一、关于嵌入式技术的发展

随着信息技术IT的飞速发展，特别是互联网的迅速普及，数字化时代已经来临。嵌入技术就是信息技术发展过程中派生发展的一种新技术。所谓嵌入就是将计算机的硬件或软件嵌入其他机电设备中去，构成了一种新的系统，即嵌入式式系统。嵌入式软件是数字化产品的核心，而嵌入式操作系统又是嵌入式软件的基础和龙头。

嵌入式技术和设备的应用已涉及到生产、工作、生活各个方面。从家电中的冰箱、洗衣机、电视、微波炉到MP3、DVD；从轿车控制到火车、飞机的安全防范；从手机电话到PDA）；从医院的B超、CT到核磁共振器；从机械加工中心到生产线上的机器人、机械手；从航天飞机、载人飞船，到水下核潜艇，到处都有嵌入式计算机、嵌入式控制、嵌入式实时多任务操作系统，嵌入式应用软件。可以说嵌入式技术无所不在，嵌式技术和设备的应用在我国民经济和国防建设的各个方面存在着广泛的应用领域，有着巨大的市场。可以说它是信息技术的一个新的发展，是信息产业的一个新的亮点，也成为当前最热门的技术之一。

未来嵌入式智能平台市场的增长，将远远高于通用PC市场，嵌入式产业将成为二十一世纪发展最快的IT产业．正如美国著名未来学家尼葛洛庞帝预言：4－5年后嵌入智能工具的应用将是Internet之后最伟大的发明应用。

嵌入式技术的快速发展不仅使之成为当前微电子与计算机技术中的一个重要分支，同时也使计算机的分类从以前的巨型机、大型机、小型机、微机之分变为通用计算机与嵌入式系统之分。

嵌入式系统的最大特点是其目的性或针对性，即每一套嵌入式系统的开发设计都有其特殊的应用场合与特定功能，这也是嵌入式系统与通用的计算机系统最主要的区别。另外，嵌入式技术与实时性有着天然的联系。由于嵌入式系统是为特定的目的而设计，且常常受到空间、成本、存储、带宽等的限制，因此它必须最大限度地在硬件上和软件上”量身定做 以提高效率，这样的结果最终导致了实时性的增强。以上这两方面的特点一般会带来缩短开发周期、降低成本等好处。

因为嵌入式系统往往和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。

未来的几年内，随着信息化，智能化；网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。

嵌入式系统主要有4个发展趋势：

（1）开放式平台架构，易于与其他系统整合；

（2）体积越来越小，性能要求更稳定，成本更低廉；

（3）应用趋向多元化，需要小批量、快速客制化的服务；

（4）功能趋向单一，集成的功能与一般PC不同。

二、关于制造业信息化问题

1、制造业的地位和重要性

谈到制造业的地位和重要性，首先不能离开中国的实际情况。国民生产总值是反映了国家综合国力的一个重要指标，它是由第一产业（农业）、第二产业（工业和建筑）及第三产业（服务业构成）。

下表列举了1965年-2000年我国国民生产总值（GDP）的数据：

从上述数据可知，以2000年为例，我国国民经济三大产值中，第二产值占有52％的比例，超过了一半，而第二业中的工业又占了8－9成，即占GDP的45％。

为此，从产业结构来分析，在现阶段制造业在整个国民经济里占有举足轻重的地位。其次，从工业化的进程来分析。18世纪，瓦特发明蒸汽机，19－20世纪初的电气化运动，20世纪中以来晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展，可以认为是工业化发展阶段的主要标志。普遍认为工业化是一个相当长的过程，可分为初、中、后期。初期以发展轻纺工业（投资少，见效快，人民生活需要迫切）为主，我国20世纪80年代到90年代初期就是经历了这个时期，在这个时期既满足了人民生活的迫切需要，又提高了原始积累。一般地说，目前我国工业化尚处于工业化的中期。这个时期，主要发展重化工业（包括钢铁，冶金、汽车、大化工、化纤、石油化工）。这正符合我国当前的实际情况，在这个时期，为重化工业提供装备，这是制造业面临的一个非常重要的历史任务。

处于工业中心地位的制造业，特别是装备制造业，是国民经济持续发展的基础，是工业化、现代化建设的发动机和动力源，是国际竞争中取胜的法宝，是技术进步的主要舞台，是提高人均收入的财源，国防安全的保障，发展现代文明的物质基础。

2、鱼与”熊掌”可以得兼

根据前面的分析，我国尚处于工业化发展的中期，今后的任务还很重。正如中共中央关于”十五”计划的建设中指出：继续完成工业化是我国现代化进程中的艰巨的历史任务”。传统的工业化是以机械代替手工劳动，主要是实现机械化、自动化、电气化。我们清醒地看到；信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节。我们应该抓住这个千载难逢的机会，要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置。

综观人类历史，每一次的科技进步都是以前一次的进步为基础，并对之进行改造，从而推动人类历史进程。比如现代纺织业作为工业化进程的起点，它的基础是农业（没有棉花、羊毛就没有纺织业）。没有衣业的发达，没有农村富余劳动力进城，工业化就没有可能。但另一方面，工业化又改造、提升了农业，现代农业实际已经是产业化的农业，这一点从完成工业化的国家不难看出。

同样，信息化和工业化之间也并非简单的替代关系，不是干了这个就不能干那个。相反，它们之间也是”基础”和”提升”的关系。

我们目前虽然还没有完成工业化，但是经过改革开放，我们的工业总量增长迅速，而且许多领域已具有相当规模。这无疑是我们发展信息化的重要基础。当然，我们也不能否认，目前，许多产品质量和产量并不匹配，普遍存在质量档次不高的问题。而且国内市场相对过剩，国际市场的竞争力又不足，这无疑是传统产业继续发展的一大难题。如何解决难题、信息化带动工业化大有文章可做。

我们发展信息化，不仅仅是建立一个高速的信息化网络，也不仅仅是电子商务、电子政务。除了这些以外，信息化建设还有一个重要任务，这就是以信息化为手段，全面改造、带动、提升传统产业，从而增强竞争力。数字革命创造的信息产业是一种战略性产业，它既可进行制造业活动，又可提供服务性业务，或者同时从事两种活动。如果仅仅把信息化归结为信息基础设施的建设，是远远不够的，信息产业不发达，信息基础设施建设就缺乏坚实的基础。发展信息产业，不能就信息产业论信息产业，只在电脑业、电信业、电子信息服务业三者形成的大信息产业内部进行循环，而必须扩大外部循环，发挥整个信息产业作为催化剂、粘合胶、倍增器的作用，带动工业化的发展。

信息化除了网络自身能带来高效率和对相关产业具有拉动作用外，它在技术上的一大特点是强大的渗透性，可以”嵌入其他任何产业，几乎对所有产业都具有提升和带动作用。

比如汽车工业能拉动钢铁、石化产业，但它只是外在的对这些产业提供市场需求，刺激其发展。信息化的提升、带动作用则不同。它是深入的、立体的、内在的，它能在其他产业的研发、生产、销售等所有环节发挥作用，提高技术水平，降低产品成本，增加产品附加值，加快商品流通，促进产业发生质变，实现产业升级。

比如机床工业，经过数字化改造，嵌入软件后的数控机床，精度和自身的价值都会大大提高。在国际市场上，数控机床的价格是普通机械机床的5至10倍。据有关部门统计，我国目前机床数控化率不到20％（发达国家一般达到70%）；如果通过信息化带动，数控比例提高到5O％，在产量不变的前提下，产值将翻番。

信息化主导着新时期工业化的方向，使工业朝着高附加值化发展；工业化是信息化的基础，为信息化的发展提供物资、能源、资金、人才以及市场。只有用信息化武装起来的自主和完整的工业体系，才能为信息化提供坚实的物质基础。我们是在农业基础还不稳固、工业化进程尚未完成的情况下拉开信息化序幕的。在这种情况下，及时而有力地抓住信息化所带来的机遇，在促进工业化任务完成的同时积极推进信息化，发挥后发优势，以实现社会生产力的跨越式发展，这是时代的需要。把工业化同信息化对立起来，或者埋头工业化而置信息化于不顾，或者脱离工业化现状盲目追求信息化，都是不可取的。世纪之交的工业化，如果没有信息化的带动，就不可能顺利推进。

可见，信息化带动工业化，带动这两个字很重要，它以”带动”实现了同步推进，做到了”鱼与”熊掌”兼得。

3、制造企业信息化

我国传统工业中，制造业技术落后制约着我国工业进程。为此，应将推动制造业的信息化作为以信息化推动工业化的突破口。以信息技术改造传统产业，加速实现工业化，是我们面临的历史性课题，做好这篇大文章，我们就能够使整个国家的现代化水平提升一大步，就一定能实现中国从制造大国向制造强国的跨越。

制造业和整个工业，在我国当前虽然占有非常重要地位，也有了相当的水平，但与发达国家相比，我国制业能力和技术水平不高，创新能力不足，市场竞争力。

经济建设和高技术产业所需的许多装备仍依赖进口，不能满足21世纪经济和科技发展目标的要求。

企业信息化是制造业发展的必由之路，也是制造业企业解决各种问题的突破口。企业信息化，首先要在企业厂用先进而适用的电子信息技术，在产品设计自动化、生产自动化和企业管理现代化上做文章。

（1）采用CAD技术，建立产品设计自动化系统20世纪80年代日趋成熟的CAD技术，被国外称为新世纪前20年以至更长时间在经济和社会发展中占主导地位的十大关键技术之一，是今后我国实现制造业信息化的切入点和突破口。由于未来制造业市场出现了不确定性的特征，表现为动态多变和不可预期，特别是市场需求产品的多样化和个性化，产品寿命趋短，给产品设计工作带来了新的课题和难题。有这样一种说法：三周设计，三个月供应市场和三年生命周期。这一个说法是有道理的，产品生命周期的缩短，促使产品设计周期进一步缩短。为此，我们在产品研制开发上，只能求助于CAD／CAM技术。制造业信息化首先要在产品的设计、开发、研制上采用CAD技术，建立产品设计自动化系统。

（2）建立生产控制自动化系统

以产品生产自动化控制为核心的生产控制自动化系统，是企业信息化建设三个阶段中的第一阶段。采用计算机和智能仪表对生产过程的每个环节进行检测、控制。使生产过程按照科学的流程进行，以提高质量、减少废次品，增加产量，降低成本为目标，实现效益最大化。

（3）建立企业管理系统现代化

在企业的产品设计自动化、生产控制自动化系统基础上，构架企业现代化管理统，是企业信息化逻辑发展的必然。企业现代化管理的初期，是建立以财务管理为核心的管理系统。企业要紧紧抓住成本核算，在成本否决上动真格，以提高经济效益为主要内容。企业现代化管理的进一步发展，是建立以电子商务为核心的投融资决策与营销系统。

三、应用嵌入式技术提升制造业水平

在强调制造企业信息化的同时，应用嵌入式技术提升制造业的水平是不争的事实，日本制造业以世界数一数二的品质和效率而自豪，它所凭借的就是嵌入式技术。嵌入式系统应用于工业领域已有较长历史，近年来，嵌入式软件在提升制造业水平方面发挥着重要作用，一些提供智能仪器仪表、自动化生产线的厂商，近年来取得了良好收益，并已成为利用信息技术改造传统产业的典型范例。

嵌入式系统由于面向用户、面向应用、面向产品，软硬件量体裁衣，满足行业应用个性化的要求，因此嵌入式系统一旦进入各行业的市场，具有较长的生命周期，所以嵌入式系统在应用数量上远远超过了各种通用计算机。可以讲，凡是需要嵌入智能处理、计算的应用，都是嵌入式系统的市场。下表是嵌入式技术典型的应用场合。

近年来，我国嵌入式产业的发展取得了长足的进步。研祥智能科技公司应是佼佼者之一。该公司经过十年的开拓，已成为我国嵌入式智能平台待业的中流服柱。他们推出的EVOC嵌入式智能平台广泛的用于工业控制领域和制造业信息化，取得了可观的成绩。

嵌入式软件已经在通讯系统中扮演了极为重要的角色，以深圳华为、中兴、北京爱立信等为代表的通讯企业在嵌入式软件方面表现突出。随着终端（手机、固定电话）产品的发展，人们将更加体会到嵌入式软件的巨大作用，2002年以来，智能手机已不断升温，今年智能手机市场正进行着精彩的表演。

我国的工业生产需要完成智能化，数字化改造、自动控制等为嵌入式系统提供了很大的市场；而嵌入式技术普及推广合作也为提升我国的制造业水平提供了一个难得的契机。

四、简短的结语

在制造业信息化的过程应以传统产业改造和企业信息化为重点，认真实施信息技术推广应用”倍增计划”，将推广和深化以CAD／CAM、CMIS、嵌入式技术等信息技术应用作为具体措施，发展柔性化和敏捷化制造设备，提高光机电一体化设备和大型成套设备的自给能力和成配套能力。同时鼓励企业应用信息网络技术，对生产管理各环节流程再造，推进我国工业信息化进程。