流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)

流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)流程工業(yè)主要包括石油、化工、鋼鐵、有色、建材等基礎(chǔ)原材料行業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是世界制造大國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的重要支撐力量。當(dāng)前，我國(guó)流程工業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備及自動(dòng)化水平都得到了大幅度提升，但在信息化和工業(yè)化深度融合，實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)智能優(yōu)化制造方面仍存在一些亟需解決的重大基礎(chǔ)理論與工程科技問題。本文圍繞流程工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重大需求，剖析了當(dāng)前流程工業(yè)在經(jīng)營(yíng)決策層面、生產(chǎn)運(yùn)行層面、能效安環(huán)層面和信息集成層面存在的主要問題，提出了利用現(xiàn)代信息技術(shù)從生產(chǎn)、管理以及營(yíng)銷全過程優(yōu)化出發(fā)，推進(jìn)以高效化、綠色化和智能化制造為目標(biāo)的流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的愿景目標(biāo)。文章指出，當(dāng)前亟須研究的核心工程科學(xué)問題有：生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)全過程信息智能感知與集成；知識(shí)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)過程計(jì)劃調(diào)度與管理決策;人機(jī)物自然交互的生產(chǎn)過程全流程協(xié)同控制與優(yōu)化；全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)溯源分析及控制，并進(jìn)一步提出了擬突破的流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)。一、引言流程工業(yè)主要包括石油、化工、鋼鐵、有色、建材等基礎(chǔ)原材料行業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是世界制造大國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的重要支撐力量。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，中國(guó)流程工業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備及自動(dòng)化水平都得到了大幅度提升，目前中國(guó)已成為世界上門類最齊全、規(guī)模最龐大的制造大國(guó)，且部分工業(yè)裝置的裝備水平與發(fā)達(dá)國(guó)家的裝備相當(dāng)，甚至更先進(jìn)。近幾十年來中國(guó)流程工業(yè)雖然有了長(zhǎng)足發(fā)展和進(jìn)步，但總體生產(chǎn)制造效能與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定差距，資源、能源和環(huán)境約束下的創(chuàng)新水平亟待提升，主要表現(xiàn)在：①產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性過剩依然嚴(yán)重；②管理和營(yíng)銷等決策缺乏知識(shí)型工作自動(dòng)化；③資源與能源利用率不高；④高端制造（裝備、工藝、產(chǎn)品）水平亟待提高；⑤安全環(huán)保壓力大。從總體來看，當(dāng)前中國(guó)流程工業(yè)體量龐大，資源、能源消耗巨大，是制造業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的先行領(lǐng)域和綠色發(fā)展的主戰(zhàn)場(chǎng)。當(dāng)今時(shí)代，信息化與工業(yè)化呈現(xiàn)加速融合趨勢(shì)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家目前在加快智能制造戰(zhàn)略規(guī)劃和布局（圖1）。例如，美國(guó)智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟提出了實(shí)施21世紀(jì)“智能過程制造”的技術(shù)框架和路線，擬通過融合知識(shí)的生產(chǎn)過程優(yōu)化實(shí)現(xiàn)工業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型。德國(guó)提出了以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命發(fā)展戰(zhàn)略，即“工業(yè)4.0”，將信息和通信技術(shù)（ICT）與生產(chǎn)制造技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、人和組織之間的無縫集成及合作。在這一大背景下，為實(shí)現(xiàn)“新工業(yè)革命”時(shí)代下制造業(yè)模式創(chuàng)新與企業(yè)變革，中國(guó)提出了《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略，并提出了“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放和共享發(fā)展”理念。2016年，中國(guó)總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中明確指出〃經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然會(huì)有新舊動(dòng)能迭代更替的過程”。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，流程工業(yè)的發(fā)展正處于這樣一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，亟須“運(yùn)用信息網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代技術(shù)，推動(dòng)生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷模式變革，重塑產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、價(jià)值鏈，改造提升傳統(tǒng)動(dòng)能，使之煥發(fā)新的生機(jī)與活力”。加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合r推進(jìn)智睜I(yíng)造開發(fā)以知識(shí)為基而出的新1產(chǎn)技術(shù)和季統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能、辱色和包容經(jīng)濟(jì)中美洲加快新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合r推進(jìn)智睜I(yíng)造開發(fā)以知識(shí)為基而出的新1產(chǎn)技術(shù)和季統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能、辱色和包容經(jīng)濟(jì)中美洲將制造業(yè)作為立國(guó)之本利用后發(fā)優(yōu)婚和低成本優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)強(qiáng)國(guó)目標(biāo)大洋洲日本制造1k改略印度制造計(jì)劃新制造業(yè)戰(zhàn)略、日沖;m戰(zhàn)總戰(zhàn)咯創(chuàng)新囪造計(jì)劃律國(guó)工況4.0誦過信息物理系統(tǒng).實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、設(shè)備、人和相婦之亞的無縫集成及合作美國(guó)SPM計(jì)劃生成知識(shí)和大量模型，采用主動(dòng)響應(yīng)和我防策略進(jìn)行優(yōu)化決策和士產(chǎn)制造的企業(yè)世界各國(guó)對(duì)制造業(yè)提出的振興計(jì)劃本文從流程工業(yè)現(xiàn)有制造模式存在的問題出發(fā)，提出為解決資源、能源與環(huán)保的約束問題，提高生產(chǎn)制造水平和效能，流程工業(yè)必須貫徹《中國(guó)制造2025》發(fā)展戰(zhàn)略，利用現(xiàn)代信息技術(shù)，以企業(yè)生產(chǎn)全局及營(yíng)銷全過程的高效化、綠色化和智能化為目標(biāo)，從工藝流程優(yōu)化及生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷全過程優(yōu)化出發(fā)，推進(jìn)智能優(yōu)化制造、綠色制造和高端制造，

這對(duì)促進(jìn)中國(guó)制造業(yè)，特別是流程工業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重大意義。本文分成以下幾個(gè)部分。第2部分介紹目前流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的背景以及目前流程工業(yè)所存在的問題，同時(shí)介紹了流程工業(yè)智能優(yōu)化制造相關(guān)的一些基本概念；第3部分介紹流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的愿景；第4部分介紹流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的工程科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)；最后是總結(jié)與展望。二、流程工業(yè)智能優(yōu)化制造發(fā)展背景和目前存在的問題(一)智能優(yōu)化制造相關(guān)背景人類歷史上經(jīng)歷了幾次工業(yè)革命(圖2)，每次工業(yè)革命都極大地提升了生產(chǎn)力，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。以蒸汽機(jī)和基于機(jī)械作用原理的反饋調(diào)速器等為代表的相關(guān)技術(shù)推動(dòng)了第一次工業(yè)革命；第二次工業(yè)革命中，電力成功替代傳統(tǒng)動(dòng)力，并發(fā)展了基于電氣技術(shù)的控制系統(tǒng)等核心技術(shù)；第三次工業(yè)革命是以可編程邏輯控制器(PLC)和集散控制系統(tǒng)(DCS)為代表的工程技術(shù)推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)。削比了機(jī)器u 將人類祥人大枇母 府用屯子信， 開郎府用信息的蒸汽時(shí)代 生產(chǎn)的渝水境程式技末削比了機(jī)器u 將人類祥人大枇母 府用屯子信， 開郎府用信息的蒸汽時(shí)代 生產(chǎn)的渝水境程式技末.堤昌生 罟趣整理同穌和電、時(shí)軌 產(chǎn)自謝t小平 KPS)工業(yè)革命的4個(gè)階段目前，發(fā)達(dá)國(guó)家，如德國(guó)，提出了德國(guó)工業(yè)4.0等相關(guān)計(jì)劃，被譽(yù)為第四次工業(yè)革命。其核心之一是構(gòu)建信息物理融合系統(tǒng)(cyber-physicalsystems,CPS)。CPS是計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3c(computer、communication、control)技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)等功能。CPS的實(shí)現(xiàn)，可以使得計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)有機(jī)融合，從而提升大型工程系統(tǒng)的可靠性、高效性、實(shí)時(shí)性和魯棒性，具有重要而廣泛的應(yīng)用前景。CPS系統(tǒng)包含環(huán)境感知、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信和系統(tǒng)控制等問題，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。它注重計(jì)算資源與物理資源的緊密結(jié)合和協(xié)調(diào)，主要用于一些智能系統(tǒng)上，如設(shè)備互聯(lián)、無人駕駛、物聯(lián)傳感、智能家居、智能機(jī)器人、智能導(dǎo)航等。(二)流程工業(yè)目前存在的問題從現(xiàn)有制造模式看，中國(guó)流程工業(yè)存在的問題如下。.在以資金流為主的經(jīng)營(yíng)決策層面：(1)供應(yīng)鏈管理與裝置運(yùn)行特性關(guān)聯(lián)度不高;(2)產(chǎn)業(yè)鏈分布與市場(chǎng)需求不匹配；(3)知識(shí)型工作自動(dòng)化水平低；(4)缺乏快速和主動(dòng)響應(yīng)市場(chǎng)變化的敏捷決策機(jī)制。.在以物質(zhì)流為主的生產(chǎn)運(yùn)行層面：（1）資源利用率需進(jìn)一步提高；（2）精細(xì)化優(yōu)化控制水平不高；（3）面向高端制造的工藝流程構(gòu)效和操作模式分析與綜合的認(rèn)知能力不足；（4）缺乏虛擬制造技術(shù)。3.在以能量流為主的能效安環(huán)層面：（1）能源綜合利用技術(shù)有待發(fā)展；（2）對(duì)廢水、廢氣、廢固的全生命周期足跡缺乏跟蹤和溯源；（3）高?；瘜W(xué)品缺乏信息化集成的流通軌跡監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)防范。4.在以信息流為主的信息感知與集成層面：（1）物料屬性和加工過程部分特殊參量無法快速獲取；（2）大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等技術(shù)在物流軌跡監(jiān)控以及生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷優(yōu)化中的應(yīng)用不夠；（3）各類信息化系統(tǒng)多、信息系統(tǒng)集成性有待提升。綜合以上分析，流程工業(yè)智能優(yōu)化制造面臨三大國(guó)際性難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究幾乎處于同一起跑線上，表現(xiàn)為：由于原料屬性成分多變、難測(cè)，以及加工過程包含復(fù)雜的物理過程和化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致生產(chǎn)過程難用精確的數(shù)學(xué)模型描述，數(shù)字化問題任重道遠(yuǎn);與離散制造業(yè)不同，流程工業(yè)的制造流程一般都存在多個(gè)相互耦合關(guān)聯(lián)的過程，其整體運(yùn)行的全局最優(yōu)是一個(gè)混合、多目標(biāo)、多尺度的動(dòng)態(tài)沖突優(yōu)化命題；目前現(xiàn)有的信息化網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)無法提供生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)決策優(yōu)化的自感知、自計(jì)算、自組織和自維護(hù)功能。由此可見，為離散制造業(yè)量身打造的“工業(yè)4.0”的發(fā)展模式并不完全適合流程工業(yè)的智能優(yōu)化制造。三、流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的愿景流程工業(yè)中的以高效化、綠色化和智能化為主題的智能優(yōu)化制造，就是要在工程技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)“四化”，即：數(shù)字化，結(jié)合過程機(jī)理，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立流程工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化工廠，實(shí)現(xiàn)虛擬制造；智能化，充分利用機(jī)制和專家知識(shí)，采用基于知識(shí)型工作自動(dòng)化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)企業(yè)的智能生產(chǎn)和智慧決策；網(wǎng)絡(luò)化，依托物聯(lián)網(wǎng)和（移動(dòng)）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)展基于CPS的智能裝備，實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)化制造;自動(dòng)化，采用現(xiàn)代控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知信息，主動(dòng)響應(yīng)需求變化，進(jìn)行自主控制。同時(shí)，在企業(yè)生產(chǎn)制造運(yùn)行層面也要實(shí)現(xiàn)“四化”，即：敏捷化，對(duì)市場(chǎng)變化做出快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)態(tài)配置和企業(yè)的柔性生產(chǎn)；高效化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷的全過程優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化生產(chǎn)模式；綠色化，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境足跡和危險(xiǎn)化學(xué)品（簡(jiǎn)稱危化品）能實(shí)現(xiàn)全生命周期的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用和污染物的近零排放；安全化，保證生產(chǎn)流程的本質(zhì)安全和企業(yè)信息安全，并通過故障診斷和自愈控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的安全運(yùn)行。近年來，中國(guó)流程工業(yè)在工藝裝備、運(yùn)行技術(shù)與管理決策方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在全流程和全生命周期的數(shù)據(jù)感知、多系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制、供應(yīng)鏈敏捷管理、安全環(huán)保監(jiān)控與溯源診斷等方面還存在很多亟待解決的難題。鑒于此，在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的愿景目標(biāo)是（圖3）:在已有的物理制造系統(tǒng)基礎(chǔ)上，充分融合人的知識(shí)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、（移動(dòng)）網(wǎng)絡(luò)通信和人機(jī)交互的知識(shí)型工作自動(dòng)化以

及虛擬制造等現(xiàn)代信息技術(shù)，從生產(chǎn)、管理以及營(yíng)銷全過程優(yōu)化出發(fā)，推進(jìn)以高效化、綠色化和智能化為目標(biāo)的流程工業(yè)智能優(yōu)化制造，不僅要實(shí)現(xiàn)制造過程的裝備智能化，而且也要實(shí)現(xiàn)制造流程、操作方式、管理模式的自適應(yīng)智能優(yōu)化，使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。敏捷供應(yīng)置十甥與決策廠?盤源證花 ,?產(chǎn)能憂正?您與優(yōu)化「產(chǎn)品全生商周酹售理生產(chǎn)都值鋌最大化二高后正點(diǎn)—r?品質(zhì)優(yōu)化敏捷供應(yīng)置十甥與決策廠?盤源證花 ,?產(chǎn)能憂正?您與優(yōu)化「產(chǎn)品全生商周酹售理生產(chǎn)都值鋌最大化二高后正點(diǎn)—r?品質(zhì)優(yōu)化■低故障?長(zhǎng)周期運(yùn)行能效、可持續(xù)，H5E「?安全i環(huán)保?能源結(jié)構(gòu)燎化?茶少能耗與排放,?環(huán)境足跡監(jiān)桎智能優(yōu)化制造的三個(gè)維度。本圖和部分觀點(diǎn)受智能制造領(lǐng)導(dǎo)聯(lián)盟(SmartManufacturingLeadershipCoalition)實(shí)施21世紀(jì)智能制造(Implementing21stCenturySmartManufacturing)的啟發(fā)為實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷模式的變革，提升發(fā)展動(dòng)能，應(yīng)重視流程工業(yè)的基礎(chǔ)科學(xué)和關(guān)鍵工程技術(shù)研究，研發(fā)一批具有重大影響的智能感知、信息集成、知識(shí)型工作自動(dòng)化、生產(chǎn)過程優(yōu)化運(yùn)行等核心技術(shù)，為流程工業(yè)搶占國(guó)際先進(jìn)制造領(lǐng)域技術(shù)的制高點(diǎn)提供技術(shù)支撐，也為先進(jìn)制造領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展和高層次人才培養(yǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。、流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的工程科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)針對(duì)流程工業(yè)智能優(yōu)化制造存在的難點(diǎn)和問題，以需求驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用導(dǎo)向?yàn)橹鲗?dǎo)，從信息感知、經(jīng)營(yíng)決策、生產(chǎn)運(yùn)行和能效安環(huán)等四個(gè)層面，提出如下亟須解決的工程科學(xué)問題、基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)，具體如圖4所示。（一）亟須解決的工程科學(xué)問題.生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)全過程信息智能感知與集成流程工業(yè)生產(chǎn)過程優(yōu)化調(diào)控和經(jīng)營(yíng)管理優(yōu)化決策需要大量的實(shí)時(shí)信息，目前面臨的難點(diǎn)就是如何實(shí)現(xiàn)從原料供應(yīng)、生產(chǎn)運(yùn)行到產(chǎn)品銷售全過程與全生命周期的資源屬性和特殊參量的快速獲取與信息集成。原材料與產(chǎn)品屬性的快速檢測(cè)、物流流通軌跡的監(jiān)測(cè)以及部分關(guān)鍵過程參量的在線檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的前提和基礎(chǔ)。.知識(shí)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)過程計(jì)劃與管理決策該科學(xué)問題的核心是要解決如何深度融合市場(chǎng)和裝置運(yùn)行特性知識(shí)進(jìn)行管理模式的變革。由于企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的不確定因素眾多，原料采購(gòu)價(jià)格和市場(chǎng)需求多變，給企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理的決策帶來難題。同時(shí)目前企業(yè)的原料采購(gòu)與裝置運(yùn)行特性關(guān)聯(lián)度不高、產(chǎn)品生產(chǎn)與市場(chǎng)需求脫節(jié)。以大數(shù)據(jù)、知識(shí)型工作自動(dòng)化為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)為制造過程計(jì)劃和管理的優(yōu)化決策帶來了契機(jī)。.人機(jī)物協(xié)同的全流程協(xié)同控制與優(yōu)化流程工業(yè)制造過程通常采用由經(jīng)濟(jì)優(yōu)化層、計(jì)劃調(diào)度層、先進(jìn)控制層、基礎(chǔ)控制層等不同功能層組成的分層遞階結(jié)構(gòu)，雖然解決了部分產(chǎn)銷、管控銜接等關(guān)鍵技術(shù)難題，但現(xiàn)有分層模式進(jìn)行操作優(yōu)化的前提是“穩(wěn)態(tài)假設(shè)”，因此如何根據(jù)實(shí)際過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，從全局出發(fā)協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的操作，成為生產(chǎn)過程優(yōu)化調(diào)控的核心。解決該問題，需要將物質(zhì)轉(zhuǎn)化機(jī)理與裝置運(yùn)行信息進(jìn)行深度融合，建立過程價(jià)值鏈的表征關(guān)系，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程全流程的協(xié)同控制與優(yōu)化。.全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)控制流程工業(yè)產(chǎn)生大量化學(xué)污韓，以廢水、廢氣、廢渣甚至?；返刃问脚欧诺江h(huán)境中。然而，目前中國(guó)在?；繁O(jiān)管方面的措施落實(shí)不到位，導(dǎo)致危化品事故頻發(fā)，其核心就是缺乏生產(chǎn)制造全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與風(fēng)險(xiǎn)控制的手段。鑒于此，如何通過傳感、檢測(cè)、控制以及溯源分析等新方法和新技術(shù)，突破流程工業(yè)安全環(huán)境足跡監(jiān)控與溯源分析及控制的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)綠色制造的迫切需求。（二）擬突破的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)圍繞上述科學(xué)問題，重點(diǎn)在于依托信息物理系統(tǒng)，解決和突破以下基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)（圖4）。

流程工業(yè)智能優(yōu)化制造照管決蕭層面人機(jī)構(gòu)協(xié)同的全潦程協(xié)同控制與優(yōu)化懿豉支好層面全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與礴控制題螞膽動(dòng)的生產(chǎn)過程計(jì)劃與管理決簫特辟釜星原位獨(dú)制與至

流程適在砌］II多源若尺度信息的筑T征與分布或處理知識(shí)差前蹦源優(yōu)化與自主決第生產(chǎn)過程事地席智能建模僑值所向的博同控制與優(yōu)化璋色過程集成與若介質(zhì)髓源優(yōu)化全生命周期安環(huán)足跡

笛控，潮?分析與調(diào)控流程工業(yè)智能優(yōu)化制造照管決蕭層面人機(jī)構(gòu)協(xié)同的全潦程協(xié)同控制與優(yōu)化懿豉支好層面全生命周期安全環(huán)境足跡監(jiān)控與礴控制題螞膽動(dòng)的生產(chǎn)過程計(jì)劃與管理決簫特辟釜星原位獨(dú)制與至

流程適在砌］II多源若尺度信息的筑T征與分布或處理知識(shí)差前蹦源優(yōu)化與自主決第生產(chǎn)過程事地席智能建模僑值所向的博同控制與優(yōu)化璋色過程集成與若介質(zhì)髓源優(yōu)化全生命周期安環(huán)足跡

笛控，潮?分析與調(diào)控流程工業(yè)智能優(yōu)化制造的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)的框架圖1.特殊參量原位檢測(cè)與全流程泛在感知流程工業(yè)原料采購(gòu)、生計(jì)劃作業(yè)安排的敏捷決策和制造過程調(diào)控的精細(xì)操作需要大量信息的支撐，這方面需要重點(diǎn)研究的理論與關(guān)鍵技術(shù)包括:（1）面向物料成分、產(chǎn)品形貌等的無損、原位檢測(cè)方法及新型裝置；（2）能源計(jì)量、關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)、物流跟蹤與產(chǎn)品質(zhì)量的在線檢測(cè)方法；（3）?；穼傩耘c廢水、廢氣、廢固特性快速檢測(cè)方法；（4）現(xiàn)場(chǎng)高效信息獲取與過程感知一體化自組織物聯(lián)網(wǎng)等。.多源多尺度信息的統(tǒng)一表征與分布式處理現(xiàn)有的信息感知與集成技術(shù)已很難高效支撐大數(shù)據(jù)環(huán)境下的企業(yè)決策和運(yùn)行管理，需要突破以下基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：（1）跨域多維異構(gòu)信息的模型體系構(gòu)建與標(biāo)準(zhǔn)化；（2）廣域互聯(lián)信息的互操作機(jī)制與知識(shí)推理；（3）邊緣計(jì)算（edgecomputing）與云計(jì)算結(jié)合的協(xié)同計(jì)算模式;（4）面向模型與知識(shí)混合的智能系統(tǒng)推理機(jī)等。.知識(shí)驅(qū)動(dòng)的資源優(yōu)化與自主決策全球經(jīng)濟(jì)一體化環(huán)境下，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)決策必須依托大數(shù)據(jù)技術(shù)敏捷響應(yīng)市場(chǎng)的變化，需要解決的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）基于物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模供應(yīng)鏈與產(chǎn)品流通軌跡的建模和可視化；（2）融合過程機(jī)制與運(yùn)行信息的大規(guī)模計(jì)劃優(yōu)化模型；（3）基于知識(shí)的決策流程自組織重構(gòu)；（4）不確定條件下的資源動(dòng)態(tài)配置；（5）供應(yīng)鏈決策快速響應(yīng)機(jī)制與融合市場(chǎng)、裝置特性知識(shí)的優(yōu)化決策.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的企業(yè)生產(chǎn)智慧管理流程工業(yè)企業(yè)現(xiàn)有的多業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的自動(dòng)化和集成性不夠，嚴(yán)重依賴個(gè)別有經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)型工作者，造成管理效率低下、決策易出錯(cuò)等問題，需要解決以下基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：（1）資源、能源、安環(huán)等多業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)管理模式；（2）基于大數(shù)據(jù)的管理過程的知識(shí)演化與深度學(xué)習(xí)；（3）基于大數(shù)據(jù)的管理決策風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分析；（4）融合知識(shí)、模型的企業(yè)生產(chǎn)與運(yùn)行績(jī)效評(píng)估等。.生產(chǎn)過程多維度智能建模流程工業(yè)生產(chǎn)過程需要深度融合過程機(jī)理知識(shí)和運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)以解決全流程動(dòng)態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控，其核心是模型，需要解決以下基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：（1）面向高端制造的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程特征分析與建模；（2）機(jī)理與數(shù)據(jù)融合的全流程構(gòu)效關(guān)系解析；（3）運(yùn)行狀態(tài)性能表征；（4）生產(chǎn)過程可視化與虛擬制造等。.價(jià)值鏈導(dǎo)向的協(xié)同控制與優(yōu)化目前流程工業(yè)企業(yè)雖然擁有調(diào)度、實(shí)時(shí)優(yōu)化和先進(jìn)控制系統(tǒng)，但各層之間缺乏信息反饋，尤其是調(diào)度與優(yōu)化控制之間還屬于開環(huán)狀態(tài)，過程控制層和優(yōu)化決策層的目標(biāo)往往不一致，因此需要解決以下基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)：（1）過程控制、實(shí)時(shí)優(yōu)化與調(diào)度決策的閉環(huán)協(xié)同；（2）基于知識(shí)的智能控制與多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化；（3）生產(chǎn)過程智能監(jiān)控、異常工況