智 能 工 程 过 程 系 统 集 成 优 化.docVIP

智 能 工 程 与 过 程 系 统 的 集 成 优 化 * 钱 宇 张 培 荣 王 克 峰 ( 华 南 理 工 大 学 化 学 工 程 研 究 所 ， 广 州 ，510641) 摘 要 系 统 科 学 和 信 息 技 术 的 迅 速 发 展 为 工 业 过 程 的 计 算 机 集 成 系 统 提 供 了 基 础 ， 而 以 模 糊 专 家 系 统 和 神 经 网 络 为 代 表 的 人 工 智 能 技 术 为 解 决 过 程 工 程 中 许 多 技 术 难 题 开 辟 了 道 路 。 本 文 着 重 讨 论 过 程 系 统 集 成 优 化 的 概 念 ， 并 重 点 论 述 人 工 神 经 网 络 、 模 糊 专 家 系 统 、 进 化 算 法 等 智 能 辅 助 的 系 统 优 化 技 术 。 关 键 词 计 算 机 集 成 过 程 系 统 (CIPS) 智 能 辅 助 过 程 工 程 (IAPE) 系 统 优 化 引 言 随 着 过 程 工 业 企 业 向 大 型 化 、集 成 化 和 连 续 化 方 向 发 展 ，人 们 对 生 产 过 程 优 质 、高 产、低 消 耗 、安 全 和 环 境 等 方 面 提 出 了 更 高 的 要 求 ，特 别 是 在 当 前 能 源 和 资 源 紧 缺 ，国 际 市 场 竞 争 激 烈 的 情 况 下 ，如 何 实 现 生 产 过 程 的 最 优 化 ，最 大 限 度 地 提 高 生 产 效 率 ， 是 过 程 工 业 面 临 的 严 峻 挑 战 。 经 典 的 化 学 工 程 学 以 单 元 操 作 和 “ 三 传 一 反 ” 为 基 础 ， 着 重 研 究 各 个 单 元 过 程 和 设 备 的 特 性 ，积 累 了 丰 富 的 知 识 和 经 验 。而 对 由 多 种 单 元 过 程 和 装 置 组 成 的 综 合 系 统 ， 如 大 型 石 油 化 工 企 业 和 多 品 种 牌 号 的 精 细 化 工 过 程 的 整 体 综 合 特 性 ，则 研 究 较 少 。 二 十 世 纪 科 学 技 术 发 展 的 一 个 重 要 特 征 ， 是 各 个 学 科 领 域 的 相 互 渗 透 和 相 互 支 撑 。 过 程 系 统 工 程 作 为 化 学 工 程 中 的 一 个 新 兴 交 叉 子 学 科 ，是 在 系 统 工 程 、 化 学 工 程 、过 程 控 制 、信 息 技 术 、 计 算 机 技 术 等 学 科 发 展 的 基 础 上 萌 生 并 发 展 起 来 的。 一 方 面 ， 它 对 化 工 流 程 中 化 学 反 应 、 分 离 过 程 、 能 量 交 换 过 程 等 各 单 元 子 过 程 追 求 集 成 和 优 化 ， 寻 求 最 佳 的 技 术 经 济 目 标 ； 另 一 方 面 ，它 采 用 数 学 模 拟 和 物 理 模 拟 相 结 合 的 方 法，从 信 息 、 任 务 、 和 方 法 等 多 种 角 度 的 集 成 对 过 程 系 统 进 行 最 优 设 计， 实 施 最 优 操 作 、最 优 控 制 ， 实 现 过 程 系 统 的 综 合 整 体 优 化 。 其 中 ， 工 艺 设 计 与 过 程 控 制 已 相 对 较 为 成 熟 ， 而 对 企 业 生 存 和 发 展 至 关 重 要 的 经 营 管 理 技 术 和 生 产 运 行 的 全 过 程 全 生 命 周 期 的 集 成 优 化 ， 是 目 前 过 程 系 统 工 程 领 域 的 最 新 研 究 前 沿 ，有 待 于 深 入 开 拓 。 过 程 系 统 集 成 优 化 八 十 年 代 初 期 ， 在 计 算 机 、 自 动 化 、 信 息 技 术 迅 速 发 展 的 推 动 下 ，工 业 系 统 工 程 界 提 出 一 种 新 的 组 织 企 业 生 产 的 哲 理 和 运 行 模 式 ( 计 算 机 集 成 制 造 系 统 (Computer Integrated Manufacturing System, CIMS) ， 利 用 计 算 机 进 行 信 息 集 成 ， 对 生 产 过 程 的 各 子 系 统 实 施 综 合 集 成 ，以 缩 短 新 产 品 研 制 、产 品 生 产 和 交 货 周 期 ，提 高 产 品 质 量，降 低 成 本 。 国 际 学 术 界 和 工 程 界 将 此 视 为 21 世 纪 占 主 导 地 位 的 新 型 生 产 方 式 。 过 程 工 业 大 多 属 连 续 式 物 料 反 应 和 加 工