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實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，科研人員正在熱絡(luò)地探討。

國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)（IFAC），全球控制技術(shù)的頂級(jí)學(xué)術(shù)組織，其名下會(huì)刊《控制工程實(shí)踐》也是該領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)刊，會(huì)刊設(shè)立的“最佳論文獎(jiǎng)”一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)W者追求的榮耀。

在近年召開的IFAC世界大會(huì)上，有一支中國(guó)團(tuán)隊(duì)，驚艷了全球自動(dòng)控制領(lǐng)域同行。

在2014年的第十九屆IFAC世界大會(huì)上，一篇作者單位為國(guó)內(nèi)單位、論文作者全部是國(guó)內(nèi)學(xué)者的論文首次入選“最佳論文獎(jiǎng)”。這一文章是他們圍繞選礦生產(chǎn)線綜合自動(dòng)化工程項(xiàng)目中的耗能設(shè)備——豎爐的運(yùn)行優(yōu)化控制問題，而撰寫的《豎爐焙燒過程優(yōu)化運(yùn)行的混合智能控制》，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)學(xué)者獨(dú)立獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的零突破。他們針對(duì)混合選別濃密過程的控制問題提出的區(qū)間串級(jí)智能切換控制方法獲最佳應(yīng)用論文提名獎(jiǎng)，所在單位成為本次會(huì)議上國(guó)內(nèi)唯一獲獎(jiǎng)單位。

……

這支團(tuán)隊(duì)來自于東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)室”）。多年來，實(shí)驗(yàn)室面向國(guó)家流程工業(yè)高效化與綠色化的重大需求，以實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化制造為目標(biāo)，在大型全流程生產(chǎn)線成功建立節(jié)能降耗效果顯著的綜合自動(dòng)化示范系統(tǒng)，為工業(yè)化和信息化深度融合樹立了典型示范。

一個(gè)個(gè)“唯一”、一項(xiàng)項(xiàng)“首次”，在國(guó)際控制領(lǐng)域立起了“中國(guó)智造”的金字招牌。

我們?nèi)钡氖蔷C合自動(dòng)化

“十年前，選礦廠里皮帶運(yùn)輸要用對(duì)話機(jī)，四層樓高的豎爐要依靠人工看火控制，而整個(gè)運(yùn)行過程基本靠現(xiàn)場(chǎng)的工程師憑多年經(jīng)驗(yàn)來把握。”提起與酒鋼選礦廠的合作項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室教授岳恒記憶猶新。

如今，在我國(guó)選礦行業(yè)自動(dòng)化水平最高的企業(yè)里，工作人員只需要在生產(chǎn)主控室，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石布料、豎爐焙燒、磨礦、磁選和濃縮脫水等全流程的優(yōu)化控制，完成計(jì)劃調(diào)度、成本控制等生產(chǎn)過程管理與過程控制的集成。

我國(guó)是世界公認(rèn)的制造業(yè)大國(guó)，制造業(yè)要從價(jià)值鏈低端向高端躍遷和攀升，就一定要解決能源消耗大、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等瓶頸問題。提高流程工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化水平，是實(shí)現(xiàn)高效化和綠色化的必由之路。

“我國(guó)不缺自動(dòng)化，缺的是綜合自動(dòng)化。”在東北大學(xué)教授、中國(guó)工程院院士柴天佑看來，提高自主創(chuàng)新能力，不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，就是中國(guó)制造實(shí)現(xiàn)“彎道超車”的關(guān)鍵所在。

“科技攻關(guān)，沒有捷徑，關(guān)鍵是有沒有戰(zhàn)勝困難的信念和勇氣。”這是柴天佑教育工作人員和學(xué)生的一句口頭禪。在他的帶領(lǐng)下，岳恒、丁進(jìn)良等一批科研人員咬緊牙關(guān)，經(jīng)過3年的不懈努力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化控制，操作人員減少50%，消耗減少20%，全廠節(jié)電725.40萬千瓦時(shí)/年。

柴天佑等六位院士一致認(rèn)為，“該系統(tǒng)是采用綜合自動(dòng)化技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，整體技術(shù)水平國(guó)際先進(jìn)，是用信息化帶動(dòng)工業(yè)化、走新型工業(yè)化道路的成功范例。”

以社會(huì)需求為牽引

“創(chuàng)新需要在不斷的積累過程中，尋求技術(shù)難題的破解之路。” 柴天佑說。

鋼水測(cè)溫技術(shù)曾經(jīng)是困擾鋼鐵冶金領(lǐng)域的一大難題。鉑銠熱電偶太貴，“消耗式熱電偶人工間斷式測(cè)溫”又難保準(zhǔn)確性。如何在介質(zhì)溫度高、侵蝕性大、煙塵和高溫環(huán)境等惡劣條件下，滿足高測(cè)量精度、高可靠性和低成本的苛刻要求？

實(shí)驗(yàn)室教授謝植經(jīng)歷了二十年如一日的研究后，提出了黑體空腔式鋼水連續(xù)測(cè)溫方法，實(shí)現(xiàn)了鋼水溫度的連續(xù)測(cè)量，被國(guó)際上譽(yù)為“堪與當(dāng)年作為冶金一大發(fā)明的鋼液濃差定氧媲美”，具有劃時(shí)代的意義。目前，全國(guó)實(shí)力前50位的鋼鐵公司中，有47家在使用該技術(shù)。

這些成果是實(shí)驗(yàn)室瞄準(zhǔn)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，堅(jiān)持“把論文寫在大地上”最有力的印證。

在江西金世紀(jì)新材料公司的稀土生產(chǎn)線上，由于使用了實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，成功地使稀土金屬直收率提高了1.15個(gè)百分點(diǎn)，稀土產(chǎn)品合格率提高了2.3個(gè)百分點(diǎn)。

在勝利、中原、齊魯?shù)扔吞铮瑢?shí)驗(yàn)室開發(fā)的“輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品已在中石油和中石化集團(tuán)20多省份的21條管線、100多個(gè)輸油站、總長(zhǎng)達(dá)5000多公里的管道成功投入應(yīng)用，每年為企業(yè)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益4億元以上。

這只是實(shí)驗(yàn)室500余項(xiàng)縱橫科研項(xiàng)目中的一小部分。“科學(xué)創(chuàng)新必須以社會(huì)需求為牽引，把探索科學(xué)問題與解決國(guó)家重大問題結(jié)合起來，以原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究支撐應(yīng)用研究的方向，持續(xù)不斷地提高理論服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的深度和廣度。”柴天佑說。

把“戰(zhàn)場(chǎng)”開辟到國(guó)外

巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木鎳鈷項(xiàng)目的礦石資源儲(chǔ)量約為1.43億噸，其中已探明及可控的資源儲(chǔ)量超過7800萬噸，是一個(gè)世界級(jí)的大型紅土鎳礦。憑借在工業(yè)流程領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)驗(yàn)室中標(biāo)了該項(xiàng)目中規(guī)模最大的冶煉廠區(qū)全流程自動(dòng)化工程。

據(jù)實(shí)驗(yàn)室教授岳恒介紹，項(xiàng)目組克服了惡劣環(huán)境的不利影響，針對(duì)瑞木鎳鈷生產(chǎn)全流程，研發(fā)了基于全生命周期的鎳鈷冶煉全流程一體化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試平臺(tái)及鎳鈷冶煉全流程自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得浸出率和回收率指標(biāo)顯著提升。

實(shí)驗(yàn)室將這一系列應(yīng)用成果以長(zhǎng)文形式在控制領(lǐng)域頂級(jí)期刊《國(guó)際電氣電子協(xié)會(huì)匯刊控制系統(tǒng)技術(shù)》上發(fā)表，得到了國(guó)際同行的公認(rèn)。

“在這個(gè)項(xiàng)目中，我們不僅要展示我們的實(shí)力，更要在國(guó)際自動(dòng)控制領(lǐng)域樹立起中國(guó)的一面旗幟。”岳恒說。

越南煤炭礦產(chǎn)集團(tuán)林同氧化鋁廠是越南第一個(gè)氧化鋁廠項(xiàng)目，在越南備受矚目。實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了該廠全流程一體化綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件集成和軟件開發(fā)工作，在最短時(shí)間內(nèi)采取最優(yōu)化方案，使鋁廠實(shí)現(xiàn)管理流程最優(yōu)化、降能增效最佳化。

2016年，該技術(shù)在越南仁基氧化鋁廠再次實(shí)施，為該廠帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。“實(shí)驗(yàn)室在越南亮出了‘中國(guó)自動(dòng)控制’的靚麗名片。”柴天佑說。

“我們不僅要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求提煉科技難題，通過技術(shù)創(chuàng)新攻克難題，而且要開展深入的學(xué)術(shù)研究，在國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表高水平的論文，讓中國(guó)的控制技術(shù)躋身世界領(lǐng)先行列。”實(shí)驗(yàn)室副主任丁進(jìn)良說。

目前，實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際上率先提出的決策與控制一體化的生產(chǎn)全流程集成優(yōu)化控制方法，成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)赤鐵礦選礦生產(chǎn)線、巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木鎳鈷冶煉、越南氧化鋁生產(chǎn)等重大自動(dòng)化工程中，顯著提高金屬回收率和精礦品位指標(biāo)。研究方向被寫入國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)引領(lǐng)未來自動(dòng)化發(fā)展方向白皮書《面向人類未來的系統(tǒng)與控制》，作為未來國(guó)際自動(dòng)化發(fā)展方向之一。

“中國(guó)智造”再度驚艷全球……

摘自《中國(guó)科學(xué)報(bào)》