面向節(jié)能降耗傾情流程工業(yè)運(yùn)行優(yōu)化與控制

中國是世界首屈一指的制造大國，但還不是制造強(qiáng)國，一字之差卻有天淵之別。為了跨越這道鴻溝，無數(shù)的仁人志士順應(yīng)工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展趨勢，投身于流程工業(yè)的浪潮中，羅小川作為青年科研人員當(dāng)中的佼佼者，懷著推動著中國流程工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)進(jìn)步的抱負(fù)，開展著自主創(chuàng)新的科研工作。

傾情流程工業(yè)

流程工業(yè)是指通過混合、分離、成型或化學(xué)反應(yīng)使原材料增值的行業(yè)，其生產(chǎn)過程一般是連續(xù)或成批的，需要嚴(yán)格的過程控制和安全性措施，具有工藝過程相對固定、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品規(guī)格少批量大等特點(diǎn)，主要包括化工、金、石油、電力等行業(yè)。但是長期以來，我國的流程工業(yè)普遍存在產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)成本高、能耗高、資源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，尤其是流程企業(yè)的管理部門和生產(chǎn)部門工序的孤立運(yùn)轉(zhuǎn)，大大限制了我國流程工業(yè)的發(fā)展。

羅小川這位年富力強(qiáng)的青年科技工作者，自來到東北大學(xué)后，致力于工業(yè)企業(yè)綜合生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化與運(yùn)行控制，將面向節(jié)能降耗和提高生產(chǎn)效益的復(fù)雜工業(yè)過程綜合自動化的新理論、新方法和新技術(shù)作為自己的研究方向。在這個領(lǐng)域，他堅持自主創(chuàng)新，走出了一條不同尋常的流程工業(yè)之路。

迎難而上，羅小川在國家自然科學(xué)基金、企業(yè)委托項(xiàng)目等多項(xiàng)資助下，奮勇向前，在國內(nèi)首次提出基于CORBA的分布式測量系統(tǒng)建模方法和優(yōu)化理論，從系統(tǒng)模型、靜態(tài)性能評價、動態(tài)時間性能管理、網(wǎng)絡(luò)化測量設(shè)備的實(shí)現(xiàn)等方面進(jìn)行了深入系統(tǒng)的探索。解決了網(wǎng)絡(luò)制造模式下分布式測量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行調(diào)度等問題，實(shí)現(xiàn)測量設(shè)備和應(yīng)用軟件的即插即用、遠(yuǎn)程測量和控制、系統(tǒng)動態(tài)配置和優(yōu)化。其特點(diǎn)為：既關(guān)注能達(dá)到的靜態(tài)性能指標(biāo)，又能動態(tài)地調(diào)整系統(tǒng)服務(wù)窗口配置獲得最優(yōu)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，一動一靜。這一創(chuàng)新成果投入運(yùn)行后，縮短了復(fù)雜測量作業(yè)的準(zhǔn)備時間和數(shù)據(jù)匯集時間最多達(dá)60分鐘，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

還有，煉油廠車輛編組優(yōu)化調(diào)度方法和仿真系統(tǒng)以及清潔生產(chǎn)指標(biāo)定量描述和評價方法……一項(xiàng)又一項(xiàng)的自主創(chuàng)新成果，為流程工業(yè)的發(fā)展做出了自己的努力和貢獻(xiàn)。

矢志節(jié)能降耗

從哥本哈根會議之后，低碳環(huán)保和節(jié)能降耗成為了社會發(fā)展的主旋律，這也對流程工業(yè)提出了新的要求。

煉油工業(yè)是能源產(chǎn)業(yè)，擔(dān)負(fù)著為社會提供燃動能源的重任，也擔(dān)負(fù)著降低消耗、能耗、提高資源利用率的責(zé)任，具有其他能源工業(yè)難以替代的作用，對國家能源安全、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)節(jié)約型社會有著直接的影響。

對此，羅小川將煉油工業(yè)的節(jié)能降耗問題作為他的又一個研究內(nèi)容，針對煉油工業(yè)的各個生產(chǎn)工序，以綜合自動化的視角立足全局，以綠色制造和加強(qiáng)物質(zhì)能源循環(huán)利用為原則，積極探索清潔化生產(chǎn)過程優(yōu)化與運(yùn)行控制。

羅小川以著色路徑圖分析方法描述清潔化生產(chǎn)中的物質(zhì)流和能量流超結(jié)構(gòu)，設(shè)計多目標(biāo)MfNLP模型和Pareto解的啟發(fā)式混合智能搜索算法，最終建立了面向清潔化生產(chǎn)過程的集成調(diào)度層次優(yōu)化策略和協(xié)同優(yōu)化方法，開發(fā)了清潔化煉油生產(chǎn)集成調(diào)度原型系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真計算表明，該系統(tǒng)研究能夠?qū)崿F(xiàn)減污節(jié)能清潔指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的集成優(yōu)化，效果好于傳統(tǒng)的局部優(yōu)化方法。

征服一座高山之后，羅小川又將目光投向了煉鋼領(lǐng)域。目前，煉鋼-連鑄-熱軋生產(chǎn)過程受原料成分、運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)等多種不確定因素的干擾，具有動態(tài)變化特性，而現(xiàn)有基于人工操作的生產(chǎn)運(yùn)行方式卻很難協(xié)調(diào)優(yōu)化各控制系統(tǒng)來適應(yīng)這種動態(tài)特性，導(dǎo)致能耗高、質(zhì)量差等問題，且現(xiàn)有技術(shù)方法難以取得突破。對此羅小川又展開了“面向節(jié)能降耗的煉鋼-連鑄-熱軋過程運(yùn)行優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目研究，他用著色路徑圖描述鐵素流和能量流的超結(jié)構(gòu)，提出路徑圖的分析、解耦技術(shù)；研究用模糊數(shù)和數(shù)據(jù)包絡(luò)模型優(yōu)化運(yùn)行指標(biāo)的方法；對生產(chǎn)過程建立具有微分代數(shù)表示的多目標(biāo)動態(tài)優(yōu)化模型和模型修正方法，提出DAE的變步長離散數(shù)值化方法和Pareto解的啟發(fā)式混合智能搜索算法；建立運(yùn)行優(yōu)化算法的收斂性、穩(wěn)定性和魯棒性分析方法；提出運(yùn)行優(yōu)化的兩層協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程多項(xiàng)指標(biāo)的綜合優(yōu)化。

當(dāng)然，不獨(dú)煉油和煉鋼工業(yè)，還有很多的流程工業(yè)也面臨著節(jié)能降耗的需求，但路要一步一步的走，相信隨著低碳制造的逐步建立，羅小川在流程工業(yè)節(jié)能降耗領(lǐng)域必將越走越遠(yuǎn)，推動中國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)的步伐。