過(guò) 程 系 統(tǒng) 工 程 是 將 系 統(tǒng) 工 程 學(xué) 的 理 - 華南.doc

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1、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)化學(xué)科學(xué)部關(guān)于化學(xué)/化工學(xué)科前沿和“十五”優(yōu)先資助領(lǐng)域的意見(jiàn)書化工過(guò)程現(xiàn)代集成系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究華南理工大學(xué)化工學(xué)院(執(zhí)筆：錢宇)一.前言化學(xué)工程是研究物料以工業(yè)規(guī)模發(fā)生物理或化學(xué)狀態(tài)變化的過(guò)程與裝置的設(shè)計(jì)與操作的一門技術(shù)科學(xué)。作為化工類各學(xué)科的應(yīng)用基礎(chǔ)，化學(xué)工程的研究進(jìn)展對(duì)石油加工、化工、輕工、材料加工、冶金等過(guò)程工業(yè)的發(fā)展將有重要作用。進(jìn)入21世紀(jì)的化學(xué)工業(yè)應(yīng)改變以往化工行業(yè)大量消耗資源和能源及污染環(huán)境的形象，將重點(diǎn)研究使過(guò)程工業(yè)優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、經(jīng)濟(jì)和安全無(wú)公害地生產(chǎn)，為改善和提高人類生活質(zhì)量提供各種化學(xué)品。為此在繼續(xù)研究各單元操作

2、的三傳一反過(guò)程的同時(shí)，更要針對(duì)化工生產(chǎn)日益大型化、集成化和復(fù)雜化而深入研究過(guò)程系統(tǒng)特性，如大型石化企業(yè)和多品種多牌號(hào)精細(xì)化工過(guò)程的整體綜合特性，及對(duì)企業(yè)生存和發(fā)展至關(guān)重要的經(jīng)營(yíng)管理技術(shù)和生產(chǎn)運(yùn)行全過(guò)程全生命周期的系統(tǒng)集成技術(shù)。二十世紀(jì)下半葉以來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要特征，是各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的相互滲透和相互支撐。過(guò)程系統(tǒng)工程作為化學(xué)工程中的一個(gè)新興交叉子學(xué)科，是在系統(tǒng)工程、化學(xué)工程、過(guò)程控制、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上萌生并發(fā)展起來(lái)的。一方面，它對(duì)化工流程中化學(xué)反應(yīng)、分離過(guò)程、能量交換過(guò)程等各單元子過(guò)程追求集成和優(yōu)化，尋求最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)；另一方面，

3、它采用數(shù)學(xué)模擬和物理模擬相結(jié)合的方法，從信息、任務(wù)、和方法等多種角度的集成對(duì)過(guò)程系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)，實(shí)施最優(yōu)操作、最優(yōu)控制，實(shí)現(xiàn)過(guò)程系統(tǒng)的綜合整體優(yōu)化。近十年來(lái)，現(xiàn)代信息技術(shù)(特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù))的飛躍發(fā)展，使人們能在數(shù)秒之間完成與世界上任何地方的通信，從而使地球變“小”了許多。這樣便導(dǎo)致世界市場(chǎng)的形成，并帶來(lái)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)：產(chǎn)品的生命周期越來(lái)越短；用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、品種和價(jià)格的要求越來(lái)越高。每個(gè)企業(yè)都面臨著求生存、爭(zhēng)發(fā)展的嚴(yán)峻考驗(yàn)。同時(shí)，日趨嚴(yán)峻的資源、環(huán)境及安全等方面的約束，要求過(guò)程工業(yè)企業(yè)必須利用先進(jìn)的信息、控制與系統(tǒng)技術(shù)，改善生產(chǎn)和管理。在這種情況下，九十年代

4、初借鑒于在機(jī)械、電子等制造行業(yè)得到蓬勃發(fā)展的CIMS概念，對(duì)于流程工業(yè)提出了CIPS(ComputerIntegratedProcessSystem)概念[1]。其目的是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及有關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，建立全企業(yè)或全廠的包括經(jīng)營(yíng)決策、管理信息、生產(chǎn)調(diào)度、監(jiān)督控制和直接控制在內(nèi)的管理及控制全部生產(chǎn)活動(dòng)的綜合系統(tǒng)，從而達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)能力的目的；其核心是“集成”，即通過(guò)多種技術(shù)的綜合，從而達(dá)到全企業(yè)或全廠的信息集成、任務(wù)集成、工具(或方法)集成和人機(jī)的協(xié)同工作。在國(guó)內(nèi)，近年來(lái)CIPS已經(jīng)開(kāi)始起步。據(jù)報(bào)道，中國(guó)石化總公司在齊魯石化煉油

5、廠、遼化化纖廠、茂明乙烯工業(yè)公司、福建煉油廠等進(jìn)行CIPS試點(diǎn)，在信息集成方面已取得了初步經(jīng)驗(yàn)。在理論研究方面，近幾年有不少關(guān)于CIPS的探索性文獻(xiàn)[2~3]，提出了過(guò)程工業(yè)CIPS的體系結(jié)構(gòu)。該功能結(jié)構(gòu)模型體現(xiàn)了遞階控制的思想和多層跨平臺(tái)概念，各功能層次所涉及的內(nèi)容、范圍不同，因而實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)平臺(tái)也不相同。二.化工過(guò)程現(xiàn)代集成系統(tǒng)