工業制造是國民經濟的重要支柱，是實現發展升級的國之重器。中國制造業如何由大變強，流程工業的智能轉型發展至關重要。

　　多年來，東北大學流程工業綜合自動化國家重點實驗室在中國工程院院士柴天佑的帶領下，面向國家流程工業高效化與綠色化的重大需求，開展基礎研究與前沿高技術研究，在大型全流程生産線成功建立節能降耗效果顯著的綜合自動化示範系統，為工業化和信息化深度融合樹立了典型示範，為我國流程制造業由“制造大國”向“制造強國”發展提供了科技支撐。

　　2017年，流程工業綜合自動化國家重點實驗室在信息領域32個國家重點實驗室評估中排名第一。

　　2018年，由實驗室獨立完成的“生産全流程多目标優化決策與控制一體化理論及應用”獲教育部自然科學一等獎。

　　2019年，項目帶頭人柴天佑院士帶領唐立新、劉騰飛、楊光紅、王良勇四位課題組成員，在進一步完善項目内容的基礎上進軍國家獎，最終“生産全流程多目标動态優化決策與控制一體化理論及應用”項目榮獲2019年度國家自然科學二等獎，且課題組成員均來自同一實驗室，這是一項東北大學流程工業綜合自動化國家重點實驗室獨家專屬的科學大獎。

　　潛心“系統” 挑戰科學難題

　　我國是冶金、石化、建材等原材料工業和電力等能源工業的制造大國，具有世界一流的加工裝備和信息化系統，但由于原礦和原料品位低、成分波動大，導緻技術人員難以準确、及時地決策和操作企業的綜合生産指标、加工裝備的運行指标和過程控制系統的設定值，加之某些工業過程存在未知幹擾、動态變化和反應機理不清等狀況，一般都難以建立數學模型進行分析，傳統控制技術更無法保證過程控制系統具有良好的動态特性，這就造成了生産過程中存在産品質量不穩定、能耗與物耗高等現實問題，根本無法滿足高效化和綠色化的工業制造目标。

　　“當前仍缺乏工業生産全流程的運行優化方法。”美國工程院院士、卡耐基梅隆大學L.T.Biegler 教授對此提出論斷，這是一個全球共性問題。Nature文章中也曾指出，“制造過程決策與控制過程集成是智能制造中的挑戰性難題。”

　　面對這一科學難題，東北大學流程工業綜合自動化國家重點實驗室從實際問題中提煉出工業過程決策與控制一體化的研究方向，将目光鎖定多層次、多尺度、多沖突目标動态優化決策與控制一體化及其在工業應用中的核心基礎問題。經過十多年的深入研究，取得了三項關鍵性突破：

　　1.率先提出了以綜合生産指标優化為目标、由運行指标優化決策、工業過程運行優化控制與高動态性能控制三層結構組成的決策與控制一體化系統架構；

　　2.率先提出了多層次、多尺度、多沖突目标的生産全流程智能優化決策算法；

　　3.率先提出具有綜合複雜性的工業過程高動态性能控制系統設計方法。這三大發現點為解決工業生産全流程的運行優化奠定了理論基礎。

　　巴布亞新幾内亞瑞木鎳钴冶煉生産線全流程自動化系統、越南林同氧化鋁生産線全流程自動化系統、越南仁基氧化鋁生産線全流程自動化系統、酒鋼新建選礦生産線全流程自動化系統……

　　實驗室研究成果先後應用于氧化鋁、電熔鎂砂、鎳钴、赤鐵礦選礦等生産全流程，顯著提高了産品質量與生産效率，降低了能耗與物耗，為流程工業智能制造提供了重要的科技支撐。

　　專心論文 研究成果連登國際頂尖期刊

　　沿着東北大學建築學館東側的台階拾級而上，是流程工業綜合自動化國家重點實驗室，這始終精準運算着流程工業的時代理想。理論發現看似偶然，實際上離不開實驗室長期的研究積累。

　　“實驗室晚上9點時工作人員的數量之多令人吃驚，在研究經費和科技獲獎方面取得的成績令人贊歎，柴天佑取得的成就在國際自動化領域不可比拟。”2015 年，IEEE控制系統協會前主席Maria Elena Valcher教授對實驗室進行訪問時如此評價。

　　2018年，現任主席Francesco Bullo教授再次來訪時作出了同樣評價：“流程工業綜合自動化國家重點實驗室是一個真正獨一無二且令人敬佩的研究中心，聚焦複雜工業過程自動化與綠色化方向上的控制科學與技術轉化。”

　　國家自然科學獎是在一個領域長期積累、原始創新的結果，光鮮亮麗的背後是實驗室每一個人十多年艱辛而不懈的付出。有時一個實驗重複幾十遍，有時一篇論文修改上百遍，無數次開到接近淩晨的研讨會，這一切讓實驗室每一個人都認識到任何成績的取得都沒有捷徑可走，都需要付出加倍的汗水和努力，都需要高度的專注和漫長的淬火。

　　一路拼搏赢得一路凱歌！經多年積澱，實驗室将科學前沿探索研究中取得的系統性原創成果總結凝練，撰寫為高水平科研論文，在國際舞台大放異彩。實驗室率先在國際自動化領域權威期刊上發表多篇學術論文：

　　在國際控制領域重要成果綜述的IFAC會刊Annual Review in Control上發表了運行優化反饋控制領域文章；

　　在國際控制領域頂級期刊Automatica以長文發表動态優化研究成果；

　　在IEEE Transactions on Automation Science and Engineering上發表生産全流程優化控制領域文章；

　　在IEEE Transactions on Evolutionary Computation上發表綜合生産指标優化決策領域文章；

　　在IEEE Transactions on Automation Science and Engineering上發表全流程生産指标優化決策領域文章；

　　在IEEE Transactions on Neural Networks上發表全流程生産指标預報領域文章……

　　實驗室還以項目為依托在IEEE彙刊和IFAC會刊發表論文百餘篇，其中，4篇論文在重要國際期刊與重要國際會議獲獎，4篇論文在國内自動化領域頂級期刊獲獎。

　　柴天佑先後在美英加日等國舉辦的IEEE和IFAC系列國際會議上作大會特邀報告17次。這一項目成果的研究方向更被寫入國際自控聯(IFAC)引領未來自動化發展方向白皮書《Systems Control for the Future of Humanity》，作為未來國際自動化發展方向之一。實驗室的原始理論創新在國際控制領域樹起了“中國智造”的一面旗幟。

　　攀登科學高峰，永無止境。近年來，随着移動互聯網、雲計算和人工智能技術的發展，工業過程決策與控制可利用的信息也越來越多，如何進一步發展生産全流程優化決策與控制一體化理論和方法，滿足智能制造的新需求，成為研究團隊正在攀登的山峰。

　　“需要将建模、控制、優化與人工智能技術相結合，充分利用複雜生産制造流程的物理資源，開展在頻繁幹擾等動态環境下複雜生産全流程智能優化決策與智能自主控制一體化理論與方法的研究，為發明具有自主知識産權的複雜生産全流程運行優化控制核心技術打下堅實的理論基礎。”柴天佑将帶領團隊将繼續探秘工業人工智能的未抵之境。

　　責任編輯：管珊珊 李晨

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