挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律是重中之重

制造業(yè)，特別是流程制造業(yè)，其生產(chǎn)過程的能源系統(tǒng)具有能源轉(zhuǎn)換傳遞環(huán)節(jié)、能源應(yīng)用環(huán)節(jié)和能源回收環(huán)節(jié)的“三環(huán)節(jié)”復(fù)雜大系統(tǒng)的特性，其能源流和物料流的數(shù)據(jù)不僅量大而且數(shù)據(jù)耦合性強。這些由時間序、位置序和參數(shù)序組成的三維耦合大數(shù)據(jù)，是制造業(yè)的綠色“礦藏”。充分挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律，優(yōu)化智能化過程用能，提高用能效率，是深入研發(fā)“互聯(lián)網(wǎng) +節(jié)能”技術(shù)的重中之重。

——劉煥彬

記者：為什么說充分挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律，優(yōu)化智能化過程用能，提高用能效率，是深入研發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+節(jié)能”技術(shù)的重中之重？

劉煥彬：之所以這樣說有兩點原因。一是找到了生產(chǎn)過程規(guī)律就可以實現(xiàn)更為顯著的節(jié)能增效。目前的優(yōu)化、精細化用能管理已經(jīng)取得了明顯的節(jié)能效果，但是這一成績是在還沒有完全了解生產(chǎn)過程規(guī)律的情況下取得的。掌握了生產(chǎn)過程規(guī)律，節(jié)能增效的潛力就會更大，因為絕大部分能源都是在生產(chǎn)過程中消耗的。二是由于目前還沒有很好的方法去獲取表述各種生產(chǎn)規(guī)律的數(shù)學(xué)模型，隨著新一代信息技術(shù)發(fā)展，寄希望用大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)據(jù)挖掘、人工智能技術(shù)等，從工業(yè)大數(shù)據(jù)中挖掘出蘊含在其中的規(guī)律，即從中建立生產(chǎn)過程相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。但迄今這種技術(shù)方法尚未成熟還處于探索和研發(fā)中。

記者：結(jié)合您的工作實際談?wù)勍诰蛏a(chǎn)過程隱含的規(guī)律如何難？

劉煥彬：我搞了30多年的生產(chǎn)過程建模研究。迄今，大多是通過理論方法或?qū)嶒灧椒榛A(chǔ)建立過程數(shù)學(xué)模型去表達生產(chǎn)過程的規(guī)律，然后把其運用到生產(chǎn)中去進行過程自動控制或優(yōu)化。這種方法對于簡單的小系統(tǒng)有效，但對復(fù)雜一些的大系統(tǒng)，效果不明顯。主要是因為許多復(fù)雜過程的數(shù)學(xué)模型難于建立，或者即使建起來了由于模型過于復(fù)雜而很難計算出來，或者即便是算出來了，也不一定適用。因為用上述方法得到的模型和計算結(jié)果往往是建立在許多特定或假設(shè)條件下得到的，難于適應(yīng)千變?nèi)f化的過程。然而，要使生產(chǎn)過程優(yōu)化和智能化，準確的過程模型是一定要有的。

記者：有沒有具體事例？

劉煥彬：20世紀90年代后期，我參加過國家973項目——能源三環(huán)節(jié)系統(tǒng)研究的部分工作。21世紀初，我們團隊到具有熱電聯(lián)供的江門甘蔗化工廠現(xiàn)場，探索利用上述研究成果去架構(gòu)該廠的三環(huán)節(jié)系統(tǒng)和建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。聯(lián)合制漿造紙企業(yè)的能源系統(tǒng)是一個典型的三環(huán)節(jié)大系統(tǒng)，如何準確把握這個大系統(tǒng)？我們希望通過閉環(huán)的三環(huán)節(jié)去描述。第一個環(huán)節(jié)是能量源轉(zhuǎn)化與輸送環(huán)節(jié)，主要是熱電車間和堿與生物質(zhì)能源回收車間。在這個環(huán)節(jié)中，把煤和黑液（生物質(zhì)能源）依次轉(zhuǎn)化成熱-蒸汽-機械能，然后推動渦輪發(fā)電機發(fā)電，再后把熱和電輸送到各個用能車間去。第二個環(huán)節(jié)是能源利用環(huán)節(jié)。能源利用環(huán)節(jié)包括工廠各用能車間和單位。第三個環(huán)節(jié)是能源回收環(huán)節(jié)，把低等級和廢熱回收利用。過去對三個環(huán)節(jié)是相互開環(huán)進行研究，成為信息孤島。我們希望把這三個環(huán)節(jié)做成閉環(huán)，作為一個相互耦合循環(huán)的大系統(tǒng)去研究，希望找到包括三個環(huán)節(jié)的大系統(tǒng)的規(guī)律，然后通過大系統(tǒng)的優(yōu)化去實現(xiàn)節(jié)能。研究過程中，我們成功地架構(gòu)了制漿造紙聯(lián)合企業(yè)的三環(huán)節(jié)體系，也建立了很多設(shè)備和過程小系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建了三環(huán)節(jié)系統(tǒng)的能流圖。但是要把三個互相耦合循環(huán)的環(huán)節(jié)統(tǒng)一起來，建立一個大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型難度卻很大。我們曾經(jīng)應(yīng)用序貫?zāi)K仿真方法去解決，效果也不是很好。主要問題是有一些過程的數(shù)學(xué)模型難于建立，復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型缺少好的分析計算方法，難于快速計算出結(jié)果，結(jié)果是模型的準確度不高、適應(yīng)性不強。