近日，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部等七部門聯(lián)合印發(fā)《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設(shè)備更新實(shí)施方案》，其中提到推動(dòng)石化化工老舊裝置安全改造，妥善化解動(dòng)設(shè)備故障率高等安全風(fēng)險(xiǎn)。
擁有32年一線工廠從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的中國(guó)工程院院士高金吉在接受新華網(wǎng)專訪時(shí)表示，對(duì)于高危流程工業(yè)而言，確保安全可靠長(zhǎng)周期運(yùn)行至關(guān)重要。
他認(rèn)為，真正的創(chuàng)新源于工程實(shí)踐?！皬娜斯ぶ悄艿饺斯ぷ杂瑥淖詣?dòng)化到自愈化，這是未來(lái)發(fā)展的必然。我國(guó)擁有世界上最全的工業(yè)門類以及數(shù)量最多的裝備，應(yīng)率先開展這方面的探索，為世界做出貢獻(xiàn)。”
以下為訪談實(shí)錄：
新華網(wǎng)：聚焦制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，您認(rèn)為當(dāng)前我們推進(jìn)智能制造的過(guò)程中還有哪些薄弱點(diǎn)？
高金吉：美國(guó)紐約大學(xué)懷特（P.K.Wright）教授和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)布恩（D.A.Bourne）教授合作了一本書叫做《制造智能》，講的是智能機(jī)器在沒(méi)有人操作情況下能夠生產(chǎn)出小批量的產(chǎn)品。我認(rèn)為，智能機(jī)器實(shí)際上就是人工智能，沒(méi)人監(jiān)管、沒(méi)人操作就意味著自動(dòng)化，所以智能制造的初衷就是人工智能+自動(dòng)化。我覺(jué)得，智能制造對(duì)離散制造行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化自動(dòng)生產(chǎn)，比如德國(guó)提出的工業(yè)4.0，應(yīng)用于機(jī)器制造業(yè)、汽車行業(yè)，都是非常好的。
圖為中國(guó)工程院院士高金吉（新華網(wǎng) 朱家齊 攝）
不過(guò)，石化冶金、煤化工等長(zhǎng)周期、連續(xù)生產(chǎn)且易燃易爆、高負(fù)荷的高危流程工業(yè)，在安全可靠、長(zhǎng)周期運(yùn)行方面仍是薄弱環(huán)節(jié)，如果生產(chǎn)中斷將造成較大損失。人工智能技術(shù)對(duì)生產(chǎn)裝備能夠起到監(jiān)測(cè)診斷作用，如果機(jī)器振動(dòng)等超標(biāo)能夠智能維修，可以提前預(yù)警，就能減少造成重大損失。我認(rèn)為，對(duì)于高危流程工業(yè)而言，應(yīng)該在流程智能制造的基礎(chǔ)上，考慮到流程工業(yè)的安全可靠，因此我提出裝備能夠“自主健康”是新的發(fā)展方向。
新華網(wǎng)：針對(duì)您提出“高危流程工業(yè)要高質(zhì)量發(fā)展，必須實(shí)現(xiàn)安全可靠長(zhǎng)周期運(yùn)行”的觀點(diǎn)，您認(rèn)為智能制造應(yīng)朝著什么方向發(fā)展？如何實(shí)現(xiàn)人工自愈賦能裝備自主健康？
高金吉：如何保證高危流程工業(yè)長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，我在工廠工作32年，對(duì)此深有體會(huì)。機(jī)器在運(yùn)行過(guò)程中除突發(fā)故障外，出現(xiàn)其他故障都會(huì)有一個(gè)過(guò)程，
如果能夠在過(guò)程的早期發(fā)現(xiàn)并查找故障產(chǎn)生的原因，采取對(duì)應(yīng)的措施，就可以避免故障發(fā)生。
依照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括智能設(shè)備在內(nèi)，超標(biāo)停車，人來(lái)檢修的做法一直延續(xù)至今。我回到北京化工大學(xué)任教后開始這方面研究，中醫(yī)講“自主調(diào)控是治療學(xué)的第一原理”，人體的自愈機(jī)制令我受到啟發(fā)。從瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)到現(xiàn)在兩三百年的時(shí)間里，機(jī)器出了問(wèn)題都是靠著人檢修，有沒(méi)有可能實(shí)現(xiàn)機(jī)器做到自我修復(fù)、不依靠人？人工智能會(huì)使機(jī)器更聰明，人工自愈可讓機(jī)器更健康，我覺(jué)得這是未來(lái)的發(fā)展方向。
2003年，我在國(guó)際會(huì)議上首先提出過(guò)程裝備自愈的原理；2010年我在日本召開的國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)上提出工程自愈論的概念；2018年我在《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》發(fā)表文章，提出人工自愈、自愈調(diào)控和裝備自主健康。對(duì)于機(jī)器而言，看輸出是否滿足要求，沒(méi)滿足就調(diào)輸入，這是自動(dòng)控制；自愈調(diào)控是診斷機(jī)器產(chǎn)生異常、產(chǎn)生故障的原因和條件，然后想辦法能夠抵消掉，這樣機(jī)器就可以既不報(bào)警又不停車，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)未來(lái)裝備高質(zhì)量發(fā)展非常有用，所以我在智能化的基礎(chǔ)上提出自愈化。
自愈化包括自修復(fù)、代償、故障防止、自愈調(diào)控等幾方面。人工自愈是在人工智能的基礎(chǔ)上溯源診斷，把問(wèn)題弄清楚，然后自行采取措施。特別注意的是，這個(gè)采取措施并不是人為停機(jī)采取措施，而是賦予機(jī)器的自愈機(jī)制。
以發(fā)達(dá)國(guó)家提出的非正常工況管理為例，指的是計(jì)算機(jī)智能監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)異常，提醒操作者進(jìn)行調(diào)整。但如果賦予機(jī)器自愈機(jī)制，讓機(jī)器去自動(dòng)識(shí)別異常工況，自適應(yīng)調(diào)整，那就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，從這個(gè)角度講，人工自愈是在人工智能基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。
從人工智能到人工自愈，從自動(dòng)化到自愈化，這是未來(lái)發(fā)展的必然。我認(rèn)為，在我們?cè)谘b備設(shè)計(jì)的時(shí)候就應(yīng)考慮到這個(gè)問(wèn)題，在整個(gè)工藝過(guò)程中考慮到非正常工況的自愈調(diào)控，就能夠保證裝備的安全、過(guò)程的長(zhǎng)周期運(yùn)行以及保證高危流程工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展起來(lái)。
新華網(wǎng)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)被視為第四次工業(yè)革命重要基石。在您看來(lái)，這些年我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)取得了哪些方面的成果？
高金吉：2012年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念由美國(guó)GE公司首先提出，他們要把工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)上，用于400萬(wàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，后來(lái)又推出GE Predix平臺(tái)。我們團(tuán)隊(duì)在討論時(shí)我說(shuō)到，GE公司做的是航空發(fā)動(dòng)機(jī)，團(tuán)隊(duì)大部分是IT人員，掌握了3000多萬(wàn)條數(shù)據(jù)，但他們對(duì)民用工業(yè)機(jī)器并不了解，光有數(shù)據(jù)還不夠，還應(yīng)該了解機(jī)器的故障機(jī)理。
1997年，MIT和斯坦福大學(xué)組織召開研討會(huì)，討論因特網(wǎng)如何對(duì)機(jī)器進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。同樣在1997年，我在廣州中設(shè)協(xié)組織的國(guó)際工程設(shè)備工程大會(huì)上主旨演講，代表中石化和遼陽(yáng)石油化纖公司（以下簡(jiǎn)稱遼化）介紹如何應(yīng)用因特網(wǎng)對(duì)裝備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。從學(xué)術(shù)角度，我們的企業(yè)與美國(guó)名?；臼峭降摹?/p>
當(dāng)年，在遼化試車過(guò)程中，很多機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，我們半夜到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，觀察等待幾個(gè)小時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)組不振了。沒(méi)想到我們剛回到家，被告知機(jī)組又出現(xiàn)振動(dòng)。當(dāng)時(shí)我就在想，能不能用計(jì)算機(jī)將數(shù)字記錄下來(lái)，我們來(lái)進(jìn)一步分析，實(shí)際上這就是數(shù)字化的開始。
1987年，我們研究所斥資17萬(wàn)美元購(gòu)置M6000監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，沒(méi)想到在1988年1月就派上用場(chǎng)。半夜11點(diǎn)，機(jī)器出現(xiàn)同頻振動(dòng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示四個(gè)同頻振動(dòng)都振起來(lái)了。我們判斷原因是掉葉片，必須開蓋檢查。當(dāng)時(shí)的情況是，如果開蓋檢查，將損失3天的生產(chǎn)時(shí)間；但如果不打開蓋，我判斷有可能會(huì)出大問(wèn)題。經(jīng)過(guò)激烈討論，終于在第二天凌晨6點(diǎn)打開蓋，證實(shí)了確實(shí)由于掉葉片導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)。通過(guò)這件事，避免了重大事故，驗(yàn)證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)起到很大的作用。后來(lái)上第二期工程的時(shí)候，我建議關(guān)鍵機(jī)組也要上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來(lái)保證預(yù)警和安全，維修也能做到有的放矢。
1991年，當(dāng)時(shí)國(guó)際市場(chǎng)上還沒(méi)有數(shù)字監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，作為公司的副總工程師，我就組織儀表廠、機(jī)械研究所、信息中心一起研發(fā)局域網(wǎng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并在1995年二期工程實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，在預(yù)知維修、確保安全運(yùn)行方面發(fā)揮了很大作用。
2002年，我在北京化工大學(xué)組織團(tuán)隊(duì)和中石油合作，開發(fā)關(guān)鍵機(jī)組基于因特網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，把遼化和大慶的裝備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)放到一個(gè)平臺(tái)上，能夠診斷、預(yù)警、減少故障。至今已積累故障案例超過(guò)2萬(wàn)個(gè)。正是這些案例，讓我深切地領(lǐng)悟到，要診斷好設(shè)備，必須將設(shè)備機(jī)理與大數(shù)據(jù)分析有效結(jié)合，才能溯源診斷機(jī)組出現(xiàn)問(wèn)題的根本原因，分析產(chǎn)生的條件和原因。據(jù)用戶反饋信息統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)診斷準(zhǔn)確率超過(guò)90%。
我國(guó)高危流程工業(yè)開展智能診斷工作較早。早先遼化從法國(guó)引進(jìn)的關(guān)鍵機(jī)組運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題，應(yīng)用便攜儀器檢測(cè)和從國(guó)外引進(jìn)的M6000實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，1985年我們自主開發(fā)了監(jiān)測(cè)診斷維修決策系統(tǒng)，通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析故障原因，提出狀態(tài)維修建議書，指導(dǎo)對(duì)癥下藥有的放矢去維修，并要求各廠執(zhí)行后要反饋結(jié)果，以完善我們的診斷知識(shí)規(guī)則。
正是基于監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)，遼化當(dāng)時(shí)13臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)、400多臺(tái)重要設(shè)備，十年間故障停車臺(tái)次減少90%，同時(shí)延長(zhǎng)了運(yùn)轉(zhuǎn)周期，從全公司一年一大修，變成三年兩修，再到后來(lái)三年一修，走在行業(yè)前列。監(jiān)控診斷系統(tǒng)的作用是能夠把問(wèn)題搞清楚，在此基礎(chǔ)上我們才可以考慮如何讓裝備自愈，不再發(fā)生故障。
新華網(wǎng)：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與人工智能、人工自愈對(duì)于推進(jìn)智能安健制造、新型工業(yè)化起到哪些助推作用？
高金吉：人工自愈可以賦予裝備自主健康。流程工業(yè)企業(yè)分為資源規(guī)劃系統(tǒng)ERP、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES和控制系統(tǒng)PCS三個(gè)層次，但實(shí)際上對(duì)高危流程工業(yè)還不夠，因?yàn)樵诎踩矫嬷皇遣捎脟?guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這意味著如果超標(biāo)了，機(jī)器就得停下來(lái)檢修導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，如果處理不及時(shí)還有可能產(chǎn)生其他問(wèn)題，造成更大損失。因此我提出應(yīng)該加上第四層，即故障自愈和異常工況自愈調(diào)控系統(tǒng)。
與前三次工業(yè)革命相比，我覺(jué)得第四次工業(yè)革命應(yīng)加上人工自愈和裝備自主健康，并應(yīng)用故障自愈調(diào)控系統(tǒng)和非正常工況自愈調(diào)控系統(tǒng)，才能保證流程工業(yè)安全可靠、自主健康長(zhǎng)周期運(yùn)行，又能提高效益，這一點(diǎn)我覺(jué)得意義非常重大。
目前，智能制造中還沒(méi)有提到這個(gè)問(wèn)題。我國(guó)擁有世界上所有的工業(yè)門類和數(shù)量最多的裝備，應(yīng)率先開展這方面的科技發(fā)展戰(zhàn)略，在保證機(jī)器能夠長(zhǎng)周期安全運(yùn)行、無(wú)人值守、智能安健制造方面走在前面。
新華網(wǎng)：如何推進(jìn)智能安健制造促進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展？您建議應(yīng)采取哪些政策措施？
高金吉：首先，我們國(guó)家應(yīng)該鼓勵(lì)原創(chuàng)，這點(diǎn)我覺(jué)得非常重要。應(yīng)該鼓勵(lì)我們工廠的工程技術(shù)員、科技人員在實(shí)踐一線提出的原理和方法。實(shí)話說(shuō)，我國(guó)石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究和應(yīng)用是走在靠前的，應(yīng)該總結(jié)我們自己的經(jīng)驗(yàn)。
其次，我們現(xiàn)在考核的一流學(xué)科都是延續(xù)下來(lái)的傳統(tǒng)學(xué)科，這些學(xué)科的設(shè)置是否最合理并沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格科學(xué)論證。真正的創(chuàng)新不是靠單一學(xué)科，而是靠特色和交叉學(xué)科，人工智能、智能制造都是交叉學(xué)科，所以要鼓勵(lì)學(xué)科交叉融合。我們團(tuán)隊(duì)從2001年開始建設(shè)診斷與自愈工程研究中心，在發(fā)展過(guò)程中做了很多交叉學(xué)科創(chuàng)新的事。我覺(jué)得應(yīng)該在鼓勵(lì)一流學(xué)科建設(shè)的同時(shí)，更應(yīng)該鼓勵(lì)特色和創(chuàng)新交叉學(xué)科，這點(diǎn)非常重要。
第三，企業(yè)數(shù)字化升級(jí)改造除了搞智能化外，也應(yīng)該搞自愈化，特別是現(xiàn)在提出來(lái)要設(shè)備更新。我們?cè)瓉?lái)是想朝著智能化方向發(fā)展，同時(shí)也應(yīng)該把自愈化技術(shù)加進(jìn)來(lái)，讓它保證安全長(zhǎng)周期運(yùn)行，或?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守本質(zhì)安全化。
裝備更新不能只圖短平快，得經(jīng)過(guò)測(cè)試分析，找出設(shè)備上的問(wèn)題。如果設(shè)備和過(guò)程不和諧，大馬拉小車，那應(yīng)該測(cè)試分析然后重新節(jié)能設(shè)計(jì)，在原來(lái)基礎(chǔ)上改進(jìn)；同時(shí)把健康監(jiān)測(cè)、抑制振動(dòng)、自動(dòng)平衡、故障防止等先進(jìn)技術(shù)用到裝備上，這才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的升級(jí)。不是說(shuō)限期把之前舊的換成新機(jī)器就行了，新的必須得比原來(lái)的好，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、自愈化升級(jí)在役再制造。
最后，我們國(guó)家裝備門類齊全，數(shù)量最多，如何在裝備上率先發(fā)展新的科技發(fā)展戰(zhàn)略，用人工自愈和自主健康技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)新的科技變革，我們要走在前列。同時(shí)鼓勵(lì)原創(chuàng)、鼓勵(lì)工程應(yīng)用，把我國(guó)裝備制造和高危流程行業(yè)搞得更好，對(duì)國(guó)際上也是貢獻(xiàn)。
