【CAC 2018分论坛】专题论坛：流程工业控制与优化

2018 年 11 月 22 日 中国自动化学会

中国自动化大会是由中国自动化学会主办的国内最高层次的自动化、信息与智能科学领域的大型综合性学术会议，2018年中国自动化大会（CAC2018）的主题为“自动化创造智慧社会”，大会将于2018年11月30日至12月2日在西安召开。本次大会由西安交通大学承办。

CAC 2018将为全球自动化、信息与智能科学领域的专家学者和产业界的同仁展示创新成果、展望未来发展的高端学术平台，加强不同学科领域的交叉融合，引领自动化、信息、智能科学与技术的发展。

今天为大家介绍的是CAC 2018专题论坛：流程工业控制与优化的背景，及相应的两位论坛主席与八位报告专家。

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专题背景

石化、化工、冶金、钢铁等流程工业是我国国民经济的重要支柱，是先进制造业的核心，也是促进社会发展的重要力量和保持我国经济持续健康发展、全面建设小康社会和构建和谐社会的重要支撑。现代工业过程中资源和能源利用高度密集，其系统优化运行水平不但直接影响企业的竞争力，而且对实现国家节能减排目标和解决资源、能源和环境问题影响巨大。过程控制学者以绿色低碳为目标，综合利用信息技术、能效技术、优化与调度等理论方法和技术实现流程工业制造过程的低能耗和低排放，已取得丰硕的研究成果，在多个行业生产中进行了成功应用，对实现产业“绿色转型”起到关键作用。本专题将集中报告反映近年来我国学者在流程工业控制与优化领域取得的成果。

论坛主席及报告专家

论坛主席

论坛主席简介：李少远，教授，1997年南开大学计算机与系统科学系获得博士学位，2000年上海交通大学控制科学与工程博士后流动站出站后留校，研究方向为自适应预测控制、满意优化控制和生产全过程系统的优化控制，在国内外学术杂志上发表学术论文180余篇，SCI和EI收录论文100余篇，承担了包括国家自然科学基金、国家863计划在内的国家级科研项目10余项，由科学出版社出版学术专著3部，主要成果获得2017年国家自然科学二等奖(第二完成人)，2016年中国自动化学会自然科学一等奖(第一完成人)，2006年上海市自然科学一等奖(第一完成人) ，2008年获得国家杰出青年基金资助，2010年获得杨嘉墀科技奖二等奖，入选国家百千万人才计划。

李少远教授担任中国自动化学会副理事长，中国自动化学会过程控制专业委员会副主任和上海市自动化学会理事长等职，担任教育部自动化类专业教学指导委员会副主任，国务院学科评议组成员(控制科学与工程)等学术职务。曾任第四届全球智能控制与自动化大会IPC秘书长，2009 IEEE CDC-CCC会议的Organization Chair，担任三个国际杂志以及《自动化学报》、《控制理论与应用》、《控制与决策》等杂志的编委。

论坛主席简介：苏宏业，博士，教授，博导，工业控制技术国家重点实验室主任，浙江大学智能系统与控制研究所所长，国家杰出青年基金和创新研究群体项目获得者, 长江特聘教授，国家万人计划创新领军人才。近年来与他人合作发表SCI收录学术期刊论文100余篇，SCI他引4500余次，出版中英文专著6本，获得授权发明专利37项。现任国际期刊JIMO主编、自动化学报编委，国际标准化委员会ISO TC184/SC5 WG5与WG12召集人，中国自动化学会常务理事，中国仪器仪表学会智能工厂专委会常务副理事长，浙江省自动化学会理事长, 国家标准会委员会SAC/TC159 SC5主任委员等职务。

报告专家

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12月1日下午报告专家

报告专家简介：谢磊教授致力于控制系统性能评估与诊断、流程工业控制系统安全、控制与优化理论、技术及实现，流程企业两化融合、智能制造等领域的研究。以第一、通讯作者发表40余篇SCI检索；合作出版专著两本、教材一本；授权发明专利11项；研究成果获2014年浙江省自然科学奖二等奖一项(排名3)；负责NSFC, 863及企业课题10项；参与制定先进控制与优化领域第一项国际标准(ISO 15746-1)；入选浙江省151人才计划第三层次；获2017年度浙江省自然科学基金杰出青年项目。

报告题目：工业数据时频分析研究

报告摘要：时频分析作为分析时变、非平稳信号的有力工具，现已成为现代信号处理研究的一个热点。工业过程数据通常是采集于非线性、非平稳过程的调制、有噪信号。由于时频分析方法可有效提供时间域与频率域的联合分布信息，近年来工业数据的时频分析研究受到越来越多的重视。

本次报告以工业过程振荡监测为应用案例，主要介绍以希尔伯特黄变换（经验模式分解）为代表的现代时频分析方法的工业应用价值。本报告同时分析了现有多维时频分析方法的局限性，并在此基础上介绍本课题组近期所完成的相关研究成果。

报告专家简介：杜文莉，博士、教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授。华东理工大学信息科学与工程学院院长、化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室副主任。长期从事化工过程先进控制与优化技术研究工作，重点围绕化工过程优质、节能、降耗、减排等优化运行需求，针对乙烯、PTA等炼化生产过程，开展了化工过程混合建模、智能控制以及实时优化方法与技术的研究。近年来主持承担了国家自然科学基金项目、国家973子课题、国家863计划等10余项国家和省部级项目的研究，在化工过程半参数化混合建模、非线性系统神经网络辨识与控制、工业过程多目标动态优化等方面取得了特色成果。相关研究工作在大型石化工业装置上进行了成功应用示范，取得了良好节能降耗效果。研究成果分别获得国家科技进步二等奖4项、省部级一等奖9项等17项科技奖励；申请国家发明专利46项，其中授权29项，1项获得2007年上海市发明专利一等奖；发表SCI、EI检索学术论文90余篇。

报告题目：乙烯装置效益最大化的优化运行技术

报告摘要：针对乙烯生产过程面临的市场多变、原料结构多样以及裂解反应过程运行特性时变等诸多难点，如何从裂解过程的复杂反应机理出发，优化配置其裂解原料、提高高附加值产品总收率并降低能耗是目前乙烯行业发展的重点与关键。报告从反应/传递耦合特性出发，介绍了裂解反应过程运行特性表征的建模方法；从调度与操作优化一体化出发，介绍了裂解原料与炉群负荷优化配置的实现方法，并给出了多装置间乙烯装置全流程协同优化系统结构与实现过程，通过工业应用实例展示应用效果。

报告专家简介：乔俊飞，教授，博士生导师。教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年基金获得者、国家百千万人才工程入选者，享受国务院政府特殊津贴，计算智能与智能系统北京市重点实验室主任。中国人工智能学会常务理事，中国自动化学会理事，《自动化学报》、《电子学报》等期刊编委。

主要从事智能计算与智能优化控制领域研究工作，在智能特征建模、自组织控制和智能优化方面取得系列成果。先后承担国家、省部级项目20余项，在Automatica、IEEE Trans.刊物、自动化学报等国际国内权威期刊上发表学术论文百余篇，获得授权美国、中国发明专利30余项，研究成果曾获得教育部科技进步奖一等奖等省部级奖3项。

报告题目：城市污水处理优化运行面临的机遇与挑战

报告摘要：党的十九大报告指出：要加快生态文明体制改革，着力解决突出环境问题，加快水污染防治，建设美丽中国。随着我国城市化进程的加速，城镇污水已经占据主导地位。2016年全国废水排放总量达735.3亿吨，其中城镇污水占72.8%。初步估计，到 2020年城市污水处理运营市场值将达到1000亿元，为城市污水处理行业的发展带来前所未有的机遇。但是，城市污水处理过程固有的不确定性、非平稳运行等特点，实现其优化运行异常困难。与国外城市污水处理厂相比，我国城市污水处理厂具有单体规模大、水源复杂多变等独特的特点，目前没有成熟优化运行技术可供借鉴，污水处理厂优化运行面临着巨大的挑战。因此，必须有更多的自动化领域的专家学者投身污水处理行业，进行自主研发其优化运行技术，促进、引领污水处理行业技术进步。

报告专家简介：张颖伟，教授，1993年本科毕业于哈尔滨工业大学，分别于1998年和2000年于东北大学获得硕士和博士学位，现为东北大学教授。研究方向为数据驱动的复杂工业流程建模与监控。与实验室老师和同学们合作，瞄准国际控制工程发展研究前沿，面向我国重大需求，紧紧围绕冶金流程等的建模、监测、质量预报和安全控制的主题开展基础性、原创性和系统性的研究，取得了一系列具有国际影响的研究成果。近五年研究成果发表在IEEE Transactions on Industrial Informatics、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Control Systems Technology、 AIChE Journal、Journal of Process Control、Computers & Chemical Engineering、Chemical Engineering Science、Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 和《自动化学报》等国内外权威杂志上一百余篇。

报告题目：基于数据的安全高效深地开采技术

报告摘要：安全高效深地开采已成为深部采矿亟待解决的关键问题。重点报告以下内容：1）地下矿井无人采矿连续崩落和充填工艺技术；2）地下矿井自动化三维建模与分析技术；3）地下矿山无轨装备智能优化控制技术；4）基于人工智能的远程交互和矿井可视化技术。

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12月2日下午报告专家

报告专家简介：殷翔，男，1991年生，上海交通大学自动化系副教授，博士生导师，国家“青年千人”计划入选者。2012年本科毕业于浙江大学，2017年于美国密西根大学获博士学位，2017年起任职上海交通大学自动化系。主要研究方向包括信息物理系统的安全分析与防护，离散事件系统的控制与诊断，以及控制系统中的形式化方法。目前已在国际著名期刊、会议上发表论文40余篇，其中在IEEE TAC和Automatica上发表第一作者论文16篇。现担任IEEE控制系统协会离散事件系统委员会共同主席以及《控制理论与应用》青年编委会委员。曾获IEEE CDC最佳论文提名奖，IFAC WODES最佳论文提名奖等荣誉，入选福布斯30岁以下精英榜。

报告题目：信息物理系统的形式化分析与控制

报告摘要：Cyber-physical systems are at the core of key infrastructure in our society, from transportation to power distribution and medical devices, to name but a few areas. Ever-increasing demands for safety, security, performance, and certification of these critical systems put stringent constraints on their design and necessitate the use of formal model-based approaches to synthesize provably-correct feedback controllers. Unfortunately, today’s design tools to handle these requirements are inadequate. In this talk, we present recently developed formal methodologies for control and diagnosis of cyber-physical systems. We will present correct-by-construction design approach for controller synthesis, which produces controllers that are provably safe and correct. Then we will discuss how to use formal model-based approach for the purpose of fault diagnosis. Finally, we will discuss how to leverage fault diagnosis techniques for security analysis of CPS.

报告专家简介：丁进良，东北大学教授、博士生导师。长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者，现任流程工业综合自动化国家重点实验室副主任。长期从事复杂工业过程智能建模与智能优化与控制、生产全流程运行优化、计算智能及其应用研究。先后主持和参与国家自然科学基金重大项目课题、面上与青年项目、973、863等科研项目20余项。发表论文100余篇，获IFAC会刊Control Engineering Practice 2011-2013年度最佳论文奖。获得发明专利17项、计算机软件著作权11项。获第十四届中国青年科技奖、国家技术发明二等奖1项（排名第2）和省部级一等奖2项。

报告题目：复杂工业系统运行优化：基于计算智能的方法

报告摘要：流程制造业在国民经济中占有基础性的战略地位，智能制造是提高其竞争力的必然选择，如何实现流程制造业的智能优化制造为自动化提出了新的挑战与机遇。围绕流程行业的复杂工业系统全局优化的实际需求，以实际工业过程为背景，在深入分析复杂工业系统运行优化问题特征与关键科学问题的基础上，引入计算智能，研究实现全局优化的复杂工业系统运行优化方法。并探讨下一步研究的关键问题。

报告专家简介：朱群雄，现任智能过程系统工程教育部工程研究中心主任、北化高科食品安全大数据研究院院长、北京市科协常委、北京自动化学会理事长、中国自动化学会常务理事、中国化工学会理事、中国自动化学会过程控制专委会副主任、中国化工学会信息技术应用专委会副主任等。近几年主持国家级、省部级和企业项目40余项，开展智能建模与优化、故障诊断与报警管理、大数据科学与工程、能效评价与优化等研究与应用工作。发表学术论文300余篇，数据挖掘、智能优化和智能控制等研究获省部级科技进步一等奖2项、二等奖1项；北京市教学名师，北京市优秀教学团队负责人，获北京市教育教学成果一等奖1项、二等奖2项，中国自动化学会高等教育教学成果一等奖1项；培养了中外博士、硕士研究生150余人；享受国务院颁发的政府特殊津贴。

报告题目：流程工业节能降耗资源调度优化及其知识自动生成

报告摘要：石油化工过程机理复杂、数据复杂，建模与优化难。乙烯流程是石化行业的龙头，不同的乙烯裂解装置间存在着技术上的差别，不同原料在相同炉型裂解装置的乙烯产品收率、能耗也存在着差别。因此，优化调度乙烯裂解资源是提高物效、降低能耗的关键技术。本报告从人工智能驱动的流程工业自动化发展出发，简述流程工业智能优化制造发展方向，提出基于P-图的建模与调度优化方法SGBP，设计了用于表示知识的P-图本体以及数据库映射为知识的规则，自动生成RDF表示的解决方案知识，提出流程知识智能表示、自动生成方法，并以乙烯裂解资源调度优化的实际问题进行了应用验证，为流程工业知识自动化、智能优化制造进行了有益的探索。

报告专家简介：王雅琳，中南大学信息科学与工程学院教授，博士生导师。现任IFAC Industry Committee委员、中国自动化学会过程控制专业委员会委员、中国人工智能学会智能优化专委会委员、中国有色金属协会计算机学术委员会委员、中国化工学会化工自动化及仪表专业委员会委员。

主要从事工业过程建模与优化、机器学习与模式识别等方面的研究工作。主持国家自然科学基金重大项目课题1项、一般项目2项，省部级及厂校合作项目12项；并参与了国家973项目、863项目，国家发改委高技术产业化项目以及国家自然科学基金重点项目；是国家自然科学基金创新研究群体“复杂有色冶金过程控制理论、技术与应用”的骨干成员。获国家科技进步二等奖1项，湖南省自然科学一等奖1项、湖南省技术发明一等奖1项，省部级科技进步一等奖2项、二等奖3项；申请发明专利42项、授权20项。2008年入选教育部新世纪优秀人才计划。

报告题目：工业大数据驱动的炼油生产流程运行状况在线分析

报告摘要：炼油生产流程运行状况在线分析旨在通过全局运行状况的在线监测、评估与诊断，掌握炼油生产实时运行性能，从而为炼油运行过程动态调整提供依据，以确保炼油生产的全流程优化运行。炼油生产流程具有长流程、多工序、多产品、多指标、多加工方案、反应机理复杂以及生产数据多采样性与多分布性等特点，传统的分析方法难以对炼油生产运行状况进行准确的分析。为此，采用工业大数据分析方法从海量数据中挖掘出有用信息，实现炼油运行状况的在线监测、评估与诊断，进而服务于炼油过程的全流程优化运行与闭环管理。本报告总结了项目组在炼油生产流程运行状况在线分析方面的研究成果，从工业大数据驱动的关键质量指标预测、运行状况在线评估以及运行状况在线监测与故障诊断三方面展开介绍。

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