近日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、財政部等七部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域設備更新實(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)設備故障率高等安全風(fēng)險。
擁有32年一線(xiàn)工廠(chǎng)從業(yè)經(jīng)驗的中國工程院院士高金吉在接受新華網(wǎng)專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)表示，對于高危流程工業(yè)而言，確保安全可靠長(cháng)周期運行至關(guān)重要。
他認為，真正的創(chuàng )新源于工程實(shí)踐?！皬娜斯ぶ悄艿饺斯ぷ杂?，從自動(dòng)化到自愈化，這是未來(lái)發(fā)展的必然。我國擁有世界上最全的工業(yè)門(mén)類(lèi)以及數量最多的裝備，應率先開(kāi)展這方面的探索，為世界做出貢獻?！?/p>
以下為訪(fǎng)談實(shí)錄：
新華網(wǎng)：聚焦制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，您認為當前我們推進(jìn)智能制造的過(guò)程中還有哪些薄弱點(diǎn)？
高金吉：美國紐約大學(xué)懷特（P.K.Wright）教授和卡內基梅隆大學(xué)布恩（D.A.Bourne）教授合作了一本書(shū)叫做《制造智能》，講的是智能機器在沒(méi)有人操作情況下能夠生產(chǎn)出小批量的產(chǎn)品。我認為，智能機器實(shí)際上就是人工智能，沒(méi)人監管、沒(méi)人操作就意味著(zhù)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，智能制造對離散制造行業(yè)能夠實(shí)現優(yōu)化自動(dòng)生產(chǎn)，比如德國提出的工業(yè)4.0，應用于機器制造業(yè)、汽車(chē)行業(yè)，都是非常好的。
圖為中國工程院院士高金吉（新華網(wǎng) 朱家齊 攝）
不過(guò)，石化冶金、煤化工等長(cháng)周期、連續生產(chǎn)且易燃易爆、高負荷的高危流程工業(yè)，在安全可靠、長(cháng)周期運行方面仍是薄弱環(huán)節，如果生產(chǎn)中斷將造成較大損失。人工智能技術(shù)對生產(chǎn)裝備能夠起到監測診斷作用，如果機器振動(dòng)等超標能夠智能維修，可以提前預警，就能減少造成重大損失。我認為，對于高危流程工業(yè)而言，應該在流程智能制造的基礎上，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)：針對您提出“高危流程工業(yè)要高質(zhì)量發(fā)展，必須實(shí)現安全可靠長(cháng)周期運行”的觀(guān)點(diǎn)，您認為智能制造應朝著(zhù)什么方向發(fā)展？如何實(shí)現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(cháng)周期安全運行，我在工廠(chǎng)工作32年，對此深有體會(huì )。機器在運行過(guò)程中除突發(fā)故障外，出現其他故障都會(huì )有一個(gè)過(guò)程，
如果能夠在過(guò)程的早期發(fā)現并查找故障產(chǎn)生的原因，采取對應的措施，就可以避免故障發(fā)生。
依照國際標準，包括智能設備在內，超標停車(chē)，人來(lái)檢修的做法一直延續至今。我回到北京化工大學(xué)任教后開(kāi)始這方面研究，中醫講“自主調控是治療學(xué)的第一原理”，人體的自愈機制令我受到啟發(fā)。從瓦特發(fā)明蒸汽機到現在兩三百年的時(shí)間里，機器出了問(wèn)題都是靠著(zhù)人檢修，有沒(méi)有可能實(shí)現機器做到自我修復、不依靠人？人工智能會(huì )使機器更聰明，人工自愈可讓機器更健康，我覺(jué)得這是未來(lái)的發(fā)展方向。
2003年，我在國際會(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(kāi)的國際學(xué)術(shù)研討會(huì )上提出工程自愈論的概念；2018年我在《機械工程學(xué)報》發(fā)表文章，提出人工自愈、自愈調控和裝備自主健康。對于機器而言，看輸出是否滿(mǎn)足要求，沒(méi)滿(mǎn)足就調輸入，這是自動(dòng)控制；自愈調控是診斷機器產(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，這樣機器就可以既不報警又不停車(chē)，實(shí)現長(cháng)周期運轉，這對未來(lái)裝備高質(zhì)量發(fā)展非常有用，所以我在智能化的基礎上提出自愈化。
自愈化包括自修復、代償、故障防止、自愈調控等幾方面。人工自愈是在人工智能的基礎上溯源診斷，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采取措施，而是賦予機器的自愈機制。
以發(fā)達國家提出的非正常工況管理為例，指的是計算機智能監測發(fā)現異常，提醒操作者進(jìn)行調整。但如果賦予機器自愈機制，讓機器去自動(dòng)識別異常工況，自適應調整，那就不會(huì )出現問(wèn)題，從這個(gè)角度講，人工自愈是在人工智能基礎上發(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。我認為，在我們在裝備設計的時(shí)候就應考慮到這個(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控，就能夠保證裝備的安全、過(guò)程的長(cháng)周期運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GE公司首先提出，他們要把工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用到工業(yè)上，用于400萬(wàn)臺旋轉機械，后來(lái)又推出GE Predix平臺。我們團隊在討論時(shí)我說(shuō)到，GE公司做的是航空發(fā)動(dòng)機，團隊大部分是IT人員，掌握了3000多萬(wàn)條數據，但他們對民用工業(yè)機器并不了解，光有數據還不夠，還應該了解機器的故障機理。
1997年，MIT和斯坦福大學(xué)組織召開(kāi)研討會(huì )，討論因特網(wǎng)如何對機器進(jìn)行遠程監測。同樣在1997年，我在廣州中設協(xié)組織的國際工程設備工程大會(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(chēng)遼化）介紹如何應用因特網(wǎng)對裝備遠程監測。從學(xué)術(shù)角度，我們的企業(yè)與美國名?；臼峭降?。
當年，在遼化試車(chē)過(guò)程中，很多機組出現振動(dòng)問(wèn)題，我們半夜到達現場(chǎng)，觀(guān)察等待幾個(gè)小時(shí)，發(fā)現機組不振了。沒(méi)想到我們剛回到家，被告知機組又出現振動(dòng)。當時(shí)我就在想，能不能用計算機將數字記錄下來(lái)，我們來(lái)進(jìn)一步分析，實(shí)際上這就是數字化的開(kāi)始。
1987年，我們研究所斥資17萬(wàn)美元購置M6000監測系統，沒(méi)想到在1988年1月就派上用場(chǎng)。半夜11點(diǎn)，機器出現同頻振動(dòng)，監測系統顯示四個(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(kāi)蓋檢查。當時(shí)的情況是，如果開(kāi)蓋檢查，將損失3天的生產(chǎn)時(shí)間；但如果不打開(kāi)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(kāi)蓋，證實(shí)了確實(shí)由于掉葉片導致機組振動(dòng)。通過(guò)這件事，避免了重大事故，驗證了監測系統起到很大的作用。后來(lái)上第二期工程的時(shí)候，我建議關(guān)鍵機組也要上監測系統，來(lái)保證預警和安全，維修也能做到有的放矢。
1991年，當時(shí)國際市場(chǎng)上還沒(méi)有數字監測系統，作為公司的副總工程師，我就組織儀表廠(chǎng)、機械研究所、信息中心一起研發(fā)局域網(wǎng)的監測系統，并在1995年二期工程實(shí)現應用，在預知維修、確保安全運行方面發(fā)揮了很大作用。
2002年，我在北京化工大學(xué)組織團隊和中石油合作，開(kāi)發(fā)關(guān)鍵機組基于因特網(wǎng)的遠程監測診斷系統，把遼化和大慶的裝備監測系統放到一個(gè)平臺上，能夠診斷、預警、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，要診斷好設備，必須將設備機理與大數據分析有效結合，才能溯源診斷機組出現問(wèn)題的根本原因，分析產(chǎn)生的條件和原因。據用戶(hù)反饋信息統計，實(shí)現診斷準確率超過(guò)90%。
我國高危流程工業(yè)開(kāi)展智能診斷工作較早。早先遼化從法國引進(jìn)的關(guān)鍵機組運行中經(jīng)常出現振動(dòng)問(wèn)題，應用便攜儀器檢測和從國外引進(jìn)的M6000實(shí)時(shí)監測系統，1985年我們自主開(kāi)發(fā)了監測診斷維修決策系統，通過(guò)建立數據庫，分析故障原因，提出狀態(tài)維修建議書(shū)，指導對癥下藥有的放矢去維修，并要求各廠(chǎng)執行后要反饋結果，以完善我們的診斷知識規則。
正是基于監測診斷系統，遼化當時(shí)13臺關(guān)鍵技術(shù)、400多臺重要設備，十年間故障停車(chē)臺次減少90%，同時(shí)延長(cháng)了運轉周期，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。監控診斷系統的作用是能夠把問(wèn)題搞清楚，在此基礎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)分為資源規劃系統ERP、生產(chǎn)執行系統MES和控制系統PCS三個(gè)層次，但實(shí)際上對高危流程工業(yè)還不夠，因為在安全方面只是采用國際標準。這意味著(zhù)如果超標了，機器就得停下來(lái)檢修導致生產(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。因此我提出應該加上第四層，即故障自愈和異常工況自愈調控系統。
與前三次工業(yè)革命相比，我覺(jué)得第四次工業(yè)革命應加上人工自愈和裝備自主健康，并應用故障自愈調控系統和非正常工況自愈調控系統，才能保證流程工業(yè)安全可靠、自主健康長(cháng)周期運行，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。我國擁有世界上所有的工業(yè)門(mén)類(lèi)和數量最多的裝備，應率先開(kāi)展這方面的科技發(fā)展戰略，在保證機器能夠長(cháng)周期安全運行、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？您建議應采取哪些政策措施？
高金吉：首先，我們國家應該鼓勵原創(chuàng )，這點(diǎn)我覺(jué)得非常重要。應該鼓勵我們工廠(chǎng)的工程技術(shù)員、科技人員在實(shí)踐一線(xiàn)提出的原理和方法。實(shí)話(huà)說(shuō)，我國石化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究和應用是走在靠前的，應該總結我們自己的經(jīng)驗。
其次，我們現在考核的一流學(xué)科都是延續下來(lái)的傳統學(xué)科，這些學(xué)科的設置是否最合理并沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴格科學(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，所以要鼓勵學(xué)科交叉融合。我們團隊從2001年開(kāi)始建設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)得應該在鼓勵一流學(xué)科建設的同時(shí)，更應該鼓勵特色和創(chuàng )新交叉學(xué)科，這點(diǎn)非常重要。
第三，企業(yè)數字化升級改造除了搞智能化外，也應該搞自愈化，特別是現在提出來(lái)要設備更新。我們原來(lái)是想朝著(zhù)智能化方向發(fā)展，同時(shí)也應該把自愈化技術(shù)加進(jìn)來(lái)，讓它保證安全長(cháng)周期運行，或實(shí)現無(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)測試分析，找出設備上的問(wèn)題。如果設備和過(guò)程不和諧，大馬拉小車(chē)，那應該測試分析然后重新節能設計，在原來(lái)基礎上改進(jìn)；同時(shí)把健康監測、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，這才能夠實(shí)現真正的升級。不是說(shuō)限期把之前舊的換成新機器就行了，新的必須得比原來(lái)的好，真正實(shí)現數字化、智能化、自愈化升級在役再制造。
最后，我們國家裝備門(mén)類(lèi)齊全，數量最多，如何在裝備上率先發(fā)展新的科技發(fā)展戰略，用人工自愈和自主健康技術(shù)來(lái)實(shí)現新的科技變革，我們要走在前列。同時(shí)鼓勵原創(chuàng )、鼓勵工程應用，把我國裝備制造和高危流程行業(yè)搞得更好，對國際上也是貢獻。
