中国工程院院士钱锋：“人工智能赋能原材料工业新型工业化”之实践

　　《原材料工业数字化转型工作方案(2024—2026年)》系列解读文章之二：“人工智能赋能原材料工业新型工业化”之实践
 

　　中国工程院院士、华东理工大学教授、国家智能制造专家委员会副主任、国家流程制造智能调控技术创新中心首席科学家  钱锋

 

　　党的二十大报告提出，“推动制造业高端化、智能化、绿色化发展”，并强调“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。2023年中央经济工作会议提出，“要大力推进新型工业化，发展数字经济，加快推动人工智能发展”“要以科技创新推动产业创新，特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能，发展新质生产力”“广泛应用数智技术、绿色技术，加快传统产业转型升级”。以石化化工、钢铁、有色金属、建材等为代表的原材料工业是国民经济的支柱和基础产业，是制造强国战略的主战场，也是推进新型工业化建设的重点领域。人工智能作为新一轮科技革命和产业变革的新质生产力和核心力量，正催生AI for Engineering这一工程研发与实践新范式。加快推进人工智能技术和原材料工业深度融合，发展原材料产业数字化新质生产力，促进产业链、供应链和价值链的协同优化，实现制造过程数字化转型、智能化提升、系统化变革，是原材料工业转型升级和高质量发展的重要推动力。
 

　　近年来，我国原材料工业数字化发展不断走向纵深，重点行业关键工序自动化控制率、生产设备数字化率持续稳步提升，但仍面临数字化转型基础亟待提升、复合型人才紧缺，转型路径尚不明确、模式不够清晰等问题。推进以工业元宇宙、工业大模型为代表的工业智能与智能系统前沿研究将打通虚拟空间和现实空间，极大提升研发设计、生产制造、安全环保、管理服务等环节的决策效率和水平，为原材料工业带来系统性变革。面向新形势、新要求，为贯彻落实全国新型工业化推进大会精神，加快推进原材料工业数字化转型，助推现代化产业体系和制造强国建设，工业和信息化部等部门出台了《原材料工业数字化转型工作方案(2024-2026)》(以下简称《工作方案》)。
 

　　《工作方案》提出了2024-2026年原材料工业数字化转型的主要目标，即：原材料工业数字化转型取得重要进展，实现重点企业完成数字化转型诊断评估，推进数字技术在研发设计、生产制造、经营管理、市场服务等环节深度应用，大幅提高数字化智能化水平。从内涵上讲，原材料工业数字化转型是以高值化高端化、数字化智能化、绿色化低碳化为目标，创新物质转化生产制造过程中物质流、能量流、价值流的自主智能协同调控技术，确保最好的产品质量、最低的制造成本、最安全绿色的制造过程、最短的交付周期，是企业降本增效、提升价值的核心。当前，我国大多数大中型原材料企业生产操作的“手和脚”(即自动控制装备和系统，如执行器、DCS、PLC、SIS等)和“眼睛”(即各类传感器、检测仪器仪表等)都已比较先进，“神经中枢”(即各类网络通讯等)也已日趋完善，亟需为企业装上“集市场需求、研发设计、产品营销、资源配置、生产制造、绿色低碳为一体，需求快速感知和供需精准匹配”的“智慧大脑”。数字化转型深度赋能原材料工业，本质上是将生产制造过程运行调控、能源资源优化配置、安全环保溯源管控、企业运营智慧决策等与5G、工业互联网、大数据、人工智能等现代信息技术深度融合，实现产业链、供应链和价值链的协同优化和水平提升，变革现有的生产、管理、营销方式和模式，加快推进原材料工业高端化、智能化、绿色化发展，加快构建具有智能化、绿色化、融合化特征的现代产业体系。
 

　　《工作方案》提出，以提质升级、降本增效、绿色安全为最终目的，以“智改数转网联”为重要抓手，夯实数字化、网络化、智能化基础，深化以人工智能等颠覆性技术和前沿技术为核心发展新质生产力。据此，推动原材料工业数字化转型，就是要建立客户需求驱动的敏捷供应链，实现产业链供应链安全稳定；研究全流程优化运行的调控机制，确保产业链高端价值链最大；开展安环指标的实时监控与溯源调控，确保工业生产更安全更环保。进一步地，围绕发展目标，《工作方案》从基础能力、赋能应用、主体培育、支撑服务等4个方面，提出14项主要任务。这些任务与以下人工智能赋能原材料工业的主要实现路径息息相关：一是信息智能泛在感知，即应用大数据、工业互联网、5G等技术对制造过程全流程信息进行智能感知与协同计算，实现制造过程数字孪生和虚拟制造。二是智能自主调控，依托生产制造信息物理系统，主动感知生产运行状况的变化，自适应优化调控生产过程的操作模式，实现安全、环保、质量、效率、能耗和价值等运行指标的多目标优化。三是智能优化决策，针对全球化的市场供需，基于工业互联网和数字孪生系统，自主学习和主动响应，实现供应链敏捷管理和生产计划调度的智能决策。第四是智能安环管控，通过泛在感知、风险智能预警和人机共融决策等实现开放环境下制造过程全生命周期安全、环保足迹监控，风险溯源分析与智能处置。第五是智能运维服务，即通过数字化与可视化技术，融合机理、专家知识和人工智能，实现设备的预测性维护与全生命周期管理。第六是新材料研发，融合高通量计算和高通量实验，基于生成式人工智能带来的科学研究范式变革，开展新材料的创制。第七是产业链供应链协同优化，通过工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，有效协同和深度赋能产业链上下游企业，实现制造过程资源能源优化配置和综合效益最大化。
 

　　习近平总书记就推进新型工业化作出重要指示强调，强调要积极主动适应和引领新一轮科技革命和产业变革，把高质量发展的要求贯穿新型工业化全过程，把建设制造强国同发展数字经济、产业信息化等有机结合，为中国式现代化构筑强大物质技术基础。原材料工业数字化转型，是以工业智能与智能系统前沿为核心的人工智能技术赋能原材料工业新型工业化建设的重要实践，是促进原材料工业高质量发展的重要引擎，将进一步助力企业质量变革、效率变革、动力变革。这也是推动产业基础高级化和产业链现代化，为推进新型工业化和建设现代化产业体系夯实重要基底的关键支撑。