流程制造業(yè)是國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過(guò)數十年發(fā)展，我國石化、化工、鋼鐵、有色、建材等流程制造業(yè)的生產(chǎn)工藝、裝備和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平都得到了大幅度提升，產(chǎn)業(yè)規模和整體實(shí)力迅速增長(cháng)，國際影響力顯著(zhù)提G，目前已成為世界上門(mén)類(lèi)齊全、規模龐大的流程制造工業(yè)大國。

在當前資源、能源、安全和環(huán)保的重重約束下，中國流程制造業(yè)面臨著(zhù)結構性產(chǎn)能過(guò)剩、安全環(huán)境風(fēng)險突出、自主創(chuàng )新能力較弱、G端產(chǎn)品不足的嚴峻局面。

亟待需要應用人工智能等現代信息技術(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)、管理、營(yíng)銷(xiāo)模式的變革，重塑產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈和價(jià)值鏈，實(shí)現流程制造業(yè)的G質(zhì)量發(fā)展。

然而，流程制造業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程一般都包含復雜的物理和化學(xué)反應、氣-液-固多相共存、連續化的物質(zhì)轉化過(guò)程，資源、能源、安全與環(huán)保的約束以及物質(zhì)轉化過(guò)程的系統復雜性對優(yōu)化調控制造過(guò)程的運行效能帶來(lái)很大的挑戰，包括：

原料屬性頻繁變化與波動(dòng)使得連續運行過(guò)程呈現時(shí)域/空間域的多模態(tài)，其多相多組分物質(zhì)轉化過(guò)程機理表征與非平穩過(guò)程調控存在困難；

工業(yè)裝置的大型化影響其反應/傳遞特性改變，非均一性與強耦合使得系統行為特性描述與調控更加困難；

物質(zhì)轉化制造過(guò)程在開(kāi)放環(huán)境與強約束條件下，面向安全/環(huán)保、經(jīng)濟性、穩定性和可控性的多目標調控存在挑戰。

智能、自主、可控是未來(lái)流程制造智能化的前沿研究方向，需要通過(guò)人工智能等現代信息技術(shù)與流程制造業(yè)的深度融合，拓展“智能+”，研究面向復雜系統的多時(shí)空尺度的優(yōu)化調控方法和技術(shù)。

其前沿科學(xué)問(wèn)題包括物質(zhì)轉化過(guò)程行為特性表征與認知、制造過(guò)程多目標自主協(xié)同調控機制、制造系統跨層人機物融合智能決策3個(gè)層面。

物質(zhì)轉化過(guò)程行為特性表征與認知

從物質(zhì)轉化本質(zhì)出發(fā)，研究典型流程制造中關(guān)鍵物料分子結構及組成與其物化特性的分子表征方法，基于全時(shí)空信息泛在感知和認知計算，實(shí)現微觀(guān)尺度物質(zhì)轉化機理和宏觀(guān)尺度系統運行特性的構效關(guān)系表征；

研究融合大數據、人工智能的流程制造過(guò)程智能混合建模與全流程模擬方法，實(shí)現物質(zhì)轉化過(guò)程動(dòng)態(tài)性能與工況趨勢的認知；

基于工藝機理模型、邊緣計算、信息可視化等方法，創(chuàng )新典型物質(zhì)轉化制造過(guò)程的虛擬制造技術(shù)，實(shí)現平行制造。

制造過(guò)程多目標自主協(xié)同調控機制

從過(guò)程性能調控出發(fā)，發(fā)展具有自適應、自學(xué)習、自動(dòng)調整控制結構和控制參數的控制理論與方法，實(shí)現適應工業(yè)過(guò)程動(dòng)態(tài)變化的自主控制；

研究數據和模型融合的工業(yè)過(guò)程故障診斷、自愈控制方法，實(shí)現工業(yè)過(guò)程的安全可靠運行；

研究大數據、小樣本的機器學(xué)習方法，提出工藝機理與數據驅動(dòng)深度融合的制造過(guò)程多層次、多尺度、多目標協(xié)同動(dòng)態(tài)優(yōu)化和控制一體化理論方法，實(shí)現安全、環(huán)保、質(zhì)量、效益多目標控制與優(yōu)化的智能協(xié)同。

制造系統跨層人機物融合智能決策

從系統行為決策出發(fā)，通過(guò)人機物三元融合，發(fā)展基于人工智能的具有可解釋性的決策優(yōu)化方法，解決不確定條件下決策的魯棒性問(wèn)題；

研究基于數據知識和專(zhuān)家知識、融合裝置運行特性的生產(chǎn)計劃與調度優(yōu)化方法，實(shí)現制造全流程資源與能源的優(yōu)化配置及加工方案的優(yōu)化，確保價(jià)值鏈大化；

發(fā)展環(huán)境深度耦合的風(fēng)險關(guān)系辨識理論與方法，研究風(fēng)險傳播與裝備、人員、環(huán)境的交互關(guān)系，實(shí)現制造系統異常成因分析、風(fēng)險動(dòng)態(tài)智能評估與輔助決策。

人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要體現在兩個(gè)方面，一是“智能技術(shù)”產(chǎn)業(yè)化，二是產(chǎn)業(yè)“智能化”，顯然，后者所形成的經(jīng)濟效益規模遠遠大于前者。

因此，流程制造業(yè)的智能化對中國推進(jìn)制造業(yè)G質(zhì)量發(fā)展和實(shí)現制造強國意義重大。應當進(jìn)一步推動(dòng)科技創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的深度融合，開(kāi)展“卡脖子”關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)，搶占流程制造智能化的國際制G點(diǎn)。