化工智能化生產(chǎn)中人工智能技術(shù)研究

彭波

摘 要：人工智能技術(shù)的發(fā)展為傳統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)了極強(qiáng)的推動(dòng)力，化工生產(chǎn)與人工智能技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的智能化生產(chǎn)模式使企業(yè)更具競(jìng)爭(zhēng)力?；ぎa(chǎn)業(yè)因其特有的行業(yè)屬性，在日常生產(chǎn)過(guò)程中，離不開大量的計(jì)算與驗(yàn)證。若僅僅依靠人力進(jìn)行計(jì)算與驗(yàn)證難免會(huì)影響生產(chǎn)效率，而人工智能技術(shù)的發(fā)展則可以很好的解決這些現(xiàn)存問題。文章將具體分析人工智能技術(shù)于化工生產(chǎn)的應(yīng)用，從而得出二者在結(jié)合過(guò)程中可能會(huì)遇到的問題和阻礙，并適當(dāng)?shù)耐茢嘣擁?xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：化工智能化生產(chǎn);人工智能技術(shù);應(yīng)用研究與分析

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-5922（2020）10-0099-04

Abstract： The development of artificial intelligence technology has brought a strong impetus to traditional industries. The intelligent production mode produced by the combination of chemical production and artificial intelligence technology has made enterprises more competitive. Due to its unique industry attributes， the chemical industry is inseparable from a large number of calculations and verifications in the daily production process. It is inevitable that the calculation and verification relying on human resources will affect production efficiency， and the development of artificial intelligence technology can solve these existing problems well. This paper will specifically analyze the application of artificial intelligence technology in chemical production， so as to find the problems and obstacles that may be encountered in the process of combining the two， and appropriately infer the development prospect of the technology.

Key words：chemical intelligent production;artificial intelligence technology;applied research and analysis

0 引言

伴隨著信息技術(shù)時(shí)代的到來(lái)，各傳統(tǒng)行業(yè)都受到了或多或少的沖擊，向智能化轉(zhuǎn)變也成為企業(yè)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路。化工企業(yè)作為我國(guó)的傳統(tǒng)行業(yè)長(zhǎng)久以來(lái)面臨著資金投入大，生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)高、污染高和專業(yè)人員需求量大等多種問題。相較于其他行業(yè)，復(fù)雜繁瑣的設(shè)計(jì)流程、產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)受市場(chǎng)環(huán)境和政策影響大等問題也都一定程度上的阻礙了其發(fā)展。因此于化工生產(chǎn)中應(yīng)用人工智能技術(shù)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的選擇，也是為傳統(tǒng)化工行業(yè)重新煥發(fā)生機(jī)的有效途徑。

1 人工智能技術(shù)于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)應(yīng)用于化工生產(chǎn)中大體上可分為3個(gè)級(jí)別，即智能控制、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

通過(guò)將人工智能模式融入化工生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以此來(lái)提升生產(chǎn)效率。伴隨著自動(dòng)化生產(chǎn)的投入和使用，化工行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)大幅度的得到提升。鑒于當(dāng)前的發(fā)展情況，人工智能技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用大致分為4個(gè)層面。

1.1 策劃流程智能化

設(shè)想策劃是工程項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，也是確?；どa(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)智能化的重要保障。智能化的策劃路程無(wú)須投入人力，全部交由智能機(jī)器負(fù)責(zé)。人力測(cè)算難免會(huì)出現(xiàn)數(shù)值偏差，全由機(jī)器運(yùn)算，成果直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)公布，一改傳統(tǒng)的面對(duì)面匯報(bào)形式，更具時(shí)效性。智能化策劃流程可具體分為技術(shù)策劃和工程策劃兩方面。技術(shù)策劃是通過(guò)運(yùn)用相應(yīng)的電腦程序來(lái)設(shè)定虛擬演算過(guò)程，從而得出多元化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為化工企業(yè)的工程項(xiàng)目提供更多選擇性。工程分析與策劃則偏重于實(shí)際測(cè)驗(yàn)，通過(guò)將技術(shù)策劃分析出的數(shù)據(jù)按照具體要求畫寫出來(lái)。于智能化系統(tǒng)中輸入測(cè)算出的具體數(shù)值，加以適當(dāng)?shù)娜斯ぽo助，將項(xiàng)目工程清晰完整的展現(xiàn)出來(lái)。雖然項(xiàng)目最后是否得以實(shí)施還是需要專業(yè)人員精心核算，但是智能技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了項(xiàng)目策劃時(shí)間，并提升了策劃品質(zhì)。

1.2 管控流程智能化

以化工企業(yè)的日常管控流程來(lái)看，大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品種類繁多，其中多數(shù)是具有危險(xiǎn)性的易燃易爆品，如果管控力度不夠很有可能引起意外事故，對(duì)企業(yè)、員工和自然環(huán)境都會(huì)帶來(lái)傷害。因此相較于其他行業(yè)，化工企業(yè)需要制定更加嚴(yán)謹(jǐn)完善的管控系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察與把控，確保企業(yè)安全高效運(yùn)行，降低意外發(fā)生率。人工智能技術(shù)打造的管控流程無(wú)需工作人員參與其中，全程采用電腦化管理。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析來(lái)監(jiān)控生產(chǎn)流程。對(duì)比于人工監(jiān)測(cè)更具準(zhǔn)確性和時(shí)效性。舉例來(lái)講，若是管控流程中發(fā)生意外事件，電腦終端可快速獲知信息并啟動(dòng)預(yù)先設(shè)定好的保護(hù)程序，防止事件進(jìn)一步擴(kuò)大，確?；どa(chǎn)正常運(yùn)行。

1.3 生產(chǎn)流程智能化

化工生產(chǎn)流程是煩瑣且復(fù)雜的，單純運(yùn)用人工進(jìn)行把控難免會(huì)產(chǎn)生紕漏現(xiàn)象，智能化的生產(chǎn)流程可以起到良好的輔助作用?？稍谏a(chǎn)系統(tǒng)中配備智能化數(shù)據(jù)庫(kù)，將客戶信息與下單時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)分類和存儲(chǔ)。以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為依托適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化生產(chǎn)流程，這種有規(guī)劃性的生產(chǎn)流程在不影響生產(chǎn)力和發(fā)貨進(jìn)程的情況下，可降低成本消耗為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤(rùn)。人力、物力與資金投入的減少可以優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)模式，助力化工生產(chǎn)高效順利進(jìn)行。

1.4 運(yùn)作流程智能化

化工企業(yè)受政策調(diào)整和市場(chǎng)變化沖擊較大，這些因素都直接或間接的影響了化工企業(yè)的運(yùn)作。舉例來(lái)講，化工原料的價(jià)格變動(dòng)和生產(chǎn)技術(shù)的革新都影響著生產(chǎn)運(yùn)作流程。化工企業(yè)在長(zhǎng)久的發(fā)展過(guò)程中已經(jīng)形成了較為固定的經(jīng)營(yíng)模式，但是在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的沖擊下，適當(dāng)?shù)母母镞\(yùn)作流程也是十分必要的。智能化的運(yùn)作流程功能全面，可以涵蓋工廠日常運(yùn)作的多個(gè)方面。在面臨市場(chǎng)變動(dòng)時(shí)，可以及時(shí)的提示調(diào)整方案，助力企業(yè)平穩(wěn)度過(guò)轉(zhuǎn)型期。智能化的運(yùn)作流程為化工企業(yè)創(chuàng)造了更大的利潤(rùn)空間，即使出現(xiàn)前文提到的原材料價(jià)格變動(dòng)等現(xiàn)象，也不會(huì)對(duì)企業(yè)盈利造成過(guò)大影響，促進(jìn)了化工企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

2 限制化工智能化生產(chǎn)的具體因素

2.1 受行業(yè)特點(diǎn)限制

化工企業(yè)的生產(chǎn)流程繁雜冗長(zhǎng)，工程項(xiàng)目設(shè)定也并非是一成不變的，宏大的生產(chǎn)體系中包含多種先進(jìn)技術(shù)，策劃與生產(chǎn)流程也需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的把控。在這些現(xiàn)有環(huán)節(jié)中，數(shù)字信息的重要性顯而易見。但人工智能技術(shù)因受諸多因素影響，在化工生產(chǎn)中還未得到全面的普及及應(yīng)用，具體分析如下。

2.1.1 分析策劃存在差異性

就我國(guó)目前的化工項(xiàng)目策劃發(fā)展情況來(lái)看，受人工智能技術(shù)不夠先進(jìn)的影響，發(fā)展較為緩慢。現(xiàn)有的電腦程序雖然具備一定的數(shù)據(jù)村吃功能，但受其存儲(chǔ)效率和存儲(chǔ)容量的限制，可提升空間十分狹小。分析策劃的差異性若無(wú)法得到及時(shí)更正，不僅不能減緩企業(yè)生產(chǎn)壓力，還會(huì)為生產(chǎn)進(jìn)程造成阻力，這一因素也極大的限制了人工智能技術(shù)于化工生產(chǎn)中的普及和應(yīng)用，長(zhǎng)久以來(lái)沒有得到解決，為業(yè)界帶來(lái)困擾。

2.1.2 設(shè)備操作方法相對(duì)落后

一般情況下，化工企業(yè)內(nèi)部使用的生產(chǎn)設(shè)備大多數(shù)由相關(guān)廠家提供，并非是自己設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的。生產(chǎn)設(shè)備在出廠前就已經(jīng)設(shè)定好了相應(yīng)的操作方法，脫離生產(chǎn)技術(shù)制定的操作方法在實(shí)際使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)排斥現(xiàn)象。如若再發(fā)生部分操作文件資源丟失的現(xiàn)象，化工企業(yè)的日常生產(chǎn)進(jìn)程勢(shì)必會(huì)受到影響。其次，化工企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備屬于高精尖產(chǎn)品，多數(shù)都有專利技術(shù)加持，無(wú)論是設(shè)備的生產(chǎn)廠家或是化工企業(yè)都不能對(duì)其進(jìn)行隨意調(diào)整。生產(chǎn)設(shè)備自身存在的差異性致使企業(yè)無(wú)法運(yùn)用統(tǒng)一的智能化管理模式進(jìn)行操縱，也限制了化工企業(yè)生產(chǎn)方案的制定。因此設(shè)備操作方法的相對(duì)落后和不統(tǒng)一很大程度上限制了人工智能技術(shù)于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2.1.3 應(yīng)用動(dòng)機(jī)相對(duì)匱乏

縱觀世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，化工企業(yè)在發(fā)達(dá)國(guó)家中已經(jīng)屬于夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，雖然在我國(guó)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，但過(guò)程也充滿坎坷。因其投入大、資金回流慢和市場(chǎng)波動(dòng)較大等因素并為受到企業(yè)的過(guò)多青睞。我國(guó)多數(shù)化工企業(yè)在日常招標(biāo)過(guò)程中只是對(duì)智能化生產(chǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述，粗略的介紹不能激發(fā)投資者的興趣，資金投入的匱乏制約了化工生產(chǎn)的智能化發(fā)展。多數(shù)化工企業(yè)對(duì)人工智能生產(chǎn)技術(shù)的研究也僅停留在表面層次，應(yīng)用簡(jiǎn)單的電腦程序也不會(huì)對(duì)化工企業(yè)的智能化發(fā)展起到任何推動(dòng)作用。較少的資金投入和重視度的不足致使智能化生產(chǎn)發(fā)展緩慢，至今還沒有一套可以適用于化工企業(yè)的完善化電腦程序[1]。

2.2 投入與收益不成正比

只有投資的項(xiàng)目獲取預(yù)期收益，該項(xiàng)目才有進(jìn)一步發(fā)展的可能性。以化工企業(yè)建立智能化生產(chǎn)模式為例，前期的資源投入無(wú)疑是巨大的，短期內(nèi)也無(wú)法完成資金回流，投入與收益的不成正比很大程度上限制了其發(fā)展。收益較慢的原因如下：①缺乏完整的理論體系和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)加以支持。②受其行業(yè)特性制約，再生產(chǎn)過(guò)程中存在的不確定性因素較多，風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)展不穩(wěn)定。只有經(jīng)過(guò)精密測(cè)試的設(shè)備方可用于生產(chǎn)，還需配備完善的數(shù)字化系統(tǒng)加以扶持。

3 智能專家系統(tǒng)于化工生產(chǎn)中的具體應(yīng)用分析

3.1 基本結(jié)構(gòu)分析

專家系統(tǒng)具體由5部分組成，相互關(guān)系如圖2 所示。

1）知識(shí)庫(kù)部分：作為化工生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)庫(kù)，所存的內(nèi)容都是經(jīng)過(guò)實(shí)際操作得來(lái)的，具有實(shí)用性、準(zhǔn)確性和完善性等多種特點(diǎn)?；て髽I(yè)若想建立完善的知識(shí)庫(kù)，即需要不斷的獲取固有知識(shí)，還要對(duì)現(xiàn)存知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼砼c編排，由此可見知識(shí)庫(kù)的存在對(duì)智能化生產(chǎn)系統(tǒng)判斷可以起到推動(dòng)作用。

2）數(shù)據(jù)庫(kù)部分：與知識(shí)庫(kù)一樣具有存儲(chǔ)功能，但不同的是存儲(chǔ)的信息均為已知事實(shí)，無(wú)需分析測(cè)算。

3）推理機(jī)部分：可將相應(yīng)的測(cè)算數(shù)據(jù)輸入推理機(jī)之中，以知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的內(nèi)容作為輔助信息，制定出的策略可起到協(xié)調(diào)化工生產(chǎn)系統(tǒng)的作用。常用的推理方式有正向、反向和混合推理兩三種，可用于解決化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的問題。

4）解釋部分：專家系統(tǒng)中的應(yīng)用構(gòu)成都是環(huán)環(huán)相扣的，解釋部分的具體職能就是對(duì)推理機(jī)部分提出的方案進(jìn)行系統(tǒng)剖析，加強(qiáng)理解方便接受。

5）知識(shí)獲取部分：也可稱作學(xué)習(xí)功能模塊，通過(guò)不斷的應(yīng)用與實(shí)踐來(lái)確定已存知識(shí)的準(zhǔn)確性，并將化工生產(chǎn)中所需的知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶畛浜托薷?。系統(tǒng)管理者可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)等多種方式完成信息的修改工作。通過(guò)分析專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)我們可以得知，其在化工智能化生產(chǎn)中的應(yīng)用是十分廣泛的，為化工生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變提供了強(qiáng)勁推動(dòng)力[2]。

3.2 專家系統(tǒng)特點(diǎn)及分類分析

專家系統(tǒng)研發(fā)的主要目的是在指定領(lǐng)域中起到引導(dǎo)和規(guī)范作用，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)的專家系統(tǒng)可為化工智能化生產(chǎn)提供助力。其內(nèi)部存儲(chǔ)了長(zhǎng)久實(shí)踐下積累的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，可為化工企業(yè)解決日常生產(chǎn)中遇到的技術(shù)問題。該系統(tǒng)因其內(nèi)部涵蓋大量知識(shí)，也可稱其為KBS（Knowl-edge-Based-System）即知識(shí)基系統(tǒng)?；て髽I(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中遇阻時(shí)，可以運(yùn)用已存知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐评砗图僭O(shè)，來(lái)找到解決問題的關(guān)鍵因素。還可通過(guò)透明化的講解推理過(guò)程來(lái)加深員工的理解程度，提升員工操作技能和職業(yè)水平。按其不同的應(yīng)用領(lǐng)域可劃分為診斷、預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)等多個(gè)層面，分類應(yīng)用化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生實(shí)際問題時(shí)使用更具針對(duì)性[3]。

3.3 知識(shí)表示的分析與應(yīng)用

知識(shí)表示顧名思義，指的就是知識(shí)庫(kù)中所存內(nèi)容闡述與表達(dá)的方法。這一程序的應(yīng)用將會(huì)直接影響專家系統(tǒng)的構(gòu)建與完善。完善的知識(shí)表達(dá)系統(tǒng)應(yīng)具備準(zhǔn)確高效精簡(jiǎn)等多種優(yōu)勢(shì)，信息傳達(dá)清晰明了，可支持計(jì)算機(jī)演算，發(fā)生紕漏時(shí)方便改進(jìn)都是其發(fā)展的重點(diǎn)方向。常用知識(shí)表示法如下所示。①規(guī)則知識(shí)表示法：作為化工行業(yè)普遍應(yīng)用的知識(shí)表示法其應(yīng)用方法是十分簡(jiǎn)單的。一般以匹配形式進(jìn)行知識(shí)表達(dá)，多種規(guī)則之間相對(duì)獨(dú)立，出現(xiàn)遺漏時(shí)方便整改和補(bǔ)充。②謂詞邏輯知識(shí)表示法：多用于客觀事實(shí)的闡述，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)理學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)算，闡述直觀自然便于理解。③語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示法：通過(guò)節(jié)點(diǎn)與連線構(gòu)成的有向圖更具立體感，闡述較為冗雜的知識(shí)構(gòu)造時(shí)可以使用。

3.4 專家系統(tǒng)于化工智能化生產(chǎn)中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)作為相對(duì)成熟的智能化操作系統(tǒng)，已經(jīng)在化工企業(yè)日常生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)論是前期的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程，或中期的故障診斷過(guò)程以及后期的具體操作過(guò)程中都可以看到它的身影。在化工智能化生產(chǎn)過(guò)程中可以運(yùn)用常用的專家系統(tǒng)工具進(jìn)行輔助作用，具體如表1 所示。

專家系統(tǒng)應(yīng)用于化工生產(chǎn)之中有著諸多益處，在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)可及時(shí)分析出事故源并啟動(dòng)報(bào)警程序，減少突發(fā)事故造成的企業(yè)虧損和人員傷害。同時(shí)還可根據(jù)分析市場(chǎng)實(shí)際需求制定出相應(yīng)的生產(chǎn)策略，適當(dāng)?shù)呐女a(chǎn)計(jì)劃有助于完成企業(yè)既定的生產(chǎn)目標(biāo)，提升產(chǎn)能加速資金回流速度。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于傳統(tǒng)化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念和生產(chǎn)工藝的先進(jìn)與否都是決定其發(fā)展方向的重要因素，加強(qiáng)智能化生產(chǎn)技術(shù)就是加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在化工生產(chǎn)中融入人工智能技術(shù)有助于企業(yè)平穩(wěn)的度過(guò)轉(zhuǎn)型期，并長(zhǎng)遠(yuǎn)健康的發(fā)展下去。文章對(duì)專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)于化工生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了具體分析，得出相應(yīng)的理論分析。人工智能技術(shù)不僅可以通過(guò)精密的計(jì)算來(lái)提升化工原料的利用率，還可以打造貼合市場(chǎng)實(shí)際需求的生產(chǎn)模式。確保企業(yè)可以從容應(yīng)對(duì)市場(chǎng)和國(guó)家政策變化，為企業(yè)盈利創(chuàng)造更大的彈性空間。

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