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劉煥彬院士:開啓工業數據價值 引領造紙智能制造

——造紙強國之路任重而道遠

发布日期:2019-12-02   来源:中國紙業網   作者:葛晨

李克強總理在2019年全國人大的政府工作報告中指出,推動傳統産業改造提升,打造工業互聯網平台,拓展“智能+”,爲制造業轉型升級賦能。這意味著各行各業都將面臨新的機遇和挑戰。作爲傳統制造業,造紙行業該如何運用“互聯網+”,實現智能化發展?

3月27日,由中國造紙學會主辦,中國儀器儀表學會産品信息工作委員會、中國造紙學會自動化專業委員會、北京源信荟泰科技咨詢有限公司承辦的“2019中國制漿造紙自動化技術與智能制造研討會”在湖南省嶽陽市召開。與會期間,中國紙業網記者有幸對華南理工大學原校長、俄羅斯工程院外籍院士劉煥彬院士進行了采訪。

据了解,劉煥彬院士长期从事高等学校教学与科研工作,重视学科交叉、技术创新与集成,重视研究成果产业化,先后主持和承担了30多项国家和省部级的重点科研項目,在制浆造紙过程、数学模型与过程模拟、软测量和过程控制、节能减排和污染控制等多个领域取得了突破性的进展。交谈中,对于我国造紙工业的智能化发展,劉煥彬院士向我们表达了他的想法。

劉煥彬院士

從全球看,造紙工業已具備從工業3.0走向工業4.0的基礎條件

1960年,劉煥彬院士以优异的成绩考进华南理工大学工程理化系绝密专业。1963年服从国家建设需要,转到制浆造紙专业学习,从此,他便与纸结下了不解之缘。工欲善其事,必先利其器。为进一步提升自己,1974至1975年,劉煥彬院士进入教育部在华南理工大学自动化系举办的“化工过程测量与自动控制”专修班学习。1986至1987年作为高级访问学者赴美国爱达荷大学进修过程建模与计算机模拟,以其优异的研究成果,被聘为该校客座教授和加拿大高技术应用公司的特邀研究员。这些经历,为其“跨界集成创新”的研究方向打下了扎实的基础。

“我们知道造紙术是中国的四大发明之一,在工业革命用机械化替代手工生产之前,没有人会想到纸张可以多品种、大批量的进行工业化生产。在人类完成的前三次工业革命中,造紙工业均处在领头地位。”劉煥彬院士解释道,荷兰人1750年便发明了利用风力的荷兰式打浆机,比1784年开始的以工业机械化为代表的第一次工业革命早了34年;英国人福德里尔兄弟于1803年成功研发和制造出第一台长网纸机,让造紙过程从离散式生产进化到了流程化生产,比1870年开始的第二次工业革命早了67年;1961年,造紙业成功实现运用计算机控制生产过程,比1969年开始的第三次工业革命早了8年;21世纪初,德国西门子公司提出工业信息化概念和成套技术架构,再次为造紙工业迈向工业4.0进行了前期探索。因此,从全球和技术角度看,造紙工业已具备从工业3.0走向工业4.0的坚实的行业基础和条件。

劉煥彬院士指出:“以‘工业互联网+先进制造’为代表的第四次工业革命,是一次技术突破和企业重构。同时,它又是一次技术创新思维方式的转变。我们不能停留在仅仅从造紙去看造紙,而是要用大系统的思维方法去思考问题,要用跨界集成、协同创新的互联思路去寻找解决问题的方法,要用优化与智能化的技术手段去提高效益,实现预期目标。”他认为,我国造紙工业应主动融入智能制造技术的生态圈,逐步实现造紙工业4.0的目标。

“工业互联网+ 先进浆纸制造业”- 造紙强国之路任重而道远

“幾年前,德國提出了‘工業4.0’戰略,美國提出了‘工業互聯網’,我國提出了‘中國制造2025’戰略規劃,核心是基于工業互聯網平台去實現工業制造智能化。工業互聯網平台是數字浪潮下,工業體系和互聯網體系的深度融合的産物,是新一輪工業革命的關鍵技術支撐。現在,發達國家都很重視工業互聯網平台的研發和建設,都在努力爭奪工業互聯網平台建設的制高點。工業互聯網平台包含三層結構:一是工業數據的采集傳輸交換層;二是數據的快速計算處理和高級建模分析層;三是實現智能控制、優化運營的服務(APP)層。简单地说,工业互联网平台的功能本质是:数据采集与分析+高级建模与快速计算=各种应用服务。”劉煥彬院士说。

接著,劉院士分析了我國制造業智能化技術發展狀況。他認爲,我國與發達國家相比,我國的優勢在于政府非常重視工業互聯網平台建設,采取了較爲有力的促進措施,組織了很多互聯網發展專項,取得了明顯的成果。例如,我國在5G的研發和建設走在了世界的前列,國家高度重視工業互聯網發展,工業互聯網的頂層架構、組織體系、推進機制已基本形成,政策體系不斷完善,已從概念的普及開始進入到實踐的發展階段。我國互聯網發展理念、商業模式、應用實踐有較成熟經驗,基本形成覆蓋了全社會的互聯網生態,對推進工業互聯網平台建設和應用有獨特優勢。但是,我國與歐美發達國家水平相比還存在很大差距。一是我國缺乏效率高、成本低的數據測量采集技術和裝置;二是大數據分析和建模技術比較薄弱;三是構建特定工業場景的工業APP研發和應用方面存在差距;四是技術裝備的短板。這些都在提醒我們必須加快轉型速度。

劉煥彬院士强调,我国已是产量世界第一的造紙大国,部分造紙龙头企业的生产技术水平已与国际先进水平相当。但是,具有先进技术水平的主要装置和自动化系统都是从国外引进或购买的,而且大多数造紙企业还处于工业2.0与工业3.0之间的水平。因此,我国造紙工业向智能化发展还有较长的路要走。

劉煥彬院士对我国造紙工业智能化发展提出了如下四点建议:(1)做好規劃,抓住重點。行業要組織力量,做好規劃,著力研發面向造紙企業智能化的關鍵共性技術。例如,適用于造紙行業工業互聯網平台,造紙行業的各種應用軟件和APP,造紙行業的智能裝置等等。(2)跨界集成, 协同创新。在技術研發和應用推廣過程中,應該走跨界集成、協同創新之路,要主動與相關行業合作。閉門自守將要落後。行業要支持既懂互聯網又懂造紙工業生産和節能的高端技術研發和服務公司的發展。(3)分類指導,先易後難。根据我国造紙工业技术水平差异,在转型过程中要先易后难,逐步实现。首先,要釆取有效措施提高企业自动化水平和装备水平,走完工业3.0的路程。其次,在基础较好的造紙企业,要主动融入工业智能化技术产业生态圈,主动推广应用新技术。企业要积极参与“企业上云”,可以从“互联网+工业节能” 作为切入点上云。例如应用技术比较成熟的“智能能源管理云平台(POI-EMS)”上云,既是能耗在线监测系统又是提高精化和优化管理水平手段,在此基础上逐步提高智能化水平。(4)效益導向,穩妥實施。實現企業智能化是一個漸進過程。而且是在原有自動化水平的基礎完善和發展的,要一步一個腳印,以效益爲導向,穩妥實施。

工业互联网时代  造紙业急需复合型人才

再好的技术最终还是需要人去研发和应用,说到造紙行业人才培养问题,劉煥彬院士说:“工业互联网时代,造紙业急需复合型人才。适应信息化智能化时代的人才,必须具有对信息、知识与数据的应用能力,对各种知识、专家经验等具有较强的综合能力,从而适应互联互通的信息社会的需要。其任务是非常艰巨的。” 他认为当前我国工科类大学的教育,虽然经过多次改革有了不同程度的进步,但是从专业设置、课程教学安排和教学方法等方面,大都还基本停留在几十年前工业2.0时代的思维模式,加之长期受计划经济和我国初步工业化历程的影响,以培养“岗位工程师”为主要目的,存在許多不適應培養新時代人才的問題,主要表現在:(1)專業口徑過窄,學生知識面不寬;(2)教學方式以知識傳授爲主,學生處于被動狀態,缺少主動性和獨立思考能力培養;(3)教育模式單一,培養出的學生,千人一面,習慣模仿和繼承,因而缺乏創新能力,缺乏互聯思維。

据了解,从上世纪70年代开始,作为华南理工大学制浆造紙工程专业负责人和后来的学科带头人的劉煥彬院士,主导了制浆造紙专业的教学体制改革,将教学和科研紧密地结合起来,使制浆造紙学科的学术水平显著提高,1984年批准为博士点继而成为博士后流动站,1987年评为国家重点学科,1989年批准建设全国唯一的制浆造紙工程国家重点实验室,1996年批准建设全国唯一的造紙与污染控制国家工程研究中心。成为全国高校中少有的兼有国家重点实验室和国家工程研究中心的高水平学科。他为这个“一流学科”的建设立下了汗马功劳。

在1995年到2003年担任华南理工大学校长期间,劉煥彬院士致力于学校的改革和发展,积极开展“共建”和联合办学,使学校综合实力和整体水平不断提高。他提出了“重人品、厚基础、强能力、宽适应”的人才培养指导思想,大刀阔斧开展教学改革,制定和实施了大学教育“三个转变”的措施:从过窄的专业教育转变为大专业教育(华工从58个专业合并、保留、新增为33个专业);从统一规格的培养模式转变为“合格+特长”的培养模式(减少统一教学计划学时,实行辅修、双专业、双学位制,培养发展学生的特长);从传授知识为主的教学模式转变为注重培养学生创新和实践能力的教学模式。以他为主导的教学改革成果 – “社会经济转型期本科教育创新的探索与实践”,获国家教学成果一等奖。

“参加工作五十多年,我一直在思考自己的研究成果能否真正为社会、为经济建设创造價值?就是说研究成果产业化非常重要。我的理念是要以产业为背景,做一些应用基础研究和应用研究,要把研究成果产业化,为社会发展创造價值。”劉煥彬院士如是说。

劉煥彬从校长岗位退下来后,便开拓了节能与过程优化新的研究方向,并组织了新的研究团队,提出了“跨界集成、协同创新、创造價值”的团队科研和技术开发的理念。秉持着这样的理念,2014年底,劉煥彬院士团队在广州创建了广州博依特智能信息科技有限公司。博依特科技是一家聚焦为制造业提供SaaS软件产品和工业大数据应用服务的互联网公司。博依特科技的使命是“让制造更智能,使工业更绿色”,公司践行智能制造和绿色制造协同创新,基于团队20多年来对流程工业过程建模与模拟研究经验,采用物联网、云计算和大数据技术,构建企业智能制造平台,開啓工業數據價值,通过精细化管理、优化资源配置提升企业核心竞争力和效益。博依特公司研发的企业能源管理信息云平台(POI-EMS)已在高能耗的造紙、陶瓷、水泥、玻璃、食品等轻工行业的70多个大中企业中应用,取得了明显的节能和经济效果。据统计,从2015至2017三年期间,有关企业应用博依特公司研发的能源管理云平台(POI-EMS)后,共实现直接经济效益近18亿,節約56萬噸標准煤,減少碳排放145萬噸。博依特科技現在已是一家國家級的高新技術企業。

劉煥彬院士表示,“互联网+工业节能”是“工业互联网+制造业”的重要组成部分和切入点。造紙产业应该积极应用跨界集成、协同创新的互联思路去寻找解决问题的方案,应用信息化手段为企业转型升级赋能。博依特公司研发的能源管理云平台(POI-EMS)是一项值得推广应用的新技术,博依特科技将热忱为造紙企业提供应用服务。

在采访的最后,对于我国造紙产业的未来,劉煥彬院士说出了自己的心声:“造紙产业是典型的传统产业,在企业智能化发展过程中会遇到许多挑战。但是,正如管理大师彼得· 德鲁克所说,无论什么传统产业,之所以能发展壮大,就是因为它们围绕知识和信息进行了重组。我相信,只要坚持技术创新、效益导向,通过应用新一代信息技术手段,不断重组与提升,我国造紙业会继续与国民经济同步发展,从造紙大国建设成为造紙强国。”

責任編輯:葛鴻燕

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