《原材料工業數字化轉型工作方案(2024—2026年)》系列解讀文章之二：“人工智能賦能原材料工業新型工業化”之實踐
 

　　中國工程院院士、華東理工大學教授、國家智能制造專家委員會副主任、國家流程制造智能調控技術創新中心首席科學家  錢鋒

 

　　黨的二十大報告提出，“推動制造業高端化、智能化、綠色化發展”，并強調“加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合”。2023年中央經濟工作會議提出，“要大力推進新型工業化，發展數字經濟，加快推動人工智能發展”“要以科技創新推動產業創新，特別是以顛覆性技術和前沿技術催生新產業、新模式、新動能，發展新質生產力”“廣泛應用數智技術、綠色技術，加快傳統產業轉型升級”。以石化化工、鋼鐵、有色金屬、建材等為代表的原材料工業是國民經濟的支柱和基礎產業，是制造強國戰略的主戰場，也是推進新型工業化建設的重點領域。人工智能作為新一輪科技革命和產業變革的新質生產力和核心力量，正催生AI for Engineering這一工程研發與實踐新范式。加快推進人工智能技術和原材料工業深度融合，發展原材料產業數字化新質生產力，促進產業鏈、供應鏈和價值鏈的協同優化，實現制造過程數字化轉型、智能化提升、系統化變革，是原材料工業轉型升級和高質量發展的重要推動力。
 

　　近年來，我國原材料工業數字化發展不斷走向縱深，重點行業關鍵工序自動化控制率、生產設備數字化率持續穩步提升，但仍面臨數字化轉型基礎亟待提升、復合型人才緊缺，轉型路徑尚不明確、模式不夠清晰等問題。推進以工業元宇宙、工業大模型為代表的工業智能與智能系統前沿研究將打通虛擬空間和現實空間，極大提升研發設計、生產制造、安全環保、管理服務等環節的決策效率和水平，為原材料工業帶來系統性變革。面向新形勢、新要求，為貫徹落實全國新型工業化推進大會精神，加快推進原材料工業數字化轉型，助推現代化產業體系和制造強國建設，工業和信息化部等部門出臺了《原材料工業數字化轉型工作方案(2024-2026)》(以下簡稱《工作方案》)。
 

　　《工作方案》提出了2024-2026年原材料工業數字化轉型的主要目標，即：原材料工業數字化轉型取得重要進展，實現重點企業完成數字化轉型診斷評估，推進數字技術在研發設計、生產制造、經營管理、市場服務等環節深度應用，大幅提高數字化智能化水平。從內涵上講，原材料工業數字化轉型是以高值化高端化、數字化智能化、綠色化低碳化為目標，創新物質轉化生產制造過程中物質流、能量流、價值流的自主智能協同調控技術，確保最好的產品質量、最低的制造成本、最安全綠色的制造過程、最短的交付周期，是企業降本增效、提升價值的核心。當前，我國大多數大中型原材料企業生產操作的“手和腳”(即自動控制裝備和系統，如執行器、DCS、PLC、SIS等)和“眼睛”(即各類傳感器、檢測儀器儀表等)都已比較先進，“神經中樞”(即各類網絡通訊等)也已日趨完善，亟需為企業裝上“集市場需求、研發設計、產品營銷、資源配置、生產制造、綠色低碳為一體，需求快速感知和供需精準匹配”的“智慧大腦”。數字化轉型深度賦能原材料工業，本質上是將生產制造過程運行調控、能源資源優化配置、安全環保溯源管控、企業運營智慧決策等與5G、工業互聯網、大數據、人工智能等現代信息技術深度融合，實現產業鏈、供應鏈和價值鏈的協同優化和水平提升，變革現有的生產、管理、營銷方式和模式，加快推進原材料工業高端化、智能化、綠色化發展，加快構建具有智能化、綠色化、融合化特征的現代產業體系。
 

　　《工作方案》提出，以提質升級、降本增效、綠色安全為最終目的，以“智改數轉網聯”為重要抓手，夯實數字化、網絡化、智能化基礎，深化以人工智能等顛覆性技術和前沿技術為核心發展新質生產力。據此，推動原材料工業數字化轉型，就是要建立客戶需求驅動的敏捷供應鏈，實現產業鏈供應鏈安全穩定；研究全流程優化運行的調控機制，確保產業鏈高端價值鏈最大；開展安環指標的實時監控與溯源調控，確保工業生產更安全更環保。進一步地，圍繞發展目標，《工作方案》從基礎能力、賦能應用、主體培育、支撐服務等4個方面，提出14項主要任務。這些任務與以下人工智能賦能原材料工業的主要實現路徑息息相關：一是信息智能泛在感知，即應用大數據、工業互聯網、5G等技術對制造過程全流程信息進行智能感知與協同計算，實現制造過程數字孿生和虛擬制造。二是智能自主調控，依托生產制造信息物理系統，主動感知生產運行狀況的變化，自適應優化調控生產過程的操作模式，實現安全、環保、質量、效率、能耗和價值等運行指標的多目標優化。三是智能優化決策，針對全球化的市場供需，基于工業互聯網和數字孿生系統，自主學習和主動響應，實現供應鏈敏捷管理和生產計劃調度的智能決策。第四是智能安環管控，通過泛在感知、風險智能預警和人機共融決策等實現開放環境下制造過程全生命周期安全、環保足跡監控，風險溯源分析與智能處置。第五是智能運維服務，即通過數字化與可視化技術，融合機理、專家知識和人工智能，實現設備的預測性維護與全生命周期管理。第六是新材料研發，融合高通量計算和高通量實驗，基于生成式人工智能帶來的科學研究范式變革，開展新材料的創制。第七是產業鏈供應鏈協同優化，通過工業互聯網、大數據、人工智能等新一代信息技術，有效協同和深度賦能產業鏈上下游企業，實現制造過程資源能源優化配置和綜合效益最大化。
 

　　習近平總書記就推進新型工業化作出重要指示強調，強調要積極主動適應和引領新一輪科技革命和產業變革，把高質量發展的要求貫穿新型工業化全過程，把建設制造強國同發展數字經濟、產業信息化等有機結合，為中國式現代化構筑強大物質技術基礎。原材料工業數字化轉型，是以工業智能與智能系統前沿為核心的人工智能技術賦能原材料工業新型工業化建設的重要實踐，是促進原材料工業高質量發展的重要引擎，將進一步助力企業質量變革、效率變革、動力變革。這也是推動產業基礎高級化和產業鏈現代化，為推進新型工業化和建設現代化產業體系夯實重要基底的關鍵支撐。