彭波

摘 要：人工智能技術的發(fā)展為傳統(tǒng)行業(yè)帶來了極強的推動力，化工生產與人工智能技術相結合產生的智能化生產模式使企業(yè)更具競爭力。化工產業(yè)因其特有的行業(yè)屬性，在日常生產過程中，離不開大量的計算與驗證。若僅僅依靠人力進行計算與驗證難免會影響生產效率，而人工智能技術的發(fā)展則可以很好的解決這些現存問題。文章將具體分析人工智能技術于化工生產的應用，從而得出二者在結合過程中可能會遇到的問題和阻礙，并適當的推斷該項技術的發(fā)展前景。

關鍵詞：化工智能化生產;人工智能技術;應用研究與分析

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：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

伴隨著信息技術時代的到來，各傳統(tǒng)行業(yè)都受到了或多或少的沖擊，向智能化轉變也成為企業(yè)轉型的必經之路?；て髽I(yè)作為我國的傳統(tǒng)行業(yè)長久以來面臨著資金投入大，生產過程風險高、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)，復雜繁瑣的設計流程、產品運營受市場環(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。因此于化工生產中應用人工智能技術是順應時代發(fā)展的選擇，也是為傳統(tǒng)化工行業(yè)重新煥發(fā)生機的有效途徑。

1 人工智能技術于化工生產中的應用

人工智能技術應用于化工生產中大體上可分為3個級別，即智能控制、生產和運營，具體結構如圖1 所示。

通過將人工智能模式融入化工生產的各個環(huán)節(jié)，以此來提升生產效率。伴隨著自動化生產的投入和使用，化工行業(yè)的市場競爭力也會大幅度的得到提升。鑒于當前的發(fā)展情況，人工智能技術在化工生產中的應用大致分為4個層面。

1.1 策劃流程智能化

設想策劃是工程項目運轉的基礎環(huán)節(jié)，也是確?；どa可以實現智能化的重要保障。智能化的策劃路程無須投入人力，全部交由智能機器負責。人力測算難免會出現數值偏差，全由機器運算，成果直接通過網絡公布，一改傳統(tǒng)的面對面匯報形式，更具時效性。智能化策劃流程可具體分為技術策劃和工程策劃兩方面。技術策劃是通過運用相應的電腦程序來設定虛擬演算過程，從而得出多元化的實驗結果，為化工企業(yè)的工程項目提供更多選擇性。工程分析與策劃則偏重于實際測驗，通過將技術策劃分析出的數據按照具體要求畫寫出來。于智能化系統(tǒng)中輸入測算出的具體數值，加以適當的人工輔助，將項目工程清晰完整的展現出來。雖然項目最后是否得以實施還是需要專業(yè)人員精心核算，但是智能技術的應用大大縮短了項目策劃時間，并提升了策劃品質。

1.2 管控流程智能化

以化工企業(yè)的日常管控流程來看，大多數企業(yè)的產品種類繁多，其中多數是具有危險性的易燃易爆品，如果管控力度不夠很有可能引起意外事故，對企業(yè)、員工和自然環(huán)境都會帶來傷害。因此相較于其他行業(yè)，化工企業(yè)需要制定更加嚴謹完善的管控系統(tǒng)，對各個生產流程進行實時觀察與把控，確保企業(yè)安全高效運行，降低意外發(fā)生率。人工智能技術打造的管控流程無需工作人員參與其中，全程采用電腦化管理。通過對生產數據進行收集和分析來監(jiān)控生產流程。對比于人工監(jiān)測更具準確性和時效性。舉例來講，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預先設定好的保護程序，防止事件進一步擴大，確?；どa正常運行。

1.3 生產流程智能化

化工生產流程是煩瑣且復雜的，單純運用人工進行把控難免會產生紕漏現象，智能化的生產流程可以起到良好的輔助作用。可在生產系統(tǒng)中配備智能化數據庫，將客戶信息與下單時間進行系統(tǒng)分類和存儲。以存儲數據為依托適當調整和優(yōu)化生產流程，這種有規(guī)劃性的生產流程在不影響生產力和發(fā)貨進程的情況下，可降低成本消耗為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤。人力、物力與資金投入的減少可以優(yōu)化企業(yè)的生產模式，助力化工生產高效順利進行。

1.4 運作流程智能化

化工企業(yè)受政策調整和市場變化沖擊較大，這些因素都直接或間接的影響了化工企業(yè)的運作。舉例來講，化工原料的價格變動和生產技術的革新都影響著生產運作流程?；て髽I(yè)在長久的發(fā)展過程中已經形成了較為固定的經營模式，但是在新經濟時代的沖擊下，適當的改革運作流程也是十分必要的。智能化的運作流程功能全面，可以涵蓋工廠日常運作的多個方面。在面臨市場變動時，可以及時的提示調整方案，助力企業(yè)平穩(wěn)度過轉型期。智能化的運作流程為化工企業(yè)創(chuàng)造了更大的利潤空間，即使出現前文提到的原材料價格變動等現象，也不會對企業(yè)盈利造成過大影響，促進了化工企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

2 限制化工智能化生產的具體因素

2.1 受行業(yè)特點限制

化工企業(yè)的生產流程繁雜冗長，工程項目設定也并非是一成不變的，宏大的生產體系中包含多種先進技術，策劃與生產流程也需要經過嚴格的把控。在這些現有環(huán)節(jié)中，數字信息的重要性顯而易見。但人工智能技術因受諸多因素影響，在化工生產中還未得到全面的普及及應用，具體分析如下。

2.1.1 分析策劃存在差異性

就我國目前的化工項目策劃發(fā)展情況來看，受人工智能技術不夠先進的影響，發(fā)展較為緩慢?，F有的電腦程序雖然具備一定的數據村吃功能，但受其存儲效率和存儲容量的限制，可提升空間十分狹小。分析策劃的差異性若無法得到及時更正，不僅不能減緩企業(yè)生產壓力，還會為生產進程造成阻力，這一因素也極大的限制了人工智能技術于化工生產中的普及和應用，長久以來沒有得到解決，為業(yè)界帶來困擾。

2.1.2 設備操作方法相對落后

一般情況下，化工企業(yè)內部使用的生產設備大多數由相關廠家提供，并非是自己設計和生產的。生產設備在出廠前就已經設定好了相應的操作方法，脫離生產技術制定的操作方法在實際使用過程中難免會出現排斥現象。如若再發(fā)生部分操作文件資源丟失的現象，化工企業(yè)的日常生產進程勢必會受到影響。其次，化工企業(yè)的生產設備屬于高精尖產品，多數都有專利技術加持，無論是設備的生產廠家或是化工企業(yè)都不能對其進行隨意調整。生產設備自身存在的差異性致使企業(yè)無法運用統(tǒng)一的智能化管理模式進行操縱，也限制了化工企業(yè)生產方案的制定。因此設備操作方法的相對落后和不統(tǒng)一很大程度上限制了人工智能技術于化工生產中的應用。

2.1.3 應用動機相對匱乏

縱觀世界經濟發(fā)展，化工企業(yè)在發(fā)達國家中已經屬于夕陽產業(yè)，雖然在我國經過多年發(fā)展，但過程也充滿坎坷。因其投入大、資金回流慢和市場波動較大等因素并為受到企業(yè)的過多青睞。我國多數化工企業(yè)在日常招標過程中只是對智能化生產進行簡單闡述，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的智能化發(fā)展。多數化工企業(yè)對人工智能生產技術的研究也僅停留在表面層次，應用簡單的電腦程序也不會對化工企業(yè)的智能化發(fā)展起到任何推動作用。較少的資金投入和重視度的不足致使智能化生產發(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

只有投資的項目獲取預期收益，該項目才有進一步發(fā)展的可能性。以化工企業(yè)建立智能化生產模式為例，前期的資源投入無疑是巨大的，短期內也無法完成資金回流，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的生產技術加以支持。②受其行業(yè)特性制約，再生產過程中存在的不確定性因素較多，風險高發(fā)展不穩(wěn)定。只有經過精密測試的設備方可用于生產，還需配備完善的數字化系統(tǒng)加以扶持。

3 智能專家系統(tǒng)于化工生產中的具體應用分析

3.1 基本結構分析

專家系統(tǒng)具體由5部分組成，相互關系如圖2 所示。

1）知識庫部分：作為化工生產過程中數據的存儲庫，所存的內容都是經過實際操作得來的，具有實用性、準確性和完善性等多種特點?；て髽I(yè)若想建立完善的知識庫，即需要不斷的獲取固有知識，還要對現存知識進行適當的整理與編排，由此可見知識庫的存在對智能化生產系統(tǒng)判斷可以起到推動作用。

2）數據庫部分：與知識庫一樣具有存儲功能，但不同的是存儲的信息均為已知事實，無需分析測算。

3）推理機部分：可將相應的測算數據輸入推理機之中，以知識庫中存儲的內容作為輔助信息，制定出的策略可起到協(xié)調化工生產系統(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過程中產生的問題。

4）解釋部分：專家系統(tǒng)中的應用構成都是環(huán)環(huán)相扣的，解釋部分的具體職能就是對推理機部分提出的方案進行系統(tǒng)剖析，加強理解方便接受。

5）知識獲取部分：也可稱作學習功能模塊，通過不斷的應用與實踐來確定已存知識的準確性，并將化工生產中所需的知識進行適當的填充和修改。系統(tǒng)管理者可以通過手動或自動等多種方式完成信息的修改工作。通過分析專家系統(tǒng)的基本結構我們可以得知，其在化工智能化生產中的應用是十分廣泛的，為化工生產模式的轉變提供了強勁推動力[2]。

3.2 專家系統(tǒng)特點及分類分析

專家系統(tǒng)研發(fā)的主要目的是在指定領域中起到引導和規(guī)范作用，以計算機技術為基礎研發(fā)的專家系統(tǒng)可為化工智能化生產提供助力。其內部存儲了長久實踐下積累的知識與經驗，可為化工企業(yè)解決日常生產中遇到的技術問題。該系統(tǒng)因其內部涵蓋大量知識，也可稱其為KBS（Knowl-edge-Based-System）即知識基系統(tǒng)?；て髽I(yè)在生產過程中遇阻時，可以運用已存知識進行適當的推理和假設，來找到解決問題的關鍵因素。還可通過透明化的講解推理過程來加深員工的理解程度，提升員工操作技能和職業(yè)水平。按其不同的應用領域可劃分為診斷、預測和設計等多個層面，分類應用化工企業(yè)在生產過程中發(fā)生實際問題時使用更具針對性[3]。

3.3 知識表示的分析與應用

知識表示顧名思義，指的就是知識庫中所存內容闡述與表達的方法。這一程序的應用將會直接影響專家系統(tǒng)的構建與完善。完善的知識表達系統(tǒng)應具備準確高效精簡等多種優(yōu)勢，信息傳達清晰明了，可支持計算機演算，發(fā)生紕漏時方便改進都是其發(fā)展的重點方向。常用知識表示法如下所示。①規(guī)則知識表示法：作為化工行業(yè)普遍應用的知識表示法其應用方法是十分簡單的。一般以匹配形式進行知識表達，多種規(guī)則之間相對獨立，出現遺漏時方便整改和補充。②謂詞邏輯知識表示法：多用于客觀事實的闡述，通過嚴謹的數理學進行系統(tǒng)運算，闡述直觀自然便于理解。③語義網絡知識表示法：通過節(jié)點與連線構成的有向圖更具立體感，闡述較為冗雜的知識構造時可以使用。

3.4 專家系統(tǒng)于化工智能化生產中的應用

專家系統(tǒng)作為相對成熟的智能化操作系統(tǒng)，已經在化工企業(yè)日常生產中得到了廣泛應用。無論是前期的項目設計過程，或中期的故障診斷過程以及后期的具體操作過程中都可以看到它的身影。在化工智能化生產過程中可以運用常用的專家系統(tǒng)工具進行輔助作用，具體如表1 所示。

專家系統(tǒng)應用于化工生產之中有著諸多益處，在發(fā)生突發(fā)事件時可及時分析出事故源并啟動報警程序，減少突發(fā)事故造成的企業(yè)虧損和人員傷害。同時還可根據分析市場實際需求制定出相應的生產策略，適當的排產計劃有助于完成企業(yè)既定的生產目標，提升產能加速資金回流速度。

4 結語

對于傳統(tǒng)化工行業(yè)來說，產品的設計理念和生產工藝的先進與否都是決定其發(fā)展方向的重要因素，加強智能化生產技術就是加強企業(yè)競爭力。在化工生產中融入人工智能技術有助于企業(yè)平穩(wěn)的度過轉型期，并長遠健康的發(fā)展下去。文章對專家系統(tǒng)等人工智能技術于化工生產中的應用進行了具體分析，得出相應的理論分析。人工智能技術不僅可以通過精密的計算來提升化工原料的利用率，還可以打造貼合市場實際需求的生產模式。確保企業(yè)可以從容應對市場和國家政策變化，為企業(yè)盈利創(chuàng)造更大的彈性空間。

參考文獻

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