近日，工業和信息化部、國家發展改革委、財政部等七部門聯合印發《推動工業領域設備更新實施方案》，其中提到推動石化化工老舊裝置安全改造，妥善化解動設備故障率高等安全風險。
擁有32年一線工廠從業經驗的中國工程院院士高金吉在接受新華網專訪時表示，對于高危流程工業而言，確保安全可靠長周期運行至關重要。
他認為，真正的創新源于工程實踐。“從人工智能到人工自愈，從自動化到自愈化，這是未來發展的必然。我國擁有世界上最全的工業門類以及數量最多的裝備，應率先開展這方面的探索，為世界做出貢獻。”
以下為訪談實錄：
新華網：聚焦制造業高質量發展，您認為當前我們推進智能制造的過程中還有哪些薄弱點？
高金吉：美國紐約大學懷特（P.K.Wright）教授和卡內基梅隆大學布恩（D.A.Bourne）教授合作了一本書叫做《制造智能》，講的是智能機器在沒有人操作情況下能夠生產出小批量的產品。我認為，智能機器實際上就是人工智能，沒人監管、沒人操作就意味著自動化，所以智能制造的初衷就是人工智能+自動化。我覺得，智能制造對離散制造行業能夠實現優化自動生產，比如德國提出的工業4.0，應用于機器制造業、汽車行業，都是非常好的。
圖為中國工程院院士高金吉（新華網 朱家齊 攝）
不過，石化冶金、煤化工等長周期、連續生產且易燃易爆、高負荷的高危流程工業，在安全可靠、長周期運行方面仍是薄弱環節，如果生產中斷將造成較大損失。人工智能技術對生產裝備能夠起到監測診斷作用，如果機器振動等超標能夠智能維修，可以提前預警，就能減少造成重大損失。我認為，對于高危流程工業而言，應該在流程智能制造的基礎上，考慮到流程工業的安全可靠，因此我提出裝備能夠“自主健康”是新的發展方向。
新華網：針對您提出“高危流程工業要高質量發展，必須實現安全可靠長周期運行”的觀點，您認為智能制造應朝著什么方向發展？如何實現人工自愈賦能裝備自主健康？
高金吉：如何保證高危流程工業長周期安全運行，我在工廠工作32年，對此深有體會。機器在運行過程中除突發故障外，出現其他故障都會有一個過程，
如果能夠在過程的早期發現并查找故障產生的原因，采取對應的措施，就可以避免故障發生。
依照國際標準，包括智能設備在內，超標停車，人來檢修的做法一直延續至今。我回到北京化工大學任教后開始這方面研究，中醫講“自主調控是治療學的第一原理”，人體的自愈機制令我受到啟發。從瓦特發明蒸汽機到現在兩三百年的時間里，機器出了問題都是靠著人檢修，有沒有可能實現機器做到自我修復、不依靠人？人工智能會使機器更聰明，人工自愈可讓機器更健康，我覺得這是未來的發展方向。
2003年，我在國際會議上首先提出過程裝備自愈的原理；2010年我在日本召開的國際學術研討會上提出工程自愈論的概念；2018年我在《機械工程學報》發表文章，提出人工自愈、自愈調控和裝備自主健康。對于機器而言，看輸出是否滿足要求，沒滿足就調輸入，這是自動控制；自愈調控是診斷機器產生異常、產生故障的原因和條件，然后想辦法能夠抵消掉，這樣機器就可以既不報警又不停車，實現長周期運轉，這對未來裝備高質量發展非常有用，所以我在智能化的基礎上提出自愈化。
自愈化包括自修復、代償、故障防止、自愈調控等幾方面。人工自愈是在人工智能的基礎上溯源診斷，把問題弄清楚，然后自行采取措施。特別注意的是，這個采取措施并不是人為停機采取措施，而是賦予機器的自愈機制。
以發達國家提出的非正常工況管理為例，指的是計算機智能監測發現異常，提醒操作者進行調整。但如果賦予機器自愈機制，讓機器去自動識別異常工況，自適應調整，那就不會出現問題，從這個角度講，人工自愈是在人工智能基礎上發展起來的。
從人工智能到人工自愈，從自動化到自愈化，這是未來發展的必然。我認為，在我們在裝備設計的時候就應考慮到這個問題，在整個工藝過程中考慮到非正常工況的自愈調控，就能夠保證裝備的安全、過程的長周期運行以及保證高危流程工業高質量發展起來。
新華網：工業互聯網被視為第四次工業革命重要基石。在您看來，這些年我國工業互聯網取得了哪些方面的成果？
高金吉：2012年，工業互聯網的概念由美國GE公司首先提出，他們要把工業互聯網技術應用到工業上，用于400萬臺旋轉機械，后來又推出GE Predix平臺。我們團隊在討論時我說到，GE公司做的是航空發動機，團隊大部分是IT人員，掌握了3000多萬條數據，但他們對民用工業機器并不了解，光有數據還不夠，還應該了解機器的故障機理。
1997年，MIT和斯坦福大學組織召開研討會，討論因特網如何對機器進行遠程監測。同樣在1997年，我在廣州中設協組織的國際工程設備工程大會上主旨演講，代表中石化和遼陽石油化纖公司（以下簡稱遼化）介紹如何應用因特網對裝備遠程監測。從學術角度，我們的企業與美國名校基本是同步的。
當年，在遼化試車過程中，很多機組出現振動問題，我們半夜到達現場，觀察等待幾個小時，發現機組不振了。沒想到我們剛回到家，被告知機組又出現振動。當時我就在想，能不能用計算機將數字記錄下來，我們來進一步分析，實際上這就是數字化的開始。
1987年，我們研究所斥資17萬美元購置M6000監測系統，沒想到在1988年1月就派上用場。半夜11點，機器出現同頻振動，監測系統顯示四個同頻振動都振起來了。我們判斷原因是掉葉片，必須開蓋檢查。當時的情況是，如果開蓋檢查，將損失3天的生產時間；但如果不打開蓋，我判斷有可能會出大問題。經過激烈討論，終于在第二天凌晨6點打開蓋，證實了確實由于掉葉片導致機組振動。通過這件事，避免了重大事故，驗證了監測系統起到很大的作用。后來上第二期工程的時候，我建議關鍵機組也要上監測系統，來保證預警和安全，維修也能做到有的放矢。
1991年，當時國際市場上還沒有數字監測系統，作為公司的副總工程師，我就組織儀表廠、機械研究所、信息中心一起研發局域網的監測系統，并在1995年二期工程實現應用，在預知維修、確保安全運行方面發揮了很大作用。
2002年，我在北京化工大學組織團隊和中石油合作，開發關鍵機組基于因特網的遠程監測診斷系統，把遼化和大慶的裝備監測系統放到一個平臺上，能夠診斷、預警、減少故障。至今已積累故障案例超過2萬個。正是這些案例，讓我深切地領悟到，要診斷好設備，必須將設備機理與大數據分析有效結合，才能溯源診斷機組出現問題的根本原因，分析產生的條件和原因。據用戶反饋信息統計，實現診斷準確率超過90%。
我國高危流程工業開展智能診斷工作較早。早先遼化從法國引進的關鍵機組運行中經常出現振動問題，應用便攜儀器檢測和從國外引進的M6000實時監測系統，1985年我們自主開發了監測診斷維修決策系統，通過建立數據庫，分析故障原因，提出狀態維修建議書，指導對癥下藥有的放矢去維修，并要求各廠執行后要反饋結果，以完善我們的診斷知識規則。
正是基于監測診斷系統，遼化當時13臺關鍵技術、400多臺重要設備，十年間故障停車臺次減少90%，同時延長了運轉周期，從全公司一年一大修，變成三年兩修，再到后來三年一修，走在行業前列。監控診斷系統的作用是能夠把問題搞清楚，在此基礎上我們才可以考慮如何讓裝備自愈，不再發生故障。
新華網：工業互聯網與人工智能、人工自愈對于推進智能安健制造、新型工業化起到哪些助推作用？
高金吉：人工自愈可以賦予裝備自主健康。流程工業企業分為資源規劃系統ERP、生產執行系統MES和控制系統PCS三個層次，但實際上對高危流程工業還不夠，因為在安全方面只是采用國際標準。這意味著如果超標了，機器就得停下來檢修導致生產中斷，如果處理不及時還有可能產生其他問題，造成更大損失。因此我提出應該加上第四層，即故障自愈和異常工況自愈調控系統。
與前三次工業革命相比，我覺得第四次工業革命應加上人工自愈和裝備自主健康，并應用故障自愈調控系統和非正常工況自愈調控系統，才能保證流程工業安全可靠、自主健康長周期運行，又能提高效益，這一點我覺得意義非常重大。
目前，智能制造中還沒有提到這個問題。我國擁有世界上所有的工業門類和數量最多的裝備，應率先開展這方面的科技發展戰略，在保證機器能夠長周期安全運行、無人值守、智能安健制造方面走在前面。
新華網：如何推進智能安健制造促進制造業高質量發展？您建議應采取哪些政策措施？
高金吉：首先，我們國家應該鼓勵原創，這點我覺得非常重要。應該鼓勵我們工廠的工程技術員、科技人員在實踐一線提出的原理和方法。實話說，我國石化工業互聯網研究和應用是走在靠前的，應該總結我們自己的經驗。
其次，我們現在考核的一流學科都是延續下來的傳統學科，這些學科的設置是否最合理并沒有經過嚴格科學論證。真正的創新不是靠單一學科，而是靠特色和交叉學科，人工智能、智能制造都是交叉學科，所以要鼓勵學科交叉融合。我們團隊從2001年開始建設診斷與自愈工程研究中心，在發展過程中做了很多交叉學科創新的事。我覺得應該在鼓勵一流學科建設的同時，更應該鼓勵特色和創新交叉學科，這點非常重要。
第三，企業數字化升級改造除了搞智能化外，也應該搞自愈化，特別是現在提出來要設備更新。我們原來是想朝著智能化方向發展，同時也應該把自愈化技術加進來，讓它保證安全長周期運行，或實現無人值守本質安全化。
裝備更新不能只圖短平快，得經過測試分析，找出設備上的問題。如果設備和過程不和諧，大馬拉小車，那應該測試分析然后重新節能設計，在原來基礎上改進；同時把健康監測、抑制振動、自動平衡、故障防止等先進技術用到裝備上，這才能夠實現真正的升級。不是說限期把之前舊的換成新機器就行了，新的必須得比原來的好，真正實現數字化、智能化、自愈化升級在役再制造。
最后，我們國家裝備門類齊全，數量最多，如何在裝備上率先發展新的科技發展戰略，用人工自愈和自主健康技術來實現新的科技變革，我們要走在前列。同時鼓勵原創、鼓勵工程應用，把我國裝備制造和高危流程行業搞得更好，對國際上也是貢獻。
