過程建模與優(yōu)化控制技術在清潔生產(chǎn)中的應用
1 引言
1.1 清潔生產(chǎn)的概念
工業(yè)化的發(fā)展，一方面推動經(jīng)濟的發(fā)展、滿足人類對物質(zhì)生活不斷增長的需求，從而推動著社會的發(fā)展；另一方面，也消耗著地球上大量的自然資源，并在制造人類所需產(chǎn)品的同時不斷產(chǎn)生各種污染和有害物質(zhì)，成為地球環(huán)境最大的污染來源。這是人類經(jīng)過漫長的工業(yè)化發(fā)展道路面臨日益嚴重的環(huán)境污染之害后逐步形成的共識。
較長時期以來，我國工業(yè)界（特別是流程工業(yè)）走的是以高投入、高消耗、高污染換取較高經(jīng)濟增長的粗放型發(fā)展道路。這種發(fā)展模式一方面導致資源和能源利用不合理，另一方面給環(huán)境帶來嚴重污染，而環(huán)境和資源所承受的壓力反過來又對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了嚴重的制約作用。因此，污染防治已成為我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當務之急。
隨著科學技術的發(fā)展，對工業(yè)防治污染研究和實踐的不斷深入，工業(yè)防治污染方法已逐步從過去單純進行污染物排出后減量化、無害化處理的末端治理方式，發(fā)展到在產(chǎn)品的整個生命周期，包括產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝的設計、產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程和產(chǎn)品的銷售、服務及使用等各個階段，以及從原料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能等各個方面全方位考慮減少污染物產(chǎn)生、改善環(huán)境性能、降低成本的“清潔生產(chǎn)”策略。該策略將綜合預防污染、考慮環(huán)境保護的策略持續(xù)地應用于生產(chǎn)以及產(chǎn)品售后的服務、使用等各個階段，實施的目的是在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)全方位地減少污染物產(chǎn)生、改善環(huán)境性能、降低成本。據(jù)國內(nèi)外推行清潔生產(chǎn)的實踐報告，在投入少量資金的條件下，短期內(nèi)即可減少原材料5%～10%，污染物排放減少10%～50%，經(jīng)濟效益明顯提高，并騰出了環(huán)境容量滿足進一步發(fā)展的需要[1]。因此實施清潔生產(chǎn)是經(jīng)濟持續(xù)增長的必由之路。
在各個工業(yè)門類中，以化工、煉油、石化、造紙、冶金等為代表的流程工業(yè)是污染最為嚴重的，在這些工業(yè)行業(yè)實施清潔生產(chǎn)策略對減少工業(yè)對環(huán)境的污染尤為重要。
1.2 清潔生產(chǎn)策略的層次分析
清潔生產(chǎn)策略在工業(yè)生產(chǎn)中的實施可以分為兩個層次。
第一個層次，是產(chǎn)品整個生命周期的清潔化，即從產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)工藝（包括工藝原理、設備、原料等）的選擇到對生產(chǎn)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品和廢料的處理以至對產(chǎn)品的使用和回收都考慮采取減少對環(huán)境污染的措施。這一層次的清潔生產(chǎn)策略涉及到具體的工藝過程，較難總結出適合于一般工業(yè)過程的通用技術與方法，主要應在各行業(yè)工藝專家指導下進行。此外，這一層次的清潔生產(chǎn)策略一般要改變已有的生產(chǎn)工藝和設備或者原料，往往耗資巨大，但一旦實施則效果顯著。
第二個層次，是在產(chǎn)品的生產(chǎn)全過程實施清潔生產(chǎn)策略，即在所確定的工業(yè)生產(chǎn)過程中，通過運用測量、建模、實時監(jiān)控、優(yōu)化操作、生產(chǎn)調(diào)度、經(jīng)營管理等綜合自動化技術，利用在流程工業(yè)中已經(jīng)普遍存在的過程控制系統(tǒng)（如DCS）和計算機網(wǎng)絡，在生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)實施清潔生產(chǎn)策略，在不降低企業(yè)經(jīng)濟效益的前提下，不增加大量投資進行工藝和設備改造，盡量使生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物或給后續(xù)工段造成的污染處理負荷盡可能地少，達到清潔生產(chǎn)的目的。這個層次的任務一般是在管理與控制專家的指導下進行，得到的清潔生產(chǎn)策略適合于大多數(shù)流程工業(yè)過程，便于實施與推廣，且投資較少，是第一層次實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的補充和完善。從觀上看，這兩個層次的關系應該是相輔相成、缺一不可的。
目前大多數(shù)有關流程工業(yè)清潔生產(chǎn)策略的研究與應用均側重于第一層次，如改變化學反應條件，選擇更清潔的原料和能源，改進工藝機理等。除了少數(shù)專用的污染處理控制系統(tǒng)外，屬于第二個層次的研究與應用還未受到廣泛重視，例如在各種自動化系統(tǒng)與管理系統(tǒng)中自覺地將清潔生產(chǎn)策略作為研究或應用的對象等，有關這方面研究的文獻還不多見。從理論上來說，清潔生產(chǎn)與其說是一種策略，還不如說是一種理念和思想。實施清潔生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的先生產(chǎn)、后治理的方法全然不同，它強調(diào)的是在生產(chǎn)全過程的各個環(huán)節(jié)加以規(guī)劃、控制與管理，使物料和能源消耗最少，使產(chǎn)出的廢物/污染物減量化、資源化和無害化，同時能夠從中產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
基于上述清潔生產(chǎn)策略的層次分析，本文立足于第二個層次介紹利用過程建模與優(yōu)化控制技術實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的方法。其基本內(nèi)涵是通過對工業(yè)生產(chǎn)過程中污染物產(chǎn)生的模型描述，建立考慮減少污染量的綜合優(yōu)化指標，對生產(chǎn)過程施以實時監(jiān)視, 以先進的優(yōu)化控制手段，使工業(yè)過程始終處于產(chǎn)生污染物最少的最佳操作狀態(tài)。下面分別從建模、控制、優(yōu)化幾個方面加以闡述。
2 過程建模技術在清潔生產(chǎn)中的應用
針對清潔生產(chǎn)的要求，過程建模技術主要有以下兩方面的應用。
2.1 污染指標參數(shù)的軟測量技術
環(huán)境污染指標的檢測是生產(chǎn)過程監(jiān)控和污染防治的基礎。要有效地監(jiān)控生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生，需要大量價格低、性能可靠的自動檢測儀表。目前雖然幾乎所有的環(huán)境污染指標都可以通過化驗手段檢測，國外也有一些能夠連續(xù)測量污染指標的自動化儀表，但實驗室化驗無法滿足對污染指標實時監(jiān)控的要求，進口儀表價格又十分昂貴，多數(shù)工業(yè)企業(yè)難以承受，而國內(nèi)能夠用于連續(xù)自動檢測的技術和儀表還十分缺乏，尤其是在惡劣的自然條件下能夠長期運行并保持測量精度的自動化儀表更為少見。
解決這一問題主要有兩條途徑。一是新型環(huán)保測量儀表的開發(fā)研制，包括測量原理、敏感元件和高性能信號變送裝置。目前較為現(xiàn)實的產(chǎn)業(yè)化道路是采用國外較為成熟的測量原理，引進或仿制關鍵的敏感元件，自行開發(fā)高性能信號變送裝置，從而生產(chǎn)出性能好、價格低的國產(chǎn)自動化儀表。國內(nèi)已有一些廠家引進了國外技術生產(chǎn)污染指標測量儀表，但由于各種原因，質(zhì)量往往不過關，如煙道氣二氧化硫檢測儀等，較好的解決方法是組織力量對其進行攻關研究，解決其中的技術關鍵。另一種方法是采用軟測量技術。這是一條很有發(fā)展前途的途徑，目前有很多研究，但總的看來，研究的方法論多，解決實際問題少。軟測量的實質(zhì)是建立被測參數(shù)與其他可測參數(shù)之間關系的模型，然后根據(jù)可測參數(shù)計算出所需要的被測參數(shù)。因此，必須針對要測量的污染指標踏踏實實地研究其具有一定精度和可靠性的測量模型。
建立污染指標軟測量模型的方法主要有兩類：一類是根據(jù)物理或化學反應動力學理論，通過詳盡地機理分析，找出污染因素與其他變量之間的關系，建立含有污染指標的機理模型；另一類是在大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歷史記錄基礎上，通過某種算法對數(shù)據(jù)進行回歸處理，建立起含有污染指標的經(jīng)驗模型。前一種方法由于人們往往對復雜工業(yè)過程的機理不甚清晰，加上機理模型中的系數(shù)常常不易獲得，因而在實際中單獨應用較少；后一種方法相當于是一種黑箱建模方法，它直接源自于生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歷史累積，不需要另外測試，對生產(chǎn)過程也無任何影響，因此仍是常常采用的方法，但由于其是針對特定工藝條件回歸，具有較大的局限性。更有效的方法是，對特定的過程深入研究其過程機理，在經(jīng)驗模型的基礎上，結合機理與實驗進行模型的修正。
2.2 與生產(chǎn)過程技術指標、經(jīng)濟指標關聯(lián)的污染指標模型
一般的控制系統(tǒng)是以被控變量的穩(wěn)定或產(chǎn)品質(zhì)量的達標為目的，而與此不太相同的是，在本文提出的策略中，清潔生產(chǎn)的目的是應該在保證原有產(chǎn)品質(zhì)量指標不變的條件下，針對車間或工段的污染物優(yōu)化指標作局部的最小量化，將優(yōu)化的結果用于確定過程控制級各相關控制變量的最佳設定值。而要達到這個目標，必須要建立與生產(chǎn)過程技術指標、經(jīng)濟指標關聯(lián)的、含有污染物變量的數(shù)學模型，給出合適的使污染物最小量化的優(yōu)化目標函數(shù)，然后可以選擇某種優(yōu)化的算法求解，最后通過計算機控制系統(tǒng)實施。這種模型是以往人們常常忽視的，而且也往往更為困難，因為模型的形式更具有多樣性，不僅有機理模型、辨識模型等數(shù)值模型，而且可能會有語言模型、規(guī)則模型等智能模型。近年來，對以人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(Artificial Neural Network, ANN)為代表的智能過程建模及其控制系統(tǒng)的研究成為一大熱點。這是因為ANN具有很強的學習能力或者說是自適應能力；其本身是非線性的，可以通過學習達到以所要求的非線性形狀來模擬對象模型，并且適合多輸入多輸出系統(tǒng)。因此用它來建立復雜工業(yè)過程中含有污染量指標的模型值得研究與嘗試，特別是將ANN建模和機理建模結合起來，發(fā)揮它們的各自優(yōu)勢，建立機理與ANN的混合模型，以達到比經(jīng)典參數(shù)估計方法柔性更好，而比黑箱式ANN建模更易推廣的目的。
3 過程控制技術在清潔生產(chǎn)中的應用
3.1 清潔生產(chǎn)策略需要性能更好的過程控制系統(tǒng)加以保證
從上面的簡述可以看出，基于過程建模、控制與優(yōu)化的清潔生產(chǎn)策略的實現(xiàn)一般是以不改變生產(chǎn)工藝作為前提的，它只是在工藝允許的條件下改變操作變量，以達到使污染物產(chǎn)生最小量化的目的。對于已有的過程控制系統(tǒng)而言，它首先必須完成保證生產(chǎn)正常進行、產(chǎn)品質(zhì)量達標的任務，其次才是兼顧清潔生產(chǎn)策略的實現(xiàn)。由于清潔生產(chǎn)策略的特殊性，可能存在模型更為復雜、優(yōu)化性能指標計算繁瑣等原因，清潔生產(chǎn)策略對過程控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求，以保證在工藝允許的條件下清潔生產(chǎn)策略的實施，最大程度地減少污染物的產(chǎn)生，達到清潔生產(chǎn)的目的。在這樣的系統(tǒng)中，清潔生產(chǎn)的優(yōu)化指標可以和考慮整個企業(yè)全局運行最優(yōu)的目標函數(shù)，諸如能源消耗、生產(chǎn)率及其它因素的優(yōu)化經(jīng)濟指標等一起考慮，理想的結果是既獲得環(huán)境效益，又獲得經(jīng)濟效益，而不應忽視其中一項。
3.2 過程控制系統(tǒng)面向清潔生產(chǎn)事半功倍
目前，自動控制系統(tǒng)以及計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中不可缺少的部分。DCS等先進的自動控制系統(tǒng)在相應的模型、控制和優(yōu)化軟件支持下能夠保證生產(chǎn)過程的安全平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。但除少數(shù)專用的污染處理過程控制系統(tǒng)外，一般不將污染量作為控制目標，這實際上是資源的一種嚴重浪費。從污染物產(chǎn)生的源頭看，目前的許多工業(yè)污染物產(chǎn)生在生產(chǎn)過程的中間環(huán)節(jié)（例如因必需的化學和/或物理過程中產(chǎn)生的廢物等），當還沒有或不可能找到完全杜絕污染產(chǎn)生的清潔生產(chǎn)工藝方式時，如果能夠利用自動控制領域中日趨成熟的建模、控制以及優(yōu)化技術，在生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)通過已有的過程控制系統(tǒng)（如DCS系統(tǒng)）和計算機網(wǎng)絡來進行考慮減少污染的綜合優(yōu)化控制，就可以在不增加大量投資進行工藝和設備改造的情況下大大減少污染的產(chǎn)生，達到清潔生產(chǎn)的目的。這是一種投資省、見效快的實施清潔生產(chǎn)策略方法，是第一層次實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的補充和完善。這樣做一方面將充分發(fā)揮自動化系統(tǒng)的潛在功能，另一方面則把清潔生產(chǎn)的概念引入一個更廣泛的應用空間，達到事半功倍的目的。
4 過程優(yōu)化與綜合自動化技術在清潔生產(chǎn)中的應用
4.1 面向生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)過程操作優(yōu)化技術
清潔生產(chǎn)的概念需要落實到生產(chǎn)過程的每一個環(huán)節(jié)，優(yōu)化與控制也必須考慮到每一個環(huán)節(jié)。由于復雜的流程工業(yè)生產(chǎn)過程中普遍存在化學、物理、生化反應，存在著相變以及物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)換與傳遞；生產(chǎn)往往處于伴隨著高溫、高壓、低溫、真空、易燃、易爆、有毒污染等環(huán)境中；產(chǎn)品質(zhì)量對生產(chǎn)過程條件要求苛刻，所以必須對生產(chǎn)的全過程進行監(jiān)督控制，因此面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化與控制應該直接面對過程、建立在車間或工段一級的監(jiān)督控制層與過程優(yōu)化層，從生產(chǎn)裝置一級就提出含有清潔生產(chǎn)策略的優(yōu)化目標函數(shù)，并在該裝置的基礎過程控制系統(tǒng)中加以實施。具體地說，裝置級的控制系統(tǒng)要根據(jù)上一層的調(diào)度指令實現(xiàn)生產(chǎn)過程優(yōu)化操作、先進控制以及對故障的及時診斷與處理，使過程操作始終處于最佳工作點附近。在這一層實施清潔生產(chǎn)策略是希望在保障生產(chǎn)安全操作、產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量不變、提高或保障同等經(jīng)濟效益的前提下，針對本工段的廢物/污染物采取有效措施，使其產(chǎn)生的處理負荷量最小。
4.2 面向全流程或企業(yè)的綜合自動化技術
隨著市場經(jīng)濟的全球化，企業(yè)間的競爭也必然愈來愈劇烈，建立集監(jiān)督控制、在線優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能于一體的計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing Systems）或綜合自動化系統(tǒng)，形成節(jié)能降耗、少投入多產(chǎn)出的高效生產(chǎn)模式，已逐步成為流程工業(yè)自動化發(fā)展的一個趨勢。
隨著對CIMS研究與應用的深入，也由于日益增長的環(huán)境壓力，一些從事CIMS研究與應用的專家學者已開始致力于對清潔生產(chǎn)的研究，在CIMS環(huán)境中采用綜合自動化技術實施清潔生產(chǎn)的重要性與前景逐漸展現(xiàn)在人們面前[2-5]。而對于流程工業(yè)來說，推行清潔生產(chǎn)更是非常重要且勢在必行。
建立流程CIMS的目的是將信息流、物料流、資金流以及人、技術、經(jīng)營等要素有機地集成，使企業(yè)所有生產(chǎn)、經(jīng)營等活動都圍繞著獲取盡可能大的經(jīng)濟效益目標優(yōu)化運行。根據(jù)流程工業(yè)CIMS的體系結構，可以將流程CIMS劃分為企業(yè)決策、經(jīng)營管理、生產(chǎn)計劃調(diào)度、過程優(yōu)化及監(jiān)督控制的遞階控制結構。由前面的清潔生產(chǎn)策略層次分析可以發(fā)現(xiàn)，在CIMS遞階結構中的每一級都可結合該級的功能和任務，在提高或不影響企業(yè)經(jīng)濟效益的前提下，基于各種先進的綜合自動化技術，提出面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略和實施技術方案，從而使清潔生產(chǎn)策略成為流程CIMS的一個有機組成部分，并與整個企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動、經(jīng)濟效益以及環(huán)境保護措施緊密相關。文[6]詳細地分析了流程工業(yè)的特點及其對清潔生產(chǎn)的迫切需求，然后提出了在流程工業(yè)CIMS中各個層次實施面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略。
4.3 制漿造紙廠應用綜合自動化技術實施清潔生產(chǎn)策略的例子
制漿造紙工業(yè)是造成環(huán)境污染最嚴重的行業(yè)之一，而制漿產(chǎn)生的污染又占整個行業(yè)污染負荷的80%以上。同時，制漿還是木材、化學品、水、電等原材料和能源的消耗大戶，下面就以制漿工業(yè)過程為例說明采用自動化技術實施清潔生產(chǎn)帶來的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益。
4.3.1 蒸煮過程中面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略
前道工序分離出來的廢液(俗稱黑液)是造成制漿過程污染的主要原因，其主要含量是堿(以氫氧化鈉和硫化鈉為主)。雖然后續(xù)的堿回收工藝可以對黑液進行處理，回收其中的堿重復利用。但一方面回收率不可能達到100%(況且許多企業(yè)沒有堿回收裝置)；另一方面減輕后續(xù)工段的負荷本身就是清潔生產(chǎn)的指標之一。因此本工段選擇蒸煮過程的用堿量作為污染變量，建立含有污染控制變量的數(shù)學模型，在蒸煮過程中優(yōu)化工藝操作參數(shù)，使成漿在滿足質(zhì)量指標的同時，盡可能地降低堿的用量，從而減少堿回收裝置的負荷和堿的流失。
由于蒸煮機理復雜，難以建立其精確的機理模型。筆者針對實際的Kamyr連續(xù)蒸煮器, 由某廠實際操作數(shù)據(jù)回歸得到包含污染控制變量模型中的各常數(shù)，在此基礎上優(yōu)化得到生產(chǎn)操作參數(shù)――初始堿用量Es和蒸煮溫度T的最佳設定值。將優(yōu)化結果與平常采用的操作參數(shù)相比，考慮清潔生產(chǎn)策略時的堿用量、回收裝置的負荷和堿的流失最多可減少5.4%，最少可減少4.4%。若以該廠日產(chǎn)風干漿380噸、硫化度為27%～30%的Kamyr連續(xù)蒸煮器為例，并假設后續(xù)工段的堿回收率為90%，則通過優(yōu)化操作，每天在回收過程中損失的堿可以減少0.68噸。在環(huán)境效益明顯的情況下，同時還可獲得年收益為42萬元的經(jīng)濟效益[7]。
4.3.2 蒸發(fā)過程中面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略
另一個實際應用的例子來自于同一個企業(yè)蒸煮過程的后續(xù)工段--黑液蒸發(fā)過程。在制漿過程，經(jīng)蒸煮、洗選之后的黑液含水量達80％以上。按目前普遍采用的黑液燃燒法進行堿回收，對于這樣的稀黑液，必須首先通過蒸發(fā)工段去除其中的大部分水分，使稀黑液濃縮成為符合燃燒要求的濃黑液（含固形物50％左右）之后，才能送至后續(xù)的堿回收爐燃燒，從而回收黑液中的堿。
在黑液蒸發(fā)過程諸多的工藝參數(shù)中，出效的黑液濃度最為重要，若它低于某個值，送到后續(xù)燃燒爐后將可能由于黑液不能燃燒而導致燃燒爐熄火，影響整個回收過程的正常生產(chǎn)；但濃度也不能偏高，否則會帶來其它問題，如粘度過大可能導致黑液無法正常流動等。
在這一工段，面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化目標函數(shù)與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的控制目標是一致的，因此，黑液蒸發(fā)過程計算機優(yōu)化控制系統(tǒng)的設計目標便是盡可能地提高生產(chǎn)效率及控制精度，實現(xiàn)最佳工作點的"卡邊"控制。按此思想設計的黑液濃度優(yōu)化控制系統(tǒng)已投入實際運行多年。該系統(tǒng)明顯地改善了蒸發(fā)過程工藝運行的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗，增加了堿回收率，并大幅度地擴大了生產(chǎn)能力，延長了設備的使用周期，取得良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益[8]。
4.3.3 堿回收爐面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化操作
加拿大一家紙漿廠運用了先進的自動化技術對堿回收爐進行面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化操作，不僅減少了約80%的殘堿污染排放，而且提高設備的黑液處理能力11.5%，同時每年節(jié)省燃料和原料成本達42.5萬美元[9]。
5 實施清潔生產(chǎn)策略的困難、對策與基礎
盡管將過程建模與優(yōu)化控制技術應用于清潔生產(chǎn)具有廣闊的前景，可以將對清潔生產(chǎn)的研究與應用拓寬到一個更廣泛的空間，但在具體實施時，還會遇到相當多的困難。
首先，由于傳統(tǒng)上在進行工業(yè)過程的工藝設計時，對主產(chǎn)品工藝考慮比較仔細，機理比較明確，而對副產(chǎn)品及廢棄物工藝則往往不甚清楚，因此面向清潔生產(chǎn)的過程建模難度更大。
其次，由于復雜工業(yè)過程一般都有流程長、工藝復雜等特點，加之面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略需要落實到生產(chǎn)及經(jīng)營過程的每一個環(huán)節(jié)，因此面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略所涉及的問題一般都具有較大的規(guī)模，更具復雜性。
再者，在一個企業(yè)中，面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略在各個控制、優(yōu)化、計劃、調(diào)度等子系統(tǒng)中一般并非單獨存在，而是與現(xiàn)有的以生產(chǎn)的安全、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)為目標的各子系統(tǒng)并存，且有可能由于目標的不一致，兩種系統(tǒng)之間存在矛盾與沖突，因此必須考慮多目標優(yōu)化與多任務協(xié)調(diào)問題，同時其實時性也不容忽視。
對于上述問題，采用傳統(tǒng)的方法往往難以解決，一種比較理想的解決方案是采用近年來正日益受到重視的以多智能體（Multi Agent）技術為代表的分布式智能系統(tǒng)進行描述。
由于所有實際系統(tǒng)在本質(zhì)上都是分布式的，而基于Agent所特有的自治性、交互性、協(xié)作性以及可通訊性等特點，有可能將具有不同知識與能力的人及具有不同智能程度的系統(tǒng)放在統(tǒng)一的智能體的概念下來進行研究。通過各智能體（有可能是異構型的）間的通訊、合作、互解、沖突、協(xié)調(diào)、調(diào)度、管理及控制來表達具有清潔生產(chǎn)優(yōu)化策略的實際結構、功能及行為特性。由于多智能體技術對復雜系統(tǒng)具有無可比擬的表達力，從而為實際CIMS中面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略研究提供了一種統(tǒng)一的框架。初步的研究結果已證明了這點[10]。
除了上述困難與對策外，必須要意識到的是，采用綜合的自動化技術實現(xiàn)清潔生產(chǎn)策略的基礎是先進的面向污染指標的檢測技術和儀器儀表，而這一點正是目前國內(nèi)普遍存在的薄弱環(huán)節(jié)，是儀器儀表行業(yè)需要努力的方向。
6 結論
隨著科技的進步，工業(yè)現(xiàn)代化步伐加快，人類面臨的環(huán)境壓力日益加大。本文首先提出了實施清潔生產(chǎn)策略的兩個層次概念，然后針對流程工業(yè)的特點及其對清潔生產(chǎn)的要求，提出了在流程工業(yè)實施面向清潔生產(chǎn)策略的過程建模、控制與優(yōu)化技術應用方法。并以給環(huán)境造成嚴重污染壓力的制漿造紙工業(yè)的硫酸鹽制漿過程為例，介紹了在流程工業(yè)利用過程建模、優(yōu)化控制等綜合自動化技術實現(xiàn)清潔生產(chǎn)策略的技術路線與方法。通過例子表明了其可以帶來很好的環(huán)境與社會效益，為減少環(huán)境的污染壓力探索一條新的思路。
參考文獻
[1] 陳英旭, 俞新華, 胡寶等. 以清潔生產(chǎn)促進浙江省工業(yè)的持續(xù)發(fā)展, 環(huán)境污染與防治. 1998, 20(2)：23～24
[2] James A. Trainham, III. The environment, process design, and control: better things for better living, Proceedings of the 13th IFAC World Congress, San Francisco, June-July 1996, Vol.1:83～85.
[3] 汪水超等. 清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)容及結構體系研究. 第五屆中國CIMS學術會議論文‘);">論文集（上冊）：2-15～2-18., 1998.8.. 成都.
[4] 向東等. 清潔化生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合效益分析. 第五屆中國CIMS學術會議論文集（上冊）：2-23～2-27.,1998.8., 成都.
[5] 劉飛, 陳曉慧, 張華. 綠色制造. 北京：中國經(jīng)濟出版社. 1999.12
[6] 王慧.流程工業(yè)CIMS中面向清潔生產(chǎn)的優(yōu)化策略研究. 系統(tǒng)工程理論與實踐. Vol.22(4):10-14.2002年
[7] 王慧, 李平, 肖蘭. 面向清潔生產(chǎn)的制漿過程建模與優(yōu)化方法. 中國造紙學報.2000年. Vol.15: pp.88～92
[8] 王慧, 陳金水, 許巧玲等. 黑液多效蒸發(fā)過程的計算機控制. 南昌大學學報. 2000 年8月
[9] J. F. Levasseur and M. C. Savoie, Using environmental parameters to optimize process operation, Pulp & Paper Canada, V. 100（12）：139-142. 1999
[10] 金福江, 王慧, 李平.基于多智能體的制漿造紙過程清潔生產(chǎn)策略. 第三屆全球智能控制與自動化大會 論文集Vol.(1):254～257. 中國合肥. 2000.6.28-7.1.
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