前言

随着我国的信息化与工业化呈现加速融合趋势，为实现“新工业革命”时代下制造业模式的创新与变革，2015年国务院印发了《中国制造2025》。其中，流程工业[1]迈向智能制造是贯彻“中国制造2025”发展战略的重要一环。而利用现代信息技术，以企业生产全局及经营全过程的高效化与绿色化为目标，从工艺流程优化、设备效能优化、操作优化和管理以及营销模式的优化出发，推进智能制造、绿色制造和高端制造，这对促进中国制造业，特别是流程工业提质增效、转型发展具有重大意义。在此之际，一批优秀的工业软件企业围绕制造业企业特别是流程工业运行的难点痛点，大力创新研发，优化企业制造环节，助力企业改革创新、转型图强，从而实现高质量发展。其中，北京和隆优化科技股份有限公司（简称“和隆优化”）便是其中重要的一员。

和隆优化自2004年成立以来，深耕流程工业先进控制（APC）+在线优化控制（RTO）细分领域，致力于大数据挖掘与分析、人工智能、工业互联网、数字孪生、机器学习等新一代信息技术的研发和应用，先后攻克了一系列流程工业生产过程中的控制难题，研发出一系列符合中国国情、具有中国特色的过程优化控制技术和产品，常年服务于冶金、热电、电力、化工、建材等行业，业绩遍及全国二十八个省市自治区，是国内流程工业“APC+RTO”控制技术专业服务商，先后被评为北京市专精特新“小巨人”企业、国家级专精特新“小巨人”企业、建议支持的国家级专精特新“小巨人”企业（国家重点小巨人）。

近年来，中国流程工业产业结构逐步优化，关键技术不断取得突破，已发展成为世界规模最大的流程工业制造国家。但是整体上来看，国内流程工业依旧面临四大痛点：一是在装置产能方面，存在产能不达标或尚有空间可挖的问题；二是在产品质量方面，存在产品质量不稳定、优级品率低的问题；三是在能耗物耗方面，存在能耗物耗偏高且不稳定，离理论值有距离的问题；四是在安全性方面，存在人工操作大起大落、抗干扰能力差的问题。这些问题，导致国内流程工业生产制造总体效能上仍与国际先进水平存在差距，对企业提质增效带来了一定的挑战。

“我们的研发原点是解决人为效益流失问题。让生产装置的生产强度达到最大，让产品质量实现最好及最合理，让产品综合能耗物耗最小，让生产更安全。”和隆优化董事长于现军表示。和隆优化自成立伊始就专注于国内流程工业四大痛点解决行业难题，致力于研发符合中国国情，满足用户现有条件下的技术产品及服务。

装置产能方面

和隆优化研发的优化控制技术产品具有自适应、自学习、自寻优能力，能够对现场的异常工况做出预测和快速响应，代替人工或原控制系统做出闭环优化控制决策，确保装置的全自动优化运行，达到装置产能的最大化。

产品质量方面

“提高用户的产品质量”是和隆优化的工作方针，创新研发的四大产品系列，五十余个核心产品，可确保生产装置在最优状态下运行，使企业可以实现更好的质量控制。

能耗物耗方面

针对企业能耗、物耗偏高且不稳定等问题，和隆优化研发的智能控制系统可实现生产装置的全自动运行、优化运行和协调运行，平均节省能耗3%以上。

安全性方面

面对国内流程工业企业普遍存在的“操作人员水平参差不齐，造成生产过程大起大落，导致事故发生、设备寿命受损、能耗偏高”等痛点，和隆优化研发的智能控制系统可实现准无人化操作，避免了因人为因素导致的安全问题。

历经近二十年的创新研究，和隆优化形成了基于“APC+RTO”领域的关键核心技术架构——“HERO4M技术体系”（4个平台+M无限个应用）。基于该体系，主要为冶金钢铁、电力热电、建材水泥、化工等工业企业提供集“先进控制、在线优化控制、人工智能、装置级及企业级大数据挖掘、多装置协调优化、大系统协调优化等技术”于一体的精细化服务，把产业做精做深，以精立业。

1个算法库

为实现数据精准化，和隆优化建立了HeroLIB算法库。数据库数据经过优化系统的智慧大脑HeroLIB运算后再通过DCS[2]来直接闭环全自动优化控制生产装置，并通过局域网或工业互联网获取上位智能决策、调度指令或运维服务，实现生产装置的安全运行、稳定运行和经济运行，最大化挖掘剩余效益。

1个边缘计算平台

由于边缘计算能够减少滞后，使得生产流程能够更精准、更快速地做出响应和变动，能够实时应用数据分析得出的结论采取行动。和隆优化在流程工业生产装置实现智能化研究方面大量运用到边缘计算，并通过硬件和应用软件组成了边缘计算平台，即“睿首(RASO[3])系统”。通过对现场生产运行数据的读取，采用更好的数学方法来构建控制算法，基于大数据分析、神经元网络、预测控制等先进技术，经RASO系统进行在线计算后，将计算过的数据结果经过原控制系统输出到生产装置的执行机构上，使生产装置具有自感知能力，能够对现场的异常工况做出预测和快速响应，代替人工或原控制系统做出决策，确保生产装置始终运行在最佳状态，保障工况的安全和稳定，从而实现装置的全自动优化运行，达到装置能力最大化、产品质量最优化、综合能耗最小化等目的。

1个工业物联网平台

2011年6月，国内首套精细化工业物联网平台“HeroRTS”在和隆优化北京总部正式上线运行。HeroRTS物联网平台具有远程设计、数据分析、在线建模、过程仿真、远程调试、远程培训等多种功能。

北京、济南、南京三地物联网平台

通过HeroRTS，一方面，和隆优化的工程师可以及时获取现场信息，帮助客户优化运行，指导现场操作人员，使现场装置的运行达到最精、最优，实现对用户的快速响应和高效服务。另一方面，HeroRTS后台集成了多种数据分析和智能建模工具，可自动对生产装置的实时/历史数据进行分析建模，并自动更新生产现场优化控制终端的控制模型和控制参数，确保优化控制终端可长期优化运行。

一个数字孪生仿真平台

和隆优化充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，建立了数字孪生仿真平台。目前，在和隆优化数字孪生仿真平台上已接入钢铁、热电、化工、水泥、生物质发电等高耗能企业用户数据，在虚拟空间中帮助这些企业的生产装置在现有条件下达到最精、最佳状态，为工厂“安、稳、长、满、优、智”的高效运行提供核心支撑。

现如今基于该核心技术架构，和隆优化形成了一系列核心技术和产品，共取得百余项知识产权和专利。这些优化控制技术、产品、应用在为用户创造了可观经济效益的同时也多次获得了国家级、省部级科技进步奖项。

自成立以来，和隆优化先后攻克了一系列工业生产过程中的控制难题，特别是在各类燃烧器燃烧过程和氯碱企业全流程生产过程的优化控制方面取得了突破性的成果，形成了四大通用类核心技术，凭借这些特色化核心技术，和隆优化奠定了其在行业内的领先地位。

01

通用燃烧控制技术

通用燃烧优化控制技术（BCS）是和隆优化的核心技术之一，主要解决三大问题。

一是解决锅炉及工业窑炉在燃烧过程中不能由手动控制转为自动控制的问题；

二是解决由于负荷变化、煤质变化及设备运行性能变化（如测量仪表精度差、滞后大或其它不可靠性，调节阀等执行机构存在过大的死区，以及仪表特性的偏移等），导致操作人员无法从根本上解决燃烧优化的问题；

三是解决炉、窑因运行工况的不稳定造成安全性和经济性差的问题。

基于通用燃烧优化控制技术（BCS）下的“锅炉智能优化系统”，主要是在原有的DCS系统上增加一套BCS优化控制系统，通过OPC通讯方式与锅炉DCS实现双向无扰切换，采用人工智能控制算法，实时跟踪运行工况变化趋势。通过预先调节环保装置的运行参数，提前控制并优化风煤配比，从而实现锅炉负荷、主蒸汽温度、制粉系统、汽包液位、脱硝加氨、脱硫加氨等多个关键控制回路完全自动化，达到操作简单化、管理便捷化。

目前，“BCS技术”成为了用户降本增效“持久战”中的一个有力“武器”，如陕煤集团旗下的多个单位均安装了该系统，每年至少节约燃料煤7000吨、脱硫剂6000吨。

02

化工单元操作通用智能优化控制技术

和隆优化以研究化工单元操作[4]为基础，分别建模分别研究，形成化工单元操作通用智能优化控制技术。该技术采用和隆优化积木法理论，实现化工生产装置全自动智能化运行，经济效益提升1%-10%。

例如，某热电化工企业一套处理8万吨PVC的悬浮干燥床和配套设备，改造前全部为手动控制模式，和隆优化采用先进的多变量解耦控制技术、基于模糊控制的专家系统和多串级控制技术来实现PVC干燥过程的全自动优化控制，并保证了产品的质量和产量。该技术一是解决了干燥床床温因负荷波动、PVC型号改变、物料浓度改变等因素造成的频繁大幅度波动，提高了PVC的优级品率；二是实现了离心机的运行状态与负荷的最佳协调；三是延长了离心机的正常运行周期。

03

母管制大系统通用协调优化控制技术

母管制大系统[5]通用协调优化控制技术主要解决母管制大系统的单装置优化运行与多装置间存在耦合[6]关系的场景，实现装置群整体如母管制热电锅炉炉群、冶金煤气管网、冷冻压缩机组、空气压缩机组等协调优化运行，达到整体效益最佳。

例如，一个热电企业在使用了母管制大系统通用协调优化控制技术后，每年节能17600吨（折标煤）、减排46110吨（CO2）、发电效益1305万元。

04

6D实验室

6D通用智慧化工研发与实训平台（简称6D实验室），集多装置、多系统、多场景、多专业、多维度、多平台（6多）为一体，该平台是和隆优化联合南京睿首智能技术研究院，基于现代化工生产与研究方法及和隆优化的积木法理论、HERO4M技术架构等技术理论设计、建造、运营的平台。

6D实验室以六套可串并联自由组合的实物单元操作生产装置、四套可自由切换的DCS/PLC[7]控制系统、两套综合化验检测装置、一套安全联锁系统、多个分布在各地的支持远程音视频教学的智慧教室等物理设备/设施为基础，以机理建模仿真技术、3D仿真技术、云端仿真技术为核心，以几百家流程企业的智能化生产实践和多所高校的理论教学实践为依托，基于APC、RTO技术、工业互联网技术及工业大数据分析技术，可对短流程化工生产线进行本质安全的（准）无人化智能生产技术和模式进行深度研究和攻关，并兼顾实验、实训及教学任务，全面培养面向智能化工厂的复合型和技能型人才。

除了给常见的行业领域及客户提供定制化的优化控制系统，和隆优化意识到，流程工业中还蕴含着一系列的新业态、新领域和新的增长空间。培育企业新优势，需要进行新布局，如今，和隆优化正着力开发新的四大市场领域：

四位一体的6D实验室及系列产品和服务；

面向流程工业未来智能化工厂复合人才培养、化工园区或企业实训基地建设、大专院校实验室智慧化改造升级；

在智慧生产模式下研发、生产和销售高附加值化工产品；

复制推广高生产附加值的黑灯工厂或准无人化工厂。

以新赋能工业产业发展，持续推动我国工业产业实现由大变强。

结语

和隆优化的成长是我国优化控制产业发展的缩影，作为致力于赋能智能制造领域的优质企业之一，和隆优化是个“模范生”，前期务实沉淀站稳脚步，如今厚积薄发迅速壮大。对于未来发展，和隆优化董事长于现军表示：“制造业实现数字化转型、智能化升级、实现高质量发展，既是国家发展战略也是制造业企业生存和发展的必由之路。优化控制领域作为我国制造业的卡脖子技术之一，成熟绝非一朝一夕，但和隆优化是耐得住、熬得住的企业。和隆优化将继续深扎行业，从制造业实际需求出发，发展沉淀出智慧工厂所需要的、拥有完全自主知识产权的优化控制技术。”

小贴士

[1]流程工业：是指基于通过物理或化学变化进行生产的行业。典型的流程工业包括石油、化工等行业。

[2]DCS：一般指分散控制系统，是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。

[3]RASO：和隆优化边缘计算基础软硬件平台，具备强大的边缘计算及边云结合能力，可对接各品牌DCS或PLC系统，极大增加系统控制的计算能力并大幅提升其智能化水平。

[4]化工单元操作：化工单元操作是指由各种化学生产过程中以物理为主的处理方法概括为具有共同物理变化特点的基本操作，例如烧碱稀溶液和蔗糖稀溶液的浓缩，都需将溶液煮沸而除去水分，可概括成为一个称做蒸发的单元操作。

[5]母管制大系统：将多台给水和过热蒸汽参数相同的机组分别用公用管道将给水和过热蒸汽联在一起的发电系统，常用于中、小型凝汽式电厂和供热式电厂。

[6]耦合技术：耦合是指两个实体相互依赖于对方的一个量度，耦合技术是一种能有效地隔离噪音和抑制干扰的技术，随着数字通信技术的迅速发展，耦合技术发挥了重要作用。耦合作为名词在通信工程、软件工程、机械工程等工程中都有相关名词术语。

[7]PLC控制系统：是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的远程控制系统。具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。