智能化工集成系统(张玮 )

《智能化工集成系统》是智能化工专业的一门专业核心课，具有鲜明的学科交叉和工程实践的特点。 全书围绕化工数字工厂设计与数字化交付、虚拟工厂设计与数字孪生、智能工厂建设三个核心内容展开。其内容包括：智能化工集成系统概述、化工数字工厂、化工虚拟工厂、化工智能工厂、化工智能工厂的开发及应用，共5章。本书有三个特点：特点一，针对数字工厂、虚拟工厂和智能工厂分别设计了相应的课程设计任务书附于书后；特点二，在每章的开端，根据该章主要内容和逻辑结构绘制了图形摘要，便于读者阅读理解；特点三，针对第3章各种模型的详细推导过程，读者可通过扫描相应位置的二维码自行深入学习。 本书可作为化学工程与工艺、过程装备与控制工程、材料科学与工程、环境科学与工程等专业本科及研究生教材，也可作为智能制造背景下现代化工生产专业高级技术人员和管理人员的参考资料。

张玮，太原理工大学化学工程与技术学院教授，山西省高等学校教学名师,中国化工学会信息技术应用专业委员会委员，中国化工学会微化工技术专业委员会委员，系主任，支部书记。 主要研究方向:微化工系统，化工过程建模与优化，多目标优化以及在化学化工、化工设备等方面的应用。主持国家自然科学基金面上项目，山西省重点研发计划，化学工程联合国家重点实验室开放课题等项目，主持横向课题6项，主持教育部产学合作协同有人项目2项，主持山西省高等学校教学改革创新项目等，发表论文40余篇，其中SCI收录20余篇，EI收录8篇CSSCI收录2篇。

第1章　智能化工集成系统概述　 001 1.1　现代化工的挑战与机遇　 003 1.1.1　我国化工产业现状　 003 1.1.2　化工行业数字化转型　 006 1.1.3　化工行业智能化发展　 007 1.2　化工行业智能制造　 008 1.2.1　智能制造的基本概念　 010 1.2.2　智能制造的技术机理　 011 1.2.3　智能制造的实现载体—工业互联网　 013 1.3　智能化工集成系统架构　 021 1.3.1　实体工厂自动化系统　 022 1.3.2　数字工厂设计与交付　 024 1.3.3　虚拟工厂与数字孪生　 026 1.3.4　智能工厂系统实现　 029 第2章　化工数字工厂　 031 2.1　数字工厂基本概念　 033 2.1.1　数字工厂的内涵与功能　 033 2.1.2　数字工厂的架构及目标　 033 2.2　数字化设计　 034 2.2.1　集成化的前端工程设计　 036 2.2.2　智能化的管道仪表流程图设计　 038 2.2.3　智能化工仪表设计　 041 2.2.4　工厂三维模型设计　 043 2.3　数字化交付　 054 2.3.1　数字化交付统一规定　 055 2.3.2　数字化交付内容　 055 2.3.3　数字化交付流程　 056 2.3.4　数字化交付平台的功能　 057 2.3.5　数字化交付的要求　 058 2.4　数字化设计与交付实例　 059 2.4.1　项目概况　 059 2.4.2　数字化交付方案及规定　 060 2.4.3　项目数字化交付实施　 061 2.4.4　数字化交付平台应用　 067 2.5　数字化运维　 073 第3章　化工虚拟工厂　 075 3.1　虚拟工厂架构　 077 3.2　互联互通层　 078 3.2.1　网络基础设施　 078 3.2.2　通信协议　 078 3.2.3　数据集成技术　 079 3.2.4　安全技术　 079 3.2.5　数据管理技术　 079 3.3　模型层　 080 3.3.1　模型层数学模型建立方法　 080 3.3.2　工艺模型　 085 3.3.3　控制模型　 090 3.3.4　经济模型　 094 3.3.5　能耗模型　 097 3.3.6　环境模型　 099 3.3.7　优化模型　 103 3.3.8　模型解算方法　 113 3.4　应用层　 118 3.4.1　设计仿真　 118 3.4.2　工艺流程规划　 118 3.4.3　生产测试　 118 3.4.4　产品交付　 118 第4章　化工智能工厂　 121 4.1　化工智能工厂架构　 123 4.1.1　功能架构　 123 4.1.2　技术架构　 124 4.2　智能设备感知控制层　 125 4.2.1　感知层的关键技术　 125 4.2.2　化工过程智能检测仪表　 126 4.2.3　化工过程智能执行器　 128 4.2.4　化工过程控制系统　 130 4.3　边缘数据处理层　 136 4.3.1　边缘设备接入　 136 4.3.2　协议解析　 142 4.3.3　边缘数据处理　 142 4.4　智能生产运营管理层　 148 4.4.1　计划管理　 148 4.4.2　生产管理　 149 4.4.3　协同管理　 149 4.4.4　质量管理　 150 4.4.5　设备管理　 151 4.4.6　能源管理　 152 4.4.7　安全管理　 153 4.4.8　仓储物流管理　 156 4.4.9　采购销售管理　 157 4.4.10　大数据管理　 159 第5章　化工智能工厂的开发及应用　 163 5.1　supOS工业互联网体系架构　 166 5.1.1　边缘物联层　 166 5.1.2　工业操作系统平台层　167 5.1.3　工业智能APP应用层　 167 5.2　工业数据的采集与传输　 168 5.3　supOS平台层数据处理与分析　 171 5.3.1　数据预处理　 172 5.3.2　特征工程　 172 5.3.3　机器学习算法　 174 5.4　工业智能APP的开发与应用　 182 5.4.1　工业APP开发设计器　 182 5.4.2　通用APP制作实例　 183 5.4.3　能耗管理APP设计开发　 191 5.4.4　京博石化基于supOS的工业APP应用　 200 参考文献　 204 附：“化工数字工厂课程设计”任务书　 205 附：“化工虚拟工厂课程设计”任务书　 207 附：“化工智能工厂课程设计”任务书　 209 附：《化工数字/虚拟/智能工厂课程设计》成绩评定表　 214