81號(hào)數(shù)字員工

在湖北宜昌興發(fā)集團(tuán)旗下湖北興瑞化工有限公司（以下簡(jiǎn)稱“湖北興瑞”）的控制中心，一場(chǎng)靜默的工業(yè)革命正在上演。巨大的顯示屏上依舊跳躍著數(shù)以萬(wàn)計(jì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，但工程師們的工作模式已經(jīng)發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變——他們不再需要時(shí)刻緊盯參數(shù)波動(dòng)，能夠自主感知異常、分析決策并精準(zhǔn)執(zhí)行調(diào)控的全自主運(yùn)行工廠系統(tǒng)FAP（Fully Autonomous Plant）正在接管復(fù)雜的氯堿生產(chǎn)全流程。這個(gè)被譽(yù)為“81號(hào)數(shù)字員工”的系統(tǒng)，不僅標(biāo)志著流程工業(yè)從自動(dòng)化向自主化的關(guān)鍵跨越，更代表著中國(guó)在工業(yè)人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的重要突破，還為制造業(yè)在高成本環(huán)境下交出了一份“降本續(xù)盈”的亮眼答卷。

傳統(tǒng)困境 經(jīng)驗(yàn)依賴的局限與突破

在當(dāng)前全球持續(xù)高利率的宏觀環(huán)境下，制造業(yè)企業(yè)普遍面臨融資成本上升、投資回報(bào)率下降的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，如何在不增加重資產(chǎn)投入的前提下保持盈利能力，成為行業(yè)共同難題。在生產(chǎn)層面，流程工業(yè)長(zhǎng)期面臨著連續(xù)運(yùn)行、高風(fēng)險(xiǎn)與強(qiáng)耦合的挑戰(zhàn)。在興發(fā)集團(tuán)的氯堿生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的人工監(jiān)控模式存在著明顯的局限性。操作人員需要同時(shí)關(guān)注溫度、壓力、流量等上千個(gè)參數(shù)，任何細(xì)微的波動(dòng)都可能引發(fā)連鎖反應(yīng)。更為復(fù)雜的是，氯堿生產(chǎn)工藝中各環(huán)節(jié)緊密相連，電解槽的溫度變化會(huì)影響后續(xù)工序的反應(yīng)效率，而原料濃度的波動(dòng)又會(huì)直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，最終影響工廠效益。

興發(fā)集團(tuán)氯堿車間主任費(fèi)信懷深有感觸地表示：“過去我們的工程師需要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，才能在這些復(fù)雜的參數(shù)變化中做出準(zhǔn)確判斷。但即便是最資深的工程師，也難以保證每次決策都是最優(yōu)解?！边@種高度依賴經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行模式，不僅使企業(yè)面臨人才斷層風(fēng)險(xiǎn)，更制約著生產(chǎn)效率和質(zhì)量的持續(xù)提升。

技術(shù)突破 構(gòu)建工業(yè)“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”

面對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，中控技術(shù)基于時(shí)間序列大模型TPT（Time-series Pre-trained Transformer）與通用控制系統(tǒng)UCS（Universal Control System）的深度協(xié)同的全自主運(yùn)行工廠系統(tǒng)FAP解決方案，為工廠構(gòu)建起“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”的完整生產(chǎn)閉環(huán)，為制造業(yè)在高成本環(huán)境下的“持續(xù)盈利”提供了全新路徑，引領(lǐng)中國(guó)工業(yè)智能化實(shí)現(xiàn)從“工具輔助”向“自主運(yùn)行”的關(guān)鍵跨越。

TPT

TPT大模型作為FAP的“智慧大腦”，面對(duì)流程工業(yè)“參數(shù)波動(dòng)的毫秒級(jí)響應(yīng)”“工藝規(guī)律的復(fù)雜耦合”等核心挑戰(zhàn)，聚焦工業(yè)時(shí)序數(shù)據(jù)（如設(shè)備運(yùn)行曲線、物料反應(yīng)周期、質(zhì)量波動(dòng)趨勢(shì)），能在毫秒級(jí)參數(shù)波動(dòng)中捕捉潛在趨勢(shì)，避免“機(jī)器幻覺”，為決策提供可靠依據(jù)；同時(shí)，TPT具備數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化計(jì)算能力，可精準(zhǔn)鎖定生產(chǎn)瓶頸（如原料消耗、產(chǎn)品濃度偏差），并輸出可落地的調(diào)控方案；最新升級(jí)的TPT 2支持通過語(yǔ)言交互高效生成各類工藝裝置模擬、控制、優(yōu)化、預(yù)測(cè)、評(píng)估、統(tǒng)計(jì)的智能體，并可現(xiàn)場(chǎng)部署，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控裝置異常，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，控制裝置平穩(wěn)運(yùn)行，在保障生產(chǎn)過程安全、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗物耗等關(guān)鍵場(chǎng)景中發(fā)揮核心作用，實(shí)現(xiàn)了從單體裝置優(yōu)化到多裝置、多場(chǎng)景的快速?gòu)?fù)制與遷移，助力企業(yè)從局部最優(yōu)持續(xù)改善至全局最優(yōu)。

UCS

UCS系統(tǒng)作為FAP的“神經(jīng)中樞”和“物理手腳”，采用云原生與全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，徹底打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)對(duì)特定硬件的依賴，實(shí)現(xiàn)了真正的“軟件定義控制”，其極簡(jiǎn)設(shè)計(jì)帶來顯著降本增效：機(jī)柜空間減少90%、電纜成本降低80%、項(xiàng)目建設(shè)周期縮短50%。在實(shí)際應(yīng)用中，UCS系統(tǒng)成功替代了原有的歐美控制系統(tǒng)，將五套工藝生產(chǎn)裝置的幾十個(gè)控制機(jī)柜整合為一個(gè)統(tǒng)一的操作中心，總監(jiān)控點(diǎn)數(shù)突破15000點(diǎn)，人均監(jiān)控I/O點(diǎn)從500點(diǎn)提升至2000點(diǎn)，效能提升67%。值守工程師不再需要逐一監(jiān)控，系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別工藝參數(shù)波動(dòng)，及時(shí)作出調(diào)整，并在發(fā)現(xiàn)異常趨勢(shì)時(shí)主動(dòng)推送預(yù)警。

落地成效 數(shù)字員工創(chuàng)造真實(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值

在湖北興瑞的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，興發(fā)集團(tuán)總工程師李永剛曾公開指出，改造后湖北興瑞的工廠定員由260人減至80人，而中控技術(shù)的FAP“數(shù)字員工”就是湖北興瑞的“第81號(hào)員工”，它是生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)中不可或缺的一員，正在全方位地創(chuàng)造顯著價(jià)值。

TPT大模型與UCS的結(jié)合，雖不屬于“基礎(chǔ)理論層面的突破”，但在“應(yīng)用模式”“用戶場(chǎng)景解決邏輯”上已發(fā)生質(zhì)變，這種結(jié)合推動(dòng)數(shù)字化向智能化升級(jí)，讓數(shù)據(jù)真正深度服務(wù)于生產(chǎn)場(chǎng)景。這種質(zhì)變可以交通工具的發(fā)展類比，正如傳統(tǒng)的數(shù)字化升級(jí)就像是綠皮火車，特征是確定路線、勻速行駛、運(yùn)力有限，而FAP則是“高鐵”，能夠?qū)崿F(xiàn)智能調(diào)度、瞬息千里、高效協(xié)同。FAP為流程行業(yè)提供了“AI+控制”的標(biāo)準(zhǔn)落地模板：一方面將基礎(chǔ)控制邏輯與控制設(shè)備高度集成，使其具備承載AI的高算力；另一方面解決了過去AI與工業(yè)結(jié)合時(shí)“集成通信復(fù)雜”“數(shù)據(jù)缺失”的痛點(diǎn)，找到了流程行業(yè)推廣的可信路徑，并呈現(xiàn)出全面的巨大價(jià)值。

在安全領(lǐng)域，FAP亦展現(xiàn)出卓越的性能：UCS采用“雙保險(xiǎn)”冗余設(shè)計(jì)， 即使服務(wù)器集群中任意一臺(tái)核心服務(wù)器突發(fā)故障，備用服務(wù)器會(huì)自動(dòng)接管控制權(quán)限，生產(chǎn)線的參數(shù)調(diào)控、設(shè)備運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)任何中斷，且故障恢復(fù)時(shí)間從傳統(tǒng)的數(shù)小時(shí)縮短至秒級(jí)。同時(shí)，UCS連接APL智能儀表、高精度傳感器，實(shí)時(shí)捕捉生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的持續(xù)監(jiān)控與趨勢(shì)預(yù)測(cè)，完成從事后響應(yīng)到事前預(yù)警的跨越；對(duì)調(diào)節(jié)閥的智能診斷準(zhǔn)確率超95%，顯著提升了設(shè)備可靠性與生產(chǎn)連續(xù)性。TPT大模型則將AI的控制權(quán)限拆解為 “分級(jí)授權(quán)”—— 核心生產(chǎn)參數(shù)（如反應(yīng)釜溫度、壓力）的調(diào)整權(quán)限，需AI分析結(jié)論與人工復(fù)核雙重確認(rèn)，避免單一AI決策的風(fēng)險(xiǎn)；TPT定位問題根源并暫停相關(guān)操作，其反應(yīng)速度比人工監(jiān)控快10倍，AI可靠性超98%，從技術(shù)上杜絕了“AI誤操作”的可能。

在運(yùn)營(yíng)層面，FAP推動(dòng)流程工業(yè)運(yùn)營(yíng)模式從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”升級(jí)為“AI實(shí)時(shí)自主決策”。其通過全廠部署的智能傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全要素的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)分析、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與自主優(yōu)化。構(gòu)建企業(yè)的“數(shù)字免疫系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了從“被動(dòng)防護(hù)”到“主動(dòng)免疫”的轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)能夠提前數(shù)周預(yù)測(cè)潛在故障，避免非計(jì)劃停車可能帶來的重大損失。優(yōu)化了能效管控，從“粗放用能”到“單點(diǎn)能耗最優(yōu)”。FAP讓節(jié)能從宏觀管理深入到每一個(gè)用能單元。對(duì)組織形態(tài)的改變，從“人盯流程”到“人機(jī)協(xié)同”。FAP接管了大量重復(fù)、枯燥、高精度的操作和監(jiān)控任務(wù)，操作員轉(zhuǎn)型為“AI訓(xùn)練師”和“異常處置專家”。

在降本增效方面，FAP通過采用全光網(wǎng)絡(luò)通信和就地式分線箱設(shè)計(jì)，使得該項(xiàng)目節(jié)省線纜與施工成本超過4000萬(wàn)元。通過對(duì)生產(chǎn)工藝的持續(xù)優(yōu)化，系統(tǒng)將燒堿主產(chǎn)品濃度精準(zhǔn)穩(wěn)定在極窄的區(qū)間內(nèi)（32%-32.1%），幫助企業(yè)在原料消耗、能源利用和產(chǎn)品質(zhì)量等多個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)整體生產(chǎn)效益提升1%-3%。

興發(fā)集團(tuán)總工程師李永剛指出：FAP的應(yīng)用，標(biāo)志著我們實(shí)現(xiàn)了從自動(dòng)控制到自主運(yùn)行的根本性跨越。通過全廠協(xié)同優(yōu)化，高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域已實(shí)現(xiàn)無(wú)人化作業(yè)，員工得以從現(xiàn)場(chǎng)操作中解放，轉(zhuǎn)向更具價(jià)值的創(chuàng)新工作。”

行業(yè)啟示 邁向自主智能新時(shí)代

興發(fā)項(xiàng)目的成功實(shí)踐，為流程工業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供了可復(fù)制的樣板。目前，這套全自主運(yùn)行工廠系統(tǒng)體系已從化工領(lǐng)域延伸至冶金、建材等行業(yè)，并在沙特阿美等海外市場(chǎng)啟動(dòng)應(yīng)用驗(yàn)證，展現(xiàn)出良好的跨行業(yè)適應(yīng)性。

隨著邊緣計(jì)算與多模態(tài)技術(shù)的持續(xù)融合，全自主運(yùn)行工廠系統(tǒng)正朝著更自主、更通用、更易用的方向演進(jìn)。這項(xiàng)技術(shù)不僅代表著工業(yè)發(fā)展的未來趨勢(shì)，更承載著推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的使命。在興發(fā)集團(tuán)的工廠里，我們看到的不僅是一個(gè)智能系統(tǒng)的成功落地，更是制造業(yè)在復(fù)雜經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的“盈利護(hù)航者”的具像化。

這個(gè)由中國(guó)自主研發(fā)的工業(yè)智能化方案，正在向世界展示著這樣的可能：當(dāng)機(jī)器擁有了自主思考與行動(dòng)的能力，工業(yè)生產(chǎn)的本質(zhì)將發(fā)生深刻變革，一個(gè)更安全、更高效、更綠色的工業(yè)未來正在成為現(xiàn)實(shí)。