[發明專利]鋁桿氧化染色工藝參數優化專家系統

有效

• 申請號: 201410163951.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103955760B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 潘郁;吳媚;葉斌;王秀明;潘芳
• 申請（專利權）人: 江蘇祥兆文具有限公司;南京工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/04;G06N3/08;G06N3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 孫雪

技術領域

本發明涉及一種適用于鋁桿氧化染色工藝多路線的動態參數優化專家系統，屬于電子信息技術與自動化控制技術交叉領域。

背景技術

現代鋁氧化加工生產現場在多批次、多品種產品需求驅動下產生了多工藝復雜路線的生產特點。但在中小型企業的生產線上做到動態控制和優化是極為困難的，歸納為要集中解決以下4點問題：(1)原材料的質量實時變化問題；(2)生產的混合化學制劑內部配比難測定問題；(3)設備和人為因素的影響；(4)多工藝路線造成的復雜控制問題。傳統的鋁氧化染色工藝的控制方法開始應用，可以歸納為兩類：(1)設計實驗根據試驗結果進行優化生產；(2)咨詢專家或文獻資料根據歷史經驗生產參數組合進行生產。

這兩種基本方法在動態環境中效果并不理想，對生產的連續性以及中小企業的實際操作難度考慮不足。具體來說，實驗室環境與生產現場的動態因素沒有在實驗中體現。其次，成本極高并且和無法實時的反應生產現場的變化。因此，由于這些方法的局限性，在面對著生產現場波動頻繁的情況下，企業的生產收益大大的降低。

在傳統工藝參數優化方法效果不佳的背景下，一些新的融合自動化技術的方法被提出來，可以歸類為兩種：一是針對生產現場的關鍵環節的參數進行重點控制；二是對一些關鍵參數進行建模計算，進而從全局進行控制。

以中國鋁業股份有限公司和沈陽東大自動化有限公司共同擁有的專利“一種氧化鋁生產過程中苛性比值與溶出率在線檢測方法”(200310117214.9)作為第一類新技術的代表。該方法是重點監測鋁氧化過程中的關鍵環節中2個重要指標：苛性比值與溶出率。通過通訊模塊將獲取的礦漿中一些組合參數輸入到計算機中，如：氧化鋁、氧化硅、苛性鈉、氧化鈣及氧化鈦的含量、原礦漿的固含、液固比及磨細粒參數及包括各溶出器的溫度、壓力及原礦漿的流量高壓溶出工況等；進而對采集的數據在計算機中應用軟測量集成模塊處理，從而得到溶出過程的苛性比值與溶出率值。這種方法能夠比較精確的預測了苛性比值及溶出率,苛性比值的相對誤差均在5％以內。

第二種面向生產全局進行控制的方法則以華東理工大學擁有的專利“工業乙烯裂解爐裂解深度在線優化方法”(CN200910056294)為例進行說明。該發明本發明從工業乙烯裂解全過程進行在線優化，采用生產數據中原料密度、原料直鏈烷烷烴含量之和、原料正構烷烴異構烷烴含量之比、進料流量、汽烴比、爐管出口溫度COT、爐管出口壓力,模型輸出變量為乙烯收率和丙烯收率(或三烯總收率)的組合為模型輸入，根據油品實測值來修正建立的神經網絡聚類模型。最后利用SQP方法,以經濟效益最大為目標,在裂解深度和汽烴比約束下,確定最優裂解深度值及汽烴比，并在裂解爐的當前裂解深度值附近不斷滾動優化。然而，在公開技術文獻中直接應用于鋁桿氧化染色工藝生產現場的基本沒有。

現有的優化技術多是針對單一路線、固定參數組合的優化，并且較少引入信息化和自動化結合技術來解決生產現場動態優化。因此，現有技術在應用中凸顯出一系列的問題：

(1)實時優化效果差

在產品多批次，現場動態變化的環境下的等待試驗結果才能進一步生產不切實際，并且時間等待產生的動態因素又進一步使得現場環境更復雜。而咨詢專家庫意見也不能反應當前狀態下的實際問題。歸結來說，傳統方法在實際應用中不具優勢。

(2)優化成本高

現有技術并沒能形成一整套成熟的自動化優化系統，問題出現時再進行優化，付出的優化成本極高。這些成本來源于：生產停滯、原材料重置。

(3)重預測輕優化

一些現有的技術發明針對生產現場效果的預測提出了有效的方案，但并不針對生產現場產生指導性優化方案。這就意味，即使實時得到了成品的有效成分組合也只能依靠傳統方法進行工藝優化，并沒形成現場優化的技術。

(4)全局性和適應性差

在非鋁氧化染色工藝領域的其他應用領域中出現的一些優化技術，同時考慮的預測和優化的問題。但在全局性能上還需改進，這些技術著重與單一工藝路線或固定環節工藝參數組合的優化上，這意味在優化過程中必然會遺漏人為認為不重要的工藝節點。另外，當現場變化、應用單位自動化水平提升后，固定的優化系統則無法適應需求，應用單位又需要重新建立一整套的優化裝置。

發明內容