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为什么先进算法工程上没有普及?

2023/4/15 0:56:23 分类:过程控制 
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在B站看视频《为什么先进算法工程上没有普及》后,笔者很有感慨。上世纪60年代一度模糊控制很火,在水泥行业甚至开发了基于模糊控制的解决方案。基于专家系统的矿山解决方案现在还有人在推广。上世纪80年代学术界认为自整定和自适应会是发展的重点。很多流程工业优化控制的项目都宣布自己使用了神经网络。

应该说创新性的工作很多这些尝试也很有意义,但是大部分先进算法都没有普及,变成事实上的工业标准解决方案的只有PID和模型预测控制。PID无容置疑90%的过程控制问题都依靠它来解决,未来10年应该还是最重要的控制算法。


模型预测控制在全世界的应用肯定超过1万个案例了,特别是在炼油和石化领域。很多人说MPC是擅长解决多变量约束控制问题所以兴盛起来的,这么说也没有错。在MPC出现之前困扰工业界的问题是:基于PID的复杂控制设计需要非常丰富的过程控制知识和经验,控制方案艺术性很高。


复杂控制真的非常复杂,而且同样的变量由于控制需求和工艺条件的不同可能会有非常不同的解决方案。复杂控制的解决方案比较固定不能灵活处理约束控制问题。MPC的观点非常打动工业界,虽然理论界认为它有缺点,MPC用描述性的简化数学模型表示复杂的过程,并使用数学工具进行设计和分析,既能作为RTO的桥梁,也能替代基于PID的复杂控制设计。


最重要的是更多工艺专业的人可以从事先进控制工作降低了控制方案设计的难度。在多变量约束层复杂控制方案设计是传统解决方法,使用先进控制其实是为了降低实施成本和技术难度。这听起来如此矛盾是因为大家对多变量约束控制方案设计的实施成本和技术难度认识严重不足。解决多变量约束控制问题从来都不是一件容易的事情。

先进算法

有位老师这样说“我们这些所谓的传统行业的“业内人士”,在相对闭塞的环境中,已经失去了应有的学习和进化能力,对于新事物最好的态度可能就是不排斥,但是毫无接纳能力,固守原有思维,不求进步。关于新技术,我听到最多的声音是搞这些没意义、不实用,但我想分享李开复在《人工智能》一书中的两句话,“科技发展瞬息万变,每个时代都有每个时代的领军人物和代表性的技术方向。”“只有顺应潮流,在对的时间做对的事情,创业才最有可能成功。”有个网友说过一段很有哲理的话,“人生就是一场享受过程的修行,重要的是对待事物的心态。回头看轻舟已过万重山,向前看前路漫漫亦灿灿。”


不排除新事物的心态和很多先进算法在工程上没有普及的事实并不矛盾。很多先进算法在工程上没有普及的主要原因还是没有解决工业界的真正痛点、痒点和盲点。能解决问题的算法工业界肯定会逐渐接受,但是工程师还是要优先考虑如何高效的解决问题而不是炫耀锄头。


笔者对在经常变化、间歇生产的工艺实施先进控制也持谨慎观点。为什么先进算法工程上没有普及?视频《为什么先进算法工程上没有普及》中总结的观点非常到位:


1、应用范围

即二八原则。算法的复杂程度和工艺对象有关。需要先进算法的工艺对象不到体量的20%。实际上80%的工艺对象使用PID或者复杂PID就够用了。为什么PID如此受欢迎?也是这个道理,所以能用简单算法解决的问题,往往不会考虑先进算法。很多现场的PID控制用的不好更多是设计不合理导致的。

2、工程实施

算法的工程应用需要工程师懂工艺,也要懂自动化系统。很多情况下不是算法不行,是我们实施者不行。不然为什么很多Matlab玩的很好到工程中就蒙了呢?因为不懂工艺,也不懂PLC和DCS。实施者不行使用先进算法还是无解。

3、经济效益

对先进算法,很多工厂是没有动力或者评估不足的。即使投入了先进算法,没有合适的维护人员,出了问题没有人能及时合理的解决。慢慢地先进算法也就用不起来了。先进算法对实施单位和使用单位都有更高要求。

作者:冯少辉博士(现从事先进控制工作,真正理论联系实际的过程控制专家)

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