化學(xué)工程作為一種典型的工程學(xué)科,其特點(diǎn)是半理論半實(shí)驗。由于一些現象過(guò)于復雜,涉及機械、材料、物理、化學(xué)、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和傳遞,多種因素關(guān)聯(lián)偶合在一起,無(wú)法通過(guò)純理論邏輯推導得到某些現象的原因或結論,需要在實(shí)驗室環(huán)境下將各種因素分離獨立研究(徹底的研究方法),或者綜合在一起、只研究主要因素對結果的影響。也就是說(shuō),化學(xué)工程的大部分理論知識來(lái)自于實(shí)驗室研究。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子,例如一組新的二元體系,在沒(méi)有汽液平衡實(shí)驗數據的前提下,有哪種模型敢說(shuō)它的預測精度在5%內?雖然化工文獻和數據庫中已經(jīng)有了上百萬(wàn)組的二元汽液平衡實(shí)驗數據,化工熱力學(xué)家研究了近50年的汽液平衡預測模型,但一旦遇到關(guān)鍵應用,還是得去實(shí)驗室做實(shí)驗得到實(shí)驗數據。
由于化工現象的復雜性,有些現象在工業(yè)裝置上表現出與實(shí)驗室實(shí)驗裝置上不同的特性甚至在實(shí)驗室無(wú)法觀(guān)察到的現象,即所謂的“放大效應”,其本質(zhì)還是對某些因素考察不清導致沒(méi)有正確預測。此時(shí),我們可以從工業(yè)裝置得到反饋從而擴展化學(xué)工程的知識。另外,從工業(yè)裝置運行中,還可以得到大量的操作、維護、安全方面的、超出實(shí)驗室研究范圍的經(jīng)驗性知識。
雖然化工行業(yè)在中國不是什么好形象,在大學(xué)也不是什么好專(zhuān)業(yè),但是其學(xué)科知識結構、研究方法都比較復雜,在歐美化學(xué)工程在工程學(xué)科中是一個(gè)收入靠前的專(zhuān)業(yè)。
將經(jīng)驗轉化為數據,將數據轉化為知識,將知識融入到自動(dòng)化系統中,這就是知識自動(dòng)化,這才是智能制造的核心。
可見(jiàn),一個(gè)化工裝置的工藝機理知識基本已經(jīng)融入到最初的設計中和運行的自動(dòng)化控制中,已經(jīng)80%以上實(shí)現了知識的自動(dòng)化;而裝置運營(yíng)知識,主要涉及人員管理、資產(chǎn)設備管理、操作、維護、供應鏈的知識還是存在于各種SOP中,和作為經(jīng)驗存在于人腦中,這方面離知識自動(dòng)化還有很在大的距離。
知識自動(dòng)化才是今后化學(xué)工業(yè)搞信息化、智能化的重點(diǎn)方向。