浅谈化学工程与工艺自动化发展趋势

随着科学技术不断发展，化学工程与工艺的研究及应用越发先进。化学工程与工艺自动化发展，替代了传统的化工生产模式，降低了化工生产对人工的过度依赖，对化工生产中的污染问题进行了有效控制，既降低了人工成本又提高了资源利用率，顺应了我国可持续发展的战略目标，是化工行业发展的必然趋势。

2 化学工程与工艺自动化概述

化学工程与工艺自动化发展代表着我国先进科技的发展水平，化学工程与工艺自动化涉及面较广，与数学、物理、科学、计算机等领域息息相关。化学工程与工艺自动化是利用先进的机械替代传统人工工作模式，按照程序设定完成指定工作任务，从而达到降低生产成本、提高生产效率的目的。与传统人工模式相比，化学工程与工艺自动化所设定的程序具有较强的逻辑性，按照工作程序和既定参数所设定的机械设备可以自动完成指定任务，期间产生误差的几率极小。目前，我国化学工程与工艺自动化技术尚未实现完全自动化，需要通过人机交互、根据具体的化工生产任务设定操作系统和工作程序、在技术人员操控下确保自动化系统有序开展工作。尽管如此，化学工程与工艺自动化仍然可以显著提高化工生产效率，缩短化工生产工期，节约大量人力成本，减少人为工作模式下的误差，达到降本增效的目的，因而在相关领域得到了广泛关注。

化学工程与工艺自动化目前已经在多个领域得到了广泛应用，如化工、医药、农业、冶金等领域的发展都与其有着密不可分的关系。随着科技不断发展，化学工程与工艺自动化研究越加深入，研究的覆盖面也越加广泛，能量传递与转换、物质分离等都是化学工程与工艺自动化的重要研究方向[1]。化学工程与工艺自动化发展为化工行业的创新发展奠定了基础，是化工行业扩大产能、改革转型的必要条件。

3 化学工程与工艺自动化技术

3.1 MES技术

MES技术是化学工程与工艺自动化领域的重要技术手段，MES是一种创新的生产管理系统，在工业生产中的应用十分广泛。MES生产管理系统可以应用于生产型企业的多个管理模块，在制造数据管理、生产进度管理、生产资源调配、生产质量控制、产品包装与分类、产品质检等领域中发挥着十分重要的作用[2]。通过在生产管理中应用MES技术，可以替代传统的人工模式，自动化地完成生产和管理任务，降低人力资源成本，保障生产质量和安全，提高生产效率。MES生产管理系统还可以对整个生产过程进行自动化监控，发生异常情况时可以自动报警，停止生产任务，便于技术人员根据故障定位进行排查和处理，减少故障造成的生产事故。MES技术依托于先进的计算机技术，可以对生产管理系统的运行情况进行检测，确保生产管理系统安全可靠地运行，形成良性工作循环，为企业的生产管理提供强大的技术支持。

3.2 DCS技术

DCS技术也是当前化学工程与工艺自动化领域的重要技术手段。DCS技术是一种智能化的控制系统，在生产中应用可以对生产过程进行分散操作和管理，达到降本增效的目的。基于DCS技术的智能控制系统可以自动化地采集生产数据、对生产流程进行管理，并对生产数据进行传输和共享；在生产环节应用DCS技术，可以对部分生产流程进行远程操控[3]。此外，DCS智能控制系统还可以对生产流程中的异常情况自动报警，尤其是化工生产这类危险性较高、影响因素较多的化学反应类型，DCS技术可以为化工安全生产提供极大的保障，降低安全事故发生概率。

4 化学工程与工艺自动化特点

4.1 自动化水平高

在化学工程与工艺自动化的发展过程中，相关领域研究越深入，应用范围就会越广泛。通过多学科、多领域深度融合，将化学工程与工艺自动化、工业经济法、自动化技术进行了极强的交互，不断提高了化学工程与工艺的优势。化学工程与工艺的自动化发展依托于先进的信息技术手段，为各个领域的信息化建设奠定了良好基础。因而，自动化水平高是化学工程与工艺自动化发展的重要特征。

4.2 节能效果好

化学工程与工艺的自动化依托于先进的信息技术与自动化技术，在生产领域中借助自动化的控制系统替代了传统的人工作业模式，解决了以往化学工业生产中自动化水平低、能耗高、污染大的问题，符合了我国节能减排的要求，达到了节约资源、降低能耗的目的。值得注意的是，化学工程与工艺自动化技术的应用要求相关人员具备扎实的理论知识与专业的应用能力，只有将化学工程与工艺自动化的理论知识与实际的技术手段相结合，才能够充分发挥化学工程与工艺自动化的重要价值。

4.3 生产效率高

化学工程与工艺自动化技术的应用与传统生产模式相比，可以显著提高生产效率，降低生产成本，提高生产型企业的经济效益。例如，在产品包装中应用自动化包装技术，与传统的人工包装模式相比，可以极大地提高生产效率，减少人力成本，推动生产流程的标准化建设，为企业节约成本。通过对化学工程与工艺中应用的自动化技术进行分析，借助自动化的生产及管理系统，可以全面地获取生产数据，对生产过程中的异常情况进行监控、报警，在保障生产质量和效率的同时达到安全生产的目的。此外，借助自动化的生产管理系统，还可以对生产线上各项设备的运行情况进行系统化控制和管理，对设备运行的状态进行监测，为设备维护、保养和检修提供依据，提高设备运行效率，减少设备故障，降低设备管理的成本。

5 化学工程与工艺自动化发展趋势

5.1 清洁化

化学工业作为传统工业产业中污染和能耗较高的产业，其生产中所产生的废气、废水和废渣中含有大量的有毒有害物质，会对生态环境造成极大破坏，同时也会危害人体健康。化工生产所产生的污染，一是由于原料和生产工艺本身就含有一定的毒害性；二是由于化工生产中管理与控制不力，对污染物没有经过有效处理就直接进行了排放。针对这些情况，需要借助优化化工生产工艺，引入自动化技术，降低化工生产中的污染。自动化技术可以严格地控制化工生产中原材料的用量，最大限度地发挥材料的作用，减少因材料浪费引起的污染问题[4]。同时，自动化技术与传统的人工模式相比，可以通过设定程序进行自动化操控，减少因人为因素引起的误差，避免因操作不当造成污染。因此，在化学工程与工业中，自动化技术应当加强清洁型技术的研究与应用，通过改进生产工艺，减少化工生产中的污染问题，达到清洁、环保、绿色的生产目标。

5.2 智能化

就目前化学工程与工艺自动化技术的应用现状而言，大部分自动化技术还不能实现完全自动化的生产和管理，仍旧需要借助人工控制与自动化系统交互来达到管理和控制的目的。人工智能作为自动化技术的研究热点，有望通过人工智能技术替代传统的人为操控，进一步提高化学工程与工艺自动化程度，达到解放劳动力、降低人力资源成本的目的。另一方面，化工生产的特殊性质使得生产过程中产生大量危害人体的有毒有害物质，通过人工智能技术进一步研发与应用，一些原本需要人为操控的工作流程将被机械或人工智能替代。

5.3 网格化

网络化是化学工程与工艺自动化技术的重要发展方向，网络化管理模式可以对制订生产计划、管理生产过程、维护设备、分析数据等进行全面控制，从而达到提高生产效率的目的。例如，通过MES生产管理平台，可以将化工生产流程进行串联，结合生产计划合理配置资源、管理设备，对生产过程进行管控，为企业生产管理水平的提升提供技术支持。

总之，化学工程与工艺自动化代表着化学工程与工艺的先进发展理念和技术手段，借助化学工程与工艺自动化技术，可以搭建自动化、智能化的生产管理平台，对生产过程进行全面的监督与控制，替代传统的人工作业模式，有效降低人力资源成本，提高生产效率，为企业的降本增效探寻了一条可行之路。