[发明专利]一种面向智能制造的化工过程仿真器

说明书

本发明公开了一种面向智能制造的化工过程仿真器，包括：人机界面模块，与仿真运行模块、模型扩展模块以及业务功能模块进行可视化交互；仿真运行模块，识别并配置化工仿真模型，根据业务功能模块的业务仿真需求进行仿真；模型扩展模块，通过MES层多智能体仿真实现对PCS层化工仿真过程的MES层仿真扩展；业务功能模块，调用数据库中的相应数据，进行MES层仿真，实现不同业务功能的仿真分析；数据库，与仿真运行模块和业务功能模块进行交互，根据业务功能模块的业务仿真需求向仿真运行模块发送响应控制指令，采集仿真运行模块的仿真数据并进行存储；项目管理模块，管理整个系统的组织架构。本发明的化工过程仿真器具有高度的通用性和扩展性。

技术领域

本发明涉及化工过程仿真领域，尤其涉及一种面向智能制造的化工过程仿真器。

背景技术

随着信息技术、通讯技术、人工智能技术的革命性发展，工业生产方式正逐渐向工业化与信息化融合的生产模式转型。智能制造对工业生产而言最关键的是供给侧结构性改革，是对行业供给方式、生产方式和运营方式的一次战略性调整。制造工业企业应当充分利用这次机会，从自动化开始，梳理企业内部的知识资产，利用新型技术革命，推动智能制造起步。

智能制造的本质在于关注人与设备在生产过程中的融合过程，旨在使机器具备分析、推断、判断、决策等能力。在智能制造的新背景下，车间制造执行系统实现对产品制造周期全过程的控制，主要包括生产计划管理、智能质量管理、智能设备管理、智能库存管理等，通过车间制造执行系统，全面提供车间资源的综合利用水平，实现生产过程的智能化。

因此，智能制造新背景对化工过程的仿真也提出了新的要求，在企业尚未将新技术实际投入使用时，工业企业希望通过仿真结果来评估其智能制造的先进性与优越度。因此，化工过程仿真不再局限于传统的工业过程状态仿真与过程控制仿真，还应包括生产管理业务过程的仿真，例如调度排产、质量管理、成本核算、供应链优化等。

随着ISA95标准的推广，对工程仿真模型的定义产生了巨大的影响。从广义上看工厂模型可分为宏观和微观两类。宏观的仿真模型主要指的是ERP层和MES层包括的供应链仿真及生产调度优化仿真等，仅涉及产率模型或上下游资源约束条件等，而微观的仿真模型主要指的是PCS层的生产过程仿真模型，涉及到具有生产复杂的反应机理。多分辨率建模方法和仿真工具提供了一种多层次统一建模的解决方案，是新建智能工厂时的首选建模方法。然而，目前化工企业在研究流程工业中某一特定问题时一般对工厂中的每个对象独立建立仿真模型，这样会导致开发周期长，模型和数据具有针对性，仿真过程需要大量手工配置操作，给工作带来了很大不便，最终导致模型的重用率低和扩展性差，使得多个仿真软件的集成应用困难重重。

目前，能够实现基本仿真功能的系统有很多，但还存在不少问题。比如：(1)只能对特定资源配置的化工过程进行仿真；(2)仿真机制不够合理，难以仿真工艺流程不同的化工过程；(3)缺少一个灵活的仿真环境，在此环节中可以同时满足不同功能的仿真需求，同时研究控制策略、故障诊断、成本情况、供应链优化等多种算法。因此，建立一个集成多种功能、具有高度通用性和扩展性的化工过程仿真系统具有重要的意义。

模型重用和模型扩展的实现通常建立于结构化的面向功能的软件设计方法或面向对象的应用框架技术。结构化设计使用数据流将功能模型粘在一起，形成完整的系统，但限制了系统功能的扩展；面向对象的应用框架技术将数据和行为封装在一起，可以实现系统的可扩展性、代码的重用性，但模型建立需要对原本的化工模型进行推倒重建，大大增加了工作量。

因此，建立一种可以方便地在原有模型上实现模型复用和模型扩展，实现多种面向智能制造的业务仿真功能的化工仿真器意义重大。

发明内容

本发明提供了一种面向智能制造的化工过程仿真器，该化工过程仿真器具有高度的通用性和扩展性。

本发明提供了如下技术方案：

一种面向智能制造的化工过程仿真器，包括：