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院士专家工作站 | 刘焕彬:7旬院士创业,为传统制造工艺插上数据的翅膀

来源:广州市科学技术协会 发布时间:2021-11-25 浏览量:448



“小时候,我们管铁钉叫洋钉,煤油叫洋油,雨伞叫洋伞,几乎所有工业品前面都加了‘洋’字,我国的工业非常落后。经过数代人的努力,中国已是世界第一制造大国。在工业4.0时代,我们更希望用上中国人自己的技术来推进中国工业的数字化和智能化。” 俄罗斯工程院外籍院士刘焕彬深情地说。



俄罗斯工程院外籍院士刘焕彬



经世致用是中国知识分子的崇高理想。广州博依特智能信息科技有限公司便是刘焕彬的理想寄托之所。2014年,刘焕彬率领华南理工大学节能与过程优化科研团队创立了博依特公司,并担任首席科学家。刘焕彬希望这家公司能用工业互联网和人工智能技术提升传统流程型制造业的生产效率,降低能源消耗和生产成本。


“技术过硬”是刘焕彬对博依特的首要要求。博依特科技创建以来,先后取得了近100项知识产权和30多项国家、省、市级荣誉资质。博依特科技的技术成果在2020年"中国工业互联网大赛"上,荣获全国总决赛三等奖的优异成绩、在2020 年“中国创新创业成果交易会”上荣获“最具投资价值科技成果奖”。同年,博依特科技的核心产品“POI-CLOUD 工业互联网平台”被国家工信部认定为"国家级特色专业型工业互联网平台"和“国家工信部2020年支撑疫情 防控和复工复产工业互联网平台解决方案”,成为国内传统流程型制造业最好的工业互联网平台之一。2021年博依特科技入选“广州高精尖企业”和“2021粤港澳大湾区新经济先锋企业50强”。博依特科技的刘焕彬院士团队荣获“2020年广州市创业领军团队”称号,三位博依特科技创始人刘焕彬、李继庚、洪蒙纳分别获“2020年广州市产业领军人才”称号。


这家国家高新技术企业已为520多家造纸、建材、食品等传统制造企业提供了自主研发的流程工业互联网SaaS平台,为传统工业不断挖掘提质,降本,增效的潜力提供了有力的技术支撑。多年来,博依特为应用企业创造了达60亿元人民币的经济效益,节约能源169万吨标煤,减少423万吨CO2排放。




七旬院士为梦想创业



1960年,刘焕彬院士以优异的成绩考进华南理工大学工程理化系301绝密专业。1963年他服从国家建设需要,转到制浆造纸专业学习。从此,刘焕彬便与造纸结下了不解之缘。


上世纪70年代,刘焕彬便意识到传统造纸工业的发展和转型将离不开自动化技术,但当时我国高校的制浆造纸专业既没有开设这门课,更没有相应的教材。因此,他自学和进修生产过程自动化的基础原理和专业课程,并于1972年在全国率先开设了“制浆造纸过程自动测量与控制”课程,编写出了全国第一本讲义。


上世纪80年代中,刘焕彬作为访问学者赴美国进修,在被称为“造纸过程模拟之父”的爱达荷大学L.爱德华教授团队中学习和研究造纸过程数学模型建立、计算机模拟和人工智能方面的前沿科技。他以其优异的研究成果,被聘为该校客座教授和加拿大高技术应用公司的特邀研究员。


刘焕彬的研究工作始终关注着工业的需求,重视学科交叉,重视研究成果产业化。作为华工制浆造纸工程专业负责人和学科带头人,在他组织带领下将华工的制浆造纸学科打造成为全国高校中少有的兼有国家重点实验室和国家工程研究中心的高水平学科,成为在师资力量、教学质量、科研水平、成果转化等方面在国内同行最好、广东唯一的“五星级”学科。



刘焕彬院士在博依特指导研发



在刘焕彬看来,只要积极去拥抱新技术,造纸等传统制造业依然可以成为朝阳产业。“在前三次工业革命中,造纸工业均起到‘领头羊’的作用,比如造纸工业是最早成功实现运用计算机控制生产过程的产业。不过此前这些新技术的赋能都是由西方国家完成的。进入‘工业4.0’时代,传统制造业生产过程的数字化、网络化、智能化完全可以用中国人自己的技术去实现。”刘焕彬说道。


为此,2014年,刘焕彬院士及其团队以自己的专利成果创业,成立了广州博依特智能科技有限公司,致力于解决传统流程制造业数字化转型升级的难题。传统流程制造业,比如造纸、钢铁、有色金属、陶瓷、水泥等行业,是以天然资源和可回收资源为原料,通过物理变化和化学反应的复杂连续生产过程,为其他制造业和民用提供原材料的基础材料工业,是关乎国计民生的基础制造业。




用数据价值代替人工经验优化生产过程



华南理工大学教授李继庚是刘焕彬的博士研究生,创业后担任博依特的CEO。李继庚告诉记者,刘焕彬院士团队早期就建立过很多传统制造业制造过程的数字模型和模拟软件,其中包含物流、能量流等多种工业生产优化的必备模块。


“因为当时的储存和计算能力受限,这些软件仅限于在计算机上跑,无法与生产过程实践联结成闭环,因而无法把模拟结果反馈到生产中去优化生产过程。刘焕彬院士及其团队选择‘创新+创业’,正是因为他敏锐地看到新一代信息技术快速发展的时机,他希望抓住时代的机遇,将科研成果产业化,激发更大的价值。”李继庚说。


传统流程型制造业发展面临的诸多严峻问题,迫切需要数字化转型来解决。首先,传统流程型制造业的生产过程多以人工经验操作控制,这种经验难以传承。其次,流程制造业的原料是自然资源,而中国幅员辽阔,原料来源非常多元。而依靠人工经验来用非标准的原料制造标准化、性能均一的产品,会造成原料和能源消耗的过度浪费。最后,企业多条生产线与多生产要素协同的复杂程度超过了人的驾驭能力,导致生产效率低。这些问题的解决要依靠新一代信息技术与传统制造业技术的深度融合。


在数字经济时代,大数据能产生新的价值已是常识。但工业大数据作为大数据的细分领域,处理起来难度更高。


刘焕彬告诉记者,除了具有大量、高速、多样、低价值密度和真实性等大数据“共性”特点之外,工业大数据还有时序性(不同流程、不同空间的数据不同)、关联性、准确性、闭环型等多个特点。工业大数据是新的生产要素,通过数据新要素去优化重构旧要素,进而产生新价值。而让工业大数据产生新价值的基本技术路径就是构建由工业互联网平台和生产过程组成的信息物理系统。数据在这个系统中自动流动,成形状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系。



博依特根据传统流程制造业的生产过程机理和生产经验建立相应的数学模型



简而言之,博依特根据传统流程制造业的生产过程机理和生产经验建立相应的数学模型,在模型中对原料成分、设备状态、工艺参数和产品质量进行数据分析和价值挖掘,从而不断优化生产过程,达到效率最优、成本最小的效果。




为传统制造业的头部企业催生新动能



“刘院士提出了博依特公司的理念是‘跨界集成,协同创新,创造价值’,希望我们成为一家科技驱动价值的公司,成为一个汇聚各方研究资源的平台,为社会创造价值服务。”李继庚说。借助院士专家团队的力量,博依特今年承接了广东省科技厅一千万元的工业软件重点研发专项,博依特研发的“基础材料行业生产数据化运营平台”被列为中新广州知识城“新基建”重点项目。




博依特发布的工业互联网平台POI-CLOUD平台被国家工信部认定为"国家级特色专业型工业互联网平台






博依特的技术已为全国500多家制造业企业提供了生产数据运营服务。他们服务的对象大都是在造纸、建材(水泥、陶瓷、玻璃)、食品等细分行业的龙头企业,如山鹰纸业、维达纸业、东鹏陶瓷、新明珠陶瓷、海螺水泥、南玻玻璃、珠江啤酒和可口可乐等。在博依特的企业客户中,占据了陶瓷行业TOP10企业的80%,造纸TOP10企业中的60%。


“对于传统流程制造业来说,企业规模越大,数字化带来的增效节能效果越明显。”李继庚告诉记者。比如,维达集团在国内各地有10个现代化生产基地,现在10个基地都已经用上博依特提供的数字化系统,生产效率提高了10%。这意味着,10个生产基地达到11个生产基地的效果,每年新增经济效益达4亿元人民币。又如,南玻集团此前也一直苦恼产品合格率低于日本厂家。其中最重要的原因是硅砂、高磷土等原料来源过于多元化,企业面临均化材料的难题。博依特为南玻集团提供了一套算法,优化确定原料的混合比例,原料的均化度提高了25%,该企业的产品合格率也大幅提高。


博依特创建7年来,先后取得了近100项知识产权和30多项国家、省、市级荣誉资质。技术上的过硬让博依特赢得了业界的好评。博依特正在飞速奔跑,已成为国家高新技术企业,现有员工180多人,研发人员占比超过50%。2021年初获得顺为资本和经纬中国1亿元A轮战略投资。


“刘院士常常告诉我们要关注研发工业互联网平台的三个问题:哪些产业能用?在这些产业中该怎么用?用了之后能产生什么价值?我们也会一直围绕着这些问题,去做一些更具有深远价值的事情。”李继庚告诉记者,虽然博依特发展非常迅速,但是面临的困难也很多,未来团队依然会坚守初心,深耕传统流程型制造业,用工业互联网新一代信息技术重构旧要素,催生新动能,让制造更智能,使生产更绿色。


来源:广州日报

作者:龙锟