“技术创新成果不能仅是为了发表论文和拿奖,主要是要为社会创造经济价值,工厂用了我们的新技术成果要有效益。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,促进高质量发展。”俄罗斯工程院外籍院士刘焕彬深情地说。

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(下称:博依特科技)便是刘焕彬的理想寄托之所。2014年,72岁的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科技,并担任首席科学家。2019年,博依特科技被列为广州市首批院士专家工作站建设单位,进一步深化人才培养、技术研发与成果转化等工作。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造纸、食品、建材及化工等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”是刘焕彬对博依特科技的首要要求。博依特科技创立九年多以来,先后取得了120多项知识产权,2022年6次、近三年10多次获国家工信部及省市荣誉。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。

博依特科技成为了国家级专精特新“小巨人”企业,其核心技术获评为首批国家级特色专业型工业互联网平台,至今已服务600多家企业,为流程工业提质、降本、增效提供了有力的技术支撑。多年来,博依特科技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。

老骥伏枥 逐梦前行

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,编写出全国第一本讲义,进而主编出版了全国高等学校统编教材《制浆造纸过程的自动测量与控制》,成为国家级规划教材,2016年获“中国轻工业优秀教材一等奖”。

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建模、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。

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成立了博依特科技,致力于解决传统流程型制造业数字化转型升级的难题。传统流程型制造业,比如造纸、食品、建材、化工等行业,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,为其他制造业提供基础材料和民用产品,是关乎国计民生的基础制造业,其特点是过程复杂而且能耗高。为了解决传统流程制造业低碳转型与数字化转型的难题,博依特科技以节能和优化为突破口,着力研发推广用数据驱动的过程优化技术与互联网、人工智能等新一代信息技术融合的创新技术。

刘焕彬院士与李继庚博士

在广州纸业生产车间调研

数据驱动 

传承人工经验 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,创业后担任博依特科技的CEO。李继庚说:“我们团队早期就建立过很多传统制造业制造过程的数学模型和模拟软件,其中包含物流、能量流等多种工业生产优化的必备模块。因为当时的数据储存量和计算能力受限,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。刘院士带领团队选择‘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,他希望抓住时代机遇,将科研成果产业化,激发更大的价值。”

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,流程型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。博依特科技认为这些问题的解决要依靠通过数据驱动实现新一代信息技术与传统制造业技术深度融合的技术创新。

每个企业都拥有大量的隐形数据资源,在互联网时代它们是新的生产要素。因此,实现数实融合,挖掘和创造这些隐形数据价值,把数据新生产要素变成新的生产力,可以成为企业高质量发展的新动能。

刘焕彬认为数实融合实现数据生产要素的价值化的基本逻辑是:构建一个“数实融合系(CPS)”即把企业实体的数据资源提取出来,送到数字空间,通过算法(人工智能模型)和算力把隐形数据转变为信息,再把信息转变为知识,把知识转变为“优化决策”。在数据的闭环流动中,用“优化决策”去重构企业实体的传统生产要素,化解复杂系统的不确定性,以提高效益,创造价值。

博依特科技根据上述逻辑自主研发的“博依特云桥工业互联网平台5.0”,具有100多项功能,是可以定制不同流程、不同企业、不同功能的生产数据化运营平台。该平台由三大功能模块组成,包括一体化智能硬件博依特一体化IOT(工艺桥)、以生产执行和运营管理为核心的博依特MOM+(工艺云),以及优化生产过程和工艺技术的博依特工艺AI(工艺大脑)三大产品体系。三大模块串起来形成的闭环系统,能把从企业中采集的数据,通过闭环系统的数据分析、模型计算,变成优化决策,回到生产企业里去重构优化生产要素,优化生产过程,提高生产效率。“博依特云桥工业互联网平台5.0”具有100多项自主知识产权的创新技术,2020年获国家工信部评为“国家级特色专业型工业互联网平台”。

博依特科技研发的智能边缘计算设备:工业安全网闸

成果转化

催生新动能

让制造更智能 使工业更绿色

“刘院士提出博依特科技技术创新的理念是‘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。

凭借坚实的科学理念和商业最佳实践,博依特科技已成为中国600多家流程制造企业数智化转型的信赖伙伴。服务的客户大都是造纸、食品、建材及化工等行业的龙头企业,如山鹰纸业、维达纸业、景兴纸业、舍得酒业、珠江啤酒、天味食品、统一企业、可口可乐、南玻玻璃、海螺水泥、东鹏陶瓷和马可波罗瓷砖等。其中陶瓷和造纸两个细分行业服务企业数量均超过100家,龙头企业优势不断扩大,陶瓷TOP10企业中占90%,造纸TOP10企业中占有60%。

众多企业依托博依特科技自主研发的平台完成了数智化转型,取得了明显的经济效益和社会效益。例如,从2014年至今,博依特云桥工业互联网平台在维达纸业全国所有生产基地全覆盖应用。在博依特科技的助力下,维达纸业打通了生产全流程数据,利用工艺AI技术解决规模化复制和生产优化难题,生产效率提高了10%以上,全集团收获的年效益超过7000万元/年,减少温室气体排放8-10%,企业运营效率、盈利能力得到全面提升。又如,东华水泥推广应用“博依特云桥工业百联网平台5.0”后,生产周期缩10-20%、产品单耗降低10%以上,通过多维度数据分析,提升企业整体运营效率15%以上。2023年9月中国建筑材料联合会组织了鉴定委员会对博依特云桥工业互联网平台在建材工业的应用项目成果进行了技术鉴定,鉴定委员会认为:“项目成果整体技术达到国际先进水平。”

博依特工艺AI产品在造纸企业应用

(制浆调度优化模型)

“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?我们一直围绕着这些问题,去做一些更具有深远价值的事情。未来,团队依然会坚守初心,依托技术创新和客户价值,坚持‘让制造更智能,使工业更绿色’的使命,坚持技术创新,在‘双碳’和制造业数字化转型大背景下,继续为传统制造业的高质量发展做出我们的贡献。”李继庚说。

刘焕彬院士在博依特科技与团队

研讨技术问题

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原标题:《院士成果在穗转化精典案例:致力推动传统制造业数智化转型升级》

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