過程集成方法與技術——資源的有效利用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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賈小平，李智偉，王芳 譯

圖書標籤:

• 過程集成
• 資源優化
• 節能降耗
• 工業共生
• 流程優化
• 綠色化工
• 可持續發展
• 係統工程
• 清潔生産
• 過程係統工程

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122266606

版次：1

商品編碼：11991638

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：458

字數：626000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書可供化工、輕工、冶金等過程工業中從事節能節水、清潔生産、資源管理、資源循環利用等研究和設計的技術人員參考，也可作為高等院校化學工程、環境工程、資源工程等專業師生的教學參考書。
本書內容整閤瞭當前的研究成果，對過程集成理論進行瞭全麵的闡述，形成瞭一套係統性很強的技術和方法體係。從係統層次上，涉及從單一過程係統裝置（單個企業）到跨廠區的多過程係統裝置之間（工業園區）的集成優化；從研究資源對象上，涉及從水、能、溶劑、氫、到廢棄物等資源的集成優化；從技術方法上，涉及從圖示方法、級聯分析的代數方法、到基於結構的數學規劃方法；從係統類彆上，涉及連續操作和間歇過程係統。應用這些方法和技術可幫助工業企業確定齣具有成本效益的資源循環和迴收利用方案。
本書的翻譯將有利於過程集成學術思想的傳播，促進當下企業及工業園區生態化改造的實踐活動；進而有利於在學術上和實踐上同步推動過程集成在中國的發展與應用。本書針對基本理論和實際案例均進行瞭細緻的講解，對過程係統工程領域的相關人員極具參考價值，可作為實用工具書、指南和教材。

內容簡介

本書係統介紹瞭過程集成的理論、方法與技術，內容分為兩個部分——基於啓發式知識的夾點分析方法和數學優化方法，前者包括直接迴用/循環的圖形定目標方法、直接迴用/循環的代數定目標方法、過程變化改善資源迴收網絡、物質再生網絡的代數定目標方法、網絡設計和調優技術、廢物處理和全局物質網絡的定目標化、預處理網絡集成、跨廠區資源迴收網絡集成、間歇物質網絡集成；後者包括資源迴收網絡綜閤：結構法、直接迴用/循環網絡的自動定目標模型、物質再生和預處理網絡的自動定目標化模型、廢物處理及全局物質網絡的自動定目標模型、跨廠區資源迴收網絡的自動定目標化模型和間歇物料網絡的自動定目標模型。
本書總結瞭過程集成領域的前沿方法與技術，應用這些方法和技術可幫助工業企業確定齣成本效益的資源循環和迴收利用方案。本書可供化工、輕工、冶金等過程工業中從事節能節水、清潔生産、資源管理、資源循環利用等研究和設計的技術人員參考，也可作為高等院校化學工程、環境工程、資源工程等專業師生的教學參考書。

作者簡介

原著作者符傳藝，諾丁漢大學馬來西亞分校過程設計和集成教授，綠色技術卓越中心創始主任。符博士是馬來西亞工程師協會注冊專業工程師，也是過程集成領域全球的學者。符博士學術思想開放活躍，在國際上有眾多閤作者，遍及亞洲、歐洲、美洲和非洲。他論著頗豐，在國際刊物上發錶學術論文100餘篇，在各類國際學術會議上做報告170餘場（過20餘場大會報告/主旨報告）。
符博士當任過程設計領域的眾多重要國際學術會議的國際學術委員（如PRES、FOCAPD、ESCAPE、PSE等）。同時，他還活躍在世界各國的工程師專業實訓的現場。他是英國化學工程師協會（IChemE）的2009年創新年度人物獲得者，也是馬來西亞工程師協會的2010年度青年工程師奬獲得者。他於2014年獲得日本化學工程協會（SCEJ）傑齣亞洲學者和工程師的榮譽。

譯者賈小平，青島科技大學環境與安全工程學院副教授，先後在清華大學環境學院環境係統分析研究所和颱灣大學化工係過程係統工程研究室從事博士後研究工作。研究領域涉及：（1）節能、節水、減排的過程係統工程方法與技術；工業産品和過程的可持續性評估；生態工業與循環經濟係統集成優化。(2)圍繞過程集成、清潔生産、生態工業和循環經濟等方麵開展研究，旨在為過程工業和區域産業生態化建設提供技術與決策支撐。承擔和參與國傢、省部委與國際閤作等一係列科研項目，其中包括國傢973項目子課題、國傢自然科學基金、國際閤作項目等20餘項。在國內外期刊發錶學術論文70餘篇，主編和參編（譯）論著5部。(3)擔任中國生態經濟學會工業生態經濟與技術專業委員會常務理事和中國化工學會信息技術青年委員會委員副主任委員。擔任化工學報、energy、Applied Energy、Journal of Cleaner Production、I&EC; Research等十餘種重要期刊的審稿人。

內頁插圖

目錄

第1章引言1
1.1引例1
1.2過程綜閤與過程分析5
1.3過程集成簡述7
1.4物質迴收策略和資源迴收網絡類型9
1.5問題錶述11
1.6本書結構14
參考文獻14
第2章數據提取18
2.1物料源的分割18
2.2資源迴收網絡物料阱的極限數據提取20
2.3物質交換過程的數據提取22
2.4煉油過程中耗氫裝置的數據提取25
2.5物性集成的數據提取28
2.6附加閱讀33
習題33
參考文獻 41
第1篇基於啓發式知識的夾點分析方法
第3章直接迴用/循環的圖形定目標方法44
3.1物質迴收夾點圖44
3.2MRPD夾點的重要性及啓發性知識48
3.3多新鮮資源的定目標53
3.4閾值問題的定目標56
3.5物性集成的定目標58
3.6附加閱讀61
習題61
參考文獻66
第4章直接迴用/循環的代數定目標方法68
4.1物質級聯分析法的一般步驟68
4.2多新鮮資源的定目標73
4.3閾值問題的定目標77
4.4具有低值物性運算因子的物性集成定目標80
習題82
參考文獻89
第5章過程變化改善資源迴收網絡91
5.1加/減原則91
5.2案例分析93
習題95
參考文獻96
第6章物質再生網絡的代數定目標方法97
6.1截斷單元類型97
6.2單程截斷單元的定目標化問題97
6.3以物質交換過程作為截斷單元的流率定目標化109
6.4附加閱讀116
習題116
參考文獻117
第7章網絡設計和調優技術119
7.1最近鄰算法程序119
7.2物質直接迴用/循環網絡和匹配矩陣的設計120
7.3物質再生網絡的設計128
7.4網絡調優技術132
7.5附加閱讀139
習題140
參考文獻143
第8章廢物處理和全局物質網絡的定目標化144
8.1全局物質網絡144
8.2廢物物流識彆的一般步驟145
8.3物質再生網絡中廢物物流的確定147
8.4最小廢水處理流率的定目標化151
8.5WTPD的啓發156
8.6附加閱讀158
習題158
參考文獻160
第9章預處理網絡集成162
9.1分區截斷單元的基本模型162
9.2預處理夾點圖（PPD）163
9.3從PPD中得到的啓發性設計原則169
9.4最近鄰算法設計預處理網絡170
習題171
參考文獻172
第10章跨廠區資源迴收網絡集成173
10.1IPRCN問題類型173
10.2IPRCN通用定目標步驟174
10.3IPRCN的設計192
10.4帶物質再生和廢物處理的IPRCN195
10.5附加閱讀198
習題199
參考文獻201
第11章間歇物質網絡集成202
11.1間歇資源消耗單元的類型202
11.2無中間儲存係統的BMN直接迴用/循環定目標步驟203
11.3帶中間儲存係統的BMN直接迴用/循環定目標化步驟206
11.4間歇再生網絡的定目標化211
11.5設計BMN215
11.6廢物處理和間歇全局物質網絡216
11.7附加閱讀219
習題219
參考文獻223
第2篇數學優化方法
第12章資源迴收網絡綜閤：超結構法226
12.1直接迴用/循環網絡的超結構模型226
12.2過程約束整閤231
12.3投資和總成本估計233
12.4減小網絡復雜性238
12.5物質再生網絡的超結構模型242
12.6跨廠區資源迴收網絡的超結構模型252
12.7附加閱讀262
習題 263
參考文獻 266
第13章直接迴用/循環網絡的自動定目標模型268
13.1ATM的基本框架和數學模型268
13.2對ATM約束條件的整閤274
13.3低值運算因子下的ATM物性集成276
13.4ATM的雙嚮問題279
習題 286
參考文獻 287
第14章物質再生和預處理網絡的自動定目標化模型288
14.1截斷單元的類型及特徵288
14.2固定輸齣品位的單程截斷單元的ATM模型289
14.3固定雜質去除率類型單程截斷單元的ATM模型297
14.4固定齣水水質類型分流截斷單元建模302
14.5固定雜質去除率類型分流截斷單元建模303
14.6分流截斷單元的ATM模型305
14.7預處理網絡的ATM模型311
14.8附加閱讀317
習題 317
參考文獻 320
第15章廢物處理及全局物質網絡的自動定目標模型322
15.1ATM在廢物處理網絡中的應用322
15.2無廢物循環的ATM模型331
15.3帶廢物循環的ATM模型351
15.4附加閱讀358
習題 358
參考文獻 360
第16章跨廠區資源迴收網絡的自動定目標化模型361
16.1直接集成方案的自動定目標化模型：物料直接迴用/循環361
16.2直接集成方案的自動定目標化模型：帶截斷單元的RCN370
16.3帶集中公用工程設施（CUF）的IPRCN自動定目標化模型381
16.4基於ATM模型的集成跨廠區資源迴收網絡399
16.5附加閱讀402
習題 402
參考文獻 405
第17章間歇物料網絡的自動定目標模型406
17.1建立BMN的ATM模型步驟406
17.2直接迴用/循環網絡的ATM模型406
17.3間歇再生網絡的ATM424
17.4間歇全局網絡的ATM436
17.5附加閱讀450
習題 450
參考文獻 452
附錄案例研究和實例453
索引456

前言/序言

過程控製係統的優化與前沿技術：一部麵嚮實踐的深度解析 本書聚焦於現代工業生産中過程控製係統的設計、實施、優化與前沿技術發展，旨在為工程技術人員、研究人員及高校師生提供一套全麵且深入的理論指導與實踐參考。 在當今競爭日益激烈的製造業環境中，如何實現生産過程的高效、穩定、安全與綠色化，已成為企業生存與發展的核心議題。過程控製係統作為連接物理過程與信息技術的橋梁，其性能直接決定瞭産品的質量與生産的成本。本書摒棄瞭傳統控製理論的純數學推導，轉而強調控製理論在復雜工業場景中的應用與落地，尤其關注如何通過先進的控製策略和信息技術，最大化現有資源的産齣效率並降低能耗與物耗。 第一部分：現代過程控製係統的理論基石與經典策略重審 本書首先係統梳理瞭過程控製係統的基本架構和核心理論。這不僅僅是重復基礎知識，而是基於對當前工業痛點的理解，對經典控製理論進行“麵嚮應用”的再審視。 1. 過程建模與辨識的精確化 過程控製的準確性始於對物理係統的精準描述。本書深入探討瞭從傳統的傳遞函數、狀態空間模型到更具適應性的基於第一性原理（First Principles）的機理建模方法。重點分析瞭非綫性係統、時滯係統以及大型復雜係統的建模挑戰。 辨識技術升級： 詳細介紹瞭參數估計（如最小二乘法、最大似然估計）在噪聲環境下的魯棒性改進，並引入瞭基於數據驅動的係統辨識方法，如ARMA/ARMAX模型的應用邊界和模型選擇的準則。 模型驗證與簡化： 討論瞭如何通過統計學方法和工程經驗來驗證模型的有效性，以及在模型復雜度與計算負荷之間進行權衡的實用技巧。 2. 經典反饋控製的深度應用與局限性分析 PID（比例-積分-微分）控製器仍是工業界的主流，本書並未停留在公式層麵，而是深入剖析瞭PID參數整定在復雜工況下的挑戰，並提供瞭多種先進的整定方法： 基於性能指標的整定： 不僅關注經典的IAE、ISE指標，還結閤瞭更符閤工程實際的過衝和調節時間限製。 自適應PID（APID）： 探討瞭如何利用在綫辨識結果動態調整PID參數，以應對負載變化或催化劑失活等過程特性漂移問題。 Smith預估器： 針對長時滯過程，詳細闡述瞭Smith預估器的結構設計、參數選擇及其在反應器和換熱網絡中的實際應用案例，強調其對係統穩定性和響應速度的改善作用。 第二部分：先進過程控製（APC）的實施與效益提升 隨著計算能力的增強，先進過程控製已成為提升復雜係統性能的關鍵。本書將APC的介紹與實際效益緊密結閤。 3. 模型預測控製（MPC）的工程化實現 MPC因其能夠處理多變量、約束條件和未來預測的能力，成為現代過程控製的核心。本書的重點在於“如何落地”： 綫性與非綫性MPC（LMPC/NMPC）： 對LMPC的求解算法（如二次規劃QP）進行瞭工程化的解釋。對於NMPC，討論瞭其在處理強非綫性和高維問題時的計算瓶頸，以及如何通過模型降階和簡化求解器來提高實時性。 約束處理的藝術： 詳細介紹瞭軟約束與硬約束的區分、約束優先級設定，以及在約束條件頻繁切換時如何維持控製係統的平滑過渡。 MPC在關鍵單元的操作優化： 以精餾塔的側綫控製、反應器溫度優化為例，展示MPC如何同時優化多個控製目標（如能耗與産品純度）。 4. 魯棒控製與故障診斷（FDI） 在安全性要求極高的化工、電力行業，控製係統必須具備對不確定性和故障的容忍能力。 魯棒性設計： 介紹$mu$綜閤設計、$H_{infty}$控製的基本思想，重點在於如何從工程角度理解控製器對模型不確定性的容忍度，並提供設計裕度評估的指標。 基於模型的故障診斷： 闡述瞭殘差生成、故障隔離與決策的流程。討論瞭如何利用觀測器（如卡爾曼濾波）來估計係統狀態，並基於狀態殘差檢測傳感器漂移或執行器失效。 第三部分：控製係統的集成、智能化與未來趨勢 本書的後半部分將視角從單一控製環路擴展到整個生産單元的信息化與智能化集成，這是實現“資源有效利用”的更高層次體現。 5. 集成化控製架構與信息係統交互 現代控製不再是孤立的DCS（集散控製係統）層，而是需要與MES（製造執行係統）和ERP（企業資源計劃）進行深度集成。 分層控製結構的優化： 詳細分析瞭基礎控製層、過程優化層（APC）和調度決策層之間的信息流、時間尺度匹配問題。討論瞭如何設計高效的上位優化模型接口，避免信息冗餘和控製衝突。 安全儀錶係統（SIS）與控製係統的協同： 探討瞭如何確保SIS的獨立性和高可靠性，同時允許其狀態信息反饋給控製係統，以實現更優化的停機與啓動策略。 6. 數據驅動控製與人工智能的融閤 本書對前沿技術保持開放態度，但著重於其在過程控製領域的可行性與工程價值。 強化學習（RL）在過程優化中的潛力： 介紹RL如何用於尋找難以用傳統模型描述的復雜操作點。重點分析瞭RL在離綫訓練和安全在綫部署中的挑戰，如探索性風險控製。 基於深度學習的狀態監測與軟測量： 探討如何利用神經網絡建立高精度、實時的“軟測量”模型，替代昂貴或滯後的在綫分析儀錶，從而為APC提供更及時、準確的反饋。 結論：麵嚮可持續發展的控製工程實踐 全書貫穿的主題是效率、穩定與可持續性。通過對經典理論的深化應用和對先進技術的審慎整閤，本書旨在幫助讀者建立起一套係統的、麵嚮全流程優化的控製工程思維框架。它不僅教授“如何控製”，更引導讀者思考“如何利用有限的能源、原材料和時間，以最優化的方式完成既定生産目標”。本書內容覆蓋瞭從微觀的傳感器信號處理到宏觀的生産調度接口，為構建新一代智能製造的控製中樞提供瞭堅實的理論基礎和豐富的工程案例支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對如何更有效地利用我擁有的那些零散的資源感到頭疼，無論是工作中的項目數據、學習資料，還是生活中的各種閑置物品，總覺得能做得更好，卻又不得其法。讀完這本書，我感覺像是打開瞭一扇新世界的大門。作者沒有上來就給我灌輸什麼高深的理論，而是從非常貼近實際生活的例子入手，比如如何係統地整理電腦裏的文件，如何規劃利用傢裏的閑置空間，甚至是如何管理自己的時間碎片。我特彆喜歡其中關於“價值挖掘”的部分，它教會我不要僅僅把資源看作是一個個獨立的實體，而是要思考它們之間存在的潛在聯係和組閤的可能性。舉個例子，我以前隻是簡單地把工作中的報告歸檔，現在我學會瞭從中提煉齣關鍵信息，並與我正在學習的專業知識相結閤，這不僅加深瞭我對報告內容的理解，還為我的論文提供瞭不少靈感。此外，書中關於“動態優化”的章節也讓我受益匪淺。它提醒我，資源利用不是一成不變的，需要根據實際情況不斷調整和改進。我開始嘗試更靈活地安排我的日程，而不是死守著一個固定的計劃。這種彈性的管理方式讓我覺得壓力小瞭很多，也更有可能抓住突如其來的機會。總而言之，這本書提供瞭一套非常實用且易於理解的框架，幫助我重新審視和優化我身邊的各種資源，讓它們發揮齣最大的價值。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價，大概可以用“醍醐灌頂”來形容。我一直認為自己是個比較注重效率的人，但讀完這本書，我纔意識到，我之前的很多做法都過於碎片化和被動。這本書提供瞭一個非常係統化的視角，讓我能夠從一個更高的層麵去審視“資源”和“過程”的關係。我最受啓發的是關於“可持續性資源管理”的章節。它不僅僅關注眼前的效益，更強調如何建立一種長期的、可持續的資源利用模式。作者通過對一些成功企業的案例分析，展示瞭如何通過技術創新、模式創新以及跨界閤作，來實現資源利用的效率最大化和環境影響最小化。這讓我開始反思，我們當下的一些發展模式，是否存在一些隱患，是否能夠做得更好。書中關於“循環經濟”的理念，也讓我印象深刻。它鼓勵我們跳齣傳統的“生産-消費-丟棄”的綫性模式，而是去思考如何讓資源在循環中不斷增值。我開始嘗試在生活中實踐一些小的改變，比如更注重二手物品的迴收利用，或者選擇那些環保型的産品。此外，書中對“組織敏捷性”的論述，也讓我看到瞭未來發展的方嚮。它強調在快速變化的環境中，組織如何通過靈活的資源配置和快速的流程調整，來保持競爭力。這本書的理論深度和實踐指導性都非常齣色，它不僅僅是技術層麵的探討，更是對未來發展模式的一種思考和探索，讓我受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本《過程集成方法與技術——資源的有效利用》給我帶來的衝擊，遠超我的預期。作為一名長期在一綫生産崗位工作的技術人員，我一直以來都是在解決眼前的具體問題，對於“資源”的理解，更多的是停留在具體的物料、設備、人員這些層麵。這本書的視角非常宏大，它將“資源”的概念延展到瞭工作流程、信息流、甚至是一種思維模式。我印象最深刻的是關於“係統協同”的論述。作者通過大量工業案例，生動地展示瞭如何打破部門壁壘，將原本孤立的生産環節、研發部門、銷售團隊等整閤起來，實現信息和資源的共享與協同。這讓我開始反思我們車間內部的一些低效現象，比如信息傳遞不暢導緻的返工，或者因為缺乏跨部門溝通而錯失的改進機會。書中提齣的“標準化接口”和“數據驅動決策”的概念，對於我們這種傳統製造業來說，簡直是一劑強心針。它讓我看到瞭利用現代化技術手段，實現生産流程優化和成本降低的巨大潛力。我甚至開始構思如何在我們車間內部建立一個初步的生産數據采集係統，通過收集到的數據來分析瓶頸，並嘗試進行流程的標準化改造。這本書的專業性和前瞻性都非常強，雖然有些技術術語對我來說需要一點時間去消化，但整體的邏輯框架非常清晰，而且作者在講解復雜概念時，總能輔以詳實的案例，這極大地降低瞭理解門檻。

評分☆☆☆☆☆

我一直是個對“效率”和“優化”充滿好奇的人，但往往在實際操作中會遇到各種阻礙，感覺自己像是在原地打轉。這本書恰恰抓住瞭我這種痛點。它不僅僅是一本講理論的書，更像是一位經驗豐富的導師，手把手地教你如何在紛繁復雜的世界中找到規律，並加以利用。我最先被吸引的是書中關於“價值鏈重塑”的章節。作者沒有空談大道理，而是通過分析不同行業的案例，拆解瞭企業是如何通過優化自身的價值鏈來獲得競爭優勢的。比如，一個軟件公司如何通過提供增值服務來提升客戶粘性，或者一個製造企業如何通過精益生産來降低成本。這讓我開始思考，我所處的行業，我的工作崗位，它的價值鏈到底是什麼樣的？我又能從哪些環節入手，進行優化，從而創造更大的價值？書中提齣的“資源整閤矩陣”的分析工具，非常實用。它提供瞭一個可視化的方法，來評估不同資源的利用效率，並找齣潛在的整閤機會。我試著把它應用到我個人的學習和工作規劃上，效果齣奇的好。我開始能夠更清晰地看到我的時間、知識、人脈等資源的有效性和互補性，並據此進行更有針對性的投入。此外，書中對“流程再造”的講解，也讓我意識到瞭固化思維的危害。它鼓勵我們跳齣傳統的思維定勢，大膽質疑現有的工作模式，並嘗試引入創新的技術和方法。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始拿到這本書，我並沒有抱太大的期望。我通常更喜歡讀一些故事性強、或者能直接提供解決方案的書籍。但《過程集成方法與技術——資源的有效利用》這本書，卻以一種我從未想過的方式，深深地吸引瞭我。它最讓我感到耳目一新的是“信息資産化”的理念。在信息爆炸的時代，我們每天都在産生海量的數據，但大多數時候，這些數據都散落在各處，沉睡著，無法發揮其應有的價值。這本書就像一位“信息考古學傢”，教我如何去發掘、整理、分析和利用這些信息。書中關於“知識圖譜構建”和“數據可視化”的技術介紹，對我來說是全新的領域。我以前認為數據分析是少數專業人士的事情，但這本書卻告訴我們，通過一些簡單易學的方法，普通人也能駕馭數據，並從中獲得洞察。我特彆喜歡其中關於“個性化資源配置”的討論。它強調要根據個體或組織的具體需求，來動態地調整資源的使用方式，而不是韆篇一律地套用某種模式。這讓我覺得，這本書不是在教條地灌輸知識，而是在啓發我們思考，找到最適閤自己的方法。它鼓勵我去探索，去實驗，去擁抱變化。我開始嘗試將書中的一些方法應用到我自己的日常工作中，比如利用一些免費的數據分析工具來優化我的營銷策略，或者通過構建一個簡單的知識庫來管理我學習到的零散信息。