6月的长沙，新冠疫情趋于平稳，各行各业按下“重启”键。中南大学自动化学院教授、中国工程院院士桂卫华心中的大石头逐渐落了地。几个月来，他所关心的一家有色金属冶炼智能工厂在疫情期间没有传来停工停产的消息。
“没有消息就是好消息。”桂卫华认为，这意味着他们研发的冶金自动化关键技术稳定可靠。
从2014年到2019年，在国家自然科学基金创新研究群体项目（以下简称创新群体项目）支持下，桂卫华作为学术带头人，围绕复杂有色冶金过程控制理论、技术与应用开展研究。他们以人工智能为抓手，给有色冶金过程加点“智慧”，助力有色金属工业转型升级，以期实现绿色高效生产。
自动化科学的“闭环”
改革开放以来，我国作为制造大国，有色金属产量和消费量连续16年位居世界第一。但是，与工业发达国家相比，我国在能耗利用、环境污染防治和矿物回收率等方面都存在较大的差距，主要原因之一正是我国有色冶金自动化水平低。
在几十年的科研生涯里，桂卫华对此深有体会。作为有色冶金企业的常客，如今站在自动化程度颇高的智能工厂里，他不禁回想起曾在铝厂当电工的岁月：“环境很糟糕，生产效率很低。”
这段艰苦的切身体验促使他一直在思考，工业生产中如何使设备实现自动化，减少人为操作带来的质量不稳定、效率不高等问题，从而让生产过程最大限度地节约能源、降低能耗物耗，最终实现绿色高效生产。
“自动化学科的最大特点便是与工业生产紧密结合。”桂卫华告诉《中国科学报》，“做自动化科学与技术研究，必须深入了解工艺流程和生产过程的实际需求。”
2014年，桂卫华带领的团队获得创新群体项目资助，为他们在自动化理论上取得进一步突破注入了强心剂。2017年，团队获得第二期延续资助。
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多年来，他们总结出自动化科学的完整“闭环”。“在工业生产中挖掘发现关键技术难题，提炼科学问题、解决科学问题，最后创造性地提出有效解决方案。”桂卫华强调，“最重要的是最后能够落地，切实给工业生产带来变化，为国民经济发展添薪续力。”
“千锤百炼”促可持续发展
从生产中来、到生产中去，在创新群体项目支持下，科研人员直面国家产业发展重大需求。
有色金属在我国国民经济、军工等方面地位特殊，属国家重要的战略资源。这些年来，桂卫华带领团队跑遍全国，在大大小小的有色金属生产企业里“千锤百炼”，着力自主创新，建立适用于我国有色冶金过程特点的智能优化制造关键技术，并进行工程应用研究，促进我国有色金属工业实现大幅节能降耗减排和可持续发展。
例如，针对铝电解生产环境恶劣，电解槽内多相多场耦合强烈、工况多变、控制困难造成生产能耗高、污染严重的问题，团队提出了基于多相—多场耦合仿真的大型铝电解槽结构、工艺与控制器综合优化方法，解决了大型铝电解槽在低电压下的高效节能难题，形成了具有自主知识产权的大型铝电解槽低电压节能优化控制技术。
据了解，基于这一新技术开发的新一代全分布式铝电解高效节能控制系统，已应用到多家铝厂的多条生产线。相关成果获2014年度国家科技进步奖二等奖。
针对我国锌精矿的特点，围绕湿法炼锌工艺中的建模、优化与控制难点问题，团队研发了具有自主知识产权的浸出、净化、电解等主流程工序的优化控制技术，对提高湿法炼锌工艺的原料适应能力、降低生产过程中的能耗和物耗、提高有价金属的回收率发挥了重要的作用。研究成果应用于我国锌冶炼的龙头企业——株洲冶炼集团，大幅降低锌粉消耗和吨锌电耗，为复杂资源条件下的锌冶炼稳定优化运行提供关键技术支撑。
