崔家瑞,李文浩,苏成果,曹 斌,黄若愚,杨 旭,李 擎

(1.北京科技大学 自动化学院，北京 100083；2.中铝智能科技发展有限公司，浙江 杭州 311100；3.贵阳铝镁设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550003)

随着制造强国战略的全面推进与实施，以大数据、物联网、信息物理系统和数字孪生等新技术推动传统流程行业生产、管理和营销模式变革，是我国制造业的首要任务，而铝电解工业作为典型的传统流程行业是具有战略意义的国民经济支撑性行业，其智能制造面临着缺乏顶层设计，缺乏统一数据标准，缺乏精确的全要素数学模型描述，装备智能化水平不足等一系列的问题。因此，实施“铝电解过程智能制造”是中国智能制造2025的战略需要，也是铝电解行业节能增效，实现可持续发展的必然趋势，已成为企业增强生存能力的源动力。如何解决铝电解过程智能制造，已成为学术界共同关注的科学问题[1-3]。

我国是电解铝生产大国，2020年产量创下年度最高纪录，达到了3708万吨，超过全球产量的55%。但实际生产电耗与理论电耗(6700 kWh/t-Al)差距较大，实际电流效率为94%左右，比国外低2%～3%，槽寿命在2400～2500天，比国外少1～2年，吨铝CO2排放约1600 kg，比国外高0.5～1 t。为推动铝行业技术进步和高质量发展，实现铝电解行业安全高效、节能降耗、绿色循环的发展目标，2020年2月28日工业和信息化部发布了《铝行业规范条件》[4]，对提升铝电解生产技术指标进行了强制性规定。2021年3月《政府工作报告》指出：要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，电解铝行业作为有色金属工业实现“碳达峰”的重要领域，中国有色金属工业协会党委书记葛红林指出：要不断推动技术创新，提高智能化水平，持续优化工艺过程控制，进一步降低能耗、物耗，降低行业碳排放强度。……