★清華大學蕭德云，王桂增，葉昊，熊智華，王京春

過程控制專業學科創建于1960年，在方崇智先生的帶領下，披荊斬棘，從弱到強，享譽清華，聞名全國，迄今該學科綜合實力一直位居全國高校前列，動態系統故障診斷理論方面的研究處于國際先進行列。徐用懋、金以慧和徐博文三位教授在20世紀過程控制學科發展壯大過程中起到了中堅力量的作用。巾幗沒把須眉讓，她們以自己的智慧和堅韌的毅力，為過程控制學科的建設和發展默默耕耘，立下汗馬功勞。今年正值三位教授90華誕，筆者毅然提筆為她們寫篇贊文，詮注她們為過程控制學科建設撐起的那片天，贊頌她們在過程控制領域的敬業精神和貢獻，并恭祝她們90壽辰快樂，身體健康！

過程控制是控制科學與工程學科的一門重要分支，用于化學、物理、生化、相變、能量轉換和傳熱傳質等復雜反應過程及與之相伴隨的連續生產過程的控制，行業包括化工、煉油、電力、鋼鐵、制藥等工業生產過程。過程控制通常需要運用儀器儀表、控制理論和計算機等技術，設計合理的控制系統，以確保生產過程的穩定、高效和安全運行。比如，控制化工生產過程不穩定反應器的溫度、壓力、流量、轉化率等參數，使反應過程安全、有效工作。過程控制涉及被控對象特性的理解、控制方案的設計、控制器參數的確定、控制性能分析、過程建模與操作優化等方面。

過程控制學科發展日新月異，充滿活力，發展至今大致經歷了5個階段：（1）以機械/電子調節器和簡單控制系統為主，解決了線性定常系統的控制問題，實現了單回路和串級控制，形成了經典控制時期。（2）運用計算機技術研究具有非線性、多變量和時變等特征的復雜控制系統仿真和應用，進入了基于計算機的現代控制時期。（3）綜合運用計算機（Computer）技術、控制（Control）技術、通信（Communication）技術，構成了集散控制系統（DistributedControlSystem，DCS），形成了具有集中操作、綜合管理和分散控制的計算機控制系統，研究包括最優控制、模型預測控制、軟測量控制等先進控制系統的仿真與應用，進入了集散式計算機控制時期。（4）現場總線控制系統（FieldbusControlSystem，FCS）的出現，把“分散控制”發展到“現場控制”，數據傳輸方式從“點到點”發展成“總線”，推進了控制系統向分布式發展，形成了分布式計算機控制時期。（5）隨著計算機技術、網絡技術、人工智能技術的發展，過程控制學科正朝著網絡化、集成化和智能化方向發展，構成了基于大數據技術、海量數據分析、深度數據挖掘的優化控制、調度、管理、操作一體化方案，結合人工智能，在綜合自動化框架下實現自適應控制、自整定控制、自容錯控制、魯棒控制等，迎來計算機智能綜合自動化時期。

清華大學過程控制學科自創建以來，不斷探索和創新，學術地位在國內高校中名列前茅。在科研方面，動態系統故障診斷、先進控制理論、模型預測控制、智能優化控制等方面的研究成果豐碩，特別是在動態系統故障診斷與智能維護方面的理論與技術研究在國際上處于前沿行列。在教學方面，學科教學課程體系完善，涵蓋過程辨識、過程建模與優化、控制系統設計等優質課程，實踐教學能力強，為學生提供各類先進實驗設備、各類學科競賽條件等。在學術合作與交流方面，與國內眾多企業和高校緊密合作，攜手將科研成果快速有效地轉化應用到實際生產過程中；與國際知名高校和著名學者保持緊密和深度的交流※，不斷引入國際前沿理念和技術，推動學科持續發展。學科師資力量雄厚，老中青結合，既有深耕傳統領域、奠定學科理論基礎的資深教授，也有在新興交叉領域開拓創新的中青年才俊。他們在各自的研究方向上引領學術前沿，在國際頂尖學術期刊上高頻率發表有影響力的學術論文，尤其智能優化和調度優化方面的論文每每成為高被引論文，作者上榜全球高被引科學家（HighlyCitedResearchers，HCR）名錄^[4]；承擔大量的國家級和省部級科研項目，涵蓋基礎研究、應用研究和技術開發等多個層面，研究成果和獲得的國家級獎項和部級獎項層出不窮。

談起清華大學過程控制學科的過去和現在，不能不提到畢生致力于過程控制學科建設的三位巾幗須眉—徐用懋教授、金以慧教授和徐博文教授。徐用懋教授1958年畢業于清華大學，今年90周歲；金以慧和徐博文教授1959年畢業于清華大學，今年也都90虛歲，她們為過程控制學科的建設與發展奉獻了近50個春秋。三位巾幗須眉都是過程控制學科的前輩，撐起了20世紀過程控制學科建設的大半邊天，為過程控制學科的建設與發展辛勤耕耘，執著探索，功不可沒。

徐用懋教授—自1960年開始，先后擔任教研組支部書記、教研組副主任和主任三十多個春秋。她工作雷厲風行，精明強干，始終以發展過程控制學科為己任，以富有擔當的精神與遠見、出色的領導力、開放包容的態度和溝通協調能力，帶領教研組不斷前行，推動過程控制學科的建設與發展。

徐用懋教授1958年畢業于清華大學動力機械系，畢業后在方崇智先生領導下，親身參與了組建熱能動力裝置專業自動化專門化和1960年成立的熱工量測及自動控制專業（過程控制學科的前身）。上個世紀60年代，方崇智先生任教研組主任，她任教研組支部書記，輔助方先生管理教研組各項事務，協同制定過程控制學科的建設規劃，建立學科教學與科研體系，為過程控制學科的發展奠定了基礎。60年代后期至70年代“文革”期間，方先生靠邊站，她挑起教研組的領導重任，全面領導教研組的各項工作。1976年“文革”結束，方先生重新擔任過程控制教研組主任，她任教研組副主任，協助方先生的工作。1983年之后，方先生年事已高，退居二線，她出任過程控制教研組主任，全身心地投入工作，把過程控制學科推向新臺階，在國內學術界爭得應有的地位。退休后她仍以極大的熱情，關心和支持教研組的工作，保持與教研組的聯系，給予悉心殷切的關注，以自己的經驗，扶植和幫助新的一代成長。

1987年在方崇智先生的指導下，徐用懋教授把CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem，計算機集成制造系統）概念應用到流程工業領域，并于20世紀90年代，帶領科研團隊成功地在福建煉油有限公司實施了國內第一個流程CIMS工程，成為國內流程工業CIMS工程應用的示范。“863”專項鑒定委員會對研究成果給予了高度的評價：“該項目立項起點高，在CIMS思想的指導下，遵循全面規劃、分步實施、效益驅動的原則，融合了多種高新技術，取得了明顯的經濟效益和社會效益”。該研究成果獲得了國家科技部《一九九七年度CIMS應用領先企業》獎和中國石化集團公司1998年度科技進步二等獎。流程CIMS作為一項高技術，集成了計算機技術、信息技術和自動化技術，形成了一種綜合自動化系統，可對流程工業生產過程的物流、能源流、生產與經營過程的信息流和企業運作的資金流進行有效的控制和協調，以提高產品質量、增加產品產量、降低生產成本、增強企業競爭力。這一開拓性的科研工作，將過程控制學科推向流程工業綜合自動化的新高度，對過程控制學科的發展產生了深遠的影響。

在復雜過程建模方面，徐用懋教授也是果實累累，尤其是關于多元精餾系統的建模成果在工業過程中的應用，對學科發展起到了推動作用。多元精餾是利用混合物各組分揮發度不同將各組分加以分離的一種工藝過程，是一種多參數、非線性、緊耦合，且具有時變特性的過程。多年來，徐用懋教授及其團隊一直堅持研究多元精餾過程的動態模型及其控制問題，并得到方崇智先生的悉心指導，在以下諸多方面取得重要的研究成果：建立了精餾塔的嚴格動態機理模型，稱為“逐板模型”。該模型有較高的可靠性和實用性，精度亦能滿足工程需要；提出了一種精餾塔的“分塊簡捷模型”，針對每一種標準分離模塊，給出了新的分離函數計算法，克服了其他分塊模型可能存在的初始動態誤差影響；提出了一種基于“分塊簡捷模型”的組分在線估計方法，實現了物料組分的“軟測量”，并成功地用于構建組分—溫度串級控制系統，獲得穩定的控制性能；建立了精餾塔的調節通道和干擾通道的雙線性模型，實現了基于雙線性模型的精餾塔自適應控制；應用多元傳質理論，提出了“分離效率函數”概念，改進了Krishnamuthy和Taylor速率模型，并利用傳質、傳熱速率方程表征實際塔板上的傳遞過程，避免了對板效率的估算，提高了模型的可靠性、精確度和適應性，并將模型應用于某大型芳烴裝置的抽余液塔系統，獲得了與實測數據一致的應用效果；通過研究基于速率方程的多元精餾塔非平衡級動態模型，利用“分離效率函數”，提出了一種通用的多元精餾塔非平衡級動態仿真模型及其求解方法，縮短了模型計算時間，提高了模型的實用性；通過分析精餾塔的穩態特性，建立了以經濟效益為目標的精餾塔穩態優化模型，保證了優化結果的準確性；同時導出了尋優算法，分別對某芳烴吸附分離裝置的抽出液塔、成品塔和抽余液塔系統進行優化計算，有效地提高了產量、節省了能源，獲得了可觀的經濟效益。

金以慧教授—歲月在她臉上留下知識的沉淀，透露出對學術的熱忱和執著。她對本學科的知識體系，無論是前沿理論，還是基礎研究的核心要點，以及國際上的發展動向都很了解。作為學科帶頭人，她勇于探索，為學科發展做出了重要貢獻；工作上，她以身作則，一絲不茍，帶領學科團隊，凝聚成一種力量，不斷取得令人矚目的科研成果。

金以慧教授1959年畢業于清華大學動力機械系，1963年清華大學熱工測量及自動控制專業研究生畢業。她是方崇智先生的首位研究生，畢業后一心一意協助方崇智先生致力于過程控制學科建設，曾經擔任過學科責任教授、自動化系學術委員會主任、自動化系科學與技術研究所所長、自動化系副系主任等多種職務，成為學科的帶頭人與開拓者，帶領團隊，把畢生的精力獻給了過程控制學科的教學與科研。在學科建設方面，她堅決支持方崇智先生將系統建模與辨識、故障檢測與診斷和系統控制與優化三個方面作為學科的發展重點，同時主張開展流程工業計算機集成制造系統的研究，即針對工業過程具有大規模、多變量、非線性、強耦合、不確定性、大時滯、多目標，以及關鍵工藝參數不易在線檢測等特征，研究系統建模、控制、優化與決策等所涉及的理論和工業企業實現設計、生產、銷售、庫存與管理一體化的問題。在教學方面，她接替方先生講授過程控制主干課，編寫“過程控制”教材，堅持教學改革，把過程控制課開成精品課程。在科研方面，她針對連續過程工業生產計劃與調度、雙線性系統自適應控制等領域，深入研究了復雜生產過程的控制與優化理論和方法，包括預測控制、智能調度優化、復雜非線性不確定系統、多維動態系統的控制等，成績斐然。

1996至1999年在國家計委“九五”攻關課題的支持下，金以慧教授團隊聯合化工系陳丙珍院士團隊開發了自主知識產權先進控制軟件，并在中國石化公司蘭州煉油廠常減壓裝置取得了成功應用。該軟件在線控制性能和“卡邊”實時優化效果優于國外軟件，打破了國外先進控制軟件（如HONEYWELL和ASPEN）在中國的壟斷，使國外進口軟件價格降低60%以上。該研究成果獲得了2000年中國石化科技進步一等獎，對促進先進控制理論和技術的發展起到了重要的推動作用。

金以慧教授在開環和閉環優化控制方法方面的研究成果也非常豐碩。由于流程工業過程通常都具有非線性、大滯后、隨機性、強耦合等特性，僅靠控制一般只能滿足穩定生產的基本要求，難以達到保質增產、節能降耗等高效運行的精細化生產目標。金以慧教授及其團隊經過多年的理論探索和實踐，在開環優化操作方面取得了許多重要的研究成果。她們深入研究了原油蒸餾過程輕油收率優化和能耗優化問題，提出了一種以經濟效益為目標、符合生產要求的原油蒸餾過程穩態優化操作方案，提高了輕油收率，降低了能耗；她們提出了一種基于域進化模型的遺傳優化控制算法，通過引入遷徙和聚類算子，用于求解原油蒸餾過程大規模非線性穩態優化問題。

在研究開環優化操作的基礎上，她們又進一步研究了閉環優化控制問題，提出了一種以輕重產品比率作為主要被控變量，實現了輕重產品比率和分離度的在線優化控制方案；同時，她們通過深入剖析精餾原理和精餾塔的物料平衡及組分平衡關系，揭示了輕重產品比率和分離度是決定產品質量穩定的主要因素。該研究成果2004年在中石化滄州石化公司20萬噸小型氣體分餾裝置上得到應用，實現了連續、平穩、高效運行，投用率達到90%以上，獲得了可觀的經濟效益。針對加熱過程現有控制方法難以長期有效運行、熱效率在線優化一直難以解決的問題，她們提出了一種基于動態前饋—穩態反饋思想，結合預測控制算法的綜合優化閉環解決方案，對加熱過程的出口參數控制、支路平衡、煙風控制等一系列問題，綜合設計了長期有效、能自運行的控制方法，以保障系統長期有效自運行的能力。

徐博文教授—實驗室不僅是教學的場所，更是培養人才的搖籃。她擔任學科實驗室主任期間，憑借這種觀念，堅持把實驗室搭建成學生成長的教學平臺，以培養學生具有扎實的理論基礎、熟練的實驗技能、獨立解決問題的能力和團隊合作的精神為擔當，始終不忘學科實驗室的建設宗旨，一心一意地致力于學科實驗室的建設和發展，想盡辦法讓學科實驗室在教學中高效發揮作用。

徐博文教授1959年畢業于清華大學動力機械系，自調回清華后，接任學科實驗室主任工作，她以身作則，積極推動學科實驗室建設。在方崇智先生提出的“沒有實驗室水平就沒有專業水平”的理念指導下，她全力建設各類教學或具有研究性質的實驗設備與系統，把學科實驗室建成為促進學科發展的重要基地。在方崇智先生的指導和支持下，她親自參與設計建設了多套教學實驗設備，如熱交換器模擬控制系統、水力模擬控制系統等，不僅為控制系統課程提供了有關的教學實驗，還支撐了課程設計、畢業設計、課外科技活動和研究生論文實驗研究等環節，為教學和科學研究創造了必要的實驗場地，也讓實驗室成為我國高校過程控制界高水平的學科實驗室。

徐博文教授是方先生強調實驗教學、實驗研究的得力助手，是一位合格盡職的學科實驗室主任，她引領學科實驗室發展，為科研與教學的順利開展提供了堅實的保障。她本人又擁有深厚的學術造詣，憑借豐富的專業知識儲備，高瞻遠矚地規劃和建設學科實驗室，助力學科建設。她從全局進行統籌，合理規劃學科實驗室的空間布局，依據學科實驗項目的特性與需求，配置各類儀器設備，確保資源利用達到最大化。她又善于挖掘每位實驗室成員的優勢與潛力，合理分配工作任務，激發團隊的創新活力與協作精神，充分發揮學科實驗室的功能與作用。

除了繁重的實驗室工作外，徐博文教授還積極參加科學研究。早在上個世紀80年代后期，她就參與了天津石化公司芳烴聯合裝置計算機監控系統項目，負責芳烴聯合裝置精餾塔的建模優化工作，通過對精餾塔的機理建模，實現裝置的優化操作，以提高產品的質量和最好的經濟效益。

在福建煉油廠計算機集成制造系統項目中，徐博文教授及其團隊在研究石化生產過程原油常壓蒸餾裝置的機理建模與優化操作方面取得了許多重要成果。她們提出了一種基于虛擬組分的建模方法，建立了復雜原油蒸餾過程的穩態機理模型，并采用泡點—流量加和（BP-SR）的混合算法，對MESH方程進行分割迭代計算，計算收斂性好、精度高。她們提出了一種模型在線校正方法，實現了原油蒸餾過程的嚴格機理模型的在線運行，對原油性質變化、生產方案切換具有很強的適應性，對實現原油蒸餾過程在線優化操作和在線閉環優化控制具有重要的工程應用價值。后來她們又提出了一種全流程實沸點蒸餾曲線的擴展方法，并在原油物性數據的支持下，建立了一個內置的在線模型原油物性數據庫，為模型計算提供了數據支持。她們提出了一種基于徑向基函數神經網絡在線訓練的產品質量估計方法，建立了常壓蒸餾塔常三線柴油90%點質量在線估計模型，應用表明模型估計精度較高。

在揚子石化公司的科研項目中，她承擔了聚丙烯熔融指數軟測量課題。熔融指數是聚丙烯生產過程中的一項重要質量指標，但缺乏有效的在線測量手段，只能靠每4小時取樣進行實驗室化驗，根據化驗結果去調整相關的過程參數，由于滯后太大，嚴重影響產品質量。熔融指數的軟測量就是建立生產過程中與熔融指數相關的各種可測參數與熔融指數之間的數學模型，可以實現熔融指數的在線預測，以便及時調整過程參數，保證了產品的質量，提高了生產的經濟效益。

幾十年來，徐用懋教授、金以慧教授和徐博文教授一直協助方崇智先生，共謀學科建設大計。在方崇智先生的領導下，她們長期攜手并肩，緊密合作，以不讓須眉的氣魄與智慧、不懈的努力和無私的奉獻，在教學、科研和實驗室建設等方面，共同推動過程控制學科向前發展，成為學科建設和發展不斷前進的中堅力量。

在辦學思想問題上，三位巾幗須眉是方崇智先生教育思想的堅定支持者和有力貫徹者，支持方崇智先生堅持專業學科教育要面向科技和工業發展的需要，面向國民經濟建設；堅持本科畢業生必須具備堅實的理論基礎和系統的專業知識；堅持理論必須聯系實際，加強教學實踐環節，包括課程實驗、課程設計、生產實習和畢業設計等；堅持專業學科教學體系和課程設置必須跟上時代的發展；不斷推進方崇智先生的“服務國民經濟、重基礎理論、重實踐”的辦學思想向縱深發展。

在學科發展問題上，三位巾幗須眉自始至終協助方崇智先生把握學科服務對象和學科活力與可持續性發展。過程控制學科是從熱能動力裝置專業下的自動化專門化分支發展成為熱工量測及自動控制專業的，為明確學科服務對象、增強學科活力、堅定學科可持續發展，三位巾幗須眉密切配合，深入各工業部門進行廣泛的調研，了解國民經濟主要工業過程對自動控制和專業人才的需求，確定學科的服務對象；關注高等院校的發展動向，加強與各高校的聯系，學習兄弟院校相關學科的科研面向、教學安排、實驗室建設等，明確學科的發展特色；不斷探索和開拓新的研究領域和研究方向，堅定科學可持續性發展方向，使學科研究和研究成果始終走在國內高校的前列。

在人才培養與課程設置問題上，方崇智先生特別重視培養學生的實際動手能力，重視實踐教學。三位巾幗須眉大力支持方先生的想法，身體力行，同時積極與時俱進地推進新的學科課程體系建設，制訂學科人才培養計劃，把現代控制理論、過程建模理論、智能優化理論、故障診斷理論擺到課程體系的重要位置，將過程控制學科方向的課程設置和教學水準推向新的高度，在全國高校過程控制學科的教學中起到了引領作用。

徐用懋、金以慧和徐博文三位巾幗須眉始終以學科建設發展為責任，認認真真，忠于職守，從教近五十年，不忘初心，默默躬耕，幾十年如一日，為過程控制學科建設殫精竭慮。從上個世紀80年代起，她們就開始培養研究生，憑借深厚的學術造詣和獨特的育人方法，用自己的智慧和汗水，為國家和社會造就了一批高層次的專業碩士和博士人才，已然桃李滿天下。如今學子遍四方，成為各行各業的中流砥柱，這是她們教師生涯的最大驕傲、辛勤付出的最好禮贊、人生成就的最高榮譽。

回顧過往，歷歷在目，在荏苒歲月中她們為教育事業的拼搏精神和無私奉獻為教研組的同仁們所敬佩，為學界的同行們所尊重。

祝賀徐用懋教授、金以慧教授、徐博文教授90壽辰！祝她們健康長壽，家庭幸福！

作者簡介：

蕭德云，男，教授，博士生導師，曾任清華大學自動化系教學委員會主任。

王桂增，男，教授，博士生導師，清華大學自動化系原系主任。

葉　昊，男，教授，博士生導師，曾任清華大學自動化系過程控制研究所所長。

熊智華，男，副教授，清華大學自動化系控制與決策研究所黨支部書記。

王京春，男，曾為清華大學自動化系研究員，現任中國科技會堂黨委書記、總經理。

參考文獻：

[1]清華大學自動化系.清華大學自動化系建系40周年(1970-2010)紀念冊.北京,2010.

[2]清華大學自動化系.自強厚德，紫冬日新——清華大學自動化系建系50周年(1970-2020)紀念文集.北京,2020.

[3]方崇智百年誕辰紀念冊編委會.崇教德育人,智周才報國——方崇智百年誕辰紀念冊.清華大學出版社,北京,2019.

[4]如：德國Duisburg-Essen大學，P.M.Frank、丁先春;加拿大Alberta大學，D.G.Fisher、S.L.Shah、黃彪、陳通文；日本九州大學，相良節夫；香港嶺南大學，秦泗釗(原在SouthernCalifornia大學)；英國Brunel大學，王子棟，英國Newcastle大學，J.Morris、張杰；美國Purdue大學，J.T.Williams；美國Foxboro公司，F.G.Shinskey等教授。

摘自《自動化博覽》2025年9月刊