流程工業主要包括石油、化工、鋼鐵、有色、建材等基礎原材料行業，是國民經濟的支柱和基礎產業，也是我國經濟持續增長的重要支撐力量。

經過數十年發展，我國流程工業產業結構逐步優化，關鍵技術不斷取得突破，已發展成為世界規模最大的流程工業制造國家。然而在流程工業生產制造總體效能上仍與國際先進水平存在差距，體現在資源和能源的利用效率亟需提升、安全和環保問題日益突出等。如何積極應對全球化制造新形勢帶來的機遇和挑戰，有效利用現代信息技術，解決目前流程工業在經營決策層面、生產運行層面、能效安環層面以及信息集成層面存在的瓶頸問題，推進以高效化、綠色化和智能化制造為目標的流程工業穩步發展，實現全局生產、管理以及營銷模式的變革，是流程工業實現高端制造的關鍵所在。

當今時代，信息化與工業化呈現加速融合趨勢，為實現“新工業革命”時代下制造業模式創新與企業變革，我國提出了“中國制造2025”戰略，并提出了“創新、協調、綠色、開發和共享發展”理念。為解決資源、能源與環保的約束問題，提高生產制造水平和效能，流程工業必須貫徹“中國制造2025”發展戰略，利用現代信息技術，以企業生產全局及經營全過程的高效化與綠色化為目標，從工藝流程優化和生產、管理以及營銷模式的變革出發，推進智能優化制造、綠色制造和高端制造，這對促進中國制造業，特別是流程工業提質增效、轉型發展具有重大意義。

近年來，以石化、鋼鐵產業為代表的流程制造行業，急需產業轉型發展的新動能，現有的制造模式存在一些亟待解決的難題，主要是資金流、物質流、能量流和信息流的集成和高效調控，其分別對應信息感知、管理決策、生產運行、能效安環等實際運行層面。

針對流程工業智能優化制造存在的難點和問題，應當重點依托信息物理系統，從以下四個層面入手，解決和突破相關基礎理論與關鍵技術。

首先是在信息感知層面。流程工業企業生產過程優化調控和經營管理優化決策需要大量的實時信息，目前面臨的難點就是如何實現從原料供應、生產運行到產品銷售全流程與全生命周期資源屬性和特殊參量的快速獲取與信息集成。因此，原材料與產品屬性的快速檢測、物流流通軌跡的監測以及部分關鍵過程參量的在線檢測是實現流程工業智能優化制造的前提和基礎。

其次是在管理決策層面。核心是要解決如何深度融合市場和裝置運行特性知識進行管理模式的變革。由于企業生產計劃的不確定因素眾多，原料采購價格和市場需求多變，給企業生產運行和經營管理的決策帶來難題。同時目前企業的原料采購與裝置運行特性關聯度不高、產品生產與市場需求脫節。因此，以大數據、知識型工作自動化為代表的現代信息技術為制造過程計劃和管理的優化決策帶來了契機。

第三是在生產運行層面。流程工業制造過程通常采用由經濟優化層、計劃調度層、先進控制層、基礎控制層等不同功能層組成的分層遞階結構，雖然解決了部分產銷、管控銜接等關鍵技術難題，然而現有分層模式進行操作優化的前提是“穩態假設”，如何根據實際過程的動態實時運行情況，從全局出發協調系統各部分的操作，成為生產過程優化調控的核心。解決該問題，需要將物質轉化機理與裝置運行信息進行深度融合，建立過程價值鏈的表征關系，實現生產過程全流程的協同控制與優化。

最后是在能效安環層面。流程工業產生大量化學污染物，以廢水、廢氣、廢渣甚至危化品等形式排放到環境中，然而，目前中國在危化品監管方面的措施落實不到位，導致危化品事故頻發，其核心就是缺乏生產制造全生命周期安全環境足跡監控與風險控制的手段。鑒于此，如何通過傳感、檢測、控制以及溯源分析等新方法和新技術，突破流程工業安全環境足跡監控與溯源分析及控制的基礎理論與關鍵技術，是實現綠色制造的迫切需求。

流程工業智能優化制造最終要在工程技術層面實現“四化”，即數字化、智能化、網絡化和自動化。同時，在企業生產制造層面也要實現“四化”，即敏捷化、高效化、綠色化和安全化。鑒于此，我們提出流程工業智能優化制造的愿景目標是：在已有的物理制造系統基礎上，充分融合人的知識，應用大數據、云計算、（移動）網絡通訊和人機交互的知識型工作自動化以及虛擬制造等現代信息技術，從生產、管理以及營銷全過程優化出發，推進以高效化、綠色化和智能化為目標的流程工業智能優化制造，不僅要實現制造過程的裝備智能化，而且制造流程、操作方式、管理模式也實現自適應智能優化，使得企業經濟效益和社會效益最大化。

綜上，通過信息化和工業化深度融合實現流程工業智能優化制造仍存在著許多難題，無論是從基礎理論上還是工程實踐中都有很多難關需要一一克服。同時也應看到，智能優化制造對于流程工業的轉型發展具有重大意義。實現流程工業智能優化制造，不僅能夠增加企業效益與社會效益，更能夠提升整個行業的資源配置與運行效率，使我國在流程工業上趕超其他國家，提升國家的整體競爭力。流程工業的智能優化制造對于我國既是機遇，也是挑戰，相信在國家政策支持下，通過行業努力發展，我國的流程工業將會順利進入智能制造時代。