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“化工过程智能设计”微专业

发布日期：2024-12-24 作者: 浏览数：分享到：

“化工过程智能设计”微专业

01.微专业名称

化工过程智能设计——利用人工智能、机器学习和模型化等技术，通过模拟和优化设计过程来提高化工过程开发与设计的效率和质量，实现更快速、更智能的设计决策和创新，旨在利用先进技术和算法来辅助化学工程师创造性的设计工作。

化工过程智能设计微专业依托化学工程与工艺国家级一流专业和国家级特色专业，在教育部新工科建设的背景下，培养面向国家化工产业智能化、绿色化转型升级需求，掌握现代设计方法与工具，进行化工工艺设计的能力，同时具备人工智能、软件工程和过程控制等知识和技能的复合型人才。

02.微专业特色

化工过程智能设计是在我院化学工程与技术本科专业的基础上，拓展与提高到将化工过程数字化的专门人才培养方向，主要特色如下：

（1）面向新工科，注重跨专业融合交叉。通过融合化工过程、先进控制、科学计算等专业知识，培养学生跨专业思维和解决复杂化工问题能力。

（2）注重实践能力的培养，强化数字化化工过程设计核心能力。通过案例分析、项目实践等形式，培养学生运用智能技术解决实际化工单元过程仿真、过程优化、风险分析、数字孪生等问题。

（3）聚焦数字化技术。通过人工智能、机器学习等技术，实现对化工数据分析、工艺系统参数和结构的智能优化。

03.培养目标

化工过程智能设计微专业培养深刻理解化学工程基础，熟悉先进化工控制系统，人工智能和科学计算方法；具备化工过程建模、仿真与优化能力；具备工程伦理、创新思维、跨专业协作、终身学习意识，能在化工、资源、能源、环保等领域从事生产运行与技术管理、工程设计、技术开发、科学研究等的应用型高级工程技术人才。

04.课程设置

微专业共设置化工智能设计导论、化工过程模拟与优化、化工过程控制系统、机器学习在化工中的应用4门核心课程，采用理论教学+仿真实践结合的教学方式。

课程设置

课程名称	学分	学时数				考核方式	开课时间
课程名称	学分	总学时	理论	实验	实践	考核方式	开课时间
化工智能设计导论	2	32	32			开卷考试	第五学期
化工过程模拟与优化	4	64	48		16	开卷考试	第五学期
化工过程控制系统	3	48	32		16	开卷考试	第六学期
机器学习在化工中的应用	3	48	32		16	开卷考试	第六学期
合计	12	192	144		48

l 《化工智能设计导论》主要内容包括（1）化工过程建模基本原理、方法和技术，探讨建立化工过程模型的重要性和应用场景，包括动态模拟、静态模拟等内容。（2）计算机辅助化工过程设计（CAPD）的方法和工具，主要包括工艺流程模拟软件、工艺安全评价软件、风险评估软件、三维建模软件。（3）机器学习算法原理及常用技术，结合化工领域实际案例，讨论机器学习在化工过程优化、故障诊断等方面的应用。
	l 《化工过程模拟与优化》主要内容包括（1）化工过程稳态和动态模拟的基本概念、方法和工具，包括建立过程模型、选择模拟软件等内容；（2）热力学方法及参数回归；（3）典型化工输送、分离和反应单元稳态模拟技术及工具，学习典型化工单元的模型并进行模拟与优化；（4）化工过程节能技术。
l 《化工过程控制系统》主要内容包括（1）简单控制系统，结构、组成与设计；（2）复杂控制系统，如串级控制系统、均匀控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、选择性控制系统、分程控制系统及自适应控制系统、自校正控制系统、智能控制等；（3）典型化工单元的控制方案，如离心泵、往复泵、压缩机、传热设备、精馏塔、化学反应器的自动控制等；（4）利用Aspen Plus进行典型化工单元动态仿真，设计控制方案。
		l 《机器学习在化工中的应用》主要内容包（1）机器学习的基本概念：机器学习的启源、发展历史、特征、数据污染、数据中毒等（2）机器学习基本算法：遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法、模式搜索、随机森林、SVM支持向量机、BP神经网络、RNN循环神经网络、LSTM长短期记忆网络、变量降维等，帮助学生学习机器学习算法的基本原理、拓扑结构、关键参数等。（3）机器学习辅助的化工新技术：基于遗传算法的化工工艺优化、基于LSTM的化工过程故障诊断，通过化工领域最前沿的研究成果，开阔学生视野，培养同时具备人工智能和化学工程知识的复合型人才。增强专业自豪感和认可度。