★清华大学萧德云，王桂增，叶昊，熊智华，王京春

过程控制专业学科创建于1960年，在方崇智先生的带领下，披荆斩棘，从弱到强，享誉清华，闻名全国，迄今该学科综合实力一直位居全国高校前列，动态系统故障诊断理论方面的研究处于国际先进行列。徐用懋、金以慧和徐博文三位教授在20世纪过程控制学科发展壮大过程中起到了中坚力量的作用。巾帼没把须眉让，她们以自己的智慧和坚韧的毅力，为过程控制学科的建设和发展默默耕耘，立下汗马功劳。今年正值三位教授90华诞，笔者毅然提笔为她们写篇赞文，诠注她们为过程控制学科建设撑起的那片天，赞颂她们在过程控制领域的敬业精神和贡献，并恭祝她们90寿辰快乐，身体健康！

过程控制是控制科学与工程学科的一门重要分支，用于化学、物理、生化、相变、能量转换和传热传质等复杂反应过程及与之相伴随的连续生产过程的控制，行业包括化工、炼油、电力、钢铁、制药等工业生产过程。过程控制通常需要运用仪器仪表、控制理论和计算机等技术，设计合理的控制系统，以确保生产过程的稳定、高效和安全运行。比如，控制化工生产过程不稳定反应器的温度、压力、流量、转化率等参数，使反应过程安全、有效工作。过程控制涉及被控对象特性的理解、控制方案的设计、控制器参数的确定、控制性能分析、过程建模与操作优化等方面。

过程控制学科发展日新月异，充满活力，发展至今大致经历了5个阶段：（1）以机械/电子调节器和简单控制系统为主，解决了线性定常系统的控制问题，实现了单回路和串级控制，形成了经典控制时期。（2）运用计算机技术研究具有非线性、多变量和时变等特征的复杂控制系统仿真和应用，进入了基于计算机的现代控制时期。（3）综合运用计算机（Computer）技术、控制（Control）技术、通信（Communication）技术，构成了集散控制系统（DistributedControlSystem，DCS），形成了具有集中操作、综合管理和分散控制的计算机控制系统，研究包括最优控制、模型预测控制、软测量控制等先进控制系统的仿真与应用，进入了集散式计算机控制时期。（4）现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）的出现，把“分散控制”发展到“现场控制”，数据传输方式从“点到点”发展成“总线”，推进了控制系统向分布式发展，形成了分布式计算机控制时期。（5）随着计算机技术、网络技术、人工智能技术的发展，过程控制学科正朝着网络化、集成化和智能化方向发展，构成了基于大数据技术、海量数据分析、深度数据挖掘的优化控制、调度、管理、操作一体化方案，结合人工智能，在综合自动化框架下实现自适应控制、自整定控制、自容错控制、鲁棒控制等，迎来计算机智能综合自动化时期。

清华大学过程控制学科自创建以来，不断探索和创新，学术地位在国内高校中名列前茅。在科研方面，动态系统故障诊断、先进控制理论、模型预测控制、智能优化控制等方面的研究成果丰硕，特别是在动态系统故障诊断与智能维护方面的理论与技术研究在国际上处于前沿行列。在教学方面，学科教学课程体系完善，涵盖过程辨识、过程建模与优化、控制系统设计等优质课程，实践教学能力强，为学生提供各类先进实验设备、各类学科竞赛条件等。在学术合作与交流方面，与国内众多企业和高校紧密合作，携手将科研成果快速有效地转化应用到实际生产过程中；与国际知名高校和著名学者保持紧密和深度的交流※，不断引入国际前沿理念和技术，推动学科持续发展。学科师资力量雄厚，老中青结合，既有深耕传统领域、奠定学科理论基础的资深教授，也有在新兴交叉领域开拓创新的中青年才俊。他们在各自的研究方向上引领学术前沿，在国际顶尖学术期刊上高频率发表有影响力的学术论文，尤其智能优化和调度优化方面的论文每每成为高被引论文，作者上榜全球高被引科学家（HighlyCitedResearchers，HCR）名录^[4]；承担大量的国家级和省部级科研项目，涵盖基础研究、应用研究和技术开发等多个层面，研究成果和获得的国家级奖项和部级奖项层出不穷。

谈起清华大学过程控制学科的过去和现在，不能不提到毕生致力于过程控制学科建设的三位巾帼须眉—徐用懋教授、金以慧教授和徐博文教授。徐用懋教授1958年毕业于清华大学，今年90周岁；金以慧和徐博文教授1959年毕业于清华大学，今年也都90虚岁，她们为过程控制学科的建设与发展奉献了近50个春秋。三位巾帼须眉都是过程控制学科的前辈，撑起了20世纪过程控制学科建设的大半边天，为过程控制学科的建设与发展辛勤耕耘，执着探索，功不可没。

徐用懋教授—自1960年开始，先后担任教研组支部书记、教研组副主任和主任三十多个春秋。她工作雷厉风行，精明强干，始终以发展过程控制学科为己任，以富有担当的精神与远见、出色的领导力、开放包容的态度和沟通协调能力，带领教研组不断前行，推动过程控制学科的建设与发展。

徐用懋教授1958年毕业于清华大学动力机械系，毕业后在方崇智先生领导下，亲身参与了组建热能动力装置专业自动化专门化和1960年成立的热工量测及自动控制专业（过程控制学科的前身）。上个世纪60年代，方崇智先生任教研组主任，她任教研组支部书记，辅助方先生管理教研组各项事务，协同制定过程控制学科的建设规划，建立学科教学与科研体系，为过程控制学科的发展奠定了基础。60年代后期至70年代“文革”期间，方先生靠边站，她挑起教研组的领导重任，全面领导教研组的各项工作。1976年“文革”结束，方先生重新担任过程控制教研组主任，她任教研组副主任，协助方先生的工作。1983年之后，方先生年事已高，退居二线，她出任过程控制教研组主任，全身心地投入工作，把过程控制学科推向新台阶，在国内学术界争得应有的地位。退休后她仍以极大的热情，关心和支持教研组的工作，保持与教研组的联系，给予悉心殷切的关注，以自己的经验，扶植和帮助新的一代成长。

1987年在方崇智先生的指导下，徐用懋教授把CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem，计算机集成制造系统）概念应用到流程工业领域，并于20世纪90年代，带领科研团队成功地在福建炼油有限公司实施了国内第一个流程CIMS工程，成为国内流程工业CIMS工程应用的示范。“863”专项鉴定委员会对研究成果给予了高度的评价：“该项目立项起点高，在CIMS思想的指导下，遵循全面规划、分步实施、效益驱动的原则，融合了多种高新技术，取得了明显的经济效益和社会效益”。该研究成果获得了国家科技部《一九九七年度CIMS应用领先企业》奖和中国石化集团公司1998年度科技进步二等奖。流程CIMS作为一项高技术，集成了计算机技术、信息技术和自动化技术，形成了一种综合自动化系统，可对流程工业生产过程的物流、能源流、生产与经营过程的信息流和企业运作的资金流进行有效的控制和协调，以提高产品质量、增加产品产量、降低生产成本、增强企业竞争力。这一开拓性的科研工作，将过程控制学科推向流程工业综合自动化的新高度，对过程控制学科的发展产生了深远的影响。

在复杂过程建模方面，徐用懋教授也是果实累累，尤其是关于多元精馏系统的建模成果在工业过程中的应用，对学科发展起到了推动作用。多元精馏是利用混合物各组分挥发度不同将各组分加以分离的一种工艺过程，是一种多参数、非线性、紧耦合，且具有时变特性的过程。多年来，徐用懋教授及其团队一直坚持研究多元精馏过程的动态模型及其控制问题，并得到方崇智先生的悉心指导，在以下诸多方面取得重要的研究成果：建立了精馏塔的严格动态机理模型，称为“逐板模型”。该模型有较高的可靠性和实用性，精度亦能满足工程需要；提出了一种精馏塔的“分块简捷模型”，针对每一种标准分离模块，给出了新的分离函数计算法，克服了其他分块模型可能存在的初始动态误差影响；提出了一种基于“分块简捷模型”的组分在线估计方法，实现了物料组分的“软测量”，并成功地用于构建组分—温度串级控制系统，获得稳定的控制性能；建立了精馏塔的调节通道和干扰通道的双线性模型，实现了基于双线性模型的精馏塔自适应控制；应用多元传质理论，提出了“分离效率函数”概念，改进了Krishnamuthy和Taylor速率模型，并利用传质、传热速率方程表征实际塔板上的传递过程，避免了对板效率的估算，提高了模型的可靠性、精确度和适应性，并将模型应用于某大型芳烃装置的抽余液塔系统，获得了与实测数据一致的应用效果；通过研究基于速率方程的多元精馏塔非平衡级动态模型，利用“分离效率函数”，提出了一种通用的多元精馏塔非平衡级动态仿真模型及其求解方法，缩短了模型计算时间，提高了模型的实用性；通过分析精馏塔的稳态特性，建立了以经济效益为目标的精馏塔稳态优化模型，保证了优化结果的准确性；同时导出了寻优算法，分别对某芳烃吸附分离装置的抽出液塔、成品塔和抽余液塔系统进行优化计算，有效地提高了产量、节省了能源，获得了可观的经济效益。

金以慧教授—岁月在她脸上留下知识的沉淀，透露出对学术的热忱和执着。她对本学科的知识体系，无论是前沿理论，还是基础研究的核心要点，以及国际上的发展动向都很了解。作为学科带头人，她勇于探索，为学科发展做出了重要贡献；工作上，她以身作则，一丝不苟，带领学科团队，凝聚成一种力量，不断取得令人瞩目的科研成果。

金以慧教授1959年毕业于清华大学动力机械系，1963年清华大学热工测量及自动控制专业研究生毕业。她是方崇智先生的首位研究生，毕业后一心一意协助方崇智先生致力于过程控制学科建设，曾经担任过学科责任教授、自动化系学术委员会主任、自动化系科学与技术研究所所长、自动化系副系主任等多种职务，成为学科的带头人与开拓者，带领团队，把毕生的精力献给了过程控制学科的教学与科研。在学科建设方面，她坚决支持方崇智先生将系统建模与辨识、故障检测与诊断和系统控制与优化三个方面作为学科的发展重点，同时主张开展流程工业计算机集成制造系统的研究，即针对工业过程具有大规模、多变量、非线性、强耦合、不确定性、大时滞、多目标，以及关键工艺参数不易在线检测等特征，研究系统建模、控制、优化与决策等所涉及的理论和工业企业实现设计、生产、销售、库存与管理一体化的问题。在教学方面，她接替方先生讲授过程控制主干课，编写“过程控制”教材，坚持教学改革，把过程控制课开成精品课程。在科研方面，她针对连续过程工业生产计划与调度、双线性系统自适应控制等领域，深入研究了复杂生产过程的控制与优化理论和方法，包括预测控制、智能调度优化、复杂非线性不确定系统、多维动态系统的控制等，成绩斐然。

1996至1999年在国家计委“九五”攻关课题的支持下，金以慧教授团队联合化工系陈丙珍院士团队开发了自主知识产权先进控制软件，并在中国石化公司兰州炼油厂常减压装置取得了成功应用。该软件在线控制性能和“卡边”实时优化效果优于国外软件，打破了国外先进控制软件（如HONEYWELL和ASPEN）在中国的垄断，使国外进口软件价格降低60%以上。该研究成果获得了2000年中国石化科技进步一等奖，对促进先进控制理论和技术的发展起到了重要的推动作用。

金以慧教授在开环和闭环优化控制方法方面的研究成果也非常丰硕。由于流程工业过程通常都具有非线性、大滞后、随机性、强耦合等特性，仅靠控制一般只能满足稳定生产的基本要求，难以达到保质增产、节能降耗等高效运行的精细化生产目标。金以慧教授及其团队经过多年的理论探索和实践，在开环优化操作方面取得了许多重要的研究成果。她们深入研究了原油蒸馏过程轻油收率优化和能耗优化问题，提出了一种以经济效益为目标、符合生产要求的原油蒸馏过程稳态优化操作方案，提高了轻油收率，降低了能耗；她们提出了一种基于域进化模型的遗传优化控制算法，通过引入迁徙和聚类算子，用于求解原油蒸馏过程大规模非线性稳态优化问题。

在研究开环优化操作的基础上，她们又进一步研究了闭环优化控制问题，提出了一种以轻重产品比率作为主要被控变量，实现了轻重产品比率和分离度的在线优化控制方案；同时，她们通过深入剖析精馏原理和精馏塔的物料平衡及组分平衡关系，揭示了轻重产品比率和分离度是决定产品质量稳定的主要因素。该研究成果2004年在中石化沧州石化公司20万吨小型气体分馏装置上得到应用，实现了连续、平稳、高效运行，投用率达到90%以上，获得了可观的经济效益。针对加热过程现有控制方法难以长期有效运行、热效率在线优化一直难以解决的问题，她们提出了一种基于动态前馈—稳态反馈思想，结合预测控制算法的综合优化闭环解决方案，对加热过程的出口参数控制、支路平衡、烟风控制等一系列问题，综合设计了长期有效、能自运行的控制方法，以保障系统长期有效自运行的能力。

徐博文教授—实验室不仅是教学的场所，更是培养人才的摇篮。她担任学科实验室主任期间，凭借这种观念，坚持把实验室搭建成学生成长的教学平台，以培养学生具有扎实的理论基础、熟练的实验技能、独立解决问题的能力和团队合作的精神为担当，始终不忘学科实验室的建设宗旨，一心一意地致力于学科实验室的建设和发展，想尽办法让学科实验室在教学中高效发挥作用。

徐博文教授1959年毕业于清华大学动力机械系，自调回清华后，接任学科实验室主任工作，她以身作则，积极推动学科实验室建设。在方崇智先生提出的“没有实验室水平就没有专业水平”的理念指导下，她全力建设各类教学或具有研究性质的实验设备与系统，把学科实验室建成为促进学科发展的重要基地。在方崇智先生的指导和支持下，她亲自参与设计建设了多套教学实验设备，如热交换器模拟控制系统、水力模拟控制系统等，不仅为控制系统课程提供了有关的教学实验，还支撑了课程设计、毕业设计、课外科技活动和研究生论文实验研究等环节，为教学和科学研究创造了必要的实验场地，也让实验室成为我国高校过程控制界高水平的学科实验室。

徐博文教授是方先生强调实验教学、实验研究的得力助手，是一位合格尽职的学科实验室主任，她引领学科实验室发展，为科研与教学的顺利开展提供了坚实的保障。她本人又拥有深厚的学术造诣，凭借丰富的专业知识储备，高瞻远瞩地规划和建设学科实验室，助力学科建设。她从全局进行统筹，合理规划学科实验室的空间布局，依据学科实验项目的特性与需求，配置各类仪器设备，确保资源利用达到最大化。她又善于挖掘每位实验室成员的优势与潜力，合理分配工作任务，激发团队的创新活力与协作精神，充分发挥学科实验室的功能与作用。

除了繁重的实验室工作外，徐博文教授还积极参加科学研究。早在上个世纪80年代后期，她就参与了天津石化公司芳烃联合装置计算机监控系统项目，负责芳烃联合装置精馏塔的建模优化工作，通过对精馏塔的机理建模，实现装置的优化操作，以提高产品的质量和最好的经济效益。

在福建炼油厂计算机集成制造系统项目中，徐博文教授及其团队在研究石化生产过程原油常压蒸馏装置的机理建模与优化操作方面取得了许多重要成果。她们提出了一种基于虚拟组分的建模方法，建立了复杂原油蒸馏过程的稳态机理模型，并采用泡点—流量加和（BP-SR）的混合算法，对MESH方程进行分割迭代计算，计算收敛性好、精度高。她们提出了一种模型在线校正方法，实现了原油蒸馏过程的严格机理模型的在线运行，对原油性质变化、生产方案切换具有很强的适应性，对实现原油蒸馏过程在线优化操作和在线闭环优化控制具有重要的工程应用价值。后来她们又提出了一种全流程实沸点蒸馏曲线的扩展方法，并在原油物性数据的支持下，建立了一个内置的在线模型原油物性数据库，为模型计算提供了数据支持。她们提出了一种基于径向基函数神经网络在线训练的产品质量估计方法，建立了常压蒸馏塔常三线柴油90%点质量在线估计模型，应用表明模型估计精度较高。

在扬子石化公司的科研项目中，她承担了聚丙烯熔融指数软测量课题。熔融指数是聚丙烯生产过程中的一项重要质量指标，但缺乏有效的在线测量手段，只能靠每4小时取样进行实验室化验，根据化验结果去调整相关的过程参数，由于滞后太大，严重影响产品质量。熔融指数的软测量就是建立生产过程中与熔融指数相关的各种可测参数与熔融指数之间的数学模型，可以实现熔融指数的在线预测，以便及时调整过程参数，保证了产品的质量，提高了生产的经济效益。

几十年来，徐用懋教授、金以慧教授和徐博文教授一直协助方崇智先生，共谋学科建设大计。在方崇智先生的领导下，她们长期携手并肩，紧密合作，以不让须眉的气魄与智慧、不懈的努力和无私的奉献，在教学、科研和实验室建设等方面，共同推动过程控制学科向前发展，成为学科建设和发展不断前进的中坚力量。

在办学思想问题上，三位巾帼须眉是方崇智先生教育思想的坚定支持者和有力贯彻者，支持方崇智先生坚持专业学科教育要面向科技和工业发展的需要，面向国民经济建设；坚持本科毕业生必须具备坚实的理论基础和系统的专业知识；坚持理论必须联系实际，加强教学实践环节，包括课程实验、课程设计、生产实习和毕业设计等；坚持专业学科教学体系和课程设置必须跟上时代的发展；不断推进方崇智先生的“服务国民经济、重基础理论、重实践”的办学思想向纵深发展。

在学科发展问题上，三位巾帼须眉自始至终协助方崇智先生把握学科服务对象和学科活力与可持续性发展。过程控制学科是从热能动力装置专业下的自动化专门化分支发展成为热工量测及自动控制专业的，为明确学科服务对象、增强学科活力、坚定学科可持续发展，三位巾帼须眉密切配合，深入各工业部门进行广泛的调研，了解国民经济主要工业过程对自动控制和专业人才的需求，确定学科的服务对象；关注高等院校的发展动向，加强与各高校的联系，学习兄弟院校相关学科的科研面向、教学安排、实验室建设等，明确学科的发展特色；不断探索和开拓新的研究领域和研究方向，坚定科学可持续性发展方向，使学科研究和研究成果始终走在国内高校的前列。

在人才培养与课程设置问题上，方崇智先生特别重视培养学生的实际动手能力，重视实践教学。三位巾帼须眉大力支持方先生的想法，身体力行，同时积极与时俱进地推进新的学科课程体系建设，制订学科人才培养计划，把现代控制理论、过程建模理论、智能优化理论、故障诊断理论摆到课程体系的重要位置，将过程控制学科方向的课程设置和教学水准推向新的高度，在全国高校过程控制学科的教学中起到了引领作用。

徐用懋、金以慧和徐博文三位巾帼须眉始终以学科建设发展为责任，认认真真，忠于职守，从教近五十年，不忘初心，默默躬耕，几十年如一日，为过程控制学科建设殚精竭虑。从上个世纪80年代起，她们就开始培养研究生，凭借深厚的学术造诣和独特的育人方法，用自己的智慧和汗水，为国家和社会造就了一批高层次的专业硕士和博士人才，已然桃李满天下。如今学子遍四方，成为各行各业的中流砥柱，这是她们教师生涯的最大骄傲、辛勤付出的最好礼赞、人生成就的最高荣誉。

回顾过往，历历在目，在荏苒岁月中她们为教育事业的拼搏精神和无私奉献为教研组的同仁们所敬佩，为学界的同行们所尊重。

祝贺徐用懋教授、金以慧教授、徐博文教授90寿辰！祝她们健康长寿，家庭幸福！

作者简介：

萧德云，男，教授，博士生导师，曾任清华大学自动化系教学委员会主任。

王桂增，男，教授，博士生导师，清华大学自动化系原系主任。

叶　昊，男，教授，博士生导师，曾任清华大学自动化系过程控制研究所所长。

熊智华，男，副教授，清华大学自动化系控制与决策研究所党支部书记。

王京春，男，曾为清华大学自动化系研究员，现任中国科技会堂党委书记、总经理。

参考文献：

[1]清华大学自动化系.清华大学自动化系建系40周年(1970-2010)纪念册.北京,2010.

[2]清华大学自动化系.自强厚德，紫冬日新——清华大学自动化系建系50周年(1970-2020)纪念文集.北京,2020.

[3]方崇智百年诞辰纪念册编委会.崇教德育人,智周才报国——方崇智百年诞辰纪念册.清华大学出版社,北京,2019.

[4]如：德国Duisburg-Essen大学，P.M.Frank、丁先春;加拿大Alberta大学，D.G.Fisher、S.L.Shah、黄彪、陈通文；日本九州大学，相良节夫；香港岭南大学，秦泗钊(原在SouthernCalifornia大学)；英国Brunel大学，王子栋，英国Newcastle大学，J.Morris、张杰；美国Purdue大学，J.T.Williams；美国Foxboro公司，F.G.Shinskey等教授。

摘自《自动化博览》2025年9月刊