化工信息化技术概论

第1章化学工业企业信息化综述
1.1信息化的基本概念1
1.1.1信息1
1.1.2信息技术2
1.1.3信息化2
1.2企业信息化3
1.2.1企业信息化的概念3
1.2.2企业信息化背景3
1.2.3企业竞争力与信息化的关系4
1.2.4企业的信息活动与信息基础架构5
1.2.5企业信息化中的关键集成技术6
1.3云计算6
1.3.1云计算的基本概念6
1.3.2基于云计算架构的企业信息化发展7
1.3.3云计算驱动企业信息化模式的变革8
1.4化学工业企业信息化9
1.4.1化学工业信息化的发展阶段9
1.4.2我国化学工业的信息化10
1.4.3化学工业的信息化特点11
1.5化工企业信息化的专业技术基础12
1.6信息化对全球化学工业发展的影响15
1.7化学工业信息化目标定位18
本章具体要求19
思考题19
第2章化工过程系统设计与制造的信息化
2.1化学工艺及工程设计信息化20
2.1.1计算机辅助设计（CAD）20
2.1.2计算机辅助工程分析（CAE）22
2.1.3计算机辅助制造（CAM）23
2.1.4计算机辅助工艺设计（CAPP）23
2.1.5计算机辅助过程运行（CAPO）25
2.1.6实例：一种轻型高效精馏塔的计算机辅助设计27
2.2化学工业基于信息化的优选制造模式28
2.2.1准时制生产（JIT）28
2.2.2精益生产（Lean Manufacturing）30
2.2.3敏捷制造（Agile Manufacturing）32
2.2.4柔性制造（Flexible Manufacturing System）33
2.3化工过程故障诊断技术35
2.3.1系统故障诊断的过程与实质35
2.3.2故障诊断的主要方法36
2.3.3化工过程故障诊断发展趋势37
2.3.4实例：大型PET生产过程中基于知识的故障检测和诊断系统38
2.4计算机控制技术40
2.4.1化工过程控制的特点、发展历史及现状40
2.4.2DCS／FCS／CIPS的体系结构41
2.4.3计算机控制技术的特点43
2.4.4化工过程系统计算机控制技术的发展趋势44
2.4.5实例：DCS在纯碱工业应用的实例45
2.5制造执行系统46
2.5.1MES的概念46
2.5.2MES的功能47
2.5.3化学工业的MES体系结构48
2.5.4化学工业MES的关键技术49
2.6人工智能（AI）与专家系统（ES）49
2.6.1人工智能与专家系统的概念49
2.6.2专家系统的应用分类与基本结构50
2.6.3专家系统在化学工业中的应用51
2.6.4实例：工业聚酯装置开停车过程辅助专家系统52
2.6.5基于专家系统的精馏塔智能化控制模型54
2.7实时数据库系统——大数据技术应用55
2.7.1实时数据库系统功能56
2.7.2实时数据库系统结构56
2.7.3实时数据库的数据采集57
2.7.4化工企业实时数据库的重要技术环节57
2.7.5基于实时数据库的大数据技术58
本章具体要求59
思考题59
第3章企业管理信息化／61
3.1企业管理信息化系统的发展61
3.2管理信息系统（MIS）62
3.2.1管理信息系统的构成63
3.2.2管理信息系统的主要任务63
3.3制造资源计划（MRPⅡ）／企业资源计划（ERP）64
3.3.1制造资源计划（MRPⅡ）64
3.3.2企业资源计划（ERP）64
3.4产品数据管理（PDM）65
3.4.1PDM的概念与应用65
3.4.2PDM在化工企业中的地位66
3.4.3PDM软件的基本功能66
3.5人力资源管理（HR）66
3.5.1人力资源管理系统基本功能67
3.5.2人力资源管理的发展新趋势67
3.6客户关系管理（CRM）68
3.7全面质量管理（TQM）69
3.7.1全面质量管理概述69
3.7.2全面质量管理和ISO 9000质量标准70
3.7.3计算机集成质量系统71
3.8决策支持系统（DSS）74
3.8.1决策的分类74
3.8.2决策支持系统74
3.8.3智能决策支持系统75
3.8.4实例1：化工企业再生产投资的决策支持系统76
3.8.5实例2：化工生产管理决策支持系统77
3.9知识管理（KM）78
3.9.1知识管理概念与知识管理三要素78
3.9.2知识管理的目标和层次结构78
3.9.3化学工业企业的知识内涵79
3.9.4化学工业企业的知识模型表达80
3.9.5化工企业的知识模型结构84
3.9.6知识学习84
3.9.7知识发布85
3.10现代集成制造系统（CIMS）86
3.10.1CIMS的应用目标及构成86
3.10.2计算机集成过程系统（CIPS）87
3.10.3CIPS的主要功能89
3.10.4CIPS的关键技术89
3.10.5建设CIPS的基本步骤91
3.11办公自动化系统（OA）91
3.11.1办公自动化的定义91
3.11.2OA的基本功能和支撑技术91
3.11.3实例：一套典型的化学工业企业办公自动化系统92
3.12电子商务（EC）93
3.12.1电子商务的定义93
3.12.2电子商务的发展历程93
3.12.3八种电子商务模型94
3.12.4电子商务平台功能94
3.12.5化工行业电子商务主要应用模式95
本章具体要求96
思考题96
第4章企业资源计划系统／97
4.1企业资源计划（ERP）理论的形成97
4.1.1供应链97
4.1.2ERP概念98
4.1.3ERP的管理思想99
4.2化学工业企业ERP系统结构100
4.2.1化工企业基本业务划分100
4.2.2化工企业的ERP核心技术101
4.2.3化工企业的ERP系统基本结构103
4.3ERP计划层次104
4.3.1经营规划105
4.3.2销售与运作规划105
4.3.3主生产计划106
4.3.4能力需求计划106
4.3.5物料需求计划107
4.3.6生产作业控制108
4.4销售管理108
4.5采购管理109
4.6库存管理111
4.7设备管理112
4.7.1设备管理模式112
4.7.2基于知识的集成化设备管理系统模型113
4.7.3主要的功能及子系统描述114
4.8财务管理115
4.9成本管理116
4.10案例分析118
本章具体要求124
思考题124
第5章化工过程信息化的数字化基础——流程模拟
5.1化工过程系统模拟进展125
5.1.1分子模拟125
5.1.2单元操作过程模拟127
5.1.3流程模拟128
5.1.4计算机技术进步的影响130
5.2流程模拟软件的用途130
5.3流程模拟的几种方法131
5.3.1序贯模块法132
5.3.2联立方程法133
5.3.3联立模块法133
5.4流程模拟软件的组成134
5.4.1输入和输出模块134
5.4.2主控模块134
5.4.3物性数据库135
5.4.4算法子程序、成本估算和经济评价135
5.4.5单元操作模块库136
5.5基于流程模拟的优化技术及应用136
5.5.1生产装置在线模拟优化技术137
5.5.2在线模拟优化计算137
5.5.3在线模拟优化控制系统138
5.5.4在线模拟优化的优越性138
5.5.5在线模拟优化技术的应用范围139
5.5.6在线模拟优化技术的发展139
5.6以Aspen Plus软件模拟合成氨装置的甲醇洗流程139
5.6.1流程分析139
5.6.2流程模拟140
5.6.3模拟结果142
5.7流程模拟技术在石油化工中的应用案例分析143
5.7.1两种模型的功能及特点差异144
5.7.2在线模型的开发技术146
5.7.3模型应用147
本章具体要求148
思考题148
第6章数据库技术基础
6.1数据库技术概述149
6.1.1数据库系统应用示例149
6.1.2数据库系统的作用151
6.1.3常见的数据库系统152
6.1.4数据库应用程序的开发过程153
6.1.5数据库系统架构153
6.1.6数据库技术发展趋势158
6.2库建模——ER图160
6.2.1ER图的基本概念160
6.2.2联系集和联系集中的属性163
6.2.3绘制ER图163
6.3关系模型167
6.4从ER图到关系模型再到数据库设计的转换168
6.4.1ER图转换为关系模式169
6.4.2从关系模型转换为数据库结构171
本章具体要求173
思考题173
第7章化工常用流程模拟及设计计算软件
7.1Aspen Plus175
7.1.1Aspen Plus软件的主要功能和特点175
7.1.2Aspen Plus模拟求解步骤176
7.1.3软件实例应用举例176
7.1.4推荐书目及网站181
7.2PRO／Ⅱ182
7.2.1PRO／Ⅱ软件特点182
7.2.2PRO／Ⅱ软件工作模块183
7.2.3PRO／Ⅱ使用步骤184
7.2.4推荐书目及网站184
7.3HYSYS184
7.3.1Hysys的功能特点184
7.3.2Hysys软件功能185
7.3.3Hysys软件的应用187
7.3.4推荐书目及网站188
7.4ChemCAD188
7.4.1ChemCAD的主要特点188
7.4.2ChemCAD主要模块189
7.4.3ChemCAD应用实例190
7.4.4推荐书目及网站195
7.5PDMS196
7.5.1PDMS软件的主要特点196
7.5.2推荐书目及网站198
7.6PDS198
7.6.1PDS软件主要功能198
7.6.2PDS软件在配管设计中的应用199
7.6.3PDS使用的简要步骤200
7.6.4推荐书目及网站200
7.7FLUENT200
7.7.1FLUENT软件的主要特点201
7.7.2FLUENT软件的求解步骤201
7.7.3FLUENT软件实例应用举例201
7.7.4推荐书目及网站208
7.8ORIGIN209
7.8.1Origin软件的主要功能和特点209
7.8.2Origin典型的数据分析过程210
7.8.3软件实例应用举例（Origin 8.0）210
7.8.4推荐书目及网站214
7.9AutoCAD214
7.9.1AutoCAD基本功能215
7.9.2AutoCAD三维模型实例215
7.9.3推荐书目及网站218
本章具体要求218
附录英文缩略词中英文对照表
参考文献

吉旭，四川大学副教授，四川省计算机学会高性能计算专业委员会会员。
研究方向为过程系统工程理论研究与应用开发，主攻连续生产行业技术经济分析与评价、过程系统信息化理论与应用、过程系统优化、过程系统可靠性分析、生产过程很优控制APC、计算机集成过程系统（CIPS）研发等。作为项目负责人承担了3项国家自然科学基金面上项目，以及四川省攻关项目“化工行业知识管理平台研究”。

第一本全面讲述化工信息化技术的本科教材。 系统介绍了化工行业信息化的基础理论、系统架构、应用范围和计算机支撑环境等。 了解掌握化学工业信息化技术的入门推荐阅读。

《化工信息化技术概论》立足于新经济时代背景，结合化学工业科学研究、设计以及生产经营过程的普遍性特点，系统地介绍了化学工业信息化的基础理论、系统架构、应用范围、计算机支撑环境等。并结合实例分析化学工业在工程设计、人工智能、故障诊断、优选制造技术、过程模拟、经营管理信息化等信息技术的应用。有助于读者系统、准确地理解化学工业信息化的基本概念，掌握化工信息化基本知识，认识到信息技术对推动化学工业发展的重要作用，以构筑合理的知识结构。
《化工信息化技术概论》可作为化学工程与工艺、生物、制药、冶金、过程装备与控制、高分子材料、纺织等专业本科生及研究生教材，也可作为化工企业管理人员、工程技术人员、信息系统管理员的参考书。

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