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应用数学为高炉炼铁增添效益
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浙江大学系统优化技术研究所所长、运筹学与控制论博士生导师刘祥官教授创新性地运用多种数学模型与方法，跨学科合力攻关研发成功的“高炉炼铁优化专家系统”，使实实在在的应用数学方法产生了巨大的经济效益。
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刘祥官1966年毕业于中国科技大学应用数学系，这是世界著名数学家华罗庚、吴文俊等教授主持创办的国内高校第一个应用数学系。华罗庚老师运用数学方法解决实际问题的创新观念和高超做法深深影响着刘祥官。后来他在攀枝花钢铁公司工作的20年间，参加了国家重大攻关项目“攀枝花现流程冶炼技术的完善与提高”的科研工作，把数学应用到从高炉炼铁、雾化提钒、半钢炼钢到钢材质量优化等钢铁冶金企业的各个工序，产生了巨大的经济效益。其中他主持的“攀钢提钒工艺参数的系统优化——完善提高提钒工艺技术”获1988年度国家科技进步一等奖。
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上个世纪90年代初，在全国工业与应用数学学会的一次年会上，浙江大学当时的数学系主任陈叔平教授通过会议交流了解到刘祥官夫妇在应用数学领域所取得的重大研究成果，陈叔平力邀他们到浙江大学交流。当时非常强调数学在工农业生产中的应用，浙江大学应用数学系在这方面的研究工作急需引进人才。
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1994年7月，刘祥官夫妇从攀枝花钢铁公司调入浙江大学应用数学系。在校领导和系里的大力支持下，他们继续进行着钢铁工业的应用数学科研工作。他至今还记得那年冬天第一次走进杭州钢铁厂时的情景。当他走进厂长办公室时，厂长问：“哪个学校的？”“浙江大学。”厂长是浙江大学校友，一听母校老师，感到很亲切。再问：“哪个系的？”“数学系。”厂长忍不住问：“数学系的来这里能干什么？”刘祥官忙说：“我是从攀枝花钢铁公司调过来的。”“攀钢是老大哥啊！”刘祥官忙向厂长介绍将数学的统筹法、优选法应用到钢铁生产工艺上，可以节省能耗，提高产量，让厂长眼睛一亮。
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钢铁厂的上游工序是高炉炼铁。怎样使高炉内的热平衡和物料平衡配比得最佳，从而使生产能耗最低，产量最高，这是大家都关心的问题。在上个世纪50年代初，高炉操作全凭工长的经验来进行。如何鼓风、如何喷煤、何时变料，主要靠工长肉眼观察炉渣、铁水以及风口内的温度变化来判断。后来，有了引进的监测仪表后，高炉操作技术就由第一代的“凭经验”上升为“看仪表”的第二代技术。刘祥官教授所做的开拓性工作则是将高炉操作从凭经验、看仪表、抄数据的生产操作方式，转变为用数学模型、依靠计算机来进行科学管理和优化操作。
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车间里来了几个搞数学的老师、学生，工人们开始觉得挺“碍事的”，不相信数学能够提高他们的操作技术。当炉长看到计算机安装在主控室时，怀疑地说：“计算机有什么用，过不了2个月就把它拆了。”刘祥官一听心都凉透了，他忙跑到厂长办公室与厂长商量能否换个炉长，以确保高技术的科学应用。在工厂领导的支持下，1号高炉来了个大学生炉长，从而使“高炉炼铁优化操作计算机系统”得以顺利应用，成为工长得力的生产工具。
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刘祥官和他团队中的计算机软件专家、数学模型专家一起，与杭钢炼铁专家密切配合，通过多种数学模型的应用，使一座350立方米的高炉一年就增加效益200多万元。
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工长们亲身体会到了用计算机“管”高炉比自己经验管效益要高，就再也离不开这套系统。1999年的一天，杭钢技术人员在解决“千年虫”问题时，由于时间倒置引起计算机故障，调试了一天也无法排除。这下高炉工长急了，因为夜班生产还要靠计算机呢。于是就说：“你们赶紧把浙江大学刘老师请来解决问题吧！”刘祥官接到电话，马上带人赶往杭钢，从晚上7点干到9点，就把故障排除，使计算机正常投入高炉炼铁生产了。
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在杭钢1号高炉应用成功后，这一技术又推广到济南钢铁厂、山西临汾钢铁厂、山东莱芜钢铁厂、河北邯郸钢铁厂……哪儿有大高炉，刘祥官就带着学生跑到哪里，全国二三十个大型钢铁厂都留下了浙江大学应用数学学科师生的足迹。随着应用的深入，专家系统技术也不断优化，经济效益自然进一步提高。2006年，邯郸钢铁公司的2000立方米的大型高炉安装了浙江大学自主开发的高炉专家系统，一年为企业增加的经济效益就达到了2000多万元。10多年来，刘祥官团队在全国推广国产的高炉专家系统技术，完成了4项省部级科技进步一、二等奖，2项成果列入“国家级科技成果重点推广计划”项目，推广应用成果中已经为钢铁企业创造的经济效益超过1.2亿元。
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1999年9月，“高炉炼铁优化专家系统”被国家科技部列为“九五”重点推广科技成果。原冶金部副部长兼总工程师、我国炼铁权威周传典等4位专家联合在《冶金报》和《炼铁》杂志上发表文章，称这是“高炉操作的第三代技术”，向钢铁界大力推荐这套系统。当时，我国有的钢铁企业从国外引进“高炉专家系统”技术，一套软件就要花100多万美元，而国产专家系统的费用不到引进的一半。
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2000年1月，中国金属学会在武钢召开了高炉智能化操作技术研讨会，会议安排刘祥官的“高炉炼铁优化专家系统”与国外引进的“高炉专家系统”同台竞技。当刘祥官介绍完“炼铁优化专家系统”在杭钢、济钢的应用情况后，在与会炼铁专家中引起强烈反响，大家认为这套国产的“专家系统”更适合中国自己的高炉。2002年，刘祥官团队完成的“高炉冶炼过程计算机优化控制系统”成果获浙江省科学技术奖一等奖。
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2003年，刘祥官集数学模型、冶金反应工程学、计算机、自动控制等多学科交叉创新成果而形成的专著《高炉炼铁过程优化与智能控制系统》在冶金工业出版社出版，著名的炼铁专家周传典教授级高工和计算机专家潘云鹤院士分别为该书写了精彩的序言。
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上个世纪70年代日本冶金专家在创建冶金反应工程学中提出的冶金反应器与操作优化的数学建模难题，现在在刘祥官团队努力下取得了突破性进展。以刘祥官为发明人、以数学模型创新为发明点的“智能控制高炉冶炼的系统”和“一种利用智能控制系统控制高炉冶炼的方法”两项发明都已获得国家发明专利。我国是世界上钢铁产量最高的国家，已拥有了完全自主知识产权的“高炉智能控制专家系统”将有非常广阔的应用前景。我国的这一技术不仅在国际上处于领先地位，而且使用成本比国外的同类技术便宜一半以上。刘祥官告诉笔者，2007年，他要带领浙江大学应用数学学科的师生完成包头钢铁公司2500立方米大型高炉的“包钢6号高炉冶炼专家系统”的开发与应用，从而在铁稀土铌矿大高炉冶炼技术优化上取得新的突破。
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在2006年浙江大学开展的青年教师交叉学习计划中，刘祥官教授给青年教师开设了“工业工程与数学技术”课程。听完课后，控制系、材化学院、电气学院的不少老师都提出要与刘老师合作开展相关领域的科学研究。刘祥官高兴地说：“浙江大学学科门类齐全，‘高炉智能控制专家系统’就是多学科交叉自主创新的结果，现在有功能强大的计算机工具，有系统优化的数学模型，是应用数学大展宏图，为经济建设建功立业的时候了。”
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两度荣膺美国运筹与管理科学学会奖，亚洲唯一
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2003年2月6日至10日，国际大学生数学建模竞赛举行，全世界共有638个队报名参加竞赛。竞赛分A题（特技人飞越大象）、B题（医用伽马刀治疗方案设计）和C题（机场行李安检管理）三大类，试题具有相当大的难度，涉及多学科知识的综合运用。
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浙江大学共派出7个队参加这次竞赛，最后胡煜霄、华诤、周恩露三位同学组成的代表队荣获了此次国际数学建模竞赛特等奖并同时荣膺最高奖——美国运筹与管理科学学会奖（INFORMS奖）。这是继1999年首次折桂之后浙江大学代表队第二次获此大奖，也是中国高校参加国际数学建模赛以来所取得的最好成绩。浙江大学代表队除了荣获特等奖兼最高奖外，还荣获1个国际一等奖，3个国际二等奖。浙江大学所获的两次美国运筹与管理科学学会奖，也是亚洲地区在国际大学生数学建模竞赛中获得的仅有的两次最高奖。
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大学生数学建模竞赛首创于美国，自1985年举办以来，已成为全球性的大学校园学科竞赛中的重中之重，是大学生创新能力、实践能力和综合素质的重要检验指标。“数学建模”是一个交叉学科领域，也是数学研究与社会生产实际工作（工农业生产、经济、管理等领域）的交叉结合点。它要求研究者针对生产、生活中遇到的实际问题，通过文献检索和独立研究，抽象和提炼出数学问题，并创造性地应用数学的理论和方法，经过计算、比较、检验等过程，将得到的结果经解释后用于解决实际问题，指导生产、生活。随着计算机技术在生产实际中的运用不断普及，数学建模日显重要。
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浙江大学应用数学学科从1983年起开设数学建模课，起初几年，该课程只是面向数学系学生的选修课和必修课。长期担任数学建模教学任务的杨启帆教授谈起当初开设数学建模课的初衷时说：我们希望学生通过该课程的学习和参加一定的数学建模实践，亲身体会到数学虽是一门依赖于抽象思维的学科，但绝不是一座空中楼阁，其研究的问题大多具有很强的实际背景和广泛的应用前景。脱离生产实际，数学就会失去生命力，失去推动其发展的原动力，从而引起他们对实际课题研究的兴趣。
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正如老师们所期望的，数学建模课的开设受到了学生的普遍欢迎。一些原先认为学习数学比较乏味的学生也对数学产生了浓厚的兴趣，并积极参加建模实践，有的还写出了课题研究报告或研究论文。看到学生这种可喜的变化，应用数学学科的老师很快把在数学系教学取得的经验推广到全校，在浙江大学开出了面向不同对象的各种数学建模课程，同样受到学生欢迎。每年听课和参与建模实践的学生有1000多人，超过了当时浙江大学全校本科生总数的1/4。
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1992年，我国开始举办每年一次的全国大学生数学建模竞赛，浙江大学就此将数学建模教学实践活动和指导组织学生参加建模竞赛结合起来，形成系列化的实践教育体系，渗透到本科教学的各个年级。
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浙江大学将大学生数学建模实践活动视为学生创新能力培养的平台，被列为教育部振兴行动计划资助项目、浙江大学“十五”规划本科教学重点建设项目。2000年，学校专门拨款100万元，建立了一个专为学生开展数学建模实践活动的基地。在理学院应用数学学科杨启帆教授、何勇教授等指导下，基地每学期在大学生中举办讨论班、培训班及竞赛等各种形式的数学建模实践活动，对提高学生的创新能力和综合素质起到良好的作用。
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同学们在建模实践中充分发挥自己的想像能力，研究各种他们感兴趣的科学或实际问题，有DNA测序问题、指纹鉴定的可信度问题、密码应当如何设计、蝉为什么要共鸣、计算机如何加强保密性……以及他们日常遇到的一些问题，如紫金港校区的路灯应当如何设计和布局、学校选课系统可以怎样改进、学校食堂的优化问题、杭州旅游业的规划等，涉及面非常广泛。
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1995年，浙江大学开始组织学生参加国内外大学生数学建模竞赛，头几年成绩较为一般。1999年，该校沈权、杨振羽、何晓飞三位同学提出的防止污染发生的有效办法，在高手林立的国际大学生数学建模竞赛中脱颖而出，夺得了特等奖兼最高奖——美国运筹与管理科学学会奖，参赛论文被刊登在美国著名期刊上。
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