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桂卫华:有色金属工业自动化专家

唐百友

30余载卧薪尝胆,桂卫华和他的团队在有色冶金过程控制的基础理论、关键技术和工业应用方面取得了系列突破,建立了复杂有色冶金过程智能建模与优化控制理论及方法,形成了以智能优化为核心的有色冶金过程控制技术,成功应用于铜、铝、铅、锌等有色金属生产过程,取得了显著的节能降耗效果和经济社会效益。桂卫华领衔的研究成果先后获国家科技进步二等奖3项、省部级科技奖(包括科技进步奖、自然奖、发明奖)13项、授权国家发明专利20多项。他2009年获“何梁何利基金科学与技术奖”,2012年获“湖南光召科技奖”,2013年当选为中国工程院院士。

机遇一次次垂青于他

1950年8月,桂卫华出生于湖北省一个铁路工人家庭,父亲是一名铁路职工。家中兄妹6人,他排行老大。

1963年,小学毕业的桂卫华考入当时湖北省8所重点中学之一的襄樊(今为襄阳)五中。1968年,桂卫华响应党的知识青年上山下乡的号召,到湖北谷城县插队落户。两年后被招工到湖北丹江铝厂,他成了一名电工。在这里,他勤奋好学,很快熟练了电工操作。

20世纪70年代初,一些高等院校招收“工农兵学员”。桂卫华由于家庭成份好,群众关系好,车间40多名工人一致推荐他上大学。1972年,桂卫华进入中南矿冶学院(今中南大学)工业企业电气化及自动化专业学习。由于他有着丰富的工厂实践经验,老师和同学都十分赏识他。在学院,桂卫华努力学习,除了学好基础课、专业课,还学习了德语。政治上也积极要求进步,第二年便加入了中国共产党。

1975年大学毕业,桂卫华回到丹江铝厂当技术员。回厂后,理论和实践的结合使得他更加如鱼得水。1978年,我国恢复研究生教育制度并实行学位制度,强烈的回校深造的愿望萦绕在他心头,他决定报考研究生,继续学习。尽管由于工作的需要,厂长找各种理由要他放弃考试,但似乎什么也阻挡不了,最终他考上了研究生,成为了“文化大革命”后全国第一批研究生。

1978年,桂卫华进入中南矿冶学院自动化系攻读硕士学位,师从王鸿贵教授。王鸿贵是中国自动化学会理事,第一届湖南省自动化学会副理事长,第一批获得国务院政府特殊津贴的专家。研究生期间,桂卫华刻苦勤奋,基础课几乎全为满分。3年后,他以全校研究生总分第一名的优异成绩留校任教。

20世纪80年代,中南矿治学院与德国的大学开展校际合作,每年都会派一些资历较深的老师去德国进修。1984年,教育部要求参加校际交流的老师要通过培训考试,这对学过德语的桂卫华来说是一次很好的机会,一年后他顺利通过考试,被公派前往德国杜伊斯堡大学进修深造,从事动态大系统解耦和调节的递阶结构以及机器人控制的研究。在德国的几年里,桂卫华利用一切可以利用的时间学习自动控制方面的专业理论,阅读了大量的外文文献资料。

1988年,桂卫华学成回校,主要从事计算机过程控制、大系统控制理论与应用等研究工作。同年晋升为副教授,1991年晋升为教授。

有人说,桂卫华是幸运的,机遇一次次垂青于他。

也有人说,桂卫华实至名归,他的付出必然走向成功。

桂卫华说,他几十年来只是坚持并且用心做了一件事。

有色金属厂矿企业里的大学教授

在中南大学民主楼一间10多个平方米的办公室里,北墙是一排书柜,南墙贴着中国地图和世界地图,书桌上堆着几叠厚厚的书本和博士论文,这就是桂卫华的世界。如果不出差,他待在这里的时间比在家里还长。

有色金属是国民经济和国防军工的基础原料和战略物资,战略地位十分重要。我国有色金属工业发展迅猛,但面临着资源、能源和环境的严重制约,节能降耗减排形势严峻,与工业发达国家相比,在能耗、环境污染及矿物回收率等方面还有较大差距,冶炼生产自动化水平低是主要原因之一。

“一定要依靠自己的科技力量提升我国有色冶金自动化技术水平。”怀着这份梦想,桂卫华走进了一个很窄的领域——有色冶金自动化领域。没有成熟和先进的技术,只有从书本上学到的一些专业知识。怎么办?桂卫华想,到工厂去,那里才是我们干大事的唯一战场。

20世纪80年代末,桂卫华等承担了洛阳铜加工厂“750mm冷轧机控制系统引进消化”项目。由于可利用的信息匮乏,为了能成功复现一套完全引进的系统,他数百次前往工厂现场测绘电路,因为高度近视,加上长时间近距离盯着电路板,远远望去,脑袋好像“冻”在了电路板上。就是这样,他们硬是将100多块电路板近万个零件的复杂控制系统全面吸收消化下来,并制作了数百块备份电路板,为企业节约了大量外汇,节省了维护维修成本,也拓宽了他们开展科研的思路。

1995年冬天,桂卫华正准备出差到重庆西南铝业集团做“一万吨多向模锻水压机改造项目”,家里妹妹来电告诉老父亲病重,想着项目也离不开他,他安慰妹妹说,等他出差后就顺道回家看望父亲。由于当时通迅不发达,家里人几天都联系不上他,等他得知父亲病危消息赶回家时,老人家已经走了。匆匆料理完父亲的后事后,他又赶回厂里。白天,他一声不吭,埋头苦干;晚上,他一人在宿舍为未能在父亲面前尽孝默默哭泣。同事贺建军看到这样的场景,不知道怎样安慰他,只有陪着他掉眼泪。

有色冶金企业大多建在偏远的山村,生产环境恶劣、危险性高。1996年冬,桂卫华带领同事和研究生在大同矿务局化工厂做“乳化炸药全自动连续生产线”项目。这是一个离大同市几十公里的偏僻小山村,他们吃住在简陋的工棚里。北方的大风刮得窗户不停地开与关,将玻璃都震碎了,他们只得搬来几块大石头压住塑料布挡风。人站在风口上,两只耳朵好像随时都要被吹掉。他们的早晚餐是仅有酱油泡过的刀削面,中餐是馍馍,以至后来他们看见刀削面和馍馍就想吐。就是在这样的环境和条件下,他和他的同事、研究生们坚持连续调试一个多月,如期完成了任务。

这些年,桂卫华跑遍了全国大、中、小有色金属企业,对所有生产一线的自动化装置了如指掌,一些厂矿的工人都认识他这位大学教授。即使是当选院士后,他仍然一如既往地到企业实地考察,人们称他为“有色金属工业自动化专家”。

辛勤的付出,为桂卫华领衔的科研成果赢得了3个国家大奖。

为实现大型锌冶炼电解生产的节能降耗控制,桂卫华和他的同事们常年蹲点在我国最大的锌湿法冶炼企业株洲冶炼集团,排除一个一个困难,确保了电解生产的安全可靠优化运行,大大提升了锌冶炼自动化技术水平。2004年,他们的“智能集成优化控制技术及其在锌电解和炼焦配煤过程中的应用”申报国家科学技术奖,反响很大,评委和专家认为:这个项目在复杂有色冶金过程智能集成建模、智能优化控制技术和软件平台开发等方面创新性成果突出,应用成效显著,成果的工业应用极大地促进了我国有色金属企业高质量低成本与节能降耗目标的实现。项目得到专家一致认同,以通讯评审排名第一的得分和以会议评审免答辩资格获得当年国家科学技术进步二等奖。

2007年,桂卫华领衔的“大型高强度铝合金构件制备重大装备智能控制技术与应用”再次获得国家科学技术进步二等奖。这个项目,他和团队奋斗了14年。自1993年开始,他们就开始针对大型高强度铝合金构件形状复杂、成型精度高、变形力大、热处理难,其构件制备装备的自动化技术严重制约构件质量的难题,自主研制万吨模锻水压机和大型立式淬火炉智能控制方法,形成了具有自主知识产权的铝合金构件制备重大装备智能控制技术。研发的铝合金构件制备重大装备智能控制系统成功应用于我国最大铝加工基地西南铝业集团万吨模锻水压机和大型立式淬火炉,提高了生产效率和成品率,使我国大型航空航天构件制备自动化技术水平进入世界先进行列,为企业成为波音公司的供应商提供了支撑技术。

桂卫华作为技术总负责研发的铜冶炼生产综合自动化系统应用于我国最大、世界第三大铜冶炼企业江西铜业集团,提高了冰铜品位,降低了重油消耗,使得闪速炉单台产能世界第一,铜冶炼综合经济技术指标达到国际先进水平。这项成果于2010年获国家科技进步二等奖。

近30年来,桂卫华和他的团队围绕冶金过程的建模、控制与优化,开展了系统深入的研究,建立了复杂冶金过程智能集成建模与优化控制的技术框架,提出了一系列以智能优化方法为核心的集成优化控制技术,并成功应用于有色冶金过程中。

不管钱财的院长

桂卫华本科期间就加入了中国共产党,由于政治素养高,2002年前组织上多次提议他担任领导职务,出于对科研和教学事业的热爱,他都委婉拒绝了。

2002年,刚刚合并不久的中南大学进行学科调整,原来分属3个学校的4个单位组成信息科学与工程学院,组织上决定桂卫华出任院长。这次桂卫华没有拒绝。学院有本科生4000多人,研究生1000多人,教师350人,是全校规模最大的院系。面对一个庞大、复杂和艰巨的工作局面,他几乎把全部的时间和精力都倾注到了学院的发展全局上。

从2003年开始,桂卫华全身心投入学院学科建设中。一天,他和几个同事敲开了国家自然科学基金委的大门,汇报了这些年在控制学科方面所做的工作。听完汇报,基金委的同志不相信中南大学有这么一个学科,居然在1993年就设置了控制理论与控制工程博士点。通过交流与沟通,基金委信息学部伸出热情援手,建立了指导与交流的通道,为学院基础研究的发展与提升打开了新局面。同时,他开始了系列改革:对全院教师业绩进行考核,将教师的津贴、奖金与课时、论文数量挂钩,这种量化考核极大地提高了教师的积极性。他组建了软件学院,面向全国招生,培养一批高层次软件人才。

这些年,中南大学信息科学与工程学院科研实力和教学质量得到显著提升。学院的硕士点从2个增加到14个,博士点从无到有,发展到8个;成立了“有色冶金自动化”教育部工程研究中心;获得了2个国家重点学科,其中“控制理论与控制工程”学科又以全国排名第一获得国家重点学科,取得了国家重点学科零的突破;获得了40多项省部级以上教学、科技成果奖励,3个省级重点学科,3个省级重点专业和2个一级学科博士后科研流动站。

桂卫华还有一个特点,就是不管钱财。当院长那些年,他将精力更多地倾注在了学院的长远发展上,主动放弃财务签字权。

桂卫华除了个人的研究、团队的研究,他还带领相关的教授到中国铝业集团、江西铜业集团、韶冶、株冶等有色行业企业考察,依托这些企业做科学研究,积累了很多科研技术成果。

担任院长期间,为了学院的发展,他呕心沥血。学院办公室的同事们记得,2003年,学校组织了大规模的学科点申报工作,信息学院专业较多,学科涵盖宽,桂卫华动员全院力量,合理部署,优化结构,申报了控制科学与工程一级学科博士点及其他9个博士、硕士学科点。这一年,学院学科建设获得可喜的成果,而当得知其中一个学科点出乎意料落选时,他一个人坐在办公室伤心地掉下了眼泪。这些年,学院就像是他的家,教学、科研、师资、人才培养无不让他牵挂。

上课不点名的老师

温和谦逊,恬淡质朴,桂卫华除了是大家眼中敬重的好领导、好同事外,还是个好老师。他的课堂从来不点名,他也总是提前10分钟到教室。有时他连上4节课,不用多媒体,写板书。他上课不会照本宣科,而是从自己做的项目出发,告诉学生当前这个项目最需要解决的是什么,由于“接地气”,引来不少学生蹭课。

而在研究生周汇报和学期汇报上,经桂卫华的点醒,硕士生和博士生总会有不小的收获。博士生孙备记得,他的论文做到一定程度后,遇到困难卡壳了,晚上11点,他来到了桂卫华办公室,经老师的提示,他恍然大悟。

桂卫华经常教导学生,“无论是开展科研工作还是对别人成果的批判,最重要的是能够提出问题,一个人提出问题的水平决定这个人的专业水平和综合能力”。

他对学生如同自己的孩子。2014年6月,有一个设备要在柳钢集团试装,这是中南大学与5所高校联合开展的一个项目,博士生陈致蓬被派往现场。团队考虑桂卫华年纪大了,没安排他去。他知道后,坚持要去,匆匆坐上去柳州的高铁,到站时已是晚上8点,顾不上吃晚饭,直奔现场。当他看到陈致蓬满脸烟灰从40多米的高炉下来时,心疼得直喊他休息。

青年教师王雅琳清楚地记得,她还是桂卫华的学生时,第一次被派去北京准备项目申报材料,老师不放心一个女孩子单独出差,请有色金属工业总公司的一位处长到西客站接她。处长接到她后打趣地说:“桂老师来我都没有接过,他的学生来,我还亲自到站台里面接,你做桂老师的学生很幸福呀!”

2014年,一个博士毕业答辩开题,很骄傲地在报告里导师一栏上填写“桂卫华院士”。桂卫华看到后,把院士改成了教授。他说:“我还是喜欢教授这个称呼。”

2007年,桂卫华获“全国优秀教师”称号;2014年,他荣获“全国模范教师”称号。

打造“有色冶金自动化领域研究群体”

2013年9月,桂卫华领衔的“复杂有色冶金过程控制理论、技术及应用”创新研究群体,成为国家自然科学基金委资助的全国唯一的有色冶金自动化领域研究群体。

团队,让桂卫华再次引以自豪!

这支队伍已拥有高级职称人员23人、中级职称人员7人,博士学位获得者29人,李劼、阳春华、瞿志华、周谦、粟梅、彭小奇等一大批骨干教授,形成了一个团结协作朝气蓬勃的科研梯队。他们中何梁何利基金科技奖获得者1人,国家杰出青年科学基金获得者1人,长江学者特聘教授1人,长江学者讲座教授1人,国家千人计划1人,新世纪百千万人才工程国家级人选2人,湖南光召科技奖获得者1人,教育部新世纪优秀人才6人,湖南省“121人才工程”入选3人。

李劼、阳春华、粟梅、彭小奇、周萍等都是地地道道的“中南人”。在这里,他们一干就是十几年,甚至是几十年,现在都是各学科的学术带头人。

现任信息科学与工程学院副院长阳春华已是有色冶金过程检测与自动化装置研究方向的学术带头人、国家杰出青年科学基金获得者。

王雅琳博士、谢永芳博士毕业后,先后在中兴通迅公司和日本工作了几年,桂卫华严谨、实干、求真的钻研精神,让他们毅然放弃优越的工作条件和待遇,又回到中南大学,回到桂卫华身边,他们说想永远做桂卫华的学生。

这些年来,团队承担国家级科研项目73项,先后获国家科技进步奖6项,省部级科学技术成果一等奖10项、二等奖17项;授权国家发明专利26项,登记软件著作权39项;出版著作12部,发表学术论文768篇,其中SCI收录211篇,EI收录676篇。

桂卫华说:“‘单丝难成绳,独木不成林,团队在几十年的辛苦奋斗中已经形成了良好的合作关系,我们有信心在新形势下,创新加实干,稳步迈向本领域国际一流的团队行列。”

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