5月28日，2026世界智能产业博览会在天津盛大开幕，人民日报推出重磅专题报道，一项来自河北工业大学刘晶研究员团队的成果被“点名”：“理数融合工业大模型及热加工工艺导航智能体”。该技术针对高端装备制造领域大型复杂构件热加工中“摸不清、配不准、控不稳”的行业共性瓶颈，为大国重器的工艺研发装上了一台“工艺导航仪”。更值得关注的是，这并非单一技术突破，而是一条从原创理论到国际标准、从产业落地到人才共生、从灯塔工厂到海外输出的完整变革链路。刘晶团队开创的 “理数融合”（Theory-Data Fusion）新方法及相关技术，已被CCF（中国计算机学会）会刊术语正式收录，正推动中国热加工产业从“经验制造”迈向“精密智算”。

为“万吨重器”装上高精度“工艺导航”

铸锻工艺是所有金属构件的“母工艺”，决定着国家工业骨架的极限载荷。从国产大飞机的关键承力件到航天装备的配套件，都离不开高品质的铸锻件。其中，核电、水电、石化等领域的重型锻件更是高端装备制造的关键基础件，单件价值常达数百万元。传统工艺制定极度依赖资深技师的手感与个人经验，需要反复试错、多轮破坏性检测。一旦炉温、来料或设备状态发生细微波动，便可能导致内部组织不均，甚至整件报废。业内将这种粗放模式称为“做三保一”，甚至“做五保一”。

更难的是，一件大型铸锻件，从图纸到合格品，要过冶炼、锻造、热处理等多道工艺，该怎么配、怎么打、怎么烧，过去都靠老师傅几十年攒下来的手感，而这种手感，正随着老一代工匠陆续退休悄悄流失。

刘晶团队经过多年技术攻关，将材料成分、加热制度、变形路径、冷却参数和组织性能数据系统接入“理数融合”智能调控模型。该模型基于“双核三机制”架构，即知识中枢（物理机理与工艺知识图谱）与计算中枢（物理引导的混合智能模型）深度协同，使大型构件的工艺研发由“反复试错”走向“按需精准定制”，工艺方案的生成周期由数月缩短到数小时。

“这相当于在工艺研发阶段，为大国重器装上了一套高精度的‘工艺导航系统’，给定一组性能目标，模型反向推算出最优工艺路线；给定一组工艺参数，模型正向预测最终的微观组织与性能。”刘晶研究员介绍。团队构建的正向预测与反向寻优双向模型能力，让资深技师的经验得以沉淀为可复用的工艺知识资产，实验周期与实验成本同步显著降低。

这套体系不仅停留在工艺设计阶段。团队与中信重工联合，打造“高端装备全流程智能生产运营管理平台”，把原本分散在冶炼、锻造、热处理各道工序的工艺数据与现场生产数据系统贯通。在此基础上，团队正联合龙头企业进一步推动“设计—执行—反馈”的大小双闭环，目标是让经典产品越做越优，新产品的“一次做对”成为常态。

理数融合”突破三大瓶颈：从“做三保一”到“一次做对”

作为决定高端装备服役寿命的关键环节，热加工工艺控制精度直接关乎重大装备安全。传统工艺生成基于纯物理机理建模，计算周期长，面对现场复杂工况常常算得出来但干不出来；而纯数据驱动的AI模型缺乏物理约束，在安全关键场景中难以被信任；与此同时，大国工匠逐渐退休，关键工艺经验面临断代失传。

在国家重点研发计划等项目支持下，刘晶团队针对“机理摸不清、方案配不准、过程控不稳”的行业瓶颈，提出“理数融合”的新方法，将物理世界确定的“理”与生产数据中不确定的“数”深度、可解释地结合，推动工艺优化从黑箱搜索走向知识引导和可解释，构建起面向高端装备制造的热加工智能调控关键技术。

这一突破背后，是团队历时多年打造的高性能金属材料多模态工业数据集：覆盖钛合金、高温合金、合金钢等关键材料、多类构件，沉淀工艺关系23万条、金属失效知识图谱86种、标准工艺包238个，该高质量数据集已获北方大数据交易平台数据产品登记证书。在此基础上自主研发的“理数融合工业大模型”，已完成天津市生成式人工智能服务备案。

围绕这一技术路线，团队系统布局工业软件、行业大模型与工业智能体三层协同研发，相关成果在世界智能大会主会场发布，曾入选WIC智能科技创新应用十大优秀案例，并纳入工业和信息化部中小企业数字化赋能推荐产品目录。

从“大国重器”到“科技智造”：行业头部企业与灯塔工厂验证

科技创新由产业实践检验。目前，刘晶团队的“理数融合”技术在支撑重型装备“国之重器”的实际研发制造中显著提升了关键工序的工艺稳定性，有效缩短了研发周期，带来产品可靠性的同步改善。同时，相关技术已在汽车及汽车零部件、钢铁等行业头部企业的工艺研发与数字化升级环节中得到应用。

该技术已深度参与5座世界级灯塔工厂建设，分别是全球铝车轮、特钢、轨道交通、家电、啤酒行业的首座灯塔工厂。更值得关注的是，2025年1月，团队参与建设的中信戴卡摩洛哥工厂获批非洲首座世界级灯塔工厂，成为我国工业人工智能沿“一带一路”走出去的代表性范式。团队与中信戴卡、穆莱伊斯梅尔大学共建的中摩工业人工智能联合实验室同步推进，成为国际合作研究的重要载体。

标准引领：从国家标准到国际规则，中国方案走向世界

技术之上，是规则。刘晶团队主导或参与制定Reliability of industrial automation devices and systems - Part 1:Assurance of automation devices reliability data and specification of their source 等3项国际标准，将我国在工业智能领域的实践经验和技术方案输入国际标准体系，提升了我国在全球智能制造标准领域的话语权。同时，团队累计参与制定国家/行业标准20余项，其中作为参编单位之一推动制定的我国首个工业大模型国家标准《人工智能 工业大模型体系架构》《工业智能 工业智能体参考架构》等，从源头定义了工业智能的发展方向。

团队成果先后获省部级科技进步奖一等奖2项、二等奖10余项，多次获中央广播电视总台《焦点访谈》《智造中国》等专题报道；刘晶研究员先后受邀在APEC专精特新国际合作论坛、夏季达沃斯论坛等国际场合作主旨发言。

从原创范式到产业变革

“理数融合”不是实验室里的概念，而是一条可被验证的完整路径。从国家痛点出发，到数据基座、算法引擎、产品落地，再到产业验证、标准引领、海外输出。刘晶团队用我国原创的“理数融合”路线，持续推动我国高端装备热加工产业迈向智能制造。

面向“制造强国”“数字中国”“双碳”和“新型工业化”国家战略，以及“十五五”国家工业软件战略部署，团队将继续坚持“理数融合”工业智能创新路线，加快行业大模型与工业智能体研发布局，为河北工业大学第三轮“双一流”建设和服务地方制造业高质量发展贡献力量。

文字/赵佳 图片/杨蕊 审核/陈海永