天才科学家爱因斯坦在大脑中进行科学试验的方法，已被当代众多科学家在电脑中用仿真科学与技术发扬光大。仿真科学与技术是一种基于信息、计算机和工程技术的综合性高效能科学研究与试验技术，这种技术极大地扩展了人类的视野、时限和能力。随着信息技术和计算机技术的飞速进步，20年来仿真建模理论及方法取得了重大进展。当代建模与仿真技术已经能够运用数学方法构造复杂系统模型，这种数学模型能够揭示系统的内在联系和动态变化规律，已经能够高逼真度地模拟复杂的过程系统。仿真科学与技术在辅助设计、辅助研究、辅助生产及辅助教育等领域得到广泛应用。仿真科学与技术已成为继理论研究和实验研究之后的第三种认识、改造客观世界的重要手段。仿真技术在人类认识世界和改造世界的不同领域正在发挥着或即将发挥出重大作用。 本书涉及的定量与定性建模案例经过优选并且全部来自工业实践。本书作者在过程系统仿真领域从事技术研发工作20多年。早期参加国家“六五”科技攻关项目“通用化工流程模拟系统”研发工作，主持动态流程模拟系统子课题开发，荣获国家科技进步三等奖。其后开展了仿真技术工业应用的艰辛历程。1987年研发成功我国第一套石油化工仿真培训系统后，为大型石化企业开发了多种型号仿真器。仿真软件约50种，涉及大型炼油厂、大型乙烯厂、大中小型合成氨厂等约50种。协助企业建成29个仿真培训基地，培训操作工人约30万人次，科技成果获中石化科技进步二等奖。1994年与北京燕山石化公司合作完成了国内首座实物仿真工厂。1996年化工仿真培训系统被评为“八五”期间优秀科技成果。 为了将工业仿真培训成果应用于大学工程实践教学，1990年建成过程仿真实验室，配备自行设计制造的新型仿真器。开设研究生必修课“系统仿真”，本科生选修课“数字仿真技术”以及跨专业仿真实习课。完成配套教科书《化工仿真实习指南》、专著《过程系统仿真技术》，主编了《仿真技术》。由作者开发的仿真实习软件（PS）,已经在清华大学、北京大学、浙江大学、上海交通大学、华东理工大学、华中科技大学、西北工业大学、香港科技大学等60多所大学应用，涉及工业过程自动化、化学工程、应用化学、环境工程、生物工程、热能与动力工程等多个专业。1997年被评为国家级教学成果二等奖。 本书有关定性仿真理论与方法已经成功应用于石化企业。2003年作者所在科研组与中国石化安全工程研究院、清华大学合作开展了基于定性仿真的大型石化系统安全评价“863”项目的研究。前期定量仿真研发工作的积累，为定性仿真提供了复杂工业系统的实验条件。几年来，在大系统定性建模、计算机自动推理技术方面取得成功。完成具有独立版权的基于SDG技术的HAZOP软件，在齐鲁石化、神华煤制油工程等大型企业应用取得成效。此外，在定性仿真技术应用于过程工业智能化报警、智能仿真器与故障诊断方面取得进展。 采用本书的建模理论与方法，已经开发成功高精度仿真实验系统和仿真训练工厂。作者所在科研组与北京东方仿真控制技术有限公司合作近期研发成功多功能过程与控制仿真实验系统（MPCE1000）和现代仿真训练工厂（ASTP2000）。两种仿真系统将定量动态建模与仿真、半实物仿真平台、过程控制组态平台和定性仿真(深层知识模型专家系统)平台技术集成，研发成功了工业级的高精度动态模型、真实的三维空间位置和操作力度的模拟装置、图形化组态控制系统和控制模型、工艺过程的多种组合、过程参数多种组合及超大数量的实验内容等创新成果，达到了国际一流水平,成功举办过两届大学生过程控制大赛和一届高级技师大赛，得到高校和企业的高度评价。 作者在过程工业系统仿真领域的研究与开发历程，见证了我国工业仿真技术的发展，是作者写作本书理论和实践的知识源泉，也是激励作者写作本书将仿真技术传承下去继往开来的强大动力。 作者衷心感谢中国系统仿真学会理事长李伯虎院士长期给予的支持和帮助，并为本书写序。感谢清华大学吕崇德教授担任本书的主审。感谢北京东方仿真控制技术有限公司夏迎春高级工程师担任本书的副审。 作者特别感谢清华大学吴澄院士、萧德云教授和高等学校自动化专业教学指导分委员会全体委员，他们对本书的内容和结构给予了重要的指导和帮助。 作者借此机会对在本书内容进行研发的过程中曾经给予支持、指导和帮助的中国石油化工股份有限公司曹湘洪院士、浙江大学孙优贤院士、北京化工大学高金吉院士表示衷心感谢。多年来在几十个石油化工、炼油及化工企业中与厂领导、车间主任、工程技术人员和操作人员密切合作，向他们学习了大量实践经验，并结下深厚友谊，由于人数太多无法一一列举，在此一并表示衷心感谢。在普及仿真实习技术的过程中，作者到过几十所大学，得到各大学领导和专业教师的热情接待和帮助，他们在仿真教学应用中曾对PS软件提出过大量修改意见，作者对软件进行了396次修改，对各位老师表示衷心感谢。本书定性仿真有关SDGHAZOP建模、部分案例和SDG故障诊断案例采用了张贝克副教授研发的软件和企业应用中的有关内容，在此表示衷心感谢。 作者期待着本书作为一部入门的教科书，能够为大学本科学生与读者提供仿真科学与技术的基础理论、实用方法和工业实践知识。 作者期待着本书能够作为一本启蒙书，能够吸引众多优秀人才加入到系统仿真的队伍中来，发挥他们的才能和智慧，开创我国仿真科学与技术的光辉未来！ 吴重光 2008年10月于北京化工大学

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