工業互聯網在生產安全管理的應用

時間:2022-08-12 09:16:57

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工業互聯網在生產安全管理的應用

摘要:為加快推進新一代信息技術和制造業融合發展,提升石化行業安全生產水平,培育了“工業互聯網+安全生產”協同創新模式,依托信息化建設、數字化管理,結合多種裝置運行監測及預警模型,進行工業互聯網應用在企業安全生產管理中的探索與實施。該種模式,是安全生產治理體系與治理能力現代化的有機結合,已成為企業提升安全管理、實現高質量發展的重要途經。

關鍵詞:工業互聯網;安全生產管理;石化行業;安全生產

隨著國家對安全生產的逐漸重視,對落實企業的安全生產主體責任提出了更為明確的要求,安全監管日趨嚴格。2020年10月14日,工信部與應急部兩部委聯合對外發布了《“工業互聯網+安全生產”行動計劃(2021—2023年)》(工信部聯信發〔2020〕157號),文件提出推進工業互聯網與安全生產協同發展,對進一步提升工業互聯網平臺能力和應用水平、提升工業企業安全生產水平提出了具體的指導意見。以中國石化作為試點企業,為提升行業本質安全水平進行有益探索。

1工業互聯網應用在企業安全生產管理中的重要性

工業互聯網是企業數字化管理的基礎設施,安全生產作為工業互聯網平臺重要應用領域之一,在危險源監測和安全監管等方面已經做了部分有益的探索。其中,部分工業互聯網平臺通過構建“人、機、物”互聯的安全生產管理體系,為企業提供了安防、火災、礦山安全監測、化工園區危險物質檢測等安全生產領域應用,支撐企業做出了科學、準確、及時的綜合決策,提升了政府、園區、企業綜合監管能力、改善環境質量、強化本質安全、降低企業經營成本,實現園區管理精細化、決策科學化和服務高效化。雖然,我國在生產安全與隱患排查治理工作中所采用信息化系統種類和數量均較為豐富,但整體應用水平不高,主要表現在各信息化系統業務種類單一,且系統間相互隔離,未形成全面互聯的應用模式?;诖?,充分利用工業互聯網、云服務等信息技術,發展基于工業互聯網平臺的安全生產創新應用,是適應現代企業發展與數字化管理體系建設的新趨勢,在提升企業安全管理水平和企業隱患排查治理能力、加強安全生產監督與管理、強化應急處置與指揮調度能力等方面為安全生產管理體系建設提供有效的支撐。

2工業互聯網應用和企業安全生產管理的有機結合

2.1實施信息化管理機制改革,構建工業互聯網應用基礎

長期以來,企業在信息化建設過程中,往往只注重各管理部門內部的需求,各部門之間相關的業務場景拆分比較生硬,產生了比較明顯的業務壁壘,這種情況不利于企業進行安全管理。企業在信息化建設過程中,需要樹立新的理念,打破各部門之間的業務壁壘,從“彩虹”般管理分明的系統建設,向“漸變”的信息系統平臺轉變,體現各專業部門的牽頭管理作用,推動組織和管理變革,構建上下通暢的信息通路,為“工業互聯網+安全生產”應用構建打牢基礎,同步建立良好的數據管理體系,與制度、配套規范結合,支撐HSE管理體系的運行和持續改進[1]。2.1.1找準工業互聯網應用結構,明確信息化建設思路我公司深入分析了以往新建信息化系統的整體思路,往往都是“個人自掃門前雪,莫管他人瓦上霜”,只管本身業務域內的業務需求橫向滿足,導致各管理部門之間部分重疊的業務重復進行建設,各自建立自己管理的一套數據和流程[2]。深入分析了企業目標與管理現狀的差距,進行了信息化思路的修改,明確業務的主管部門,覆蓋跨部門的業務應用。2.1.2建立“1平臺4專項N應用”的總體框架,補短板,強弱項利用“石化智云”平臺,構建集團和企業數據、智能、業務、應用邊云協同,建立了符合管理需求的“1平臺4專項N應用”架構?!?平臺”即是石化智云工業互聯網平臺,構建以“數為基、云為翼、智為擎”的石化智云;“4專項”即是明確安全生產管理的4個主要方向,分別為生產過程安全、施工過程安全、?;穬\安全、協同應急指揮;“N應用”即是強化各專業應用,提升安全生產快速感知、實時監測、預測預警、智能分析和聯動處置能力?!?平臺4專項N應用”總體架構圖見圖1。2.1.3完成全方位模型化的確定,形成管理思路的結構和重組從物理資產、理化過程、應用融合、專家經驗4個角度出發,統一了生產企業內的數據描述模型和對象關系模型,標準化裝置布局及其內部設備設施的連接關系,通過機理模型反映工廠生產運行情況,利用大數據分析等數字技術建立數據分析模型,同時輔以專家知識、經驗以及業務邏輯,明確了業務規則,從多個方向進行“工業賦能”,實現高效協同機制。

2.2加強底層感知能力建設,提供工業互聯網應用支撐

2.2.1強化設備風險管控,提升安全治理能力互聯網可通過設備振動、溫度、頻譜、紅外、壓力等硬件建設,提升設備底層感知能力,實現設備運行數據實時監控,發現設備運行異常及時報警,提高故障處理效率,避免事態進一步擴大,在一定程度上保障設備安全運行。同時通過建立設備監控、分析、報警模型,對運行數據進行動態優化分析,實現異常設備實時定位及持續跟蹤監控,定位設備管理重點,將“事后反饋”變為“事中跟蹤”,保障設備日常平穩運行。在收集了海量設備運行監測數據的基礎上,依據專業理論和專家經驗,可以構建設備故障診斷評估模型,實現以機組為核心的智能報警、運行趨勢預警,提前發現設備運行隱患,從而保障設備安全平穩運行,避免事態進一步擴大[3]。2.2.2深化風險預警管控,提升風險應對能力針對多種高危工藝裝置,利用溫度、壓力、液位、流量(或流速)等關鍵工藝參數構建監測模型,實現數據實時監測、視頻監控、風險研判、風險預警,視頻等多維度監控,輔助企業進行風險研判[4]。并利用運行數據建立各關鍵參數關系,從而發現裝置運行數據微小變化帶來的異常風險。通過構建動態關聯網絡,確定異常傳播路徑及根原因,并開展超實時演算,預測下一時段內異常的發展情況及惡化程度,并進行預警。

2.3強化數據集中管理,深挖工業互聯網應用手段

數據是信息化管理的核心產物。利用工業互聯網平臺上各相關應用,集中管理日常生產過程中產生的海量數據,將各種機器、設備、設施和系統網絡與傳感器、控制軟件、應用程度等相連接;經過數據分析、挖掘,服務于企業的決策部署。我公司立足現代化智能工廠建設,向下著力信息化基礎設施建設,向上積極整合系統,同時利用人工智能手段介入,加快數據集成,建設信息化平臺,實現數據的共享、共治。2.3.1構建數據倉庫,集中管理數據分發通過智能工廠的ODS(業務數據商店),將各系統中的數據實時集中,并完成系統之間的分發調用,保證系統之間數據流轉通暢。在安全管理層面,打通承包商管理、教育培訓、作業安全、問題檢查提報相關應用數據壁壘,完成作業事前、事中、事后的全流程閉環管理,強化作業預約機制和人員資格校驗,將作業過程中發現的問題定位到個人,從而解決作業管理考核難的問題。在應急管理層面,建成了企業-現場兩級一體的應急指揮體系,利用各相關系統作為依托,事故狀態下,將各應急相關系統快速切換至應急模式,實時同步展示事故相關信息,同時進行多方視頻會商,滿足事故狀態下,事故現場“看得見、聽得清”的目標[3],提升應急響應和應急處置能力。依托集團公司的信息支撐,構建石化行業?;窋祿?,目前擁有化學品登記數據(純物質2300余種、混合物3萬余種)、?;菲髽I登記數據(3.3萬余家)、重大危險源數據(2.3萬余個)、化學事故案例數據(2.8萬余條)、重點危險化工工藝數據(7700余條)、化學品SDS(SafetyDataSheet)數據(5000余種)、2200余輛各類搶險救援車輛、各種特種設備、應急物資等數據庫資源,提升了數據共享、數據分析和數據服務能力。2.3.2引進新興技術,輔助員工進行實時管理將人工智能與安全生產專家經驗、機理模型相結合,通過對現場工藝、質量、設備、物料、工業視頻、事故案例等數據的分析應用,提升對生產異常的預測預警,態勢感知、預測預警和科學決策能力;利用前置算法終端,實時識別危化品運輸過程中的不安全行為,支撐危化品運輸安全管理;建立特定裝置的腐蝕診斷算法,以腐蝕回路為對象,監控腐蝕相關參數,實現可視化的腐蝕監控,對腐蝕相關參數進行綜合分析,對每個腐蝕回路進行腐蝕程度評估,同時基于定點測厚數據計算腐蝕速率和剩余壽命,從而實現腐蝕回路預測,提前定位設備薄弱部位;建設初期火災監測報警等場景的無人化值守應用,助力傳統煉化企業向“無人工廠”邁進。

3工業互聯網應用在企業安全生產管理中的探索與應用成效

3.1支撐生產安全管理體系實施落地

利用上下一體的標準應用體系,實現全業務領域安全管控的覆蓋,突出日常管理基礎,規范數據管理思路,將系統應用建設與生產安全管理體系深度匹配,支撐基層生產運行;強化公司領導、管理部門、作業部門應用,利用規范化的數據流轉和計算,進行數據趨勢的深化解讀,便于將工作任務完成情況確定到個人考核管理,輔助進行決策,支撐體系運行。

3.2提升安全管理思路

通過信息技術手段和先進的管理軟件的運用,實現網上數據傳遞和信息共享,減少重復勞動,規范各級安全管理程序和工作流程,提高工作效率和安全管理水平。將安全管理前置,及時發現安全生產管理過程中出現的問題,及時部署相關工作,有效預防事故發生,降低事故損失。

3.3實現高質量發展

培育企業智能化生產、網絡化協同、數字化管理、平臺化設計等新模式和新業態,加快推動企業全要素、全產業鏈、全價值鏈的全面連接,構建全新生產制造和服務體系,改造提升舊動能,培育壯大新動能,支撐石化企業高質量發展,實現整體效益最大化。

4總結

當前,新一輪科技革命和產業革命迅猛發展,以智能制造為主要特征的新工業革命已在全球悄然興起。以信息化建設為手段、數字化管理為引領,培育“工業互聯網+安全生產”協同創新模式,通過實施信息化管理機制改革、加強底層感知能力建設、強化數據集中管理等方式可提升工業互聯網應用在企業安全生產管理中的成效,促進工業互聯網應用與企業安全生產管理的有機結合。這一舉措,為石化企業支撐生產安全管理體系實施落地、提升安全管理思路、實現高質量發展和整體效益最大化提供了一條切實可行的方法。

參考文獻

[1]賴李寧.工業互聯網在安全生產管理中的應用探究[J].華東科技,2021,37(10):2.

[2]黃志剛.信息化建設在石油化工行業安全生產管理中的應用[J].化工管理,2021,34(20):2.

[3]溫智惠.化工行業安全管理的智能化轉型[J].軟件和集成電路,2021,38(5):6.

[4]黃志剛.5G+工業互聯網在危險化學品企業安全生產管理中的應用[J].新型工業化,2021,11(7):2.

作者:姚冰 單位:中國石油化工股份有限公司天津分公司