核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營自動化、智能化管理探討

林清湖, 徐天鳳

（海南核電有限公司，海南 昌江 572733）

核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營自動化、智能化管理探討

林清湖, 徐天鳳

（海南核電有限公司，海南 昌江 572733）

核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營工作涉及面廣、接口部門多、工作量大、操作流程要求精細，對分析準確度、精確度要求高，各項工作相互關聯(lián)、相互銜接、相互影響。核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營自動化、智能化管理體系，以化學智能管理系統(tǒng)為核心，強化人工智能專家診斷，減少人工干預，標準化、流程化、平臺化、智能化操作管控，滿足核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營管理的實際需求，實現(xiàn)核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營的自動化、智能化管理。

核電廠；化學生產(chǎn)經(jīng)營；自動化；智能化；探討

隨著工業(yè)4.0的到來，智能制造步入正軌，正加速前進。自動化、智能化管理體系結構越來越呈現(xiàn)積極、主動的變化，也更加注重給用戶帶來的長遠的、可持續(xù)性的改善。傳統(tǒng)的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理其視角仍然停留在被動響應和減少損失上，且具有極大的臨時性。實現(xiàn)自動化、智能化管理，追求并達到一種自發(fā)式、具備持續(xù)性的改善，則必須尋求更加積極、主動的自動化、智能化管理體系。伴隨“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”的興起，未來企業(yè)發(fā)展朝著智能化的方向發(fā)展，隨著產(chǎn)業(yè)的升級換代，給傳統(tǒng)企業(yè)的管理帶來了前所未有的沖擊和挑戰(zhàn)，倒逼傳統(tǒng)企業(yè)或行業(yè)升級、創(chuàng)新，向智能化管理、自動化管理邁進，以減少人工成本，跟進時代步伐，保持競爭力。

核電作為傳統(tǒng)行業(yè)，因核安全的特殊性，其創(chuàng)新管理體系處于一種偏保守的決策環(huán)境，受外在沖擊的力度相對滯后，享受時代變革、產(chǎn)業(yè)升級帶來的紅利相對有限。然而，國內(nèi)外環(huán)境變遷，產(chǎn)業(yè)升級速率加大，商業(yè)模式不斷創(chuàng)新，人工智能大范圍實際應用，核電行業(yè)如不調(diào)整步伐，在不遠的將來，其競爭力將顯著弱化，核電行業(yè)成本將居高不下，難以贏得未來的產(chǎn)業(yè)競爭。核電廠化學工作某種程度上決定核電廠的使用壽命或延壽，對核電廠的生產(chǎn)成本控制處于核心關鍵位置，在核電廠起著舉足輕重的作用。作為核電廠的關鍵重點領域，核電廠化學工作涉及材料、運行、維修、安全、輻射防護、環(huán)境、消防、保衛(wèi)、商務、采購、培訓等多個部門和專業(yè)，其接口部門多、涉及面廣、工作內(nèi)容繁雜，人員工作量大，數(shù)據(jù)量龐大，操作流程要求精細，對分析準確度、精確度要求高，各項工作相互關聯(lián)、相互銜接、相互影響。需建立一套自動化、智能化管理平臺，對化學任務和化學數(shù)據(jù)進行優(yōu)化、集中管理和控制，對大量的化學數(shù)據(jù)、文件、報表、任務安排進行有效的信息化集中管理，為化學人員進行數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析及報告的制定等提供便利，實現(xiàn)趨勢分析、智能診斷和行動建議，弱化人工干預，提高化學生產(chǎn)經(jīng)營效率，確保電廠壽期內(nèi)的化學生產(chǎn)經(jīng)營活動得到有效、智能的管理[1]。本文研究以人工智能管理系統(tǒng)為核心的核電廠化學自動化、智能化管理體系。

1 研究意義

核電廠化學智能管理系統(tǒng)面向核電廠化學領域的生產(chǎn)經(jīng)營管理活動，在規(guī)范化學生產(chǎn)經(jīng)營管理的同時，顯著地減少化學工作人員的手工勞動，弱化人工干預，提高工作效率，是核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營管理的一項重要工具，對于提高核電廠化學管理水平具有積極的作用。實踐表明，化學管理系統(tǒng)的應用加強了化學專業(yè)的監(jiān)督和控制力，為核電廠化學工作提供了強有力的管理手段，使得核電廠的化學工作和化學信息得到有效管理和控制，為核電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提供保障。

1) 流程化、信息化管理：固化工作流程，簡化工作程序，避免人因失誤。

2) 實時掌控、自動安排：化學生產(chǎn)經(jīng)營關鍵數(shù)據(jù)實時掌控，化學生產(chǎn)經(jīng)營自動安排、自動跟蹤提醒，實現(xiàn)平臺化管理，節(jié)約人力成本。

3) 異常報警、智能診斷：異常情況自動報警，啟動專家智能診斷系統(tǒng)自動分析診斷，自動糾正，彌補人員經(jīng)驗有限的弱勢，提高響應速度。

4) 趨勢分析、行動干預：智能趨勢分析，預防系統(tǒng)/設備故障，及早干預，提高機組安全性和經(jīng)濟性[2]。

2 系統(tǒng)特點

核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營對數(shù)據(jù)、故障、趨勢、糾正行動等信息的原始性、真實性、完整性、安全性和可追溯性具有嚴格要求?；瘜W智能管理系統(tǒng)具備操作簡單、界面清晰、智能診斷、趨勢分析、自動安排和功能完善等特點，以滿足核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營需求。

1) 以人工智能和專家診斷技術為核心[3]，自動安排核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營活動，智能診斷化學各項參數(shù)，化學趨勢分析預判，給出行動建議。

2) 化學生產(chǎn)經(jīng)營活動集成化平臺，實現(xiàn)核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營的所有活動在一個平臺上操作，集成化、集約化管理。

3) 針對不同層級的使用者的應用水平，系統(tǒng)具有易操作性，流程清晰，具有友好的人機交互界面，保障系統(tǒng)的應用與推廣。

4) 安全穩(wěn)定、可靠，具有自檢、自查、報警功能，保障化學生產(chǎn)經(jīng)營的順利開展。

3 系統(tǒng)介紹

化學智能管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對核電廠機組的化學監(jiān)督，對象水、氣、油、三廢等監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和管理，完成化學數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、計算、趨勢分析，化學報表編校審批，提供對化學規(guī)范、實驗室物資、儀器設備、化學品的管理，化學生產(chǎn)經(jīng)營自動調(diào)度，人工智能專家診斷，遠程控制，趨勢分析和行動建議，為核電廠建立起完整的化學類智能管理體系。系統(tǒng)以智能為核心，實現(xiàn)化學生產(chǎn)經(jīng)營的流程管控、專家診斷、趨勢分析、行動干預、自動安排和遠程控制（見圖1）。

圖1 核電廠化學生產(chǎn)經(jīng)營智能管理系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic of automation and intelligent management in chemical production and operation of nuclear power plant

3.1 流程管控

系統(tǒng)立足于整體，強調(diào)模塊的完備性、穩(wěn)定性、靈活性，功能的實用性、操作性、通用性，梳理化學專業(yè)工作流程，提煉化學生產(chǎn)經(jīng)營流程，總結各項工作相關性，尋找化學生產(chǎn)經(jīng)營活動規(guī)律，掌握核心關鍵影響因素和節(jié)點，將其分解至各個流程和控制點，在系統(tǒng)上進行固化，按標準、固化的操作流程執(zhí)行，實現(xiàn)無紙化辦公，做到實時把握進度，顯著減少人力干預，避免人因失誤的發(fā)生。

3.2 專家診斷

系統(tǒng)立足于專家智能診斷，實現(xiàn)趨勢自動分析、數(shù)據(jù)自動采集、數(shù)據(jù)自動加工處理、遠程監(jiān)控、智能分析，與核電廠化學相關儀表、儀器、系統(tǒng)、設備聯(lián)用，系統(tǒng)或模塊之間通過實時數(shù)據(jù)傳遞有機的連接，實現(xiàn)以智能化為核心的信息化、網(wǎng)絡化、平臺化管理，彌補人員經(jīng)驗有限的弱勢，減少人力介入的環(huán)節(jié)，提高可靠性。尤其在核電廠化學系統(tǒng)或設備發(fā)生故障時，化學監(jiān)測指標短期內(nèi)可能發(fā)生明顯變化，專家診斷代替人工分析，自動識別異?，F(xiàn)象、判斷異常原因，給出處理和糾正行動建議，恢復正常指標[4-5]。

3.3 趨勢分析

預防性維護為主題的自動化、智能化服務體系，智能判斷系統(tǒng)趨勢發(fā)展狀態(tài)，及時提前預防性糾正建議，采取糾正跟蹤和糾正行動，將系統(tǒng)/設備實時置于安全、穩(wěn)定、可控狀態(tài)，確保機組安全、經(jīng)濟運行。系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行收集、匯總、統(tǒng)計和趨勢分析，形成周期性報表和趨勢分析圖表。智能化趨勢分析對核電廠化學工況做出及時、準確的判斷，根據(jù)參數(shù)指標趨勢，自動判斷分析趨勢情況，預計未來走勢，預測可能的化學異常狀態(tài)，并給出合適的方案、對策建議和安排糾正措施。同時為其他專業(yè)提供化學技術支持，通過化學手段發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設備缺陷。

3.4 行動干預

當核電廠的化學分析數(shù)據(jù)異?；蜈厔莅l(fā)展不良時，系統(tǒng)自動記錄并納入行動跟蹤體系中，行動干預將自動根據(jù)技術規(guī)范或運行規(guī)程要求提示下一步響應行動，形成閉環(huán)直到問題得到妥善解決，形成經(jīng)驗反饋，強化工作人員處理和解決問題的能力，避免重要信息的遺漏，及時跟蹤評價機組狀態(tài)。避免由于工作人員經(jīng)驗欠缺等原因而沒有采取干預行動或采取不正確的干預行動。

3.5 自動安排

化學生產(chǎn)經(jīng)營活動，通過系統(tǒng)實現(xiàn)化學專業(yè)工作的自動化安排，專人定期維護，系統(tǒng)自動安排，觸發(fā)任務，到期自動提醒，實現(xiàn)平臺化管理。體系的創(chuàng)新，促使管理方式扁平化，降低管理成本，提高工作人員的能動性，以提高應變能力，利于實現(xiàn)工作的內(nèi)容豐富化，創(chuàng)造力極為有利，減少中間層次，提高信息傳遞的速度和領導決策的效率，增大了工作崗位的挑戰(zhàn)性，迫使工作人員自我訓練，促使人才快速成長。

3.6 遠程控制

與化學加藥系統(tǒng)自動加藥模塊聯(lián)機互通，通過在線儀器[6]的實時顯示數(shù)據(jù)和實驗室手動分析數(shù)據(jù)遠程控制加藥量，實現(xiàn)自動加藥的遠程控制。通過遠程監(jiān)視可實現(xiàn)在線化學儀表狀態(tài)的實時監(jiān)視和數(shù)據(jù)的 自動采集；通過連接大型分析儀器，可實現(xiàn)分析數(shù)據(jù)的自動采集，避免因手工錄入數(shù)據(jù)產(chǎn)生的人因失誤。

4 結束語

核電廠化學智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)了化學生產(chǎn)經(jīng)營自動化、智能化管理，減輕了核電廠化學工作人員的工作量，管控了化學生產(chǎn)經(jīng)營流程、提高了生產(chǎn)過程的可控性、減少了人為的干預、實時正確地搜集了生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了智能制造、智能管理，提升了核電廠化學領域競爭力。

[1] 范瑋瑋. 核電廠化學管理系統(tǒng)分析研究[J] . 核動力工程, 2014, 35(2): 170-172.

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ZHANG Jian-de, YANG Ming. Development and Evaluation of Hybrid Fault Diagnosis System of Nuclear Power Plant[J]. Nuclear Power Engineering, 2007, 28(6): 92-96.

[3] 陳美珍. 人工智能化學診斷技術在核電廠的應用[J].核科學與工程, 1996, 16(4): 343-345.

CHEN Mei-zhen. Application of Artificial Intelligence Chemistry Diagnosis System of Nuclear Power Plant [J]. Nuclear Science and Engineering, 1996, 16(4):343-345.

[4] 陳志輝, 夏虹, 劉邈. 核電系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)研究[J]. 核動力工程, 2005, 26(5): 523-527.

CHEN Zhi-hui, XIA Hong, LIU Miao. Study on Fault Diagnosis Expert System of Nuclear Power Plant [J]. Nuclear Power Engineering, 2005, 26(5): 523-527.

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FENG Yan-ke. Study on Intelligent Fault Diagnosis Expert System of Nuclear Power Plant [J]. Beijing:North China Electric Power University, 2013: 6-7.

[6] 李映林. 數(shù)字化核電站智能診斷系統(tǒng)研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學, 2008: 26-30.

LI Ying-lin. Study on Intelligent Diagnosis System of Digitized Nuclear Power Plant [D]. Harbin: Harbin Engineering University, 26-30. 2008: 26-30.

Discussion on Automation and Intelligent Management in Chemistry Production and Operation of Nuclear Power Plant

LIN Qing-hu, XU Tian-feng
(Hainan Nuclear Power Co., Ltd., Changjiang, Hainan Prov. 572733, China)

Chemical production and operation of nuclear power plant are characterized by wide range field, multi-sector interface, heavy workload, precise operational process, accuracy analysis, correlation, mutual cohesion and mutual influence. The chemical production and operation automation, intelligent management system in nuclear power plant as the core of the chemistry intelligent management system, the system strengthens the artificial intelligence expert diagnosis, and reduces manual intervention, which realize the automation and intelligent management of chemistry production and operation in nuclear power plant.

nuclear power plant; chemical production and operation; automation; intelligent; discussion

TL38 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）04-0370-04

TL38

A

1674-1617（2016）04-0370-04

2016-10-18

林清湖（1985—），男，福建晉江人，工程師，碩士，主要從事核電廠水化學監(jiān)督與控制工作。