在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化分析與實(shí)踐

徐小力 ，楊申仲

（1.北京信息科技大學(xué)現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100192；2.中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備與維修工程分會(huì)，北京 100192）

1 安全保障信息化發(fā)展趨勢(shì)及意義

近年來(lái)，美國(guó)提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”、德國(guó)提出“工業(yè)4.0”等工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)提出了“中國(guó)制造2025”，均集中體現(xiàn)了以信息化與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展為主要特征的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革在全球范圍內(nèi)孕育興起。信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，是使社會(huì)經(jīng)濟(jì)向高效、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展的助推動(dòng)力，是國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)重要戰(zhàn)略決策之一，也是企業(yè)升級(jí)改造的必由之路。信息化建設(shè)的開(kāi)展，是實(shí)現(xiàn)信息化促進(jìn)工業(yè)化，以及工業(yè)化轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的必由之路。

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的進(jìn)一步加快，我國(guó)安全生產(chǎn)信息化工作領(lǐng)域安全生產(chǎn)監(jiān)控、監(jiān)管工作任務(wù)越來(lái)越繁重。國(guó)家安全監(jiān)管總局提出了安全生產(chǎn)信息化工作的部署和要求，如《安全生產(chǎn)信息化建設(shè)管理暫行辦法》，并成立了信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組。另外，在國(guó)家“金安”工程建設(shè)中，安全生產(chǎn)信息化工作也有體現(xiàn)。一系列的相關(guān)政策及工程加快了各級(jí)安全生產(chǎn)信息化建設(shè)，各級(jí)安全生產(chǎn)信息化應(yīng)用水平也得到了全面提高，各項(xiàng)舉措對(duì)創(chuàng)新監(jiān)管模式、提升監(jiān)管效率、實(shí)施科技興安戰(zhàn)略，以實(shí)現(xiàn)全面推進(jìn)安全生產(chǎn)監(jiān)管工作具有十分重要的意義[1-3]。

2 安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的內(nèi)涵與要素

以計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)作為主體，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)工作的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、可視化、智能化是安全生產(chǎn)信息化建設(shè)的內(nèi)涵，要素如下[4]。

（1）信息網(wǎng)絡(luò)。以以人為本為理念，以先進(jìn)信息技術(shù)為手段，建立較完善的數(shù)據(jù)交換共享機(jī)制。遵循科學(xué)合理、高效實(shí)用的原則建立安全生產(chǎn)信息共享平臺(tái)，以促進(jìn)信息數(shù)據(jù)和各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)的共享，以及各種資源的有效利用與保存。

（2）信息資源。除生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、安全科技、管理創(chuàng)新等一系列環(huán)節(jié)外，安全生產(chǎn)信息資源還面向政府、企業(yè)和個(gè)人。在實(shí)際開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中，切實(shí)可行的全過(guò)程管理方式除去信息采集、加工、發(fā)布外，還包括建立自下而上，數(shù)據(jù)共享的安全生產(chǎn)信息資源綜合管理應(yīng)用平臺(tái)，以形成不同層級(jí)的信息資源采集、管理機(jī)制。

（3）信息化人才。為提高安全生產(chǎn)科技的發(fā)展水平，應(yīng)構(gòu)建包括國(guó)家安全生產(chǎn)專(zhuān)家組的完善的安全生產(chǎn)專(zhuān)家信息庫(kù)；培育復(fù)合型的人才隊(duì)伍，對(duì)從事安全工作的人員定期進(jìn)行培訓(xùn)；建立安全生產(chǎn)信息化管理、研發(fā)隊(duì)伍；制定對(duì)于安全生產(chǎn)科技發(fā)展有積極促進(jìn)作用的安全生產(chǎn)信息化人才培訓(xùn)法規(guī)。

（4）信息技術(shù)應(yīng)用。為全面推廣先進(jìn)適用技術(shù)，應(yīng)由政府牽頭組織并指導(dǎo)，以科研機(jī)構(gòu)與高校為核心，建立并完善優(yōu)良的技術(shù)咨詢(xún)與服務(wù)平臺(tái)，并繼續(xù)加強(qiáng)相關(guān)安全技術(shù)的宣傳力度。

（5）安全保障信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。著力研究核心應(yīng)用技術(shù)，持續(xù)創(chuàng)新與吸收先進(jìn)技術(shù)。為創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新格局，應(yīng)提高各種信息化資源的整合應(yīng)用水平。

（6）安全保障信息化政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。開(kāi)展安全保障政策法規(guī)體系建設(shè)，使其有較高實(shí)用性與較強(qiáng)可操作性，為實(shí)現(xiàn)安全保障信息化發(fā)展的建設(shè)提供安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系及業(yè)務(wù)管理體系。

3 在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化的現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

在役機(jī)電設(shè)備安全保障工作中，隨著故障隱患排查、安全生產(chǎn)許可及執(zhí)法等各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的不斷增加，以往的安全監(jiān)控、監(jiān)管手段已經(jīng)無(wú)法與新形勢(shì)下安全工作的實(shí)際需求相適應(yīng)。根據(jù)時(shí)代的發(fā)展，在役機(jī)電設(shè)備安全保障監(jiān)控、監(jiān)管工作中需要融入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)手段，以探索新的安全監(jiān)控管理方式與手段，進(jìn)一步提高安全保障信息化水平，對(duì)推動(dòng)監(jiān)控日?；?、提升監(jiān)管工作效率和決策管理水平具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

過(guò)去幾年中，我國(guó)在役機(jī)電設(shè)備信息化取得了顯著成效，設(shè)備安全保障信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)已經(jīng)具備了一定基礎(chǔ)，但仍存在一些問(wèn)題，現(xiàn)狀及問(wèn)題分析涉及4個(gè)方面。

（1）有效開(kāi)展了在役機(jī)電設(shè)備安全保障體系建設(shè)，為提高安全保障動(dòng)態(tài)監(jiān)管能力和水平以及日常監(jiān)管效率提供了有力支持。設(shè)備運(yùn)行安全監(jiān)管信息平臺(tái)及安全保障互聯(lián)網(wǎng)站的建立，為安全保障信息的及時(shí)發(fā)布和安全保障法規(guī)的宣傳起到了重要作用。但就整體來(lái)看，雖然安全保障信息化建設(shè)取得了一定成效，仍處于初步發(fā)展階段，有些單位甚至還處于起步階段，各級(jí)相關(guān)部門(mén)尚需高度重視在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化工作，加快安全保障信息化建設(shè)步伐。

（2）在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化發(fā)展不平衡。制約設(shè)備安全保障信息化工作開(kāi)展的障礙仍然存在。如一些設(shè)備安全保障監(jiān)管部門(mén)還未配備信息化專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，以致設(shè)置專(zhuān)門(mén)的信息化工作職能部門(mén)困難；一些企業(yè)信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)欠缺，缺少對(duì)系統(tǒng)維護(hù)和設(shè)備更新的投入，不能保障日益增加的應(yīng)用需求，難以實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息的有效采集、交換與共享，難以發(fā)揮整體效用。

（3）信息化系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)規(guī)范仍需統(tǒng)一。在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息系統(tǒng)建設(shè)的開(kāi)發(fā)內(nèi)容多，業(yè)務(wù)需求面廣。在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，整體合力難以形成的主要原因是各級(jí)各單位缺乏相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)規(guī)范，以至于缺乏聯(lián)系，自成體系，低水平重復(fù)投入較多。

（4）在役機(jī)電設(shè)備管理模式與信息技術(shù)支撐有待進(jìn)一步融合。在利用信息化手段創(chuàng)新監(jiān)管模式的方法上，仍需進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新思維，避免受到傳統(tǒng)模式的影響。

4 我國(guó)在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化的建議

信息化是提升在役機(jī)電設(shè)備安全保障的有效保障，我國(guó)設(shè)備安全保障信息化轉(zhuǎn)型升級(jí)還需要進(jìn)一步提上議事日程，相關(guān)工作包括3個(gè)方面。

（1）加快在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化的步伐。提高對(duì)設(shè)備安全保障信息化工作的認(rèn)識(shí)，信息化是實(shí)現(xiàn)在役機(jī)電設(shè)備安全監(jiān)管實(shí)時(shí)化及精細(xì)化的重要手段，是設(shè)備安全監(jiān)管法治手段、行政手段、經(jīng)濟(jì)手段的重要補(bǔ)充，有利于設(shè)備安全監(jiān)管體系的形成。健全組織機(jī)構(gòu)建設(shè)，加強(qiáng)管理隊(duì)伍建設(shè)力度，加強(qiáng)資金投入與保障，通過(guò)政府購(gòu)買(mǎi)服務(wù)、培養(yǎng)專(zhuān)職安全員等方式解決人的問(wèn)題，研究、探索信息化經(jīng)費(fèi)的持續(xù)穩(wěn)定保障機(jī)制。

（2）加強(qiáng)研發(fā)、應(yīng)用、推廣關(guān)鍵技術(shù)。以降低現(xiàn)階段存在的諸多的設(shè)備安全問(wèn)題為導(dǎo)向，積極研究與開(kāi)發(fā)設(shè)備安全保障網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、在役關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備安全運(yùn)行保障技術(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、案例庫(kù)、知識(shí)庫(kù)，故障診斷及預(yù)警技術(shù)及智能分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析挖掘及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享技術(shù)，并構(gòu)建相關(guān)的設(shè)備安全保障平臺(tái)及系統(tǒng)，如設(shè)備安全生產(chǎn)信息化平臺(tái)、云存儲(chǔ)系統(tǒng)、事故統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、設(shè)備安全保障專(zhuān)家?guī)煜到y(tǒng)、安全監(jiān)管監(jiān)察系統(tǒng)等。

（3）提高在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化應(yīng)用水平。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作、研究項(xiàng)目的落地等方式開(kāi)展設(shè)備安全保障信息化新技術(shù)、新系統(tǒng)的應(yīng)用與推廣。通過(guò)開(kāi)展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，進(jìn)行設(shè)備安全生產(chǎn)信息化的新方法、新技術(shù)、新產(chǎn)品的推介，并發(fā)揮示范作用及輻射作用。

5 在役機(jī)電設(shè)備安全保障信息化技術(shù)研發(fā)的典型實(shí)踐

安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容是在役機(jī)電設(shè)備的安全保障，尤其是大型、高端、關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的安全可靠性對(duì)生產(chǎn)、資源和環(huán)境產(chǎn)生重要影響。在國(guó)家自然基金項(xiàng)目及北京市重點(diǎn)研究計(jì)劃的支持下，根據(jù)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求，從揭示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)入手，提出在役機(jī)電設(shè)備運(yùn)行服役中狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警的關(guān)鍵信息化技術(shù)，基于該技術(shù)的系統(tǒng)已應(yīng)用于制造業(yè)等許多行業(yè)的多類(lèi)型在役機(jī)電設(shè)備及企業(yè)集團(tuán)關(guān)鍵在役機(jī)電設(shè)備群，在保障在役機(jī)電設(shè)備健康服役、預(yù)防安全事故、實(shí)現(xiàn)科學(xué)維修等方面發(fā)揮了重要作用。相關(guān)的信息化關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式歸納如下：

（1）通過(guò)一系列信息處理手段解耦非故障變化的冗余信息，揭示故障發(fā)展演變的規(guī)律及特征，提高故障預(yù)警的可靠性。

（2）探索多源異構(gòu)信息集成及融合的方式，獲取理性信息熵，以提高故障預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

（3）采用適于實(shí)時(shí)在線大數(shù)據(jù)處理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化等一系列現(xiàn)代化信息技術(shù)，構(gòu)建遠(yuǎn)程在線故障預(yù)警中心，提高故障預(yù)警的時(shí)效性。

（4）建立檔案庫(kù)、圖譜庫(kù)、案例庫(kù)及知識(shí)庫(kù)等信息資源庫(kù)及智能信息庫(kù)；采用多預(yù)報(bào)模型、方法及自適應(yīng)閾值選擇及優(yōu)化方式，實(shí)現(xiàn)智能決策。

（5）提取典型運(yùn)行部件及關(guān)鍵部位的敏感趨勢(shì)特征分量信息、敏感因子、敏感模型（模式）等，提高故障預(yù)警的針對(duì)性。

（6）研究信息網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)，根據(jù)對(duì)象、環(huán)境及功能配置集成信息資源，實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型監(jiān)測(cè)儀器集成研發(fā)、定制研發(fā)與調(diào)試。

6 結(jié)語(yǔ)

在有關(guān)國(guó)計(jì)民生的眾多部門(mén)及行業(yè)中，在役機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障預(yù)警的信息化技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用日趨廣泛。在役機(jī)電設(shè)備運(yùn)行服役中狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障預(yù)警的若干信息化關(guān)鍵技術(shù)，以及基于該技術(shù)的系統(tǒng)已應(yīng)用于制造業(yè)等許多行業(yè)的多類(lèi)型在役機(jī)電設(shè)備及企業(yè)集團(tuán)關(guān)鍵在役機(jī)電設(shè)備群，在保障在役機(jī)電設(shè)備健康服役、預(yù)防安全事故、實(shí)現(xiàn)科學(xué)維修等方面發(fā)揮了重要作用。