工業(yè)數(shù)字化環(huán)境下化工企業(yè)綜合性安全信息系統(tǒng)的構(gòu)建

于欣陽(yáng)(寧夏智信管理咨詢有限公司，寧夏 銀川 750000)

0 引言

安全信息系統(tǒng)在化工生產(chǎn)過(guò)程中的地位非常重要。目前，化學(xué)工業(yè)有兩大發(fā)展趨勢(shì)，一方面是大型資源導(dǎo)向性的化工產(chǎn)業(yè)，如：石化、煤化工等，集中度越來(lái)越高；另一方面是新型精細(xì)化工產(chǎn)品的細(xì)分化趨勢(shì)越來(lái)越顯著，所以對(duì)于化工企業(yè)針對(duì)更先進(jìn)和更大型化的設(shè)備，更多樣以及控制條件更苛刻的工藝參數(shù)，做到工藝和設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的提前預(yù)警和感知就非常重要。傳統(tǒng)的安全信息系統(tǒng)僅針對(duì)“人”在檢查過(guò)程中肉眼可見(jiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控，雖然可以取得一定的安全效應(yīng)，但若能利用好各種新型智能感知設(shè)備和測(cè)量?jī)x器，將其監(jiān)控的工藝設(shè)備信息同時(shí)應(yīng)用于現(xiàn)有的安全信息系統(tǒng)，就可以通過(guò)多種方式來(lái)預(yù)防事故發(fā)生，降低事故的概率，為化工企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全提供有效保障。

1 傳統(tǒng)安全信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 “安全-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未健全

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)在正處于“加速奔跑”階段，各級(jí)政府行動(dòng)在加速部署，化工技術(shù)在加速迭代。與之對(duì)應(yīng)的是，管理維度還處于相對(duì)較慢的變化。針對(duì)現(xiàn)有“安全-工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未健全，需盡快討論圍繞工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)安全數(shù)據(jù)質(zhì)量等的法律法規(guī)，并圍繞新型智能感知設(shè)備和測(cè)量?jī)x器，盡量做到接入數(shù)據(jù)的接口及形式統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)同規(guī)劃、同部署。

1.2 安全信息系統(tǒng)資源開發(fā)力度稍顯不足

當(dāng)前，我國(guó)應(yīng)急管理部門在信息化設(shè)備的基礎(chǔ)建設(shè)方面的投入力度還較為薄弱，現(xiàn)在隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及、5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展以及各類移動(dòng)終端和PC終端的軟件開發(fā)在各行各業(yè)，特別是建筑、電力行業(yè)均已得到長(zhǎng)足的發(fā)展，但針對(duì)化工生產(chǎn)企業(yè)可以實(shí)際應(yīng)用信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)還較為局限。對(duì)于化工安全信息系統(tǒng)開發(fā)力度的不足，使網(wǎng)絡(luò)空間根本無(wú)法達(dá)到充分且有效利用，也就無(wú)法發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)化、信息化在化工管理工作中的真正價(jià)值。

1.3 我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)前沿關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)程度薄弱

我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展雖處于“加速奔跑”階段，但工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與國(guó)際先進(jìn)的公司相比還較為薄弱，工業(yè)know-how掌握不足，數(shù)據(jù)采集和分析能力不佳。西門子和通用電氣等老牌龍頭制造企業(yè)具備深厚的工業(yè)積淀，化工設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率、自控率以及故障率均具備優(yōu)勢(shì)，而且其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和工控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)化工企業(yè)中的使用率依舊較高，有更多設(shè)備接入基礎(chǔ)。而我國(guó)工業(yè)化發(fā)展歷程短，工控系統(tǒng)和設(shè)備數(shù)字化經(jīng)驗(yàn)沉淀尚淺，與先進(jìn)技術(shù)國(guó)家差距較大，中小企業(yè)基礎(chǔ)薄弱，設(shè)備改造和數(shù)據(jù)采集難度較大。

1.4 信息管理及信息系統(tǒng)方面專業(yè)人才匱乏

建立和維護(hù)新型安全信息系統(tǒng)需要其技術(shù)人員具有過(guò)硬的專業(yè)知識(shí)以及豐富的管理經(jīng)驗(yàn)，其與純粹的計(jì)算機(jī)專業(yè)人才還是有所差別的[1]。對(duì)于數(shù)字化安全信息系統(tǒng)而言，專業(yè)技術(shù)人員不僅需要具有較強(qiáng)的編程能力與算法能力，而且還需要具有業(yè)務(wù)知識(shí)廣泛、管理能力突出等特質(zhì)，才能在執(zhí)行任務(wù)時(shí)更準(zhǔn)確、更高效。但是就目前的化工企業(yè)管理的現(xiàn)狀來(lái)看，由于化工行業(yè)在招聘和培養(yǎng)時(shí)人才時(shí)均通常優(yōu)先考慮的是化工工藝專業(yè)，同時(shí)兼顧化工管理和計(jì)算機(jī)的技術(shù)專業(yè)人才相對(duì)缺乏，通常也并未對(duì)培養(yǎng)信管專業(yè)人才制定出系統(tǒng)的培訓(xùn)計(jì)劃，這也是導(dǎo)致信息管理系統(tǒng)專業(yè)人才匱乏的一個(gè)重要原因。

1.5 未將大數(shù)據(jù)信息充分利用到化工管理工作中

各地方政府應(yīng)急管理部門現(xiàn)已建立了以往發(fā)生化工事故以及事故調(diào)查、事故原因分析和勘察的數(shù)據(jù)庫(kù)，但通常都是基于安全生產(chǎn)事故，若發(fā)生的生產(chǎn)事故無(wú)人員傷亡的話，不會(huì)被記錄。并且由于安全事故的敏感性，很多企業(yè)發(fā)生安全事故后將其視為“污點(diǎn)”，發(fā)生事故后生怕被發(fā)現(xiàn)，就更不用說(shuō)主動(dòng)提供經(jīng)驗(yàn)與同行業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流。但從化工管理的角度來(lái)看，恰恰是小的工藝事故積累才導(dǎo)致了大的工藝事故，大的工藝事故無(wú)法控制從而造成人員傷亡的安全事故。小的工藝參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化才是預(yù)防事故，防微杜漸最寶貴的數(shù)據(jù)。而這類數(shù)據(jù)由于目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)尚未全面普及，相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)尚未健全，正常情況下化工企業(yè)也無(wú)法調(diào)閱相關(guān)的資料來(lái)進(jìn)行參考和學(xué)習(xí)，盡管在事后各部門也都對(duì)安全信息系統(tǒng)中的相應(yīng)功能有所應(yīng)用，但是均無(wú)法對(duì)其信息進(jìn)行深入挖掘和分析。

2 綜合性安全信息系統(tǒng)的內(nèi)容及作用

2.1 使各個(gè)部門之間信息達(dá)到互通共享

建立健全化工工藝安全數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制，可以以園區(qū)為單元，以行業(yè)類別和企業(yè)自身分別建立安全數(shù)據(jù)中心，如對(duì)食品工業(yè)園內(nèi)冷凍食品加工涉氨企業(yè)的液氨系統(tǒng)，對(duì)石化工業(yè)園區(qū)內(nèi)石油、煤化工的裂解、加氫裝置以及?；返馁A存設(shè)施、關(guān)鍵設(shè)備等高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的安全生產(chǎn)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)收集與實(shí)時(shí)上傳。又如環(huán)保部門的信息系統(tǒng)能夠通過(guò)利用我國(guó)最新的北斗導(dǎo)航技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確識(shí)別各種大型火電廠或化工廠的煙囪進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并派出無(wú)人機(jī)對(duì)煙氣的排放進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控和拍照，與此同時(shí)，它還能夠在煙囪排放口通過(guò)傳感裝置隨時(shí)監(jiān)控排放污染物的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并結(jié)合無(wú)人機(jī)拍到的照片進(jìn)行有效的監(jiān)督和執(zhí)法。又如交通部門的信息系統(tǒng)可根據(jù)車流實(shí)時(shí)控制紅綠燈。上述信息若可以綜合性安全信息系統(tǒng)中的相關(guān)接口通過(guò)軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)一些必要的公共信息的共享，這對(duì)化工安全的管理講具有很大的意義和幫助。以化工園區(qū)發(fā)生火災(zāi)事故后消防隊(duì)選擇最快消防車救援路線為例，在過(guò)去對(duì)出警線路的選擇通常是由駕駛員基于GIS調(diào)度信息系統(tǒng)來(lái)做出人為判斷，但若將信息系統(tǒng)應(yīng)用于各部門之間，如園區(qū)某石化裂解裝置發(fā)生重大火情，應(yīng)急管理部門可第一時(shí)間得知事故發(fā)生，迅速啟動(dòng)預(yù)案，組織救援，協(xié)同利用交管部門的信息系統(tǒng)來(lái)控制紅綠燈開啟，疏通擁堵的最近路線，或者利用環(huán)保部門的無(wú)人機(jī)，來(lái)及時(shí)了解當(dāng)前路面情況，從而為救援隊(duì)伍提供出一個(gè)最佳且最快的救援路線，從而搶出幾分鐘的黃金救援時(shí)間。

2.2 建立基于智能器件和檢測(cè)儀器的隱患自動(dòng)上報(bào)平臺(tái)

近幾年，各省應(yīng)急管理部門已充分利用4G網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端、PC終端和云服務(wù)的技術(shù)建立各自轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)隱患排查與風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)化的各個(gè)評(píng)審要素、企業(yè)隱患PDCA閉環(huán)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，通過(guò)廠級(jí)、車間級(jí)和班組級(jí)三級(jí)日常檢查，并輔以工藝、設(shè)備等的專項(xiàng)安全檢查，將安全隱患排查與安全標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)接，利用手機(jī)終端拍攝現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)發(fā)現(xiàn)的隱患，利用PC終端填報(bào)安全管理的各項(xiàng)內(nèi)業(yè)資料以及完成對(duì)隱患的整改和消項(xiàng)，來(lái)達(dá)到全員、全過(guò)程參與完成現(xiàn)場(chǎng)安全隱患的信息采集、實(shí)時(shí)傳輸、排查整改和隱患消除等工作動(dòng)態(tài)、閉環(huán)跟蹤與管理。

但上述傳統(tǒng)系統(tǒng)均需要依靠人的操作，而新系統(tǒng)可利用智能傳感器，MEMS芯片、傳感材料的應(yīng)用，做到關(guān)鍵裝置、重點(diǎn)部位的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及異常工藝參數(shù)的感知。并重點(diǎn)針對(duì)負(fù)荷調(diào)整、異常處置等典型操作，開發(fā)智能操作導(dǎo)航技術(shù)；選擇典型裝置和代表性工藝，開發(fā)裝置動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)和過(guò)程控制系統(tǒng)高效運(yùn)行一體化技術(shù)，開發(fā)高危工藝裝置安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、智能預(yù)警和超前預(yù)警，使其做到在不發(fā)動(dòng)全員參與和檢查的情況下，能充分實(shí)現(xiàn)事故的事先預(yù)控、關(guān)口前移，真正做到本質(zhì)安全，預(yù)防為主。

2.3 實(shí)現(xiàn)科學(xué)信息救援決策系統(tǒng)

由于起火物質(zhì)的多樣性，各種新型生物、精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和儲(chǔ)存，化工企業(yè)的發(fā)生事故又往往伴隨火災(zāi)和爆炸等嚴(yán)重事故，而通常爆炸和火情大多時(shí)候復(fù)雜而又多變，而這種情況因具有很多不確定且無(wú)法掌握的因素，所以這也導(dǎo)致救援人員無(wú)法根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行火情判斷。如近幾年來(lái)發(fā)生的由于對(duì)起火物質(zhì)理化性質(zhì)不了解使用水撲救而導(dǎo)致次生事故造成消防員受傷的案例屢見(jiàn)不鮮。此時(shí)，形成一套科學(xué)的信息救援決策系統(tǒng)便十分重要。

該系統(tǒng)可基于應(yīng)急管理部門以往發(fā)生事故的數(shù)據(jù)庫(kù)以及事故調(diào)查報(bào)告等資料等作為基礎(chǔ)依據(jù)，補(bǔ)充完善應(yīng)急演練場(chǎng)景庫(kù)、應(yīng)急處置預(yù)案庫(kù)，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開展基于虛擬現(xiàn)實(shí)或數(shù)字孿生技術(shù)的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)仿真、應(yīng)急演練和隱患排查，推動(dòng)應(yīng)急處置向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變。還是以上文消防員出警為例，在消防員救援途中，其技術(shù)人員可隨時(shí)在該系統(tǒng)中或手機(jī)端APP輸入發(fā)生火災(zāi)性質(zhì)的關(guān)鍵詞與環(huán)境，那么該系統(tǒng)便可以根據(jù)所輸入的信息，在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行搜索、整合，并逐漸形成一套較為科學(xué)與清晰的救援對(duì)策，之后消防指揮員便可以根據(jù)該系統(tǒng)中的決策建議，再結(jié)合受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，來(lái)針對(duì)起火物質(zhì)選擇滅火劑，甚至可針對(duì)起火物質(zhì)是否具備腐蝕性或放射性選擇防護(hù)服，以便可以有效減少因救援決策失誤而發(fā)生的二次險(xiǎn)情。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)數(shù)字化環(huán)境下，數(shù)據(jù)已經(jīng)是各行業(yè)各方面不可或缺的寶貴資源，建立一套綜合性安全信息系統(tǒng)尤為重要。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后能夠在各部門之間信息互通共享、提前排查和消除化工生產(chǎn)安全隱患與科學(xué)救援決策等幾個(gè)方面均發(fā)揮出非常重要的作用，這對(duì)于最大化提前風(fēng)險(xiǎn)快速感知和風(fēng)險(xiǎn)超前預(yù)警、二次險(xiǎn)情預(yù)防、維護(hù)公民人身及財(cái)產(chǎn)安全等方面均具有積極意義。