核電廠數(shù)字化大修指揮中心設(shè)計(jì)研究

劉石橋,劉 洋,張緒怡,康澄杰

(核動(dòng)力運(yùn)行研究所，湖北 武漢 430000)

核電廠大修管理包含大修規(guī)劃管理、大修準(zhǔn)備管理、大修實(shí)施管理、大修總結(jié)和績效管理等方面。其中，大修實(shí)施管理由于需在短時(shí)間內(nèi)完成大量運(yùn)行和維修活動(dòng)，并且要確保質(zhì)量和安全，因此是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。在機(jī)組大修實(shí)施管理方面通常成立要以大修指揮中心(OCC)這一機(jī)構(gòu)為核心的大修組織機(jī)構(gòu)，采取矩陣型的大修組織形式，建立以項(xiàng)目管理為主、行政管理輔助支持的大修項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)，在大修指揮部的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)及各職能部門的支持配合下，由大修經(jīng)理及大修項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)具體負(fù)責(zé)單個(gè)大修的組織與運(yùn)作，并借助大修信息化管理系統(tǒng)管理大修期間的一切活動(dòng)，以保證大修工作的順利執(zhí)行。

大修指揮管理人員每天需要高強(qiáng)度地處理各類信息，包括機(jī)組狀態(tài)、進(jìn)度跟蹤、計(jì)劃更新、管理決策、資源協(xié)調(diào)和安全質(zhì)量管控等。因此實(shí)體OCC的核心作用是促進(jìn)信息流入，協(xié)助大修管理人員處理信息與管理決策，并促進(jìn)向大修執(zhí)行利益相關(guān)者傳播信息指令。整個(gè)大修管控過程對大修指揮人員和大修執(zhí)行人員的大修經(jīng)驗(yàn)要求較高。當(dāng)前，OCC與各執(zhí)行層的指揮協(xié)調(diào)方式主要是以會議面對面交流，電話、郵件溝通，定期簡報(bào)和現(xiàn)場監(jiān)督跟蹤實(shí)現(xiàn)，并加上一定信息化系統(tǒng)輔助管控，但未完全實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、精細(xì)化、移動(dòng)化和智能化管控[1]。本文根據(jù)核電廠大修管理業(yè)務(wù)需求和數(shù)字化優(yōu)化方向，針對大修指揮中心的功能，對實(shí)體OCC進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)，包括功能設(shè)計(jì)和物理房間設(shè)計(jì)，目的是通過設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)字化OCC以最大限度地提高通信、協(xié)作技術(shù)和信息處理技術(shù)在大修協(xié)調(diào)和問題解決活動(dòng)中的實(shí)用性，改善核電廠大修管理。

1 大修指揮中心功能介紹

OCC是核電廠大修的指揮、管理和協(xié)調(diào)中樞，供大修指揮機(jī)構(gòu)全部人員集中辦公，集中流程管控，負(fù)責(zé)所有大修準(zhǔn)備、大修實(shí)施和大修總結(jié)三個(gè)階段活動(dòng)的組織協(xié)調(diào)、計(jì)劃安排和進(jìn)度控制，以及大修重大問題的決策和組織處理，可覆蓋大修管理全過程。應(yīng)具備的主要功能包括：

1)為大修指揮組織機(jī)構(gòu)人員提供大修全過程期間舉行會議、協(xié)調(diào)指揮及集中辦公的場所和條件；

2)提供需要的軟、硬件設(shè)施，電廠辦公網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)無線信號覆蓋；

3)為大修指揮人員、執(zhí)行人員、監(jiān)督人員、支持人員提供溝通、交流的手段；

4)為收集、存儲、處理、顯示大修全過程數(shù)據(jù),提供數(shù)據(jù)接口管理功能；

5)基于核電廠大修信息管理系統(tǒng)，能夠自動(dòng)獲取機(jī)組重要參數(shù)和大修計(jì)劃、實(shí)施、進(jìn)度、安全和質(zhì)量等相關(guān)的各類信息,并可視化展示；

6)通過數(shù)字化功能設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)管理延伸、集中信息管控和智能化輔助管理等功能。

2 數(shù)字化大修指揮中心設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)字化大修指揮中心功能設(shè)計(jì)

OCC需配置滿足各崗位工作需要的軟件，如辦公軟件、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、大修計(jì)劃管理系統(tǒng)、安全質(zhì)量監(jiān)督平臺等。OCC數(shù)字化設(shè)計(jì)基于核電廠已搭建的無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，在無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上開展數(shù)字化功能設(shè)計(jì)，具體數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件包括數(shù)字化檢修工作包、遠(yuǎn)程專家支持系統(tǒng)、安全生產(chǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)、4D大修管理平臺和大修信息管理系統(tǒng)等模塊。數(shù)字化OCC功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)字化大修指揮中心功能架構(gòu)圖Fig.1 Functional architecture of the digital outage control center

2.1.1 數(shù)字化檢修工作包

數(shù)字化檢修工作包是核電廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)的延伸和移動(dòng)應(yīng)用。設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)維修程序結(jié)構(gòu)化、工作包的數(shù)字化、維修作業(yè)流程管控的移動(dòng)化和電子化，基于移動(dòng)終端進(jìn)行防人因失誤設(shè)計(jì)、重要風(fēng)險(xiǎn)提示[2-3]。同時(shí)，移動(dòng)終端作為設(shè)備掃碼、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)處理為一體的智能終端，實(shí)現(xiàn)與核電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

通過數(shù)字化檢修工作包的使用，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場工單執(zhí)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳輸?shù)絆CC和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，包括工單執(zhí)行進(jìn)度的實(shí)時(shí)反饋和檢修數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄存儲，實(shí)現(xiàn)OCC對現(xiàn)場大修管理的延伸。

2.1.2 遠(yuǎn)程專家支持系統(tǒng)

遠(yuǎn)程專家支持系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包括音視頻通訊、文件傳輸、實(shí)時(shí)白板互動(dòng)和遠(yuǎn)程見證等功能。基于檢修現(xiàn)場已搭建的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端、觸摸式顯示屏或臺式工作站等設(shè)備開發(fā)多方視頻會議通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與辦公協(xié)作軟件，實(shí)現(xiàn)廠內(nèi)OCC大修協(xié)調(diào)人員或廠外專家與檢修現(xiàn)場的視頻通訊，溝通協(xié)作，通過共享實(shí)時(shí)檢修畫面、檢修記錄數(shù)據(jù)和相關(guān)技術(shù)資料，多方專家可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程快速維修決策，提供檢修方案，解決大修過程中產(chǎn)生的異?；驈?fù)雜問題，有效控制大修周期和保證大修質(zhì)量。遠(yuǎn)程專家支持系統(tǒng)為大修指揮人員與現(xiàn)場工作負(fù)責(zé)人提供了快速溝通、協(xié)調(diào)技術(shù)手段，同時(shí)基于該功能，部分大修工單實(shí)施的質(zhì)量見證可提供遠(yuǎn)程質(zhì)量控制見證功能，實(shí)現(xiàn)見證記錄、電子簽名等,提高質(zhì)量控制見證人員工作效率,減少質(zhì)量控制人員。

2.1.3 安全生產(chǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)

安全生產(chǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)可用于核電廠解決對現(xiàn)場工作人員、設(shè)備、環(huán)境等監(jiān)控缺失問題，通過人員認(rèn)證、定位監(jiān)控、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、電子圍欄等監(jiān)控預(yù)警現(xiàn)場的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和工作人員的行為風(fēng)險(xiǎn)，利用技術(shù)手段保障現(xiàn)場作業(yè)安全。通過建立視頻監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對全廠區(qū)全天監(jiān)控、對SPV設(shè)備的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括固定視頻監(jiān)控、移動(dòng)視頻監(jiān)控和人員危險(xiǎn)行為自動(dòng)識別，可有效掌控大修現(xiàn)場，提升作業(yè)安全，提高大修安全管理水平，減少大修安全管控人員。

2.1.4 4D大修管理平臺

4D大修管理平臺以三維可視化技術(shù)為基礎(chǔ)，并與項(xiàng)目資源計(jì)劃集合，構(gòu)建4D資源計(jì)劃及細(xì)化管理，對核電廠大修關(guān)鍵路徑涉及的環(huán)境進(jìn)行三維可視化展示，對大修關(guān)鍵路徑涉及的工藝活動(dòng)或重要檢修工作進(jìn)行可視化配置與展示，通過流程配置、空間分析等手段對大修計(jì)劃的編排進(jìn)行推演和驗(yàn)證，滿足輔助大修計(jì)劃制定與人員培訓(xùn)的需求。采用三維可視化、數(shù)字化技術(shù)手段開發(fā)大修環(huán)境模擬配置、大修計(jì)劃推演與驗(yàn)證、檢修方案驗(yàn)證和設(shè)備維修過程可視化培訓(xùn)以及基于AR技術(shù)大修現(xiàn)場操作輔助等功能，實(shí)現(xiàn)大修計(jì)劃的可執(zhí)行性確認(rèn)、大修關(guān)鍵路徑、重要技改的資源優(yōu)化與方案驗(yàn)證，以及人員培訓(xùn)等目的。

2.1.5 大修信息管理系統(tǒng)

大修信息管理系統(tǒng)的主要目的是實(shí)現(xiàn)大修全過程數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理、顯示，使大修管理達(dá)到業(yè)務(wù)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)可視化。通過大修信息管理系統(tǒng)，大修管理人員可直觀、全面地了解換料大修當(dāng)前狀態(tài)所需的各類關(guān)鍵信息，包括關(guān)鍵路徑跟蹤顯示，非關(guān)鍵路徑活動(dòng)執(zhí)行情況，大修里程碑和大修綜合性能指標(biāo)等，為管理人員提供決策支持。

利用大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)技術(shù)對歷次大修執(zhí)行項(xiàng)目、外委服務(wù)合同成本、物資采購成本、大修實(shí)施進(jìn)度、工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控，以及大修專項(xiàng)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)反饋等大修全過程數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化統(tǒng)計(jì)分析，在大修安全、質(zhì)量、工期、成本和組織效率等方面持續(xù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)大修管理的改進(jìn)和業(yè)績提升。

設(shè)計(jì)開發(fā)大修執(zhí)行智能化輔助管控功能，以大修計(jì)劃為核心，研究大修計(jì)劃任務(wù)的自動(dòng)觸發(fā)安排(關(guān)鍵路徑工作的銜接通知)、基于數(shù)字化檢修工作包的工單執(zhí)行進(jìn)度的自動(dòng)跟蹤與動(dòng)態(tài)預(yù)警(參照標(biāo)準(zhǔn)工期)；工單任務(wù)微調(diào)度技術(shù)，如大修支持資源的智能化微調(diào)度技術(shù)，自動(dòng)預(yù)測何時(shí)需要大修支持資源，包括質(zhì)量控制檢查質(zhì)量控制、輻射防護(hù)、腳手架、環(huán)吊資源等；構(gòu)建大修業(yè)務(wù)架構(gòu)，對大修工單進(jìn)度信息進(jìn)行匯聚和整合。通過智能化分析算法研究，為大修計(jì)劃執(zhí)行和動(dòng)態(tài)優(yōu)化提供更高質(zhì)量的智能決策支持服務(wù)，減少大修管理專業(yè)協(xié)調(diào)人員的工作量。

2.2 數(shù)字化大修指揮中心布局設(shè)計(jì)

2.2.1 場地布局設(shè)計(jì)

OCC的布局設(shè)計(jì)根據(jù)核電廠大修指揮組織機(jī)構(gòu)確定，OCC應(yīng)能為大修指揮、大修經(jīng)理，以及計(jì)劃控制、專業(yè)協(xié)工、安全質(zhì)量管理、支持保障、專項(xiàng)組等工作人員提供工作場所，可預(yù)留承包商或其他臨時(shí)人員工作場所、會議場所及辦公設(shè)施和資料存放空間。OCC可劃分出大修控制室(管理駕駛艙)、大型會議室和1～2個(gè)小型會議室、遠(yuǎn)程協(xié)作/應(yīng)急處置辦公區(qū)、執(zhí)行層經(jīng)理辦公區(qū)(或安全監(jiān)控)和大修經(jīng)理辦公區(qū)等區(qū)域，如圖2所示。同時(shí)核電廠可根據(jù)自身硬件條件，可增加機(jī)房、集中辦證辦公區(qū)，為工作提供更大的便利，減少人員間的流動(dòng)。這些區(qū)域的空間設(shè)計(jì)要考慮到軟、硬件設(shè)備的布置、人員數(shù)量、人因工程等。

圖2 數(shù)字化大修指揮中心布局設(shè)計(jì)示意圖Fig.2 The schematic of the layout design of the digital outage control center

2.2.2 駕駛艙大屏展示設(shè)計(jì)

OCC除物理房間布置設(shè)計(jì)外，重點(diǎn)是控制室。其中，管理駕駛艙顯示屏看板采用拼接大屏作為信息集中展示的設(shè)備，如圖3所示。其數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)能收集、存儲、處理、顯示大修全過程數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)接口管理功能；能夠獲取大修信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、辦公網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及全廠視頻監(jiān)控信息等，通過大修相關(guān)重要信息的動(dòng)態(tài)展示，使大修指揮人員對大修狀況有整體的動(dòng)態(tài)感知。展示的信息畫面可以自定義，方便選擇與切換。大屏重要信息展示內(nèi)容設(shè)計(jì)可包括：

宣傳引導(dǎo)不到位，沒有形成社會共識，各地州、縣市層面的經(jīng)驗(yàn)交流不充足。另外，需要加強(qiáng)對貧困戶的教育引導(dǎo)，需要從思想上解決問題，讓貧困戶主動(dòng)脫貧。

圖3 數(shù)字化大修指揮中心控制室效果圖Fig.3 The effect picture of the digital outage control center

(1)大修總體概況可視化展示，如關(guān)鍵路徑、水位圖、節(jié)點(diǎn)進(jìn)展等；

(2)機(jī)組系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)；

·主要系統(tǒng)狀態(tài)

·重要設(shè)備狀態(tài)

(3)系統(tǒng)隔離相關(guān)情況；

(4)大修性能指標(biāo)；

(5)大修關(guān)鍵路徑及項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)展；

·項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)展

(6)專項(xiàng)計(jì)劃及進(jìn)展；

(7)安全生產(chǎn)可視化監(jiān)控視頻顯示關(guān)鍵檢修區(qū)域和SPV設(shè)備；

(8)遠(yuǎn)程協(xié)作和視頻會議；

(9)4D模擬推演等。

2.3 數(shù)字化大修指揮中心硬件設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化OCC硬件設(shè)計(jì)主要包括有：55英寸液晶拼接屏及其配套視頻矩陣；85英寸觸摸液晶屏；高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭及拾音擴(kuò)音設(shè)備一套；運(yùn)行服務(wù)器、高性能工作站、智能移動(dòng)終端、辦公電腦、有線電話和打印機(jī)等硬件設(shè)備，硬件設(shè)計(jì)的拓?fù)鋱D見圖4所示。

圖4 數(shù)字化大修指揮中心硬件拓?fù)鋱DFig.4 The hardware topology of the digital outage control center

3 結(jié)論

本文根據(jù)大修管理業(yè)務(wù)需求、數(shù)字化業(yè)務(wù)優(yōu)化方向和大修指揮中心的功能定位，對數(shù)字化OCC的軟件功能設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。通過數(shù)字化OCC建設(shè)，在大修執(zhí)行層形成移動(dòng)維修支撐平臺，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化、電子化和數(shù)字化維修，管理延伸到現(xiàn)場。在管理層，形成集中監(jiān)控和數(shù)字化支撐平臺，實(shí)現(xiàn)大修相關(guān)信息集中管控和大修智能化輔助管控功能，實(shí)現(xiàn)大修實(shí)施現(xiàn)場集中視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程專家技術(shù)支持與質(zhì)量監(jiān)督。在決策層，形成基于大數(shù)據(jù)分析的智能維修決策平臺，實(shí)現(xiàn)大修信息綜合可視化展示、大修指標(biāo)智慧分析等功能。

采用上述信息化、數(shù)字化、三維可視化和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段在大修管理中的實(shí)踐與應(yīng)用，可優(yōu)化大修業(yè)務(wù)管理流程，有效提高大修安全水平、確保檢修質(zhì)量、降低大修成本、提升大修管理水平和大修業(yè)績。