工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺在核電應(yīng)用的模式分析與場景研究

楊 強，秦緒濤，張鈞鳴，景應(yīng)剛，李榮君，徐 奎，蘭 洋

(1.江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000；2.中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司，湖北 武漢 430000)

當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正蓬勃興起，制造業(yè)加速向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向延伸拓展，軟件定義、數(shù)據(jù)驅(qū)動、平臺支撐、服務(wù)增值、智能主導(dǎo)的特征日趨明顯，加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，不僅是各國順應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展大勢，搶占產(chǎn)業(yè)未來制高點的戰(zhàn)略選擇，也是我國加快制造強國和網(wǎng)絡(luò)強國建設(shè)，推動制造業(yè)質(zhì)量變革、效率變革和動力變革，實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的客觀要求。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)云平臺的延伸發(fā)展，其本質(zhì)是在傳統(tǒng)云平臺的基礎(chǔ)上疊加物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)，構(gòu)建更精準、實時、高效的數(shù)據(jù)采集體系。包括存儲、集成、訪問、分析、管理等功能性平臺，實現(xiàn)工業(yè)技術(shù)、經(jīng)驗、知識的模型化、復(fù)用化，最終形成資源富集、協(xié)同參與的制造業(yè)生態(tài)[1-4]。

黨中央、國務(wù)院高度重視互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)和實體經(jīng)濟融合發(fā)展。習(xí)近平總書記強調(diào)，要深入實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略。李克強總理在今年政府工作報告中提出發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。2017年11月，國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》，提出著力建設(shè)網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系，實施工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)及推廣工程，形成多層次、系統(tǒng)化的平臺發(fā)展體系。隨著國家層面對產(chǎn)業(yè)升級、創(chuàng)新、經(jīng)濟新動能的進一步強調(diào)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為智能制造的基礎(chǔ)平臺，將會在整個制造業(yè)發(fā)展過程中起到越來越關(guān)鍵的作用[5，6]。

隨著電力市場的不斷變化以及應(yīng)對當(dāng)前電價工作面臨的嚴峻形勢的需要，核電企業(yè)需要通過提質(zhì)增效來提升成本管理核心能力，依托信息化管理，全面提升管理水平，深化對標創(chuàng)優(yōu)，精細化管理，實現(xiàn)企業(yè)質(zhì)量效益雙提升。核電廠作為傳統(tǒng)制造企業(yè)，如能將大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)應(yīng)用到實際的業(yè)務(wù)場景中，發(fā)揮新技術(shù)對于生產(chǎn)運營和經(jīng)營管理等相關(guān)領(lǐng)域的支持，能夠有效提升核電企業(yè)的核心競爭力[7-9]。

1 建設(shè)意義

加快建設(shè)和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，對于核電企業(yè)而言具有重要意義。

一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主要特征的新工業(yè)革命的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，加快其發(fā)展有利于加速核電行業(yè)智能制造發(fā)展，更大范圍、更高效率、更加精準地優(yōu)化核電企業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)資源配置，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，催生新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式，為制造強國建設(shè)提供新動能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)還具有較強的滲透性，可從核電行業(yè)擴展成為產(chǎn)業(yè)上下游的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)化、智能化升級必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)核電產(chǎn)業(yè)上下游、跨領(lǐng)域的廣泛互聯(lián)互通，打破“信息孤島”，促進集成共享。

另一方面，建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，有利于促進以云計算技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)和計算基礎(chǔ)設(shè)施的演進升級，鍛煉一支掌握云計算數(shù)據(jù)中心建設(shè)涉及各技術(shù)領(lǐng)域核心能力的團隊，擁有面向外部市場提供從業(yè)務(wù)咨詢、平臺建設(shè)到應(yīng)用推廣等多方面服務(wù)的能力。促進圍繞ERP、EAM、ECM、ERDB等核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)的應(yīng)用。通過加強頂層設(shè)計、統(tǒng)籌部署，揚長避短、分步實施，能夠開創(chuàng)核電行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新局面，為企業(yè)發(fā)展賦予新的動能。

2 問題和應(yīng)對

2.1 問題1：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的選型與建設(shè)問題

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是眾多工業(yè)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集合，選擇一個合適的平臺對于后續(xù)基于平臺開展企業(yè)的設(shè)備上云和云上應(yīng)用開發(fā)至關(guān)重要。既要避免被商業(yè)軟硬件平臺綁架，也要避免企業(yè)級產(chǎn)品的開發(fā)利用受制于人。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的項目復(fù)雜度高，按照傳統(tǒng)的集成實施項目進行監(jiān)理工作，難以把握項目的整體完成度和應(yīng)用效果，必須對項目所采用的技術(shù)全面了解，才能達到實質(zhì)性監(jiān)理的目的。有鑒于此，核電企業(yè)可以通過與外界具有產(chǎn)業(yè)基金資助的成熟商業(yè)企業(yè)合作，建立產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的合作模式，明確雙方的職責(zé)劃分，將不可控的風(fēng)險合理轉(zhuǎn)移給外部單位，確保企業(yè)項目落地的可控性。按照“保證為我所用、盡量為我所有”的原則最大程度保證項目成果的知識產(chǎn)權(quán)歸屬，確保核電企業(yè)掌握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的核心技術(shù)能力，合作形成的成果能夠在行業(yè)內(nèi)得到積累與保留，擁有對同行核電廠的推廣應(yīng)用權(quán)利。

2.2 問題2：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全問題

對于核電這種工業(yè)控制系統(tǒng)的安全直接影響到核安全的企業(yè)而言，必須將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全放在第一位，當(dāng)前國內(nèi)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障能力相對薄弱，工業(yè)核心設(shè)備及系統(tǒng)自主研發(fā)能力不足，安全技術(shù)和產(chǎn)品相對匱乏，產(chǎn)業(yè)支撐效應(yīng)不明顯，難以滿足當(dāng)前工業(yè)信息安全發(fā)展的現(xiàn)實需求?；诖?，提升工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全能力、加強工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保障成為核電企業(yè)工業(yè)信息安全工作的重中之重。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息安全需要國家、行業(yè)、企業(yè)不同層面共同努力，通過加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)規(guī)劃、加大資金保障力度、加快人才隊伍建設(shè)、加深合作交流推廣四個方面來保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息安全體系的建設(shè)，共建工業(yè)信息安全生態(tài)圈，提升工業(yè)安全的核心技術(shù)能力，確保工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的安全落地。

3 核電企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的客觀條件

3.1 核電廠開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施較好

以田灣核電廠為例，儀控系統(tǒng)采用當(dāng)今世界的先進的西門子數(shù)字化分散控制系統(tǒng)(DCS)；擴建工程5、6號機組全廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)采用自主知識產(chǎn)權(quán)的核電DCS“和睦系統(tǒng)”；擴建廠房無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)投用。這些都為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的邊緣計算建立了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。在IaaS層，田灣核電廠擁有獨立的數(shù)據(jù)中心，能夠提供穩(wěn)定可靠的計算存儲、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、安全服務(wù)，提供高可用的數(shù)據(jù)服務(wù)，且制定了完備的業(yè)務(wù)連續(xù)性保障措施，能夠作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用的基礎(chǔ)架構(gòu)資源。在PaaS層，田灣核電廠深入研究和探索云數(shù)據(jù)庫、各類服務(wù)中間件以及微服務(wù)架構(gòu)等技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用，融合大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)組件，形成一套以開源產(chǎn)品為基礎(chǔ)依托的應(yīng)用開發(fā)框架，能夠支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用開發(fā)需要。

3.2 核電廠信息化管理基礎(chǔ)較好

核電廠在參照國際標準的基礎(chǔ)上，建立起涵蓋項目管理、運維、信息安全、數(shù)據(jù)及企業(yè)架構(gòu)等領(lǐng)域的IT管理體系。信息化在做好“高效、可預(yù)測的運營服務(wù)提供者”的同時，逐步向“信息資源整合及靈敏方案提供者”擴展，致力于在洞察用戶需求的基礎(chǔ)上提供信息化服務(wù)和數(shù)字化工具，努力打造創(chuàng)新型IT職能部門。信息化工作堅持與領(lǐng)先的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動者們加強創(chuàng)新合作，提升自身技術(shù)能力，為企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。這些管理能力的積累為引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供了可靠的管理支撐。

3.3 核電廠設(shè)備管理提升需求強烈

設(shè)備管理的安全性和可靠性不僅關(guān)系到核電機組的安全可靠，還影響著核電的經(jīng)濟效益。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備問題引起的停堆停機事件占到總事件的87%，人因和外部事件占13%。因此，有必要加強設(shè)備的可靠性管理，從而提高機組的安全性和可靠性，減少非停和維修工作，增加經(jīng)濟效益。核電廠通過成立專責(zé)的設(shè)備管理部門，與維修工作的具體執(zhí)行部門一起研究設(shè)備管理的效益提升。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為提高設(shè)備監(jiān)測和分析能力的利器，引入與應(yīng)用已經(jīng)迫在眉睫。

3.4 核電廠類似工作已開展良久

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺中一項重要技術(shù)就是數(shù)字孿生，通過物理實體和數(shù)字孿生狀態(tài)的連續(xù)同步而實現(xiàn)數(shù)字孿生與物理實體集成，將模型與物理實體的當(dāng)前以及歷史的數(shù)據(jù)交互中，不斷得到改進、更新、修正。數(shù)字孿生可直接比對和分析物理實體的期望值和測量值，在此基礎(chǔ)上實施更優(yōu)化的控制。數(shù)字孿生可用于物理世界全生命周期的仿真、監(jiān)測、優(yōu)化和驗證。這項技術(shù)與核電廠開展數(shù)字化模擬機管理工作類似，將真實工況數(shù)據(jù)與模擬機進行結(jié)合就是數(shù)字孿生的雛形。可以說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)并不新鮮，得益于技術(shù)的發(fā)展能夠更為廣泛地得到應(yīng)用。

4 核電企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的切入點

設(shè)備是核電廠固定資產(chǎn)的重要組成部分，設(shè)備管理水平的提升，是保證核電廠安全穩(wěn)定持續(xù)運行的基礎(chǔ)，是構(gòu)建設(shè)備互聯(lián)智能的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)“發(fā)展提速、經(jīng)營提質(zhì)、運作提效”的重要支撐。當(dāng)下，無論是“中國制造2025”還是“互聯(lián)網(wǎng)+”，本質(zhì)都是工業(yè)化和信息化相互融合的不斷深化。為深化“兩化”融合，有必要通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的智能監(jiān)測，實現(xiàn)設(shè)備的智能運營，從而持續(xù)推動管理體制創(chuàng)新，增強企業(yè)經(jīng)營活力，打造核電行業(yè)設(shè)備智能運營標桿。

設(shè)備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺以設(shè)備的機械故障、電氣故障、儀表故障在線監(jiān)測為基礎(chǔ)，通過連續(xù)監(jiān)測設(shè)備運行數(shù)據(jù)，詳細記錄設(shè)備運行、維護、檢修狀態(tài)，實現(xiàn)以故障預(yù)判結(jié)論觸發(fā)運維檢修工作流程，從而全面推動設(shè)備狀態(tài)檢修在核電企業(yè)的落地實現(xiàn)。通過設(shè)備智能運維檢修管理，可以掌握設(shè)備的生命周期，合理安排運維檢修工作，并可對存在故障隱患的設(shè)備進行重點排查，實現(xiàn)減少設(shè)備非正常下線次數(shù)，防止設(shè)備帶病運行，降低設(shè)備大修頻率，節(jié)省設(shè)備運維費用，并切實降低非計劃停機事故發(fā)生次數(shù)。

在技術(shù)上，設(shè)備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺將實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)設(shè)備狀態(tài)的全面監(jiān)測，包括對電機轉(zhuǎn)速、電流、電壓、溫度等工藝量信號接入和設(shè)備運行振動數(shù)據(jù)及客體表面溫度的采集，通過對設(shè)備自帶工藝量信號的提取和振動傳感器部署實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)完整的監(jiān)測。通入設(shè)備智能運維檢修管理功能，利用系統(tǒng)內(nèi)的機械故障診斷模型、電氣故障診斷模型和儀表故障診斷模型對異常數(shù)據(jù)進行深度挖掘，能夠準確實現(xiàn)故障判斷和定位，利用系統(tǒng)的報表功能，為設(shè)備運維和檢修管理決策提供支撐。為檢修作業(yè)流程和標準提供建議，同時實現(xiàn)現(xiàn)場知識經(jīng)驗的積累和沉淀，促進整體管理水平的提升。

借助設(shè)備工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備運行數(shù)據(jù)、縮短設(shè)備定期檢測周期，細致記錄總結(jié)設(shè)備運行狀態(tài)，掌握設(shè)備生命周期，對存在故障隱患重點檢測；實現(xiàn)減少在線運行設(shè)備非正常下線次數(shù)，降低設(shè)備大修頻率，節(jié)省設(shè)備修理費用成本，嚴防設(shè)備帶病作業(yè)，明確設(shè)備事故責(zé)任等工作目標，從而降低設(shè)備維修故障率，力爭將非計劃停堆事件降為0。

5 核電企業(yè)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景

5.1 核電全壽期實體對象知識圖譜

知識圖譜是以語義網(wǎng)絡(luò)為骨架構(gòu)建起來的巨型、網(wǎng)絡(luò)化的知識系統(tǒng)，能捕捉并呈現(xiàn)領(lǐng)域概念之間的語義關(guān)系，使瑣碎、零散的知識相互連接，支持綜合性知識檢索以及問答、決策支持等智能應(yīng)用。核電廠實體對象知識圖譜主要是以核電廠實體對象為骨架構(gòu)建的知識圖譜體系，以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫資源為知識圖譜填充內(nèi)容?？梢暬恼Z義圖可以形象地表達領(lǐng)域概念之間的關(guān)聯(lián)，用戶可通過交互的方式來瀏覽領(lǐng)域概念，選擇其中的某個概念開始構(gòu)造查詢或搜索。核電廠實體對象知識圖譜能增強核電廠實體對象知識資源的聯(lián)通性，支持用戶在概念層次上瀏覽領(lǐng)域知識資源，發(fā)現(xiàn)核電廠實體對象概念或知識資源之間的潛在聯(lián)系。

基于核電廠實體對象知識圖譜在傳統(tǒng)的檢索系統(tǒng)中嵌人“知識圖譜卡片”，系統(tǒng)會根據(jù)用戶的輸入識別出概念，列出概念的核心信息和相關(guān)信息。用戶可根據(jù)不同需求了解概念及其相關(guān)知識，在相關(guān)概念之間進行跳轉(zhuǎn)，從而對檢索點進行全方面的了解。這種基于知識圖譜的檢索系統(tǒng)不僅直接提供給用戶輸入的知識，而且提供了相關(guān)的信息，方便檢索。

基于核電廠實體對象知識圖譜實現(xiàn)核電廠實體對象知識地圖系統(tǒng)，知識地圖以可視化概念圖的方式形象地表達領(lǐng)域概念之間的關(guān)聯(lián)，用戶可通過交互式的方式來瀏覽核電廠實體對象相關(guān)概念，選擇感興趣的概念查詢?yōu)g覽。知識地圖能夠?qū)崿F(xiàn)對核電廠實體對象知識的有效組織和導(dǎo)航，協(xié)助用戶快速找到所關(guān)注的知識點，有可能幫助用戶發(fā)現(xiàn)潛在的知識等。

基于知識圖譜搭建核電廠實體對象維基百科系統(tǒng)，面向核電廠實體對象工作者和用戶提供百科全書式的知識服務(wù)。核電廠實體對象維基百科系統(tǒng)按概念實體對知識和文獻進行組織，將知識圖譜中關(guān)于某個概念實體的知識以百科形式綜合呈現(xiàn)出來，包括該概念的名稱、類型、簡介、文字信息以及語義關(guān)系等，列出與該實體相關(guān)的文獻題錄。相較于傳統(tǒng)的維基百科，基于核電廠實體對象知識圖譜的維基百科是利用知識圖譜將已有的核電廠實體對象信息資源有序組織起來，提供知識點的關(guān)聯(lián)性，具有自動提供知識并能追溯知識源的特點。

5.2 設(shè)備故障智能診斷與預(yù)測性維修

傳統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測主要依靠人工定期采集設(shè)備的振動參數(shù)和油質(zhì)參數(shù)來實現(xiàn)有限的狀態(tài)監(jiān)測。隨著傳感技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)開始朝著自動化、智能化的方向發(fā)展。通過在設(shè)備上增加振動、溫度、噪聲等傳感器，并與實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行集成，能夠?qū)⒃O(shè)備物理模型與數(shù)理模型進行同步對照，形成多維度診斷分析的依據(jù)。實現(xiàn)的典型功能目標包括：

實現(xiàn)多源異構(gòu)參數(shù)的同步與融合。融合核電廠實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)抽取的標準格式化數(shù)據(jù)、就地振動傳感器上傳的高頻振動數(shù)據(jù)、油質(zhì)傳感器通過RS485通信接口上傳的廠家自定義格式數(shù)據(jù)以及聲學(xué)傳感器通過PCI接口上傳的文本數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同來源數(shù)據(jù)的解析、同步與融合。

實現(xiàn)基于多元狀態(tài)評估的異常判斷。數(shù)據(jù)經(jīng)過同步和融合后不能直接用來進行設(shè)備狀態(tài)評估，必須經(jīng)過一定的預(yù)處理。在進行設(shè)備狀態(tài)評估時，單個或少量參數(shù)很難達到預(yù)期效果，必須是多元的。通過計算多元參數(shù)之間的耦合關(guān)系，然后與大量歷史記錄進行比較，從而對設(shè)備狀態(tài)進行評估。

實現(xiàn)設(shè)備參數(shù)變化趨勢的自動識別、分析和預(yù)測。核心參數(shù)變化趨勢能在一定程度上反映設(shè)備的健康狀態(tài)變化趨勢，建立參數(shù)變化趨勢的自動識別、分析和預(yù)測有助于更好地實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。

實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)提前預(yù)警。設(shè)備狀態(tài)變化效應(yīng)從時效性來說是噪聲分析>振動頻譜分析>振動幅值監(jiān)測>溫度監(jiān)測>油質(zhì)監(jiān)測。通過加裝聲學(xué)傳感器并引入振動頻譜分析和聲學(xué)分析能夠較早地檢測到設(shè)備狀態(tài)的輕微變化，從而實現(xiàn)提前預(yù)警。采用多元狀態(tài)估計方法，通過比較當(dāng)前健康數(shù)據(jù)和歷史健康矩陣的相似度，然后與設(shè)定門限進行比較，也能達到發(fā)現(xiàn)設(shè)備輕微異常提前進行狀態(tài)預(yù)警的目的。最后通過對核心參數(shù)趨勢預(yù)測，然后比較預(yù)測結(jié)果與設(shè)定門限的差值距離，也能實現(xiàn)一定程度的提前預(yù)警。

實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)模型和機理模型相融合的設(shè)備故障智能診斷。在實際應(yīng)用中僅實現(xiàn)異常檢測與判斷往往是不夠的，工程師希望能夠有一種手段幫助其定位問題發(fā)生的部位和原因。系統(tǒng)將用數(shù)據(jù)模型和機理模型兩種方法來進行故障定位和分析。數(shù)據(jù)模型通過借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，以異常測點預(yù)警的形式粗略定位異常指標和故障部位。機理模型則是借助振動頻譜分析和聲學(xué)分析的手段精準定位故障發(fā)生的部件和位置。

5.3 大修模擬仿真平臺

核電廠大修存在工期短、項目多、工作量大、工作接口多等特點，有大量交叉作業(yè)任務(wù)，且工作環(huán)境復(fù)雜，存在很高的人因風(fēng)險和輻照風(fēng)險。為了提高工作效率，優(yōu)化和減少大修工期，合理調(diào)配大修支持資源，需要采用模擬仿真技術(shù)對大修過程進行模擬操作，以實現(xiàn)和降低大修不可預(yù)期事件發(fā)生，合理安排大修工期和提前做好維修預(yù)案。

大修模擬仿真平臺實現(xiàn)現(xiàn)場與設(shè)備三維視圖，融合大修進度計劃、維修項目任務(wù)、資源調(diào)配、成本控制、安全監(jiān)督、輻射防護、質(zhì)量控制等維度，實現(xiàn)大修實景模擬仿真，用以預(yù)測風(fēng)險，調(diào)控任務(wù)及資源，有效優(yōu)化大修計劃安排，管控實施進度，保證大修實際有序開展。比如，構(gòu)建三維模型，可查看設(shè)備任意剖面、設(shè)備內(nèi)部和零部件結(jié)構(gòu)，三維模型與設(shè)備屬性參數(shù)、相關(guān)圖紙關(guān)聯(lián)，細化到檢修中需要拆卸回裝的所有部件；檢修工藝三維仿真，主要包括檢修過程中的工藝步驟三維動畫，展示設(shè)備拆裝過程，關(guān)鍵步驟含有放大細節(jié)展示場景；檢修路徑三維仿真，主要包括大修檢修路徑實施步驟三維動畫，模擬檢修工作進程，檢驗檢修進程、步驟適宜性和可行性，模擬排程實現(xiàn)檢修路徑優(yōu)化；檢修經(jīng)驗反饋事件三維仿真，根據(jù)典型事件報告對事件進行細致深入的模擬仿真分析，明確事件原因，制定防止事故發(fā)生的糾正措施并進行模擬仿真驗證。

5.4 移動維修操作及業(yè)務(wù)管控平臺

針對移動終端應(yīng)用特點，為提高移動終端系統(tǒng)運行速度與效率，盡可能減少PC端因移動終端取數(shù)影響，以及移動端應(yīng)用數(shù)據(jù)對PC端數(shù)據(jù)的改變，建立移動維修操作及業(yè)務(wù)管控平臺，作為PC端與移動終端中間聯(lián)絡(luò)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互記錄移動端業(yè)務(wù)操作過程數(shù)據(jù)。

移動維修操作及業(yè)務(wù)管控平臺采用基于角色的工作流模型和瀏覽器/服務(wù)器模式的三層體系架構(gòu)，實現(xiàn)不同角色用戶按照維修管理流程處理不同的節(jié)點任務(wù)，用戶在個人電腦用瀏覽器或智能手機端用報修管理應(yīng)用APP，均可方便靈活地登錄平臺進行任務(wù)處理。系統(tǒng)基本功能模塊包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、維修流程管理、備件庫存管理和統(tǒng)計報表管理。

準確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)順暢運行的支撐和前提。移動維修操作及業(yè)務(wù)管控平臺需從PC端獲取大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并及時進行更新，以保證數(shù)據(jù)庫的準確性，如維修服務(wù)收費標準，備件信息關(guān)聯(lián)備件名稱、規(guī)格、型號和價格，常見維修事件分類設(shè)置默認維修要求完成時間，辦公區(qū)域設(shè)置關(guān)聯(lián)座機號碼及其安裝地址、歸屬科室等信息，員工編號關(guān)聯(lián)員工姓名、手機虛擬網(wǎng)短號和科室信息等，這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)運行過程中經(jīng)常需要自動關(guān)聯(lián)引用，以提高使用人員工作效率。

維修流程設(shè)計采用基于工作流的角色模型，每個流程節(jié)點的處理人都可以在PC端或手機端接收訴求單的任務(wù)消息，執(zhí)行處理后提交給后續(xù)節(jié)點處理人，或回退給上一節(jié)點處理人。用戶通過系統(tǒng)平臺提出維修申請，生產(chǎn)計劃人員根據(jù)報修緊急程度進行任務(wù)流轉(zhuǎn)，將維修申請指派給相關(guān)職能班組，班組進行工作準備并開展維修，維修完成后由運行人員結(jié)票驗證，通過后維修人員填寫完工報告并提交關(guān)閉申請。

備件庫存管理模塊包括備件入庫、出庫、退庫、調(diào)撥、報損和備件查詢等功能，能夠規(guī)范和簡化維修人員在手機端辦理相關(guān)領(lǐng)用及退庫業(yè)務(wù)，提高工作效率。具體使用場景包括，維修人員接到訴求單派工任務(wù)后，根據(jù)報修信息預(yù)判故障原因，并預(yù)估維修所需的材料備件，到備件倉庫領(lǐng)用備件。倉庫管理人員使用掃碼設(shè)備掃描工單的二維碼，讀取對應(yīng)的訴求單編號，再掃描備件上的條形碼，將訴求單和備件出庫記錄建立對應(yīng)聯(lián)系，出庫的備件自動關(guān)聯(lián)到維修單中的材料費中。維修師傅完成維修之后只需要輸入對應(yīng)的使用數(shù)量即可，不需要再填寫材料名稱和規(guī)格型號。維修完成時備件如有剩余，可以前往備件倉庫進行退庫操作。此外，備件清查模塊可以進行庫存盤點，查詢維修人員領(lǐng)用和使用量，避免材料浪費。

報修管理平臺的應(yīng)用積累了大量與維修管理相關(guān)的知識和信息，記錄所有設(shè)施設(shè)備的故障現(xiàn)象、故障原因及其解決方案。通過整理和分析這些數(shù)據(jù)信息建立維修知識庫，可以為后續(xù)維修節(jié)省時間和成本。系統(tǒng)提供多樣化的統(tǒng)計報表，通過信息化平臺規(guī)范數(shù)據(jù)輸入，可以進行多維度的信息檢索和統(tǒng)計分析，如按報修科室、受理職能部門、緊急程度、報修地址、常見報修事件分類，維修人員統(tǒng)計訴求單數(shù)量和維修費用信息。

6 總結(jié)和展望

核電企業(yè)建設(shè)以及應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺有助于推進核電安全可靠發(fā)展，迎接電力改革挑戰(zhàn)，推動核能產(chǎn)業(yè)鏈“走出去”，助力“中國制造2025”；能夠有效提升資源效率，為核電企業(yè)的建設(shè)增加更為智能的力量。