工业互联网在生产安全管理的应用

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摘要：为加快推进新一代信息技术和制造业融合发展，提升石化行业安全生产水平，培育了“工业互联网+安全生产”协同创新模式，依托信息化建设、数字化管理，结合多种装置运行监测及预警模型，进行工业互联网应用在企业安全生产管理中的探索与实施。该种模式，是安全生产治理体系与治理能力现代化的有机结合，已成为企业提升安全管理、实现高质量发展的重要途经。

关键词：工业互联网；安全生产管理；石化行业；安全生产

随着国家对安全生产的逐渐重视，对落实企业的安全生产主体责任提出了更为明确的要求，安全监管日趋严格。2020年10月14日，工信部与应急部两部委联合对外发布了《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021—2023年）》（工信部联信发〔2020〕157号），文件提出推进工业互联网与安全生产协同发展，对进一步提升工业互联网平台能力和应用水平、提升工业企业安全生产水平提出了具体的指导意见。以中国石化作为试点企业，为提升行业本质安全水平进行有益探索。

1工业互联网应用在企业安全生产管理中的重要性

工业互联网是企业数字化管理的基础设施，安全生产作为工业互联网平台重要应用领域之一，在危险源监测和安全监管等方面已经做了部分有益的探索。其中，部分工业互联网平台通过构建“人、机、物”互联的安全生产管理体系，为企业提供了安防、火灾、矿山安全监测、化工园区危险物质检测等安全生产领域应用，支撑企业做出了科学、准确、及时的综合决策，提升了政府、园区、企业综合监管能力、改善环境质量、强化本质安全、降低企业经营成本，实现园区管理精细化、决策科学化和服务高效化。虽然，我国在生产安全与隐患排查治理工作中所采用信息化系统种类和数量均较为丰富，但整体应用水平不高，主要表现在各信息化系统业务种类单一，且系统间相互隔离，未形成全面互联的应用模式。基于此，充分利用工业互联网、云服务等信息技术，发展基于工业互联网平台的安全生产创新应用，是适应现代企业发展与数字化管理体系建设的新趋势，在提升企业安全管理水平和企业隐患排查治理能力、加强安全生产监督与管理、强化应急处置与指挥调度能力等方面为安全生产管理体系建设提供有效的支撑。

2工业互联网应用和企业安全生产管理的有机结合

2.1实施信息化管理机制改革，构建工业互联网应用基础

长期以来，企业在信息化建设过程中，往往只注重各管理部门内部的需求，各部门之间相关的业务场景拆分比较生硬，产生了比较明显的业务壁垒，这种情况不利于企业进行安全管理。企业在信息化建设过程中，需要树立新的理念，打破各部门之间的业务壁垒，从“彩虹”般管理分明的系统建设，向“渐变”的信息系统平台转变，体现各专业部门的牵头管理作用，推动组织和管理变革，构建上下通畅的信息通路，为“工业互联网+安全生产”应用构建打牢基础，同步建立良好的数据管理体系，与制度、配套规范结合，支撑HSE管理体系的运行和持续改进[1]。2.1.1找准工业互联网应用结构，明确信息化建设思路我公司深入分析了以往新建信息化系统的整体思路，往往都是“个人自扫门前雪，莫管他人瓦上霜”，只管本身业务域内的业务需求横向满足，导致各管理部门之间部分重叠的业务重复进行建设，各自建立自己管理的一套数据和流程[2]。深入分析了企业目标与管理现状的差距，进行了信息化思路的修改，明确业务的主管部门，覆盖跨部门的业务应用。2.1.2建立“1平台4专项N应用”的总体框架，补短板，强弱项利用“石化智云”平台，构建集团和企业数据、智能、业务、应用边云协同，建立了符合管理需求的“1平台4专项N应用”架构。“1平台”即是石化智云工业互联网平台，构建以“数为基、云为翼、智为擎”的石化智云；“4专项”即是明确安全生产管理的4个主要方向，分别为生产过程安全、施工过程安全、危化品储运安全、协同应急指挥；“N应用”即是强化各专业应用，提升安全生产快速感知、实时监测、预测预警、智能分析和联动处置能力。“1平台4专项N应用”总体架构图见图1。2.1.3完成全方位模型化的确定，形成管理思路的结构和重组从物理资产、理化过程、应用融合、专家经验4个角度出发，统一了生产企业内的数据描述模型和对象关系模型，标准化装置布局及其内部设备设施的连接关系，通过机理模型反映工厂生产运行情况，利用大数据分析等数字技术建立数据分析模型，同时辅以专家知识、经验以及业务逻辑，明确了业务规则，从多个方向进行“工业赋能”，实现高效协同机制。

2.2加强底层感知能力建设，提供工业互联网应用支撑

2.2.1强化设备风险管控，提升安全治理能力互联网可通过设备振动、温度、频谱、红外、压力等硬件建设，提升设备底层感知能力，实现设备运行数据实时监控，发现设备运行异常及时报警，提高故障处理效率，避免事态进一步扩大，在一定程度上保障设备安全运行。同时通过建立设备监控、分析、报警模型，对运行数据进行动态优化分析，实现异常设备实时定位及持续跟踪监控，定位设备管理重点，将“事后反馈”变为“事中跟踪”，保障设备日常平稳运行。在收集了海量设备运行监测数据的基础上，依据专业理论和专家经验，可以构建设备故障诊断评估模型，实现以机组为核心的智能报警、运行趋势预警，提前发现设备运行隐患，从而保障设备安全平稳运行，避免事态进一步扩大[3]。2.2.2深化风险预警管控，提升风险应对能力针对多种高危工艺装置，利用温度、压力、液位、流量（或流速）等关键工艺参数构建监测模型，实现数据实时监测、视频监控、风险研判、风险预警，视频等多维度监控，辅助企业进行风险研判[4]。并利用运行数据建立各关键参数关系，从而发现装置运行数据微小变化带来的异常风险。通过构建动态关联网络，确定异常传播路径及根原因，并开展超实时演算，预测下一时段内异常的发展情况及恶化程度，并进行预警。

2.3强化数据集中管理，深挖工业互联网应用手段

数据是信息化管理的核心产物。利用工业互联网平台上各相关应用，集中管理日常生产过程中产生的海量数据，将各种机器、设备、设施和系统网络与传感器、控制软件、应用程度等相连接；经过数据分析、挖掘，服务于企业的决策部署。我公司立足现代化智能工厂建设，向下着力信息化基础设施建设，向上积极整合系统，同时利用人工智能手段介入，加快数据集成，建设信息化平台，实现数据的共享、共治。2.3.1构建数据仓库，集中管理数据分发通过智能工厂的ODS（业务数据商店），将各系统中的数据实时集中，并完成系统之间的分发调用，保证系统之间数据流转通畅。在安全管理层面，打通承包商管理、教育培训、作业安全、问题检查提报相关应用数据壁垒，完成作业事前、事中、事后的全流程闭环管理，强化作业预约机制和人员资格校验，将作业过程中发现的问题定位到个人，从而解决作业管理考核难的问题。在应急管理层面，建成了企业-现场两级一体的应急指挥体系，利用各相关系统作为依托，事故状态下，将各应急相关系统快速切换至应急模式，实时同步展示事故相关信息，同时进行多方视频会商，满足事故状态下，事故现场“看得见、听得清”的目标[3]，提升应急响应和应急处置能力。依托集团公司的信息支撑，构建石化行业危化品数据库，目前拥有化学品登记数据（纯物质2300余种、混合物3万余种）、危化品企业登记数据（3.3万余家）、重大危险源数据（2.3万余个）、化学事故案例数据（2.8万余条）、重点危险化工工艺数据（7700余条）、化学品SDS（SafetyDataSheet）数据（5000余种）、2200余辆各类抢险救援车辆、各种特种设备、应急物资等数据库资源，提升了数据共享、数据分析和数据服务能力。2.3.2引进新兴技术，辅助员工进行实时管理将人工智能与安全生产专家经验、机理模型相结合，通过对现场工艺、质量、设备、物料、工业视频、事故案例等数据的分析应用，提升对生产异常的预测预警，态势感知、预测预警和科学决策能力；利用前置算法终端，实时识别危化品运输过程中的不安全行为，支撑危化品运输安全管理；建立特定装置的腐蚀诊断算法，以腐蚀回路为对象，监控腐蚀相关参数，实现可视化的腐蚀监控，对腐蚀相关参数进行综合分析，对每个腐蚀回路进行腐蚀程度评估，同时基于定点测厚数据计算腐蚀速率和剩余寿命，从而实现腐蚀回路预测，提前定位设备薄弱部位；建设初期火灾监测报警等场景的无人化值守应用，助力传统炼化企业向“无人工厂”迈进。

3工业互联网应用在企业安全生产管理中的探索与应用成效

3.1支撑生产安全管理体系实施落地

利用上下一体的标准应用体系，实现全业务领域安全管控的覆盖，突出日常管理基础，规范数据管理思路，将系统应用建设与生产安全管理体系深度匹配，支撑基层生产运行；强化公司领导、管理部门、作业部门应用，利用规范化的数据流转和计算，进行数据趋势的深化解读，便于将工作任务完成情况确定到个人考核管理，辅助进行决策，支撑体系运行。

3.2提升安全管理思路

通过信息技术手段和先进的管理软件的运用，实现网上数据传递和信息共享，减少重复劳动，规范各级安全管理程序和工作流程，提高工作效率和安全管理水平。将安全管理前置，及时发现安全生产管理过程中出现的问题，及时部署相关工作，有效预防事故发生，降低事故损失。

3.3实现高质量发展

培育企业智能化生产、网络化协同、数字化管理、平台化设计等新模式和新业态，加快推动企业全要素、全产业链、全价值链的全面连接，构建全新生产制造和服务体系，改造提升旧动能，培育壮大新动能，支撑石化企业高质量发展，实现整体效益最大化。

4总结

当前，新一轮科技革命和产业革命迅猛发展，以智能制造为主要特征的新工业革命已在全球悄然兴起。以信息化建设为手段、数字化管理为引领，培育“工业互联网+安全生产”协同创新模式，通过实施信息化管理机制改革、加强底层感知能力建设、强化数据集中管理等方式可提升工业互联网应用在企业安全生产管理中的成效，促进工业互联网应用与企业安全生产管理的有机结合。这一举措，为石化企业支撑生产安全管理体系实施落地、提升安全管理思路、实现高质量发展和整体效益最大化提供了一条切实可行的方法。

参考文献

[1]赖李宁.工业互联网在安全生产管理中的应用探究[J].华东科技,2021,37(10):2.

[2]黄志刚.信息化建设在石油化工行业安全生产管理中的应用[J].化工管理,2021,34(20):2.

[3]温智惠.化工行业安全管理的智能化转型[J].软件和集成电路,2021,38(5):6.

[4]黄志刚.5G+工业互联网在危险化学品企业安全生产管理中的应用[J].新型工业化,2021,11(7):2.

作者：姚冰 单位：中国石油化工股份有限公司天津分公司