黃驍駿,辛磊夫

(上海儀器儀表自控系統(tǒng)檢驗(yàn)測試所有限公司,上海 200233)

0 引言

防爆技術(shù)型式、防爆標(biāo)準(zhǔn)、防爆產(chǎn)品型式的多樣性,以及新技術(shù)在防爆領(lǐng)域的使用等,都對防爆產(chǎn)品的檢驗(yàn)認(rèn)證提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。國內(nèi)現(xiàn)有檢測平臺很難提供“一站式”的全方位檢測認(rèn)證解決方案。本文基于國內(nèi)防爆行業(yè)檢測認(rèn)證需求,開展電氣、非電氣設(shè)備防爆前沿技術(shù)研究,構(gòu)建國際一流的防爆產(chǎn)品檢測設(shè)備平臺。該研究對測試設(shè)備測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)化和結(jié)構(gòu)化研究,同時,采用數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析等手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為防爆設(shè)備一體化管理平臺提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究背景

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入,防爆電器在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮的作用越來越大[1]。社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,特別是發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,使國內(nèi)的石油需求量持續(xù)著整體上升的趨勢。同時,隨著勘探、開采技術(shù)的不斷革新,盡管石油消耗量巨大,但全球探明石油儲量也在不斷攀升。在今后很長一段時間,石油仍將是人類重要的能源和工業(yè)原料。因此,對石油化工產(chǎn)品不斷增長的需求以及新的石油資源不斷被勘探發(fā)現(xiàn),為廠用防爆電器市場的增長提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。但是,在生產(chǎn)、應(yīng)用、安裝防爆電器時存在很多安全隱患。如果不從生產(chǎn)、認(rèn)證、選型、安裝、運(yùn)維等各個環(huán)節(jié),對其加強(qiáng)安全規(guī)范管理、安全檢查以及安全檢測認(rèn)證,就可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

我國的防爆行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)起步晚于國外防爆領(lǐng)域,處于采信IEC 和EN 標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容的階段。但目前國內(nèi)的防爆標(biāo)準(zhǔn)化委員會也在不斷吸收、采納國外的新標(biāo)準(zhǔn)和新技術(shù)規(guī)范,致力于實(shí)現(xiàn)我國的防爆技術(shù)水平與國際接軌[3]。

目前,我國防爆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 我國防爆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of explosion-proof technical standards in China

從圖1 可以發(fā)現(xiàn),針對涉爆企業(yè)的防爆設(shè)備管理方面,目前國內(nèi)沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對其進(jìn)行要求。但在部分標(biāo)準(zhǔn)(例如GB 3836、GB 50257 系列標(biāo)準(zhǔn))中[4-5],對設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝提出了明確要求,可作為防爆設(shè)備管理的參考依據(jù)。

同時,對防爆設(shè)備進(jìn)行安裝、管理維護(hù)的人員需持有國家授權(quán)的特種作業(yè)人員電工(防爆電氣)操作證才可上崗。國內(nèi)能夠提供相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)為上海工業(yè)自動化儀表研究院有限公司[6],平均每年獲得特種電工(防爆電氣)電工證的人員為300～400 人,遠(yuǎn)不足以支撐目前國內(nèi)眾多涉爆企業(yè)的需求。

2 防爆設(shè)備一體化管理平臺功能需求分析

據(jù)調(diào)查,目前國內(nèi)化工企業(yè)管理防爆設(shè)備采用傳統(tǒng)的設(shè)備管理模式,即根據(jù)產(chǎn)品的名稱、型號、工位、生產(chǎn)信息等進(jìn)行管理[7-8]。而防爆設(shè)備有著其獨(dú)特的防爆性能要求。若設(shè)備不符合區(qū)域安裝要求,將導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生。

目前,國外防爆行業(yè)中,有企業(yè)提供了一套基于生產(chǎn)裝置為管理目標(biāo)的防爆產(chǎn)品管理平臺。但由于國外的涉爆企業(yè)管理模式與國內(nèi)企業(yè)不同,其平臺的主要功能也是以登記信息為主,并未將錄入的信息與行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比。同時,國外的具體應(yīng)用實(shí)踐和工程施工標(biāo)準(zhǔn)要求也存在較大差異,無法系統(tǒng)提升企業(yè)安全管理能力。

根據(jù)上述情況的分析,目前針對防爆電氣業(yè)主(用戶)的防爆產(chǎn)品管理,主要存在如下問題。

①國內(nèi)防爆認(rèn)證制度未覆蓋工廠體系審核,無法確保持續(xù)提供滿足防爆要求的設(shè)備。業(yè)主單位具備的防爆專業(yè)知識較少,不具備發(fā)起防爆產(chǎn)品驗(yàn)貨的能力,無法確認(rèn)防爆產(chǎn)品到貨質(zhì)量。

②防爆設(shè)備數(shù)量眾多,無法定位每一臺設(shè)備位置,無法精確掌握已安裝的防爆設(shè)備位置信息,日常巡檢、維護(hù)記錄不準(zhǔn)確,無法精準(zhǔn)管理巡檢記錄。

③防爆設(shè)備管理臺賬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實(shí)際用的產(chǎn)品不符,造成安全隱患:無法對廠區(qū)整體防爆設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行可視化管理;無法清楚了解防爆設(shè)備防爆型式分布情況,從而有針對性地對員工進(jìn)行培訓(xùn)。由于國家標(biāo)準(zhǔn)更新,導(dǎo)致部分防爆設(shè)備因無法滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求而產(chǎn)生安全隱患,或無法對同類型產(chǎn)品替換進(jìn)行合適的產(chǎn)品選型。

④若設(shè)備在役時間過長,且未提供有效數(shù)據(jù)證實(shí)設(shè)備可靠性,易出現(xiàn)安全隱患。

防爆設(shè)備管理的工作不僅針對涉爆企業(yè)。目前,國內(nèi)針對涉爆企業(yè)采取園區(qū)化管理模式,即盡可能地將涉爆企業(yè),尤其是化工企業(yè)遷至地區(qū)的化工園區(qū)內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一管理[9]。因此,各個化工園區(qū)的安全監(jiān)督管理委員會單位(以下簡稱“安委會”)對于其管轄范圍內(nèi)化工企業(yè)的防爆設(shè)備管理情況也有管理要求。

目前,安委會要求化工企業(yè)通過紙質(zhì)文件方式、按照周期上報(bào)其范圍內(nèi)的防爆設(shè)備情況,對設(shè)備進(jìn)行備案。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),每家企業(yè)上報(bào)的格式內(nèi)容大有不同,且其中防爆信息的填寫多有問題,使得地方安委會無法對其管轄范圍內(nèi)的防爆設(shè)備使用情況作出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析和診斷。同時,由于數(shù)據(jù)的缺失,安委會也無法對某企業(yè)的防爆設(shè)備進(jìn)行針對性檢查。

因此,根據(jù)上述情況的分析,針對地方政府安全監(jiān)管單位存在的主要問題總結(jié)如下。

①無法實(shí)時監(jiān)管化工園區(qū)、涉爆企業(yè)的防爆設(shè)備安全生產(chǎn)、管理情況,無可靠數(shù)據(jù)支撐。

②涉爆企業(yè)設(shè)備備案流程繁瑣,數(shù)據(jù)調(diào)檔、檢查工作量大。

③無法對涉爆企業(yè)進(jìn)行針對性檢查。

在國內(nèi),除了涉爆企業(yè)和地方安監(jiān)局、安委會需要對防爆設(shè)備進(jìn)行管理之外,部分省市也針對防爆設(shè)備的安裝、維護(hù)提出了強(qiáng)制性檢查措施,聘請專業(yè)的第三方檢查機(jī)構(gòu)根據(jù)GB 50257、AQ 3009 等標(biāo)準(zhǔn)對涉爆企業(yè)中的防爆設(shè)備進(jìn)行檢查。檢查期間需要出具有效的檢查整改報(bào)告和檢查報(bào)告,例如上海頒布的《上海市危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理辦法》[10]。

3 防爆設(shè)備一體化管理平臺的建設(shè)方案

平臺提供的是針對國內(nèi)防爆行業(yè)變化快、數(shù)據(jù)多、技術(shù)高等現(xiàn)有困難而開發(fā)的,兼具公共服務(wù)和專業(yè)技術(shù)服務(wù)的行業(yè)解決方案。平臺能夠使涉爆企業(yè)對標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、管理有更詳細(xì)、更專業(yè)的了解,以便實(shí)現(xiàn)防爆產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量、?；飞a(chǎn)環(huán)境管理水平等多方面的能力提升。平臺提供服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)主要有:構(gòu)建國際一流的防爆產(chǎn)品檢測設(shè)備,實(shí)現(xiàn)測試結(jié)果的結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)化。

3.1 硬件升級

通過線下測試數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)化和結(jié)構(gòu)化,升級實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)(laboratory information management system,LIMS);使用模數(shù)轉(zhuǎn)換硬件將現(xiàn)有設(shè)備數(shù)據(jù)由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,并進(jìn)一步數(shù)字化;設(shè)計(jì)專用測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫和結(jié)果邏輯,為平臺提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2 數(shù)據(jù)整合

防爆行業(yè)存在國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)等眾多標(biāo)準(zhǔn)約束,且各類標(biāo)準(zhǔn)會根據(jù)行業(yè)變化、國際標(biāo)準(zhǔn)變化而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。數(shù)據(jù)整合技術(shù)能夠利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)爬取技術(shù)或在線更新的方式,在系統(tǒng)內(nèi)動態(tài)更新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息,并根據(jù)變更的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容關(guān)聯(lián)防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)等相關(guān)數(shù)據(jù);在系統(tǒng)的設(shè)備管理臺賬和安裝指導(dǎo)等功能中,提示標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整所影響的設(shè)備信息,以便企業(yè)能夠作出快速決策,減少各類資源浪費(fèi)。

3.3 防爆設(shè)備臺賬智能識別

防爆設(shè)備臺賬智能識別技術(shù)能夠根據(jù)用戶上傳的防爆設(shè)備清單、裝置區(qū)域參數(shù)的數(shù)據(jù),自動判別裝置內(nèi)的防爆設(shè)備參數(shù)是否滿足裝置區(qū)域參數(shù)的要求。若滿足要求,系統(tǒng)能顯示設(shè)備選型是否為最優(yōu)選型方案,并提出選型參考方案。此外,系統(tǒng)會根據(jù)用戶上傳的資料自動識別不符合項(xiàng)內(nèi)容,并提出不符合項(xiàng)具體內(nèi)容或直接自動修改。

防爆設(shè)備臺賬智能識別技術(shù)主要功能包括防爆區(qū)域劃分識別、防爆標(biāo)注書寫格式識別、防爆型式識別、防爆合格證真?zhèn)巫R別、防爆產(chǎn)品信息比對、氣體級別識別、溫度組別識別和危險(xiǎn)介質(zhì)參數(shù)識別等。

3.4 涉爆企業(yè)綜合管理效率

涉爆企業(yè)綜合管理效率功能可以根據(jù)防爆設(shè)備本體、設(shè)備使用環(huán)境、設(shè)備行業(yè)可靠性數(shù)據(jù)和人員管理能力等多方面信息進(jìn)行整合,形成一套量化參考標(biāo)準(zhǔn),將涉爆企業(yè)防爆領(lǐng)域的安全能力進(jìn)行可視化展現(xiàn)。例如防爆設(shè)備本體安全等級評分、涉爆裝置總體評分、企業(yè)管理能力評分、人員資質(zhì)能力評分、企業(yè)綜合情況評分等。通過量化的評分機(jī)制,能夠使涉爆企業(yè)更直觀地評估企業(yè)內(nèi)部各層次的防爆安全管理水平,并針對評分較低項(xiàng)展開具體的維護(hù)更改措施,以此提高企業(yè)的安全能力。

3.5 防爆產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)分析

防爆產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)可在防爆產(chǎn)品進(jìn)行安全完整性等級(safety integrity level,SIL)評定和企業(yè)安全儀表系統(tǒng)(safety instrumentation system,SIS)評估時,作為可參考的技術(shù)參數(shù)。目前,可靠性數(shù)據(jù)主要獲取來源是參考SN 29500、GJB 299C 等可靠性預(yù)計(jì)手冊,但是在役設(shè)備的實(shí)際使用數(shù)據(jù)尚無有效的獲取渠道。本平臺可通過用戶錄入的防爆產(chǎn)品使用、環(huán)境等數(shù)據(jù),并且根據(jù)日常的企業(yè)維護(hù)數(shù)據(jù),針對設(shè)備的安裝日期、維修日期、報(bào)廢日期、環(huán)境溫濕度參數(shù)、介質(zhì)區(qū)域情況、有毒有害及高溫高壓情況,以及電磁環(huán)境因素、診斷測試間隔等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析,將形成的數(shù)據(jù)與行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉比對,形成在役設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù),供平臺用戶查閱。

3.6 資源建設(shè)整合

本平臺根據(jù)防爆行業(yè)特征,對企業(yè)檢測認(rèn)證能力、防爆相關(guān)培訓(xùn)、高端儀表檢驗(yàn)檢測和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)領(lǐng)域的資源進(jìn)行整合,從防爆產(chǎn)品認(rèn)證、選型、安裝、維護(hù)、培訓(xùn)和管理等全生命周期各個階段提供線上解決方案、信息查詢以及試驗(yàn)驗(yàn)證等全方位服務(wù)。

主要整合資源建設(shè)內(nèi)容如下。

①防爆技術(shù)高級培訓(xùn)。

面向防爆產(chǎn)品、認(rèn)證、行業(yè)和市場等多個方面,提供專業(yè)的防爆技術(shù)培訓(xùn)。培訓(xùn)主要內(nèi)容包括:國內(nèi)外防爆行業(yè)趨勢,防爆國際市場準(zhǔn)入政策,國內(nèi)外防爆標(biāo)準(zhǔn)解讀,防爆質(zhì)量管理體系解讀,防爆產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)踐,防爆產(chǎn)品維修、安裝工程實(shí)踐,特種作業(yè)(防爆電器)電工操作證培訓(xùn)和證書頒發(fā)等。

②防爆產(chǎn)品認(rèn)證線上服務(wù)平臺。

依托線下專業(yè)的國內(nèi)外防爆認(rèn)證技術(shù)能力,通過平臺化的建設(shè),將防爆認(rèn)證流程標(biāo)準(zhǔn)化、資料上傳流程化,并且實(shí)現(xiàn)檢測認(rèn)證進(jìn)度可查,電子報(bào)告、證書管理,復(fù)審提醒和認(rèn)證資料規(guī)范管理等一系列功能。該平臺可為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn),并且能夠更好地管理企業(yè)認(rèn)證相關(guān)內(nèi)容。

③高端儀器儀表檢驗(yàn)檢測試驗(yàn)認(rèn)證。

防爆產(chǎn)品認(rèn)證過程中,需要涉及諸多試驗(yàn)項(xiàng)目。本平臺依托的線下高端儀器儀表檢驗(yàn)檢測試驗(yàn)?zāi)芰?能夠全面地覆蓋絕大部分電氣和非電氣防爆產(chǎn)品(非礦用)的認(rèn)證試驗(yàn)要求,例如隔爆爆炸試驗(yàn)、本安火花試驗(yàn)、環(huán)境可靠性試驗(yàn)、電磁兼容試驗(yàn)和核電儀器儀表檢測試驗(yàn)等。通過一站式的服務(wù)方式,使各個類型防爆產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)都能夠得到認(rèn)證需求的滿足。

④行業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)信息共享平臺。

通過高科技手段,建立防爆行業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)信息共享平臺,實(shí)現(xiàn)以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)查閱、解讀、分享為價(jià)值的服務(wù)平臺,使涉爆企業(yè)能夠第一時間了解行業(yè)咨詢、掌握行業(yè)動態(tài),并可根據(jù)需求進(jìn)行相關(guān)資料查閱。平臺建設(shè)目標(biāo):通過結(jié)合系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和專業(yè)算法的支撐,將平臺建設(shè)成國內(nèi)具有公信力的信息共享服務(wù)平臺。

⑤涉爆企業(yè)防爆管理、分析平臺。

通過對各個涉爆企業(yè)在服務(wù)平臺中錄入的涉爆裝置、防爆產(chǎn)品等相關(guān)信息的分析,整合資源,形成根據(jù)企業(yè)區(qū)域、生產(chǎn)類別、防爆產(chǎn)品分類和安全能力等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的數(shù)據(jù)庫;對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,可生成針對防爆行業(yè)、防爆產(chǎn)品和防爆安全管理等相關(guān)的白皮書等分析資料,實(shí)現(xiàn)整合資源的價(jià)值最大化,并服務(wù)于行業(yè)。

⑥防爆產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)共享平臺。

依托于國家工業(yè)自動化儀表產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心和國家安全生產(chǎn)上海防爆電氣檢測檢驗(yàn)中心,建立一套完整的防爆產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù)分析體系,形成我國防爆產(chǎn)品的安全評估專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺,為社會提供功能安全評估公共服務(wù)。

⑦行業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)信息共享平臺信息采集,審核發(fā)布模塊。

通過利用Python、正則表達(dá)式等計(jì)算機(jī)技術(shù),智能采集政府有關(guān)部門、行業(yè)組織等官方公開平臺涉及防爆行業(yè)的資訊,通過人工后臺審核的方式對信息資源進(jìn)行審核。審核通過的內(nèi)容標(biāo)明轉(zhuǎn)載來源、轉(zhuǎn)載源鏈接等版權(quán)說明內(nèi)容后,在平臺上進(jìn)行展示。

⑧防爆產(chǎn)品認(rèn)證線上服務(wù)平臺模塊。

基于對國內(nèi)、國際防爆認(rèn)證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的消化吸收,對應(yīng)現(xiàn)有的線下防爆認(rèn)證業(yè)務(wù)的流程,將部分業(yè)務(wù)流程實(shí)施網(wǎng)上執(zhí)行,將相關(guān)認(rèn)證資料數(shù)字化,以減少認(rèn)證流轉(zhuǎn)時間,并且提高認(rèn)證資料、認(rèn)證證書等相關(guān)數(shù)據(jù)的管理能力。

⑨國內(nèi)防爆合格證查詢服務(wù)平臺模塊。

將現(xiàn)有國內(nèi)防爆設(shè)備認(rèn)證發(fā)證機(jī)構(gòu)的合格證查詢平臺進(jìn)行資源整合,實(shí)現(xiàn)一個平臺查多家機(jī)構(gòu)證書的功能。

⑩防爆培訓(xùn)證書查詢服務(wù)平臺模塊。

提供防爆培訓(xùn)證書真?zhèn)尾樵児δ堋?/p>

4 平臺作用驗(yàn)證

為驗(yàn)證防爆設(shè)備一體化管理平臺建設(shè)的必要性,利用近三年中300 個上海涉爆企業(yè)的防爆工廠檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。在相同條件下,將使用與未使用本管理平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉對比。主要驗(yàn)證數(shù)據(jù)為:區(qū)域劃分準(zhǔn)確率、設(shè)備防爆合格證正確率、設(shè)備防爆型式使用正確率、人員資質(zhì)滿足率、設(shè)備可靠性評分。一體化管理平臺應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2 所示。

圖2 一體化管理平臺應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Fig.2 Application data statistics results of integrated management platform

通過對項(xiàng)目數(shù)據(jù)的整理可知,本平臺為涉爆企業(yè)提供了安全可靠性系統(tǒng)評估數(shù)據(jù)支撐,使防爆產(chǎn)品與生產(chǎn)、在役過程中的安全性和可靠性得到量化管控,提升了涉爆企業(yè)對于人、物的安全管理能力和降低了事故風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

防爆產(chǎn)品多用于危險(xiǎn)生產(chǎn)環(huán)境中,且在生產(chǎn)使用中有特殊的要求,錯誤的安裝、管理會帶來不可估量的損失。隨著石油、化工等行業(yè)的快速發(fā)展,涉爆企業(yè)通過平臺化手段管理防爆設(shè)備、提高管理能力和降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)已成為將來發(fā)展的必然選擇。