羅 維

（中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840）

0 引言

二十一世紀(jì)以來，人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新型數(shù)字化技術(shù)的快速涌現(xiàn)與飛速發(fā)展，已經(jīng)在智能決策、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化模型、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫嬗辛藦V泛應(yīng)用。核工業(yè)作為一個(gè)以“安全第一”為首要原則的傳統(tǒng)行業(yè)，如何借助此次數(shù)字化浪潮進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)，是核工業(yè)面對(duì)的一次重要機(jī)遇。本文的目的是探討如何積極、主動(dòng)利用新興數(shù)字化技術(shù)，制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線，為核工業(yè)安全運(yùn)營(yíng)、持續(xù)創(chuàng)新、確保質(zhì)量、提高效率、降低風(fēng)險(xiǎn)作出突出貢獻(xiàn)。

1 核工業(yè)的核心業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)

目前中國(guó)正處于“百年未有之大變局” 的關(guān)鍵時(shí)刻，黨中央制定了第十四個(gè)五年規(guī)劃的遠(yuǎn)大藍(lán)圖，規(guī)劃中明確指出：“加快建設(shè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)、 數(shù)字社會(huì)、 數(shù)字政府，以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)方式、生活方式和治理方式改變?！睂?duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的給予了高度重視，體現(xiàn)了國(guó)家審時(shí)度勢(shì)，銳意進(jìn)取，開拓創(chuàng)新的發(fā)展思路。

核工業(yè)作為典型的技術(shù)密集、知識(shí)密集、資產(chǎn)密集型行業(yè)，具有安全性要求高、投資巨大、建設(shè)與運(yùn)行期漫長(zhǎng)、參與方眾多等特點(diǎn)，其產(chǎn)業(yè)鏈非常長(zhǎng)，包括科研、勘探、核燃料、核工程建設(shè)、裝備制造、核電與核環(huán)保等關(guān)鍵業(yè)務(wù)，各業(yè)務(wù)板塊之間業(yè)務(wù)銜接緊密，存在著密切的上下游業(yè)務(wù)關(guān)系，從而構(gòu)成了一個(gè)完整的核工業(yè)體系。

安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、創(chuàng)新等作為主要的業(yè)務(wù)管控關(guān)注點(diǎn)，是衡量一個(gè)企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)是否能成功、健康、持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)。鑒于自身行業(yè)的特殊性，核工業(yè)與其他行業(yè)相比較，對(duì)安全尤為重視，中國(guó)核安全工作的基本原則是：安全第一、依法治核，預(yù)防為主、縱深防御，責(zé)任明確、獨(dú)立監(jiān)管，嚴(yán)格管理、全面保障。鑒于目前多數(shù)核電建設(shè)存在項(xiàng)目延期、投資超預(yù)算等問題，如何縮短核電站建設(shè)周期，控制項(xiàng)目成本，確保核工業(yè)的持續(xù)良性發(fā)展，提高核電行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，保證經(jīng)濟(jì)性，是國(guó)際、行業(yè)近年關(guān)注的焦點(diǎn)。

核電業(yè)主主要在確保安全、可靠生產(chǎn)運(yùn)行的前提下，密切及時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況，盡量延長(zhǎng)系統(tǒng)與設(shè)備使用壽命，合理安排維修計(jì)劃，減少非計(jì)劃停機(jī)，縮短維修時(shí)間，降低運(yùn)行與維護(hù)成本，確保核電運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)核工業(yè)的安全、高效與可持續(xù)發(fā)展，在全行業(yè)推行數(shù)字化轉(zhuǎn)型是十分有效的手段。面向行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，應(yīng)積極采用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G 等技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)核工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供有力支撐。

結(jié)合核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈特色，規(guī)劃各數(shù)字化技術(shù)在行業(yè)各產(chǎn)業(yè)鏈版塊的應(yīng)用。

2.1 研發(fā)設(shè)計(jì)的數(shù)字化

通過貫徹以需求為驅(qū)動(dòng)的理念，采用正向設(shè)計(jì)的模式，將需求梳理與確定作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的起點(diǎn)，通過構(gòu)建面向需求的數(shù)字化模型，體系化地收集、分析、評(píng)估與權(quán)衡各種需求，作為后續(xù)研發(fā)工作的依據(jù)，確保研發(fā)工作的安全與質(zhì)量。結(jié)合最新的數(shù)字化技術(shù)，深化對(duì)國(guó)家、國(guó)際組織、行業(yè)的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范文檔的格式化、數(shù)字化處理，將文檔中的系統(tǒng)設(shè)備、 參數(shù)與指標(biāo)等內(nèi)容，按實(shí)體、關(guān)系、屬性等要素進(jìn)行識(shí)別，通過格式化處理，形成數(shù)字化、條目化需求模型，強(qiáng)化對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的理解，克服傳統(tǒng)自然語(yǔ)言文檔的缺點(diǎn)，減少歧義，提升了需求梳理與理解的效率與質(zhì)量。

圖1 數(shù)字化技術(shù)在行業(yè)的應(yīng)用

核電系統(tǒng)作為大型的復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)安全性要求極高，需要對(duì)各設(shè)計(jì)方案在各種工況與場(chǎng)景下的安全性進(jìn)行充分評(píng)估與驗(yàn)證。為降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，可以采用數(shù)字孿生技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)與仿真的銜接。通過對(duì)真實(shí)物理實(shí)體進(jìn)行邏輯、虛擬化的映射與鏡像，用數(shù)字化邏輯模型來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地反映真實(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行或進(jìn)行仿真、模擬與試驗(yàn)。在邏輯設(shè)計(jì)階段，利用數(shù)字化模型將研發(fā)設(shè)計(jì)與仿真模擬工作銜接起來，通過邏輯模型與仿真模型的匹配，構(gòu)建數(shù)字化樣機(jī)（DMU），實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與仿真的一體化（M&S），采用多物理場(chǎng)、多專業(yè)融合協(xié)同仿真模式，加快研發(fā)迭代過程，做到快速試錯(cuò)、快速評(píng)估、快速修正，提前發(fā)現(xiàn)問題與風(fēng)險(xiǎn)，以便及時(shí)改變策略、調(diào)整方案，無須等到設(shè)備實(shí)體制造與使用后再發(fā)現(xiàn)問題，從而提升了研發(fā)設(shè)計(jì)的工作效率、降低了研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、控制了成本。

2.2 工程建設(shè)的數(shù)字化

核電工程的建設(shè)往往有眾多設(shè)計(jì)單位、設(shè)備供應(yīng)商、施工單位、分包商等參與，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)非常復(fù)雜，組織人員龐雜，事故隱患眾多，安全狀況瞬息萬變，確保核電建設(shè)的安全與質(zhì)量是工程管理的重中之重。可通過搭建“智慧工地”，全局、實(shí)時(shí)、有效地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)施工情況，為核電建設(shè)安全與質(zhì)量提供數(shù)字化、智能化的支撐。利用物聯(lián)網(wǎng)與5G 技術(shù)構(gòu)建的“智慧工地”，可對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行識(shí)別、監(jiān)控與記錄，預(yù)防違規(guī)操作，確保現(xiàn)場(chǎng)工作安全；對(duì)施工設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)及時(shí)傳遞給施工方與設(shè)備提供方，及時(shí)、精確、快速地掌握設(shè)備運(yùn)行情況，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；及時(shí)、精確地對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)、關(guān)鍵位置的噪聲、粉塵、有害物、火源等環(huán)境信息進(jìn)行采集與監(jiān)控，確保建設(shè)、施工環(huán)境的安全，滿足員工對(duì)職業(yè)安全以及公眾對(duì)項(xiàng)目施工環(huán)境保護(hù)的訴求。項(xiàng)目數(shù)據(jù)的及時(shí)、精確、海量地處理與傳輸，極大地提升了工作效率，降低了管理成本。

核電系統(tǒng)作為典型的復(fù)雜系統(tǒng)，有政府機(jī)構(gòu)、業(yè)主、EPC 總包方、供應(yīng)商、監(jiān)理等眾多利益相關(guān)者共同參與，其中蘊(yùn)含了海量的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造、建安與調(diào)試等工程信息，傳統(tǒng)的以圖紙、文檔等為載體的移交方式，包含的信息內(nèi)容有限、結(jié)構(gòu)松散、缺乏精準(zhǔn)性、不夠直觀、不宜理解，導(dǎo)致移交周期漫長(zhǎng)，業(yè)主無法及時(shí)利用移交信息，充分了解系統(tǒng)建設(shè)情況，有效指導(dǎo)后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)工作。數(shù)字孿生技術(shù)為數(shù)字化移交提供了新的重要手段，可向業(yè)主移交直觀、精細(xì)化、數(shù)字化的數(shù)字孿生模型，采用數(shù)字化模型和實(shí)際核電站相組合的數(shù)字化交付模式，使業(yè)主及時(shí)、全面、精細(xì)化地了解項(xiàng)目建設(shè)情況，盡快掌握運(yùn)行維護(hù)知識(shí)，加深對(duì)核電系統(tǒng)的理解，從而優(yōu)化移交效果，提升移交效率，改善移交質(zhì)量，有效提升客戶滿意度。

2.3 核電運(yùn)行的數(shù)字化

核電站具有安全要求高、運(yùn)行周期長(zhǎng)、投資額高、涉及面廣等特點(diǎn)，除了核電站的安全運(yùn)行備受矚目外，其經(jīng)濟(jì)性也是業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)，關(guān)系到核電行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，業(yè)主作為核電站的運(yùn)營(yíng)者，在確保安全、可靠生產(chǎn)運(yùn)行的前提下，也非常關(guān)注如何有效控制運(yùn)行成本，將核電站總擁有成本控制在合理范圍內(nèi)。采用數(shù)字孿生模式與技術(shù)，構(gòu)建面向核電運(yùn)行的數(shù)字孿生體，作為實(shí)體核電系統(tǒng)的虛擬化、數(shù)字化映像，全面、動(dòng)態(tài)、直觀、精準(zhǔn)地展示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，供運(yùn)行、維護(hù)者進(jìn)行分析、判斷與決策，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)控制，提升運(yùn)維效率。核電行業(yè)作為典型的技術(shù)與資產(chǎn)密集型行業(yè)，核電系統(tǒng)設(shè)備作為核心資產(chǎn)，其運(yùn)行與維護(hù)是管理工作的重點(diǎn)，也是控制運(yùn)行成本的重要切入點(diǎn)?？衫梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，通過廣泛采用各種傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、定位等技術(shù)實(shí)時(shí)、高效、高精度地監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。針對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)具有的典型的范圍廣、來源多樣、格式各異、數(shù)據(jù)量大、快速與連續(xù)產(chǎn)生等特點(diǎn)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)這些實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、 處理與記錄。同時(shí)，使用人工智能技術(shù)的智能算法，對(duì)通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)采集、存儲(chǔ)的海量運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、學(xué)習(xí)與分析，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，做到防患于未然，實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修，避免被動(dòng)的事后處理，并進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)行與維修計(jì)劃，適時(shí)采購(gòu)零部件和優(yōu)化庫(kù)存，預(yù)防安全事件與事故的發(fā)生，從而有效確保核電運(yùn)行安全，提升運(yùn)行質(zhì)量，優(yōu)化運(yùn)維管理，降低運(yùn)行成本。

3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型的思路

首先，企業(yè)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的是什么，數(shù)字化轉(zhuǎn)型絕不只是采用一些新的數(shù)字化技術(shù)、建設(shè)一些信息系統(tǒng)那么簡(jiǎn)單。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根本出發(fā)點(diǎn)，是企業(yè)為了尋找新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)、突破口，或者為了降低運(yùn)營(yíng)成本、確保生產(chǎn)質(zhì)量、提升運(yùn)營(yíng)效率，從而采用數(shù)字化技術(shù)，總之，數(shù)字化技術(shù)是為業(yè)務(wù)服務(wù)的。要想進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，首先要有業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的動(dòng)機(jī)與要求，應(yīng)該說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型為支持企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型提供了重要的手段，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的重要工具。數(shù)字化轉(zhuǎn)型，如果偏離了這一目標(biāo)與出發(fā)點(diǎn)，很可能導(dǎo)致為了采用新技術(shù)而采用新技術(shù)，沒有意識(shí)到數(shù)字化技術(shù)的工具性，變成舍本逐末，甚至本末倒置、迷失方向。企業(yè)只有明確了企業(yè)業(yè)務(wù)目標(biāo)和發(fā)展戰(zhàn)略，并以此為出發(fā)點(diǎn)，指導(dǎo)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，才能做到業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)、有的放矢。

企業(yè)如何進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型?應(yīng)以企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，及時(shí)把握數(shù)字化新浪潮，以數(shù)字化工具為依托，制定確實(shí)可行的企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃，做到制定新目標(biāo)、開拓新業(yè)務(wù)、構(gòu)建新流程、依靠新工具。企業(yè)在制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃時(shí)，應(yīng)緊扣數(shù)字化時(shí)代發(fā)展的脈搏，與時(shí)俱進(jìn)，主動(dòng)、廣泛地了解數(shù)字化潮流，積極學(xué)習(xí)數(shù)字化技術(shù)，培養(yǎng)數(shù)字化思維，弘揚(yáng)數(shù)字化文化，拓寬思路，敢于打破傳統(tǒng)的思維定式；積極創(chuàng)新，勇于尋找新的技術(shù)突破口。

企業(yè)對(duì)自身的發(fā)展戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)訴求往往有著更清晰、更長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃，對(duì)自身的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀有著更清晰、更透徹的理解，為確保數(shù)字化轉(zhuǎn)型的順利施行，有必要建立企業(yè)自身的數(shù)字化轉(zhuǎn)型團(tuán)隊(duì)，來引領(lǐng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，與傳統(tǒng)的信息化工作相比較，數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作具有不同思維觀念，需從以信息系統(tǒng)為主，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)為主，從以軟件為資產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐晹?shù)據(jù)為企業(yè)核心資產(chǎn)，更側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的收集、識(shí)別、分析與利用。根據(jù)新的數(shù)字化浪潮，以數(shù)字化思維為指導(dǎo)，培養(yǎng)面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的人才隊(duì)伍，確立數(shù)字化建設(shè)模式，打造企業(yè)數(shù)字化團(tuán)隊(duì)，這是支撐企業(yè)成功進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的重要保障。

4 結(jié)語(yǔ)

以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的數(shù)字化技術(shù)的涌現(xiàn)，為行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了強(qiáng)大、有效的工具，核工業(yè)應(yīng)該積極把握數(shù)字化浪潮，主動(dòng)在從文化、思維、方式上進(jìn)行轉(zhuǎn)變，全面擁抱數(shù)字化技術(shù)，認(rèn)真貫徹?cái)?shù)字化思維，為行業(yè)開拓創(chuàng)新、提升效率、降低成本提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，支持行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展.