核電廠數字化大修指揮中心設計研究

劉石橋,劉 洋,張緒怡,康澄杰

(核動力運行研究所，湖北 武漢 430000)

核電廠大修管理包含大修規劃管理、大修準備管理、大修實施管理、大修總結和績效管理等方面。其中，大修實施管理由于需在短時間內完成大量運行和維修活動，并且要確保質量和安全，因此是一項復雜而艱巨的任務。在機組大修實施管理方面通常成立要以大修指揮中心(OCC)這一機構為核心的大修組織機構，采取矩陣型的大修組織形式，建立以項目管理為主、行政管理輔助支持的大修項目管理團隊，在大修指揮部的統一領導及各職能部門的支持配合下，由大修經理及大修項目團隊具體負責單個大修的組織與運作，并借助大修信息化管理系統管理大修期間的一切活動，以保證大修工作的順利執行。

大修指揮管理人員每天需要高強度地處理各類信息，包括機組狀態、進度跟蹤、計劃更新、管理決策、資源協調和安全質量管控等。因此實體OCC的核心作用是促進信息流入，協助大修管理人員處理信息與管理決策，并促進向大修執行利益相關者傳播信息指令。整個大修管控過程對大修指揮人員和大修執行人員的大修經驗要求較高。當前，OCC與各執行層的指揮協調方式主要是以會議面對面交流，電話、郵件溝通，定期簡報和現場監督跟蹤實現，并加上一定信息化系統輔助管控，但未完全實現數字化、精細化、移動化和智能化管控[1]。本文根據核電廠大修管理業務需求和數字化優化方向，針對大修指揮中心的功能，對實體OCC進行數字化設計，包括功能設計和物理房間設計，目的是通過設計開發數字化OCC以最大限度地提高通信、協作技術和信息處理技術在大修協調和問題解決活動中的實用性，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、管理和協調中樞，供大修指揮機構全部人員集中辦公，集中流程管控，負責所有大修準備、大修實施和大修總結三個階段活動的組織協調、計劃安排和進度控制，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。應具備的主要功能包括：

1)為大修指揮組織機構人員提供大修全過程期間舉行會議、協調指揮及集中辦公的場所和條件；

2)提供需要的軟、硬件設施，電廠辦公網絡連接，實現無線信號覆蓋；

3)為大修指揮人員、執行人員、監督人員、支持人員提供溝通、交流的手段；

4)為收集、存儲、處理、顯示大修全過程數據,提供數據接口管理功能；

5)基于核電廠大修信息管理系統，能夠自動獲取機組重要參數和大修計劃、實施、進度、安全和質量等相關的各類信息,并可視化展示；

6)通過數字化功能設計，可實現管理延伸、集中信息管控和智能化輔助管理等功能。

2 數字化大修指揮中心設計

2.1 數字化大修指揮中心功能設計

OCC需配置滿足各崗位工作需要的軟件，如辦公軟件、生產管理系統、大修計劃管理系統、安全質量監督平臺等。OCC數字化設計基于核電廠已搭建的無線網絡基礎設施，在無線網絡應用的基礎上開展數字化功能設計，具體數字化設計軟件包括數字化檢修工作包、遠程專家支持系統、安全生產可視化監控系統、4D大修管理平臺和大修信息管理系統等模塊。數字化OCC功能架構如圖1所示。

圖1 數字化大修指揮中心功能架構圖Fig.1 Functional architecture of the digital outage control center

2.1.1 數字化檢修工作包

數字化檢修工作包是核電廠生產管理系統的延伸和移動應用。設計可實現維修程序結構化、工作包的數字化、維修作業流程管控的移動化和電子化，基于移動終端進行防人因失誤設計、重要風險提示[2-3]。同時，移動終端作為設備掃碼、數據采集、數據查詢、數據處理為一體的智能終端，實現與核電廠生產系統的數據交互。

通過數字化檢修工作包的使用，可實現現場工單執行狀態實時傳輸到OCC和生產管理系統，包括工單執行進度的實時反饋和檢修數據的實時記錄存儲，實現OCC對現場大修管理的延伸。

2.1.2 遠程專家支持系統

遠程專家支持系統功能設計包括音視頻通訊、文件傳輸、實時白板互動和遠程見證等功能。基于檢修現場已搭建的無線傳輸網絡、移動終端、觸摸式顯示屏或臺式工作站等設備開發多方視頻會議通信網絡系統與辦公協作軟件，實現廠內OCC大修協調人員或廠外專家與檢修現場的視頻通訊，溝通協作，通過共享實時檢修畫面、檢修記錄數據和相關技術資料，多方專家可實現遠程快速維修決策，提供檢修方案，解決大修過程中產生的異常或復雜問題，有效控制大修周期和保證大修質量。遠程專家支持系統為大修指揮人員與現場工作負責人提供了快速溝通、協調技術手段，同時基于該功能，部分大修工單實施的質量見證可提供遠程質量控制見證功能，實現見證記錄、電子簽名等,提高質量控制見證人員工作效率,減少質量控制人員。

2.1.3 安全生產可視化監控系統

安全生產可視化監控系統可用于核電廠解決對現場工作人員、設備、環境等監控缺失問題，通過人員認證、定位監控、視頻監控、環境監測、電子圍欄等監控預警現場的環境風險和工作人員的行為風險，利用技術手段保障現場作業安全。通過建立視頻監視系統，實現對全廠區全天監控、對SPV設備的實時連續監控，實現對高風險作業區的實時監控，包括固定視頻監控、移動視頻監控和人員危險行為自動識別，可有效掌控大修現場，提升作業安全，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為基礎，并與項目資源計劃集合，構建4D資源計劃及細化管理，對核電廠大修關鍵路徑涉及的環境進行三維可視化展示，對大修關鍵路徑涉及的工藝活動或重要檢修工作進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劃的編排進行推演和驗證，滿足輔助大修計劃制定與人員培訓的需求。采用三維可視化、數字化技術手段開發大修環境模擬配置、大修計劃推演與驗證、檢修方案驗證和設備維修過程可視化培訓以及基于AR技術大修現場操作輔助等功能，實現大修計劃的可執行性確認、大修關鍵路徑、重要技改的資源優化與方案驗證，以及人員培訓等目的。

2.1.5 大修信息管理系統

大修信息管理系統的主要目的是實現大修全過程數據的收集、存儲、處理、顯示，使大修管理達到業務自動化、數據可視化。通過大修信息管理系統，大修管理人員可直觀、全面地了解換料大修當前狀態所需的各類關鍵信息，包括關鍵路徑跟蹤顯示，非關鍵路徑活動執行情況，大修里程碑和大修綜合性能指標等，為管理人員提供決策支持。

利用大數據、人工智能等相關技術對歷次大修執行項目、外委服務合同成本、物資采購成本、大修實施進度、工業安全風險管控，以及大修專項技術和經驗反饋等大修全過程數據進行智能化統計分析，在大修安全、質量、工期、成本和組織效率等方面持續優化，實現大修管理的改進和業績提升。

設計開發大修執行智能化輔助管控功能，以大修計劃為核心，研究大修計劃任務的自動觸發安排(關鍵路徑工作的銜接通知)、基于數字化檢修工作包的工單執行進度的自動跟蹤與動態預警(參照標準工期)；工單任務微調度技術，如大修支持資源的智能化微調度技術，自動預測何時需要大修支持資源，包括質量控制檢查質量控制、輻射防護、腳手架、環吊資源等；構建大修業務架構，對大修工單進度信息進行匯聚和整合。通過智能化分析算法研究，為大修計劃執行和動態優化提供更高質量的智能決策支持服務，減少大修管理專業協調人員的工作量。

2.2 數字化大修指揮中心布局設計

2.2.1 場地布局設計

OCC的布局設計根據核電廠大修指揮組織機構確定，OCC應能為大修指揮、大修經理，以及計劃控制、專業協工、安全質量管理、支持保障、專項組等工作人員提供工作場所，可預留承包商或其他臨時人員工作場所、會議場所及辦公設施和資料存放空間。OCC可劃分出大修控制室(管理駕駛艙)、大型會議室和1～2個小型會議室、遠程協作/應急處置辦公區、執行層經理辦公區(或安全監控)和大修經理辦公區等區域，如圖2所示。同時核電廠可根據自身硬件條件，可增加機房、集中辦證辦公區，為工作提供更大的便利，減少人員間的流動。這些區域的空間設計要考慮到軟、硬件設備的布置、人員數量、人因工程等。

圖2 數字化大修指揮中心布局設計示意圖Fig.2 The schematic of the layout design of the digital outage control center

2.2.2 駕駛艙大屏展示設計

OCC除物理房間布置設計外，重點是控制室。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備，如圖3所示。其數據系統應能收集、存儲、處理、顯示大修全過程數據，提供數據接口管理功能；能夠獲取大修信息管理系統數據、辦公網絡數據、生產系統數據以及全廠視頻監控信息等，通過大修相關重要信息的動態展示，使大修指揮人員對大修狀況有整體的動態感知。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容設計可包括：

宣傳引導不到位，沒有形成社會共識，各地州、縣市層面的經驗交流不充足。另外，需要加強對貧困戶的教育引導，需要從思想上解決問題，讓貧困戶主動脫貧。

圖3 數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，如關鍵路徑、水位圖、節點進展等；

(2)機組系統和設備狀態；

·主要系統狀態

·重要設備狀態

(3)系統隔離相關情況；

(4)大修性能指標；

(5)大修關鍵路徑及項目計劃進展；

·項目計劃進展

(6)專項計劃及進展；

(7)安全生產可視化監控視頻顯示關鍵檢修區域和SPV設備；

(8)遠程協作和視頻會議；

(9)4D模擬推演等。

2.3 數字化大修指揮中心硬件設計

標準數字化OCC硬件設計主要包括有：55英寸液晶拼接屏及其配套視頻矩陣；85英寸觸摸液晶屏；高清網絡攝像頭及拾音擴音設備一套；運行服務器、高性能工作站、智能移動終端、辦公電腦、有線電話和打印機等硬件設備，硬件設計的拓撲圖見圖4所示。

圖4 數字化大修指揮中心硬件拓撲圖Fig.4 The hardware topology of the digital outage control center

3 結論

本文根據大修管理業務需求、數字化業務優化方向和大修指揮中心的功能定位，對數字化OCC的軟件功能設計、布局設計及硬件設計進行了研究。通過數字化OCC建設，在大修執行層形成移動維修支撐平臺，實現移動化、電子化和數字化維修，管理延伸到現場。在管理層，形成集中監控和數字化支撐平臺，實現大修相關信息集中管控和大修智能化輔助管控功能，實現大修實施現場集中視頻監控和遠程專家技術支持與質量監督。在決策層，形成基于大數據分析的智能維修決策平臺，實現大修信息綜合可視化展示、大修指標智慧分析等功能。

采用上述信息化、數字化、三維可視化和大數據分析等技術手段在大修管理中的實踐與應用，可優化大修業務管理流程，有效提高大修安全水平、確保檢修質量、降低大修成本、提升大修管理水平和大修業績。