基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的危化行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究

樊陸陸 郭 剛

[重慶市工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究中心（中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院重慶分院），重慶 400707]

0 引言

根據(jù)中華人民共和國(guó)應(yīng)急管理部通報(bào)，2021年上半年，全國(guó)共發(fā)生化工事故62起、死亡81人。通過(guò)深入分析發(fā)現(xiàn)，造成事故的很大一部分原因是企業(yè)安全意識(shí)不強(qiáng)，企業(yè)安全數(shù)字化水平不高。

化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，防范化解危險(xiǎn)化學(xué)品重大安全風(fēng)險(xiǎn)、堅(jiān)決遏制重特大安全事故關(guān)系社會(huì)長(zhǎng)治久安、人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，地位突出，意義重大[1]。

危險(xiǎn)化學(xué)品事故頻繁發(fā)生，一個(gè)重要原因就是化學(xué)品管理和對(duì)危化品各環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)監(jiān)控的信息化智能化水平不高。結(jié)合危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)的行業(yè)特征，面向危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)全流程、全生命周期制定具有行業(yè)特征的綜合解決方案是我們接下來(lái)研究的重點(diǎn)，也是推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型，推進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的本質(zhì)要求。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概述

眾所周知，第一次工業(yè)革命以機(jī)械化為特征，第二次工業(yè)革命以電氣化為特征；第三次工業(yè)革命以信息化為特征；那么，正在經(jīng)歷的第四次工業(yè)革命以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為特征，其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是5G、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合的產(chǎn)物，它可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)、各要素的互聯(lián)互通，助力工業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵

圖2 標(biāo)識(shí)解析體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是連接，連接的對(duì)象是人、設(shè)備、環(huán)境、虛擬資源等全部生產(chǎn)要素。這種連接是通過(guò)構(gòu)建企業(yè)內(nèi)網(wǎng)和電信運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的高質(zhì)量企業(yè)外網(wǎng)及標(biāo)識(shí)解析體系實(shí)現(xiàn)的，然后通過(guò)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的打通，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)側(cè)，實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈的效率提升和模式創(chuàng)新。當(dāng)然，在整個(gè)過(guò)程中，安全是保障。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)貫穿于從需求側(cè)到供給側(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，全面提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的效率，在降本增效的同時(shí)，創(chuàng)造出很多新的商業(yè)模式，比如：服務(wù)方面，預(yù)測(cè)性維護(hù)；金融方面，基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的信用評(píng)級(jí)；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，基于模式識(shí)別的生產(chǎn)過(guò)程管理，基于5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器視覺(jué)和園區(qū)安防；等等。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)全要素連接的基礎(chǔ)，通過(guò)內(nèi)網(wǎng)改造，建設(shè)高質(zhì)量的內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，形成低延時(shí)、低抖動(dòng)、高帶寬、高可靠及兼容性高的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)工業(yè)大數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、研發(fā)環(huán)節(jié)、制造環(huán)節(jié)、運(yùn)維環(huán)節(jié)的流動(dòng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是全要素連接的樞紐，匯聚來(lái)自工業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)各個(gè)流程的數(shù)據(jù)，結(jié)合工業(yè)機(jī)理模型，通過(guò)工業(yè)數(shù)據(jù)建模分析，實(shí)現(xiàn)工業(yè)知識(shí)模型化、代碼化、軟件化，進(jìn)而反過(guò)來(lái)賦能工業(yè)場(chǎng)景，提升生產(chǎn)效率、協(xié)同效率、降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而創(chuàng)造新的商業(yè)模式。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)健康有序發(fā)展的重要保障，它包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)數(shù)據(jù)安全、工業(yè)控制系統(tǒng)和設(shè)備等安全。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展催生很多新的模式、新的業(yè)態(tài)。智能化生產(chǎn)是通過(guò)對(duì)工業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的打通及數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化生產(chǎn)流程，優(yōu)化決策，提升各個(gè)環(huán)節(jié)及上下游生態(tài)企業(yè)之間的協(xié)同效率。網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同即是通過(guò)整合全球全國(guó)的設(shè)計(jì)資源、生產(chǎn)資源、供應(yīng)鏈資源等，形成協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同制造等新模式，從而降低研發(fā)成本、縮短上市周期。規(guī)模化定制即是通過(guò)收集用戶(hù)的真實(shí)的個(gè)性化的需求，通過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、物料供應(yīng)等環(huán)節(jié)的協(xié)同機(jī)制，做到產(chǎn)品有所屬，做到產(chǎn)品低庫(kù)存，做到產(chǎn)品有特色個(gè)性化。服務(wù)化延伸即是通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)不同的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，研發(fā)不同的算法，進(jìn)而預(yù)測(cè)設(shè)備的故障可能發(fā)生時(shí)間點(diǎn)，為用戶(hù)準(zhǔn)備備件留有充足的時(shí)間，為用戶(hù)節(jié)省了定期維護(hù)帶來(lái)的成本，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品向服務(wù)的轉(zhuǎn)型[2]。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦能危化行業(yè)

危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)整體的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平較低，作為典型的流程性行業(yè)，不同環(huán)節(jié)的智能化水平不同。目前危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題，一是企業(yè)對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的認(rèn)知不足，安全生產(chǎn)意識(shí)還有待進(jìn)一步加強(qiáng)；二是企業(yè)運(yùn)用數(shù)字化、智能化技術(shù)監(jiān)測(cè)和預(yù)警安全生產(chǎn)的水平較差；三是企業(yè)員工的文化水平普遍較低，需要加強(qiáng)技能培訓(xùn)和人才培養(yǎng)工作。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，正在賦能千行百業(yè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接各個(gè)生產(chǎn)要素，通過(guò)平臺(tái)來(lái)匯聚數(shù)據(jù)，通過(guò)安全來(lái)保障整個(gè)過(guò)程，成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。在危險(xiǎn)化學(xué)品領(lǐng)域，安全是一切的底線，提升企業(yè)的本質(zhì)安全生產(chǎn)水平已經(jīng)成為國(guó)家和行業(yè)的共識(shí)。在工業(yè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域，建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全生產(chǎn)監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程、全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈的連接和監(jiān)管，提升跨部門(mén)、跨層級(jí)的安全生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)聯(lián)控能力[3]。《“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+危化安全生產(chǎn)”試點(diǎn)建設(shè)方案》提出對(duì)生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用、經(jīng)營(yíng)、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)進(jìn)行全過(guò)程信息化管理和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品來(lái)源可循、去向可溯、狀態(tài)可控[4]。

2.1 運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系促進(jìn)危險(xiǎn)化學(xué)品全生命周期管理

如果說(shuō)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)要素的物理連接，那么標(biāo)識(shí)解析就是生產(chǎn)要素互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐，它的作用類(lèi)似于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)，通過(guò)生產(chǎn)要素與標(biāo)識(shí)碼的映射，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)要素的定位和信息查詢(xún)。目前我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系由國(guó)際根節(jié)點(diǎn)、國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)、二級(jí)節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)、遞歸節(jié)點(diǎn)等要素組成。北京、上海、廣州、重慶、武漢五大國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)建成，與 Handle 國(guó)際根節(jié)點(diǎn)、OID國(guó)際體系等實(shí)現(xiàn)了對(duì)接[5]。

要想實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)的本質(zhì)安全，產(chǎn)品的全生命周期管理是必不可少的，從原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸追蹤、倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)測(cè)、使用銷(xiāo)毀等各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)及上下游各個(gè)供應(yīng)鏈企業(yè)均接入國(guó)家標(biāo)識(shí)解析體系，那么就可以做到產(chǎn)品質(zhì)量的追溯，產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，產(chǎn)品存儲(chǔ)過(guò)程中的使用監(jiān)測(cè)，產(chǎn)品使用完畢后的銷(xiāo)毀監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)是第一步，預(yù)警是第二步，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，能夠做到向政府監(jiān)管部門(mén)和責(zé)任企業(yè)及時(shí)預(yù)警，應(yīng)急處置是第三步，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)解決問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作能夠及時(shí)監(jiān)督管理。所以，結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系的特性，面向危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)建立標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)，向上對(duì)接國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)，向下鏈接企業(yè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品全生命周期的管理勢(shì)在必行，如圖3所示。

圖3 危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)功能

2.2 運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等新一代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)人才技能和安全意識(shí)提升

中華人民共和國(guó)應(yīng)急管理部通報(bào)，2020年1至11月，全國(guó)共發(fā)生化工事故127起、死亡157人，通過(guò)對(duì)化工和危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)安全事故典型案例的分析，發(fā)現(xiàn)事故企業(yè)安全意識(shí)和法制意識(shí)淡薄，操作人員技能不足，對(duì)從業(yè)人員安全教育培訓(xùn)不到位。

危險(xiǎn)化學(xué)品是危險(xiǎn)性極高的行業(yè)之一，生產(chǎn)中一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸、毒氣泄漏等重大惡性事故，其損失將極為慘重。沉浸式虛擬仿真培訓(xùn)通過(guò)三維建模建立3D虛擬的工廠環(huán)境與工業(yè)裝置，在環(huán)境內(nèi)可沉浸式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的流程模擬、操作培訓(xùn)。

目前，企業(yè)培訓(xùn)多采用灌輸式知識(shí)培訓(xùn)+實(shí)驗(yàn)室實(shí)操培訓(xùn)，結(jié)合危化行業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)，新入職員工無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的培訓(xùn)實(shí)實(shí)在在感受到一旦操作不規(guī)范或者操作失誤可能造成的嚴(yán)重危害。而虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式培訓(xùn)能夠很好的模擬實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，模擬操作不當(dāng)導(dǎo)致的結(jié)果，讓受訓(xùn)員工感受更真切記憶更深刻，整體的培訓(xùn)效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)培訓(xùn)。

另外，傳統(tǒng)培訓(xùn)多采用線下或者線上視頻培訓(xùn)，員工的技能實(shí)操記錄無(wú)法存儲(chǔ)，政府對(duì)行業(yè)的技能水平和安全意識(shí)無(wú)法掌握，無(wú)法針對(duì)性的進(jìn)行培訓(xùn)和引導(dǎo)。那么，面向危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)建立虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸式培訓(xùn)平臺(tái)，可以通過(guò)對(duì)培訓(xùn)記錄的數(shù)據(jù)分析，提升整個(gè)行業(yè)的技能和安全教育水平。

3 結(jié)論

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施，危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)的安全直接關(guān)系著廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，充分運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全產(chǎn)業(yè)鏈連接，全價(jià)值鏈數(shù)據(jù)互通的特性，堅(jiān)持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)一起規(guī)劃、一起部署、同步發(fā)展，構(gòu)建基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、銷(xiāo)毀全生命周期的風(fēng)險(xiǎn)感知、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、處置及評(píng)估能力，對(duì)于提升危險(xiǎn)化學(xué)品的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平方面具有至關(guān)重要的作用。本文從危險(xiǎn)化學(xué)品全生命周期管理和沉浸式培訓(xùn)入手，闡述了運(yùn)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術(shù)賦能危險(xiǎn)化學(xué)品的方法，為危險(xiǎn)化學(xué)品行業(yè)本質(zhì)安全的構(gòu)建和提升提供了新的思路。