核電站的智能化實(shí)踐：每年節(jié)省上萬工時(shí)、巡檢效率提升80%

實(shí)地探訪寧德核電站，揭曉硬核工業(yè)如何進(jìn)行數(shù)字革命。

“如果核電行業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，那么中國所有的產(chǎn)業(yè)都能夠以此為參考去實(shí)現(xiàn)自身的數(shù)字化?！痹趯幍潞穗婞h委書記、董事長、總經(jīng)理田輝宇發(fā)表這番觀點(diǎn)時(shí)，寧德核電已經(jīng)處在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期。

或許有人會(huì)認(rèn)為這種說法過于絕對(duì)，畢竟不同行業(yè)的業(yè)務(wù)各有特點(diǎn)，數(shù)字化并沒有一套放之四海而皆準(zhǔn)的方法。

但是，當(dāng)我們深入了解了核電行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型背后異于其它行業(yè)的高度復(fù)雜性，或許就能體會(huì)這句話背后的含義。

核電是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集且對(duì)安全有著至高要求的重資產(chǎn)行業(yè)。

舉例來說，中國廣核集團(tuán)福建寧德核電有限公司（以下簡稱“寧德核電”）的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)涉及 36 萬種各種不同類型的設(shè)備，它們基本同時(shí)處于運(yùn)作狀態(tài)，不但設(shè)備管理難度大，并且需要針對(duì)性地搭建相適應(yīng)的數(shù)字化場(chǎng)景，其中的復(fù)雜度也不小。

對(duì)此，寧德核電迎難而上。2022 年，被稱為其數(shù)字化轉(zhuǎn)型的啟動(dòng)元年。

而事實(shí)上在此之前的兩年時(shí)間里，寧德核電的數(shù)字化探索就已經(jīng)開始。通過采取小步快走、以點(diǎn)帶面的策略，寧德核電目前已成功地開發(fā)了精準(zhǔn)運(yùn)維管理平臺(tái)，并推出了 AR 智能頭盔、智能巡檢機(jī)器人等多個(gè)數(shù)字化創(chuàng)新應(yīng)用。這些應(yīng)用在企業(yè)管理、效率、安全等多個(gè)方面都產(chǎn)生了積極的影響。

《行知數(shù)字中國》走進(jìn)寧德核電基地發(fā)現(xiàn)，這一系列數(shù)字化成果背后的力量，除了有自上而下的“一把手工程”的推動(dòng)，更離不開全員自下而上的積極參與。

兩年的場(chǎng)景鋪墊和探索

田輝宇在受訪時(shí)表示，盡管寧德核電擁有較好的信息化基礎(chǔ)，但由于行業(yè)的特殊性，在實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中還是面臨著諸多挑戰(zhàn)。

首先，核電早期的生產(chǎn)管理系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了信息化，但對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘和利用不夠充分。“大量的過程數(shù)據(jù)被保存為歷史數(shù)據(jù)，很少被利用起來?！?/p>

第二，如前所述，核電與其他工業(yè)的主要區(qū)別在于設(shè)備的復(fù)雜性和同時(shí)運(yùn)行的設(shè)備數(shù)量，這些設(shè)備與多數(shù)制造企業(yè)的流水線作業(yè)設(shè)備不同，它們類型各異，并且需要被同時(shí)監(jiān)控和管理，因此設(shè)備管理難度非常大。

第三，由于設(shè)備復(fù)雜，每一類設(shè)備都有其獨(dú)特的特性和要求，所以在運(yùn)行和維護(hù)時(shí)需要針對(duì)不同設(shè)備單獨(dú)搭建適應(yīng)的場(chǎng)景，這一過程異常繁瑣。現(xiàn)場(chǎng)工作場(chǎng)景的多樣性也增加了數(shù)字化場(chǎng)景構(gòu)建的難度。

考慮到這些復(fù)雜性，寧德核電在 2022 年開始全面推行數(shù)字化轉(zhuǎn)型之前進(jìn)行了長時(shí)間的準(zhǔn)備。2019 年，寧德核電在設(shè)備管理和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)場(chǎng)景等方面優(yōu)先進(jìn)行鋪墊工作，開始研究和對(duì)標(biāo)行業(yè)里的案例，試圖探索出適合自己的數(shù)字化場(chǎng)景。

“核電廠的運(yùn)營最重要是管好兩件事，一是把設(shè)備管理好、維護(hù)好，讓設(shè)備不能出問題；二是把人管好，人在設(shè)備上的操作不能失誤?！碧镙x宇表示，因此，寧德核電的數(shù)字化基本就是圍繞“管好人和設(shè)備”考慮的。

讓“科幻”場(chǎng)景照進(jìn)生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)

AR 加固安全防線

核電行業(yè)里，安全永遠(yuǎn)被放在第一位，因此生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)層面的安全措施都需要被嚴(yán)格執(zhí)行和監(jiān)測(cè)。其中核電現(xiàn)場(chǎng)的檢修操作要求工程師遵循繁瑣的程序手冊(cè)，其中步驟繁多，有時(shí)長達(dá) 50-60 頁。工程師必須逐步按照手冊(cè)執(zhí)行操作，以確保流程正確無誤。

然而，這種工作方式很容易中斷工程師的思路和操作效率?！八诂F(xiàn)場(chǎng)，擰一個(gè)螺栓，就要?jiǎng)澮徊?。”因此，田輝宇開始思考，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是否能夠解決這些痛點(diǎn)。

聯(lián)想到科幻片里常出現(xiàn)的全息成像場(chǎng)景，其設(shè)想，在檢修過程中，工程師是否也可以通過智能眼鏡或全息成像設(shè)備，直接在眼前顯示所需信息，而無需依賴繁瑣的手冊(cè)文字指導(dǎo)？

基于這個(gè)設(shè)想，寧德核電決定嘗試增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)。為了更好地呈現(xiàn)操作步驟，他們首先將原來的程序文本轉(zhuǎn)化為圖形化的指導(dǎo)，類似宜家裝配家具時(shí)所使用的圖紙。

同時(shí)，寧德核電找到從事 AR 眼鏡開發(fā)的初創(chuàng)企業(yè)并與之展開合作，共同探索將 AR 頭盔應(yīng)用于工業(yè)操作中。

如今，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工程師不但可以通過 AR 頭盔實(shí)時(shí)查看圖形化指導(dǎo)，系統(tǒng)還可以記錄檢修過程，并實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)到系統(tǒng)。也正因如此，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé) QC（質(zhì)量控制）見證的監(jiān)督人員也無需親身去到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工序見證，通過遠(yuǎn)程畫面就能見證現(xiàn)場(chǎng)的每一步操作。

此外，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)需要技術(shù)支援時(shí)，作業(yè)工程師也可以通過 AR 頭盔遠(yuǎn)程聯(lián)系后臺(tái)專家，專家通過 AI 標(biāo)注、屏幕共享等功能，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。內(nèi)部估計(jì)，AR 智能頭盔使單項(xiàng)工作的人力成本降低 50%，現(xiàn)場(chǎng)綜合工作時(shí)長降低了 35%。

值得一提的是，2022 年，寧德核電在 WANO 同行評(píng)估中獲得外部專家高度評(píng)價(jià)，獲得評(píng)估總分 1 分的成績，成為國內(nèi)首家 1 分電站；運(yùn)營 SHE 標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審獲評(píng) 9.3 級(jí)，達(dá)國際標(biāo)桿。（注：WANO 指標(biāo)是國際重要核電運(yùn)營業(yè)績統(tǒng)計(jì)參數(shù)，是評(píng)估核電項(xiàng)目運(yùn)營安全性和可靠性的重要參考。）

防人因失誤管理

在人員操作方面，特別是涉及到大規(guī)模設(shè)備操作時(shí)，人的失誤可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問題。

“這是許多行業(yè)都必須重視的問題，因?yàn)楹芏鄦栴}最終都可以歸結(jié)為人為因素?！贬槍?duì)這一問題，寧德核電內(nèi)部有一套完善的針對(duì)運(yùn)行和維修技術(shù)人才培養(yǎng)的方法，稱之為“核電廠系統(tǒng)化培訓(xùn)方法”（SAT）。

基于此，寧德核電搭建了防人因失誤的數(shù)字化場(chǎng)景，包括機(jī)械和電子儀控制相關(guān)的技能中心，專門在數(shù)字化環(huán)境中培訓(xùn)操作人員如何操作而不出錯(cuò)。比如，操作人員必須準(zhǔn)確找到設(shè)備，雖然設(shè)備都有編碼，但編碼也可能被看錯(cuò)。于是在數(shù)字化環(huán)境中，他們?cè)O(shè)置了要求操作人員在進(jìn)行下一步操作之前必須準(zhǔn)確識(shí)別設(shè)備的相關(guān)措施，以防止走錯(cuò)步驟或誤看設(shè)備。

此外，內(nèi)部也在持續(xù)探索通過數(shù)字化手段助力培訓(xùn)的場(chǎng)景。例如將 AI 講課機(jī)器人應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)課程里，以及在培訓(xùn)設(shè)施中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，建立數(shù)字化急救培訓(xùn)基地，并利用 3D 和 VR 技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)廠房設(shè)備進(jìn)行全方位掃描，開發(fā)全景 VR 教學(xué)場(chǎng)景。

資源并非無限投入，“一步到位”不現(xiàn)實(shí)

“當(dāng)然，資源投入不是無限的?！碧镙x宇進(jìn)一步解釋稱，“我們作為管理者，它（資源）是必須要受控的，你必須要慢慢的去規(guī)劃這些事情，逐步迭代，轉(zhuǎn)型才能夠真正成功。這是一個(gè)漸進(jìn)的、有序推進(jìn)的過程?！?/p>

以設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)集成共享為例，寧德核電內(nèi)部花了很多時(shí)間構(gòu)想設(shè)備管理平臺(tái)的搭建。最初的考慮是“一步到位”，建設(shè)三維孿生系統(tǒng)。

“但如果是單做一臺(tái)機(jī)組的汽機(jī)廠房，我們當(dāng)時(shí)算過投入，三維孿生大概要八千多萬?！碧镙x宇指出，由于搭建三維模型的成本太高且效用不一定好，內(nèi)部最終選擇先從二維孿生方案入手。

值得一提的是，該項(xiàng)目基本上是由寧德核電的員工自發(fā)完成，其中設(shè)備管理系統(tǒng)工程師全員參與到核電各系統(tǒng)流程的梳理。

工程師們通過自己的努力，梳理了 75 個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)中包括 400 多張二維數(shù)字化流程圖，再通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)（PI）關(guān)聯(lián)設(shè)備數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)匯集，最終形成二維孿生系統(tǒng)。該二維系統(tǒng)不僅能關(guān)聯(lián)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還能收集現(xiàn)場(chǎng)巡檢和員工手動(dòng)上傳的數(shù)據(jù)，包括歷史數(shù)據(jù)和資料。

“這個(gè)小小的嘗試，讓我對(duì)設(shè)備管理的數(shù)字化充滿信心。”田輝宇感慨，“雖然二維系統(tǒng)不如三維完美，但這一實(shí)踐為未來搭建三維數(shù)字孿生系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也能讓員工感到收獲很大，增強(qiáng)了大家對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的信心。

有了設(shè)備管理的平行系統(tǒng)，寧德核電就可以在這基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和分析。例如使用 AI 分析，通過對(duì)比實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)異常，實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警，解決設(shè)備問題。同時(shí)也有助于積累歷史經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能決策。

人人都是數(shù)字革命貢獻(xiàn)者

作為寧德核電的“一把手”，田輝宇非常重視數(shù)字化轉(zhuǎn)型工程。他認(rèn)為傳統(tǒng)企業(yè)必須積極邁向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，作為管理者也有責(zé)任推動(dòng)這一變革。

在公司層面，寧德核電成立了專門的數(shù)字化核心組，其運(yùn)作主要以實(shí)際需求為導(dǎo)向，逐步推進(jìn)數(shù)字化項(xiàng)目或方案的迭代。

數(shù)字化核心組由田輝宇擔(dān)任組長，下設(shè)精益流程、設(shè)備與維修、運(yùn)營、培訓(xùn)人資和數(shù)字基建六個(gè)小組，小組成員由各部門經(jīng)理和業(yè)務(wù)骨干組成。

“核心組成員手頭如有涉及到自己的數(shù)字化項(xiàng)目，就一定要牽頭把它做好?！碧镙x宇提到，該核心組還要幫助各部門進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)劃和方案設(shè)計(jì)，給其他部門的數(shù)字化項(xiàng)目提供輔導(dǎo)。

雖然業(yè)內(nèi)常說數(shù)字化轉(zhuǎn)型是“一把手工程”，但田輝宇在受訪時(shí)則反復(fù)提及年輕人在數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的重要性。其指出，年輕人更容易接受新技術(shù)，并且對(duì)業(yè)務(wù)有相對(duì)較好的理解，能夠?qū)⑿录夹g(shù)應(yīng)用到業(yè)務(wù)中。

在這方面，寧德核電采取了一些方法來激勵(lì)年輕人參與數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并營造了相應(yīng)的氛圍。例如在內(nèi)部舉辦數(shù)字化創(chuàng)客大賽和平行系統(tǒng)編制大賽，通過比賽激勵(lì)學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)化，鼓勵(lì)員工展示自己的能力并學(xué)習(xí)新技術(shù)。

通過這些活動(dòng)，一方面可以讓員工感受到自己的專業(yè)是能與數(shù)字化轉(zhuǎn)型接軌的，另一方面也能夠提供一個(gè)實(shí)踐的平臺(tái)，讓大家嘗試把想法轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)?！拔覀儠?huì)給員工一定的包容和容錯(cuò)空間，允許他們?cè)跀?shù)字化轉(zhuǎn)型中遇到問題并從中學(xué)習(xí)?！?/p>

據(jù)介紹，寧德核電還制定了“300-30-3 ”數(shù)字化人才培養(yǎng)三年規(guī)劃。首先培養(yǎng)出 300 位數(shù)字化應(yīng)用專家，這些專家具備基本的軟件和編程技能。其次，從這 300 位專家中，培養(yǎng)出 30 位數(shù)字化項(xiàng)目經(jīng)理，他們不僅熟悉數(shù)字化應(yīng)用，還了解業(yè)務(wù)流程，能夠?qū)I(yè)務(wù)流程與數(shù)字化工具和方法結(jié)合，進(jìn)行流程再造和優(yōu)化。最后，培養(yǎng)出 3 位數(shù)字化戰(zhàn)略人才，能夠?yàn)楣疚磥淼臄?shù)字化轉(zhuǎn)型提供整體規(guī)劃。

寫在最后

整體而言，無論是設(shè)備管理、生產(chǎn)操作還是人員培訓(xùn)層面，通過不斷摸索和積累，寧德核電目前已經(jīng)將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用在多個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

除了上文提到的實(shí)踐之外，在設(shè)備管理方面，寧德核電還在設(shè)備上加裝智能探頭，通過遠(yuǎn)程上傳設(shè)備數(shù)據(jù)，可以減少現(xiàn)場(chǎng)尋視設(shè)備的需求。其中部分廠房更是實(shí)現(xiàn)了智能巡檢，使用機(jī)器人進(jìn)行巡檢工作，巡檢效率較原來提升 80%。

流程信息化方面，寧德核電通過 RPA 機(jī)器人替代重復(fù)性操作，如信息收集、打印工作等，節(jié)省人力資源和時(shí)間。據(jù)悉，內(nèi)部已打造 45 個(gè) RPA 機(jī)器人，預(yù)計(jì)每年將節(jié)省上萬個(gè)工時(shí)。

數(shù)據(jù)治理方面，寧德核電也進(jìn)行了詳細(xì)布局，并預(yù)計(jì)在今年年底前完成數(shù)據(jù)中臺(tái)的架構(gòu)搭建和數(shù)據(jù)應(yīng)用。

今年以來 ChatGPT 成為熱門話題，寧德核電也沒錯(cuò)過這一熱點(diǎn)，其與一些高校合作，挖掘核電內(nèi)部過程數(shù)據(jù)和構(gòu)建知識(shí)庫工具，通過模型訓(xùn)練建立了智能知識(shí)庫和知識(shí)圖譜。

未來，寧德核電希望通過直觀的人機(jī)交互方式，讓工程師能夠快速訪問和應(yīng)用智能知識(shí)庫中的信息，從而高效地運(yùn)用知識(shí)成果到業(yè)務(wù)場(chǎng)景中。

一樁樁數(shù)字化實(shí)踐和成果的背后，都是由從小幅度的迭代和改進(jìn)逐步演進(jìn)而來。作為央企，寧德核電在數(shù)字化項(xiàng)目投資和決策是嚴(yán)謹(jǐn)且偏保守的，并不會(huì)一開始就作大規(guī)模投入。但也正因如此，他們的投入產(chǎn)出比也比較高。

田輝宇強(qiáng)調(diào)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)于傳統(tǒng)行業(yè)來說難度很大，每個(gè)行業(yè)都有其獨(dú)特之處，緊密結(jié)合自身的業(yè)務(wù)特點(diǎn)來構(gòu)建合適的場(chǎng)景非常重要。他建議，在資源有限的情況下，企業(yè)應(yīng)盡量以自身需求為主，以解決業(yè)務(wù)痛點(diǎn)為導(dǎo)向開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作。