工业数据空间场景案例——安全风险智能化管控平台
作者 | 宜宾天原集团2022-09-27

一、项目背景

(一)背景

安全管理数字化转型势在必行。2020年10月10日,工信部和应急管理部下发了《工业互联网+安全生产行动计划(2021-2023)》,对工业互联网和安全生产的融合提出了要求,工业互联网+安全生产已成为国家推动制造企业升级转型的主要方向和手段。化工生产安全问题是行业长期以来的痛点,部分企业优秀的安全生产管理方法如何输出、如何以安全生产管理数字化转型提升行业安全生产管理水平,是各级政府和企业都在思考的问题,急需找到突破口。

天原集团成为国家安全数字化转型试点单位。2021年国家应急管理部先后下发了《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》和《“工业互联网+危化安全生产”建设试点单位名单(第一批),其中宜宾天原集团下属全资子公司宜宾海丰和锐有限公司(以下简称海三和锐)成功入选第一批试点单位。

工业互联网平台+危化安全生产+工业数据空间的打造时机已到。天原集团具备建设工业互联网+危化安全生产平台的良好基础,有必要首先建设应用于氯碱化工板块安全生产的工业互联网平台,更进一步提升天原集团安全生产总体管控能力,提升经营效率,并形成天原集团氯碱化工工业数据空间,拓展和扩大数据对企业生产经营的支撑力,促进天原集团数字化转型向纵深发展,同时可向行业提供工业数据空间服务。

(二)项目建设难点痛点分析

(1)企业各系统之间相互独立,存在大量信息和数据孤岛,无一体化的安全生产管控平台;

(2)部分场景信息化和智能化水平相对较低,效率低下;

(3)监测范围覆盖不全,且未实现预测性监测与维护;

(4)对人员定位、安全行为等管理缺乏有效的手段;

(5)数据采集和传输准确和及时性有待提高;

(6)提前风险预警和及时应急响应能力不足;

(7)基于安全生产出发的工业数据空间欠缺。

二、项目建设内容

结合天原集团氯碱产业链生产安全模式和实际情况,在天原集团氯碱产业链宜宾海丰和锐公司建设应用了SASS化平台(天原集团一安全风险智能化管控平台) 包括“安全管控中心”+“重大危险源安全管理、作业安全管理、双重预防安全管理、设备状态预先性管理、物资全程精准管控、人员安全信息化管控、安全责任清单管理、GDS分级管理控制”8个子系统,通过传感技术、信息通信技术,对智能设备进行远程连接,并将设备、环境、历史数据聚集到统一的平台,利用大数据技术、人工智能技术实时分析设备的运转状态及性能,并以应用程序的形式为制造企业的安全生产和决策提供智能服务。满足工业生产的数字化、网络化、智能化需求,在对大量的工业数据进行价值挖掘的基础上。在生产过程中改进业务模式,优化企业资源配置,建立产业生态化发展的开放式服务平台,实现了安全生产管理信息化精准管控,形成天原集团氯碱化工基于安全生产的工业数据空间及利用机制,推动天原集团安全生产管理新的变革,同时为整个氯碱化工行业推动安全生产数字化转型和建设工业数据空间累积了宝贵数据资源。

(一)项目架构

平台架构

图1 平台架构

安全风险智能化管控平台是基于国内先进的工业互联网基础平台上设计并搭建,覆盖了2022年1月国家应急管理部发布的《危险化学品企业安全风险智能化管控平台建设指南(试行)》5个化工安全应用场景,并根据天原集团形成的另外个特色的应用场景共计8个场景,结合天原集团氯碱安全生产管理优秀实践,构建了包括重大危险源安全管理,作业安全管理,双重预防安全管理、设备状态预先性管理,物资全程精准管控,人员安全信息化管控、安全责任清单管理、GDS分级管理控制八大特种作业安全管理+安全管控中心功能在内的SaaS化应用平台。后续可向安全生产其他场景服务延伸直至全覆盖。

应用数据对接场景架构

图2 应用数据对接场景架构

平台同天原集团ERP系统、点巡检系统、一卡通系统、重大危险源系统、GDS系统、DCS系统等进行应用数据和工生产数据联动(平台每天新增工业生产数据20000+),通过安全风险智能化管控平台归集各个系统相关安全管理支撑数据,将数据进行统一分析、处理、展示,以数据关联业务,为经营管理者提供了实时准确的工/生产数据,通过数字化手段促进生产业务办理、支撑企业决策、提高生产效率、增强对企业安全生产各个方面的精细化管控力度,同时逐步累积形成氯碱生产工业数据及数据空间,目前在天原集团内部利用平台上的工业数据进行高效管理和决策,为后续向行业推广、提供工业数据空间服务奠定了基础。

(二)各子系统内容

统一说明:以下各个应用界面涉及数据和信息仅为功能示意,不代表海丰和锐实际情况。

(1)安全管控中心

安全管控中心充分融合8大应用场景的数据,结合海三和锐现有的管理需求和严谨的数学统计分析,在实时收集各类工1/数据的基础上以图形化可视化的方式搭建海三和锐安全生产管控一张图,全面掌握公司安全生产现状,同时作为工业数据空间的应用前台向企业内部提供工业数据获取服务,以进行高效管控和决策。

其中,应用GIS引擎结合三维模型,可实时查看厂区人员分布、视频监控、重大危险源的监测报警数据、危化品存放点位等信息。可快速定位报警的信息及与其周围相关的危险化学品、重大危险源、实时数据和视频等进行报警联动:对业务数据进行科学的统计分析,便于各级安全管理者及时发现问题并进行处置。

平台首页

 图3 平台首页

安全管控中心

图4 安全管控中心

(2)安全责任清单管理子系统

安全责任清单管理子系统紧贴国家政策,在系统中将企业主体责任清单、岗位责任清单层层分解落实至可落地执行的颗粒度,进而将安全的责任层层分解落实到具体的岗位和人员。即,以信息化手段建立全覆盖的安全生产清单制体系,让各岗位人员清楚自己的安全职责、提醒其履职并将履职情况方便快捷的留存下来,并与双重预防以及特殊作业等系统进行信息联动,保障安全生产责任落实到日常工作中,可进行信息闭环管理和过程可追溯。

同时通过形成的安全责任履职数据库,为安全责任清单的优化完善提供了数据支撑,为工业数据空间提供数据源。

安全责任清单数据看板页

图5 安全责任清单数据看板页

(3)双重预防安全管理子系统

双重预防安全管理子系统,是将企业双重预防整体工作机制进行信息化管控,提升企业安全生产整体预控能力。

风险分级管控可实现从风险点登记、管控措施制定、管控措施执行提醒、查看管控措施执行结果,形成风险管控清单,实现不同风险分级管控闭环管理。

一方面实现风险管控和隐患排查治理PDCA闭环管理,另一方面风险分级管控和隐患排查的执行过程和结果可反馈至安全责任清单管理系统,实现信息数据互联互通,风险管控和隐患排查治理自动纳入责任清单数据库,提醒员工及时履职。

同时,形成隐患排查措施方法数据库,为工业数据空间提供了数据源。

风险四色图

图6 风险四色图

(4)作业安全管理子系统

作业安全管理子系统,其设计充分参考《GB30871-2014化学品生产单位特殊作业安全规范》,通过将动火作业等八大特殊作业的审批许可条件条目化、电子化、数据化、流程化,实现对作业全程的过程和痕迹管理,有效杜绝违章作业行为,同时通过在线审核票据查看相关准备资料,使安全管理人员可远程办公,提高了工作效率。系统底层基干流程引擎开发,可快速调整以响应业务需求的变动。

同时,形成安全生产作业作业数据库,为工业数据空间提供数据源。

作业安全数据统计页

图7 作业安全数据统计页

(5)物资全程精准管控子系统

物资全程精准管控子系统,以危险化学品管理作为切入点,实现危险化学品进厂、过磅计量、出入库、装卸货、出厂等环节进行全程动态管控;对危险化学品进行登记管理,相关的数据内容与国家危险化学品平台保持一致;形成危化品分布图,可总览危化品存放点位、数量以及配套应急处理措施:实现与重大危险源系统之间的联动,在查看危化品信息时,可自动关联相关重大危险源的实时数据、视频数据等进行信息联防联控。

同时,形成工业危化品数据库,为工业数据空间提供了数据源。

物资全程精准管控首页

图8 物资全程精准管控首页

(6)重大危险源安全管理子系统

重大危险源安全管理子系统,对企业辨识出来的重大危险源进行登记备案管理,登记备案数据与国家危化品平台一致,支持数据对接。

与物资全程精准管控、GDS分级管理控制、视频平台等系统进行信息对接,实现重大危险源实时在线监测、报警预警,并可基于GIS查看重大危险源的分布、视频以及对报警预警信息进行处理。

重大危险源数据看板页

图9 重大危险源数据看板页

(7)人员安全信息化管控子系统

人员安全信息化管控子系统,结合视频+AI识别技术进行智能化区域和人员位置管控,增加关键区域人员动态管控,获取在厂人员实时位置:且支持对各类人员不安全行为(如脱岗、进入危险区域等)的视频 Al识别能力,对各类人员不安全行为或人员安全状态智能感知,对危险行为和不安全因素预警,防范安全事故的发生。

向管理者提供人员在生产区域的行为轨迹数据。

人员定位系统

图10 人员定位系统

(8)设备状态预先性管理子系统

设备状态预先性管理子系统,融合设备台账数据、设备状态数据、点巡检系统数据、历史故障数据等数据。为建立设备异常状态预警模型,开展设备预测性维护模型的训练和构建提供良好的数据支撑和技术支撑,确保设备安全长周期稳定运行,为企业安全生产运行提供进一步保障。

同时,形成设备状态运行、预警模型、维护方法数据库,为工业数据空间提供数据源。

设备状态预先性管理看板

图11 设备状态预先性管理看板

(9)GDS分级管理控制子系统

GDS分级管理控制子系统,集实时监测、智能判别、预警处理、远程控制、监测设备管理于一体,实现厂区内可燃气体和有毒气体监测、报警、处置的闭环管理。

建立GDS分级管理控制体系和GDS报警的升级管理体系,实现GDS报警的分级报警、分级处理和分级管控。

同时,形成GDS分类、监测、处理数据库,为工业数据空间提供数据源。

GDS分级管理控制

图12 GDS分级管理控制

项目已于2022年1月在天原集团氯碱生产板块上线运行,效果良好,目前正在向其他生产板块推广。

三、应用效果

(1)工业数据归集共享

通过安全风险智能化管控平台,融合企业各系统管控的数据,消除数据孤岛,实现信息系统数据的一致性和共享性,帮助企全面掌握企业管理状况,为企业决策提供更加准确可靠的依据。从技术角度来讲,数据的归集主要是:通过工业数据的汇聚,在云侧可以通过机器学习、数据颗粒分析不断完善工业机理模型,反哺工业应用:通过视频类的数据案例汇聚,在云侧可以完成对AI视频算法的训练,有助于视觉识别的准确率有效提升;通过装置工况数据的汇聚,在云侧数据专家可完成对装置侧的控制逻辑优化,再下放到边沿的应用,提升边缘算法的功效。

(2)安全生产管理典型要素全面融合、智能化水平提升:平台融合了危化安全生产八大场景、化工企业安全生产标准化和化工企业过程安全管理要素,主要包括安全生产目标责任管理、安全制度管理、教育培训、现场管理、作业管理、安全风险分级管控及隐患排查治理、应急管理,事故管理,考核评审,持续改进等,从而实现了企业安全生产全流程全要素精细化管理。

(3)监测范围覆盖加大、预警应急支撑力加强:通过设计安全生产监测提前预警功能,实现对可燃及有毒有害气体、危险化学品储罐及重点监管危险化学工艺的温度、压力、液位、联锁投切信号等工艺参数的实时数据及报警信息的采集,目系统对采集的数据具有巡检功能,对监测数据进行智能分析从而实现提前预警,大大降低安全事故的发生率和安全成本。

(4)人员行为管控支撑加强:对人员不安全行为进行管控,通过生物识别、智能门禁、实时定位等技术,能够有效识别、跟踪作业人员及车辆的位置和行为,有效杜绝违章行为等。

最终,通过建设应用“安全风险智能化管控平台”,实现了天原集团在氯碱生产安全数据的一致性和安全生产八大场景工业数据的归集、共享及生产信息的可视化,规范企业生产业务管理流程,提高安全生产管理的精细化水平和管理效率,对各类人员不安全行为或人员安全智能感知,对危险行为和不安全因素预警,防范安全事故的发生:提升应急指挥效率,精准定位,快速施救的效果,提高企业应急指挥能力,做到安全责任到人,异常可预警,预警能升级,执行全程可追溯,安全管理能闭环全面提升企业安全生产管理水平形成了氯碱安全生产工业数据库并提供了内部工业数据服务。

四、主要创新点

(一)管理创新

该解决方案是以国家安全政策为依据,以天原集团先进的安全管理思路为依托,以海丰和锐氯碱生产丰富的现场管理经验为基础,将天原集团全面事故预防管理体系 创新的安全生产管理模式:精细化的安全生产管理方法,与信息化手段相融合,针对企业安全生产风险特点,实现企业安全生产管理模式的根本性转变,形成了与生产运营有效对接的新型智能化精准管控的安全管理工具,以及氯碱安全生产工业数据空间。

(二)产品创新

形成了基于工业互联网平台的化工安全生产SaaS化服务解决方案。针对化工行业安全生产中的共性问题,开发出了标准SaaS化产品,通过收集、累积、沉淀现场实践数据,实现云端机器的自主学习,不断完善工业机理模型,采用先进的AI算法,针对不同场景给出最优解决方案,从而可在同行业企业进行快速复制,不断裂变,层层推广,大大降低实施的时间和资金成本。

(三)平台服务模式创新

以面向对象模块化技术去构建SaaS化产品业务场景,“高内聚低耦合”的各功能模块相对独立性高,提供边界清晰的API接口,可实现各模块的独立部署运用,以“标准+定制”的1+N服务模式可以快速将SaaS化产品在同行业进行快速低成本复制,让平台进入门槛低,在具备符合国家标准要求功能模块的同时,灵活满足不同客户的定制化需求,让企业能快速应用平台。

(四)平台创新

平台层基于工业互联网平台通用PaaS和工业PaaS服务搭建。其中,通用PaaS提供云计算、大数据、应用开发、数据库、物联网等基础PaaS服务能力:工业PaaS将化工安全生产数据进行统一归集,形成氯碱化工工业数据空间,建立起氯碱化工安全生产基础数据仓库,已对内提供以数据为核心的工业数据服务、机理模型服务和业务微服务。为下一步对外提供工业数据空间服务奠定了基础。

(五)技术应用创新

通过深度学习算法对接入的企业的视频进行数据外理 对物料泄漏识别、安全帽、工服和人员闯入进行识别,实现从视频流获取到输出报警时间最快1s,为企业的生产情况提供更可靠的安全保障。形成了数据支撑,AI赋能强警的新型技术应用。

五、推广价值

(1)化工安全生产融入工业互联网技术,实现了化工安全生产管理的规范化、数字化、智能化,提升企业的安全生产信息化水平,通过把化工安全知识融入到信息化平台,提高了平台业务管理的专业化、实用化、便捷化,使平台更具有行业推广价值。

(2)形成安全生产管理的一平台两中心的特色应用:“天原集团一安全风险智能化管控平台”,“集团化生产安全运营管控中心+海丰和锐公司安全生产管控中心”,天原集团和分公司(海丰和锐)可同时对安全生产作业进行全方位监控,具有行业推广价值。

(3)建立规范化、标准化的班组级安全管理流程,安全生产管理完全融入公司日常经营管理,实现了安全生产的日常化,员工安全作业行为的习惯化,标准化班组管理模式及信息化支撑方式可具有行业推广价值。

(4)智能感知技术在化工安全生产应用,采用“视频监控+Al"算法,对各类人员不安全行为或人员安全智能感知,对危险行为和不安全因素预警,防范安全事故的发生,具有行业推广价值。

(5)实景3D地图助力应急风险管控,3D地图融入重大危险源、人员定位、危险化学品、应急消防设施等信息,提升应急指挥效率、精准定位、快速施救的效果,提高企业应急指挥能力,具有行业推广价值。

(6)安全清单制管理做到安全责任到人,异常可预警,预警能升级,执行全程可追溯,安全管理能闭环,并实现双重预防管理的实时联动,全面提升企业安全生产管理水平,具有行业推广价值。

综上,安全风险智能化管控平台在天原集团氯碱化工板块海丰和锐试点应用,进一步推动了天原集团生产安全的变革,打破安全管理的时间和空间限制,实现安全管理组织界限和管理模式的优化重组,以化工安全生产数据为核心,以安全生产各个场景服务为支撑,通过不断的功能及深度优化迭代、去繁从简、推广使用,为企业新发展注入新动能,全方位提升天原集团整体安全管理水平,形成了氯碱行业工业数据空间雏形,天原集团也因平台建设方案的设计和建设应用,在宜宾区域率先推动了安全生产数字化转型,可适时将平台的成功实施经验面向市场,发挥平台的“1+N”快速搭建优势,向宜宾市、乃至全行业推广,为行业服务,帮助化工行业提升安全生产管控能力与水平。

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