在役機電設備安全保障信息化分析與實踐

徐小力 ，楊申仲

（1.北京信息科技大學現(xiàn)代測控技術(shù)教育部重點實驗室，北京 100192；2.中國機械工程學會設備與維修工程分會，北京 100192）

1 安全保障信息化發(fā)展趨勢及意義

近年來，美國提出“再工業(yè)化戰(zhàn)略”、德國提出“工業(yè)4.0”等工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，我國提出了“中國制造2025”，均集中體現(xiàn)了以信息化與產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展為主要特征的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革在全球范圍內(nèi)孕育興起。信息化是當今世界經(jīng)濟社會發(fā)展和科學技術(shù)發(fā)展的大趨勢，是使社會經(jīng)濟向高效、優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展的助推動力，是國家社會經(jīng)濟建設重要戰(zhàn)略決策之一，也是企業(yè)升級改造的必由之路。信息化建設的開展，是實現(xiàn)信息化促進工業(yè)化，以及工業(yè)化轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的必由之路。

隨著經(jīng)濟建設步伐的進一步加快，我國安全生產(chǎn)信息化工作領域安全生產(chǎn)監(jiān)控、監(jiān)管工作任務越來越繁重。國家安全監(jiān)管總局提出了安全生產(chǎn)信息化工作的部署和要求，如《安全生產(chǎn)信息化建設管理暫行辦法》，并成立了信息化工作領導小組。另外，在國家“金安”工程建設中，安全生產(chǎn)信息化工作也有體現(xiàn)。一系列的相關政策及工程加快了各級安全生產(chǎn)信息化建設，各級安全生產(chǎn)信息化應用水平也得到了全面提高，各項舉措對創(chuàng)新監(jiān)管模式、提升監(jiān)管效率、實施科技興安戰(zhàn)略，以實現(xiàn)全面推進安全生產(chǎn)監(jiān)管工作具有十分重要的意義[1-3]。

2 安全生產(chǎn)信息化建設的內(nèi)涵與要素

以計算機和通信網(wǎng)絡作為主體，實現(xiàn)安全生產(chǎn)工作的網(wǎng)絡化、數(shù)字化、可視化、智能化是安全生產(chǎn)信息化建設的內(nèi)涵，要素如下[4]。

（1）信息網(wǎng)絡。以以人為本為理念，以先進信息技術(shù)為手段，建立較完善的數(shù)據(jù)交換共享機制。遵循科學合理、高效實用的原則建立安全生產(chǎn)信息共享平臺，以促進信息數(shù)據(jù)和各級應用系統(tǒng)的共享，以及各種資源的有效利用與保存。

（2）信息資源。除生產(chǎn)、經(jīng)營、安全科技、管理創(chuàng)新等一系列環(huán)節(jié)外，安全生產(chǎn)信息資源還面向政府、企業(yè)和個人。在實際開發(fā)應用過程中，切實可行的全過程管理方式除去信息采集、加工、發(fā)布外，還包括建立自下而上，數(shù)據(jù)共享的安全生產(chǎn)信息資源綜合管理應用平臺，以形成不同層級的信息資源采集、管理機制。

（3）信息化人才。為提高安全生產(chǎn)科技的發(fā)展水平，應構(gòu)建包括國家安全生產(chǎn)專家組的完善的安全生產(chǎn)專家信息庫；培育復合型的人才隊伍，對從事安全工作的人員定期進行培訓；建立安全生產(chǎn)信息化管理、研發(fā)隊伍；制定對于安全生產(chǎn)科技發(fā)展有積極促進作用的安全生產(chǎn)信息化人才培訓法規(guī)。

（4）信息技術(shù)應用。為全面推廣先進適用技術(shù)，應由政府牽頭組織并指導，以科研機構(gòu)與高校為核心，建立并完善優(yōu)良的技術(shù)咨詢與服務平臺，并繼續(xù)加強相關安全技術(shù)的宣傳力度。

（5）安全保障信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。著力研究核心應用技術(shù)，持續(xù)創(chuàng)新與吸收先進技術(shù)。為創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的新格局，應提高各種信息化資源的整合應用水平。

（6）安全保障信息化政策法規(guī)及標準規(guī)范。開展安全保障政策法規(guī)體系建設，使其有較高實用性與較強可操作性，為實現(xiàn)安全保障信息化發(fā)展的建設提供安全技術(shù)標準體系及業(yè)務管理體系。

3 在役機電設備安全保障信息化的現(xiàn)狀及問題分析

在役機電設備安全保障工作中，隨著故障隱患排查、安全生產(chǎn)許可及執(zhí)法等各類數(shù)據(jù)信息的不斷增加，以往的安全監(jiān)控、監(jiān)管手段已經(jīng)無法與新形勢下安全工作的實際需求相適應。根據(jù)時代的發(fā)展，在役機電設備安全保障監(jiān)控、監(jiān)管工作中需要融入先進的網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)、云計算等計算機軟件等技術(shù)手段，以探索新的安全監(jiān)控管理方式與手段，進一步提高安全保障信息化水平，對推動監(jiān)控日常化、提升監(jiān)管工作效率和決策管理水平具有重要現(xiàn)實意義。

過去幾年中，我國在役機電設備信息化取得了顯著成效，設備安全保障信息化轉(zhuǎn)型升級已經(jīng)具備了一定基礎，但仍存在一些問題，現(xiàn)狀及問題分析涉及4個方面。

（1）有效開展了在役機電設備安全保障體系建設，為提高安全保障動態(tài)監(jiān)管能力和水平以及日常監(jiān)管效率提供了有力支持。設備運行安全監(jiān)管信息平臺及安全保障互聯(lián)網(wǎng)站的建立，為安全保障信息的及時發(fā)布和安全保障法規(guī)的宣傳起到了重要作用。但就整體來看，雖然安全保障信息化建設取得了一定成效，仍處于初步發(fā)展階段，有些單位甚至還處于起步階段，各級相關部門尚需高度重視在役機電設備安全保障信息化工作，加快安全保障信息化建設步伐。

（2）在役機電設備安全保障信息化發(fā)展不平衡。制約設備安全保障信息化工作開展的障礙仍然存在。如一些設備安全保障監(jiān)管部門還未配備信息化專業(yè)技術(shù)人員，以致設置專門的信息化工作職能部門困難；一些企業(yè)信息基礎設施建設欠缺，缺少對系統(tǒng)維護和設備更新的投入，不能保障日益增加的應用需求，難以實現(xiàn)設備信息的有效采集、交換與共享，難以發(fā)揮整體效用。

（3）信息化系統(tǒng)建設標準與數(shù)據(jù)規(guī)范仍需統(tǒng)一。在役機電設備安全保障信息系統(tǒng)建設的開發(fā)內(nèi)容多，業(yè)務需求面廣。在系統(tǒng)建設過程中，整體合力難以形成的主要原因是各級各單位缺乏相關建設標準及數(shù)據(jù)規(guī)范，以至于缺乏聯(lián)系，自成體系，低水平重復投入較多。

（4）在役機電設備管理模式與信息技術(shù)支撐有待進一步融合。在利用信息化手段創(chuàng)新監(jiān)管模式的方法上，仍需進一步提高認識，創(chuàng)新思維，避免受到傳統(tǒng)模式的影響。

4 我國在役機電設備安全保障信息化的建議

信息化是提升在役機電設備安全保障的有效保障，我國設備安全保障信息化轉(zhuǎn)型升級還需要進一步提上議事日程，相關工作包括3個方面。

（1）加快在役機電設備安全保障信息化的步伐。提高對設備安全保障信息化工作的認識，信息化是實現(xiàn)在役機電設備安全監(jiān)管實時化及精細化的重要手段，是設備安全監(jiān)管法治手段、行政手段、經(jīng)濟手段的重要補充，有利于設備安全監(jiān)管體系的形成。健全組織機構(gòu)建設，加強管理隊伍建設力度，加強資金投入與保障，通過政府購買服務、培養(yǎng)專職安全員等方式解決人的問題，研究、探索信息化經(jīng)費的持續(xù)穩(wěn)定保障機制。

（2）加強研發(fā)、應用、推廣關鍵技術(shù)。以降低現(xiàn)階段存在的諸多的設備安全問題為導向，積極研究與開發(fā)設備安全保障網(wǎng)絡化遠程監(jiān)控技術(shù)、在役關鍵機電設備安全運行保障技術(shù)，相關數(shù)據(jù)庫、案例庫、知識庫，故障診斷及預警技術(shù)及智能分析技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析挖掘及數(shù)據(jù)實時共享技術(shù)，并構(gòu)建相關的設備安全保障平臺及系統(tǒng)，如設備安全生產(chǎn)信息化平臺、云存儲系統(tǒng)、事故統(tǒng)計系統(tǒng)、設備安全保障專家?guī)煜到y(tǒng)、安全監(jiān)管監(jiān)察系統(tǒng)等。

（3）提高在役機電設備安全保障信息化應用水平。通過產(chǎn)學研合作、研究項目的落地等方式開展設備安全保障信息化新技術(shù)、新系統(tǒng)的應用與推廣。通過開展學術(shù)交流活動，進行設備安全生產(chǎn)信息化的新方法、新技術(shù)、新產(chǎn)品的推介，并發(fā)揮示范作用及輻射作用。

5 在役機電設備安全保障信息化技術(shù)研發(fā)的典型實踐

安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容是在役機電設備的安全保障，尤其是大型、高端、關鍵設備，其運行狀態(tài)的安全可靠性對生產(chǎn)、資源和環(huán)境產(chǎn)生重要影響。在國家自然基金項目及北京市重點研究計劃的支持下，根據(jù)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)需求，從揭示設備運行狀態(tài)發(fā)展趨勢入手，提出在役機電設備運行服役中狀態(tài)監(jiān)測與故障預警的關鍵信息化技術(shù)，基于該技術(shù)的系統(tǒng)已應用于制造業(yè)等許多行業(yè)的多類型在役機電設備及企業(yè)集團關鍵在役機電設備群，在保障在役機電設備健康服役、預防安全事故、實現(xiàn)科學維修等方面發(fā)揮了重要作用。相關的信息化關鍵技術(shù)實現(xiàn)方式歸納如下：

（1）通過一系列信息處理手段解耦非故障變化的冗余信息，揭示故障發(fā)展演變的規(guī)律及特征，提高故障預警的可靠性。

（2）探索多源異構(gòu)信息集成及融合的方式，獲取理性信息熵，以提高故障預報的準確率。

（3）采用適于實時在線大數(shù)據(jù)處理的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、自動化等一系列現(xiàn)代化信息技術(shù)，構(gòu)建遠程在線故障預警中心，提高故障預警的時效性。

（4）建立檔案庫、圖譜庫、案例庫及知識庫等信息資源庫及智能信息庫；采用多預報模型、方法及自適應閾值選擇及優(yōu)化方式，實現(xiàn)智能決策。

（5）提取典型運行部件及關鍵部位的敏感趨勢特征分量信息、敏感因子、敏感模型（模式）等，提高故障預警的針對性。

（6）研究信息網(wǎng)絡集成技術(shù)，根據(jù)對象、環(huán)境及功能配置集成信息資源，實現(xiàn)多類型監(jiān)測儀器集成研發(fā)、定制研發(fā)與調(diào)試。

6 結(jié)語

在有關國計民生的眾多部門及行業(yè)中，在役機電設備狀態(tài)監(jiān)測及故障預警的信息化技術(shù)及相關系統(tǒng)的應用日趨廣泛。在役機電設備運行服役中狀態(tài)監(jiān)測及故障預警的若干信息化關鍵技術(shù)，以及基于該技術(shù)的系統(tǒng)已應用于制造業(yè)等許多行業(yè)的多類型在役機電設備及企業(yè)集團關鍵在役機電設備群，在保障在役機電設備健康服役、預防安全事故、實現(xiàn)科學維修等方面發(fā)揮了重要作用。