基于前沿技術應用的核電工程文件數據治理模型研究

摘 要：基于前沿技術應用的核電工程文件數據治理，是依托智能核電總體方案，應用大數據、區(qū)塊鏈、BIM、三維設計、人工智能等前沿技術，構建核電工程文件數據治理模型，完成核電工程文件數據從生成、關聯、檢索、分發(fā)、存儲、統計、監(jiān)控到共享的全生命周期智能化管理，形成核電工程文件數據治理標準，從而實現業(yè)務管理與技術創(chuàng)新雙驅動，有效改變或優(yōu)化核電設計傳統生產關系，為實現智能核電打下堅實基礎。

關鍵詞：數據治理；前沿技術；全生命周期；智能核電

分類號：G270.7

Research on Data Governance Model of Nuclear Power Engineering Documents based on Cutting-edge Technology Application

Jin Jing， Li Xinming， Hou Bin

（ Shenzhen CGN Engineering Design Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong 518172 ）

Abstract： The data governance of nuclear power engineering documents based on cutting-edge technology application relies on SNP scheme and applies cutting-edge technologies such as Big Data， Block Chain， BIM， three-dimensional design and artificial intelligence to build data governance model of nuclear power engineering documents， create the whole life circle intelligent management of nuclear power engineering document data from generation， association， retrieval， distribution， storage， statistics， monitoring and share. Forming standard of data governance of nuclear power engineering documents， thereby realize the dual drive of business management and technological innovation， validly change or optimize the traditional production relations of nuclear power design， laying a solid foundation for realizing SNP.

Keywords： Scientific Data； Archiving Strategy； Digital Archives

《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出，要推進產業(yè)數字化轉型。[1]核電工程具有多專業(yè)、巨系統、長周期等顯著特征，為有效推進數字化轉型，深圳中廣核工程設計有限公司提出了“鞏固場景數字化、發(fā)力業(yè)務數字化、著眼數據資產化”的總體發(fā)展要求。同時，《“十四五”全國檔案事業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，要“全面推進檔案治理體系和檔案資源體系、檔案利用體系、檔案安全體系建設”。[2]檔案治理體系是國家治理體系的重要組成部分。[3]加快檔案治理體系和治理能力現代化、法治化建設，是歷史賦予各級檔案部門和檔案工作者的重大使命，是實現國家治理體系和治理能力現代化的重要環(huán)節(jié)。

近年來，數據治理在我國蓬勃發(fā)展，主要偏重于數據治理工程項目的落地實施和技術工作的設計開發(fā)。在核電建設領域，核電工程文件在全生命周期各環(huán)節(jié)產生千萬數量級的二維數據與三維數據，其來源于多平臺，屬性類別成百上千，同步規(guī)則錯綜復雜，存儲格式千差萬別，導致數據割裂、數據孤島甚至數據缺失等問題普遍存在，數據的真正價值在核電工程設計過程中無法得到有效釋放。數據治理團隊迫切需要融合核電工程管理和工程文件管理要求，開展基于前沿技術應用的核電工程文件數據治理模型的研究，確保核電工程文件數據的真實性、完整性、安全性、準確性、有用性，為核電工程建設安全、質量、進度等提供堅實保障。

1 核電工程文件數據治理模型研究的主要思路

在核電工程設計過程中，各業(yè)務流程、設計工具產生的工程文件和數據普遍存在直接或間接的關系，并能形成一定有規(guī)律的組合。核電設計的各項活動相互作用、相互影響，通過系統進行數據信息的交換，構成一個相互依賴、共同發(fā)展的有機整體，形成核電工程文件數據管理體系。因此，本研究通過成立核電工程文件數據治理研究小組，明確核電工程文件數據治理實施主體，制定核電工程文件數據標準化基準，融合前沿技術應用和新管理理念，構建了一套與核電設計高質量發(fā)展相匹配的核電工程文件數據治理模型，并將模型融入智能核電的全生命周期展開應用實踐研究。

1.1 成立核電工程文件數據治理研究小組

建立合適的數據治理組織是企業(yè)數據治理的關鍵。[4]核電工程文件數據治理研究小組由專業(yè)化的核電工程文檔管理部門和信息開發(fā)部門核心員工組成，擁有資深文檔管理專家和信息技術專家，在大數據、虛擬仿真、人工智能等技術領域已有相應技術開發(fā)經驗和應用案例，擁有豐富的行業(yè)標準編制和科研項目實踐經驗。成立研究小組，并在內部形成順暢的溝通、協調和合作機制，可為數據治理各項工作的開展實施奠定基礎。

1.2 制定核電工程文件數據標準化基準

核電工程文件產生于核電工程項目過程，一個核電項目從設計到竣工將產生數以百萬計的工程文件，其數據類型多樣、結構不一。制定核電工程文件數據標準化基準，主要包括制定核電工程文件的主數據基準、元數據基準、數據關聯基準、數據集成共享基準。

（1）制定核電工程文件主數據基準

核電工程文件主數據是指能夠被重復、共享應用于多個業(yè)務流程的、具有高價值的數據。[5]制定核電工程文件主數據基準，是指分級別、分類目、跨部門、跨業(yè)務構建主數據基準庫，制定主數據管理規(guī)定。制定核電工程文件主數據基準，可保證數據在交換和使用過程中的一致性和準確性，提升數據資產價值和業(yè)務運作效率。

（2）制定核電工程文件元數據基準

核電工程文件元數據是指核電工程文件的背景、內容、結構及其整個管理過程的數據，也是系統之間共享與信息交換的主要數據之一。制定核電工程文件元數據基準，是指制定設計、技術、系統三大類元數據基準。在二維數據方面，主要指核電工程文件電子件元數據，通過統一元數據名稱與定義，同時梳理歷史核電設計電子文件元數據的準確性與完整性，確保在不同系統間正常解讀與同步；在三維數據方面，通過統一平臺標準元件庫，嚴格遵循行業(yè)標準，同時通過統一輕量化模型格式實現與下游實施標準的交付。制定核電工程文件元數據基準，可為數據治理全面應用提供完整的支撐。

（3）制定核電工程文件數據關聯基準

核電工程文件數據關聯關系是指以核電工程文件數據為主體，梳理設計各個階段、三維協同設計產生的各類型數據間業(yè)務邏輯關系，建立關系拓撲圖。根據核電工程文件全生命周期管理流程，創(chuàng)建基于二維數據與二維數據、二維數據與三維數據、三維數據與三維數據之間的全息關聯管理模型，以實現文件數據關聯基準制定。關聯關系基準的建立與分析是數據管理的重要方向和打通數據壁壘的關鍵，是數據抽象到直觀、隱性到顯性的前提，也是數據可視化和智能化的前提。

（4）搭建核電工程文件數據共享基準

核電工程文件數據共享基準，是指搭建設計數據中心，通過統一數據傳輸方式，規(guī)范服務提供方式，實現核電工程文件數據集成共享。設計數據中心主要通過建立數據服務接口，實現各平臺之間數據交換；建立數據交互標準，實現體系內外數據聯動；建立數據移交標準，實現協同設計與數字化移交功能。通過數據中心實現核電工程文件數據的統一存儲、統一標準、統一調用、統一新建，實現數據的完整性、有效性、一致性、規(guī)范性、開放性和共享性管理，降低信息維護成本及人為失誤風險。

1.3 構建核電工程文件數據治理模型

核電工程文件數據主要來源于科研平臺、設計管理平臺、設計協同平臺、工程文檔管理平臺和高性能計算平臺等。構建與核電工程設計高質量發(fā)展相匹配的數據治理模型（見圖1），是基于硬件基礎設施和設計數據中心，通過制定數據標準化基準，為核電工程設計元數據和主數據標準規(guī)范、質量管理和安全管理提供重要保障基礎，形成對數據真實性、完整性、可用性、安全性的全面管控，同時融合新管理理念，應用大數據、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術，打造核電工程設計數據從生成、關聯、檢索、分發(fā)、存儲、統計、監(jiān)控到共享的全生命周期智能化管理，形成核電工程設計數據治理智能化新生態(tài)，實現核電工程設計數據全面協同化、智能化和可視化。

2 核電工程文件數據治理模型研究的應用實踐

通過構建核電工程文件數據治理模型，將模型研究應用于文件數據生成、關聯、檢索、分發(fā)、存儲、統計、監(jiān)控、共享全生命周期，實現核電工程文件數據治理的智能化管理。目前，模型研究已在數據生成、數據關聯、數據檢索、數據分發(fā)、數據統計、數據監(jiān)控等環(huán)節(jié)取得了初步實踐成果。

2.1 數據生成的應用實踐

數據生成是設計數據治理的核心環(huán)節(jié)，通過各設計平臺，形成智能高效精準的數據生成流程，是實現數據全生命周期數據治理的首要基礎。核電工程文件數據主要通過設計生產管理平臺和PDMS平臺實現文件生成（見圖2）。

設計生產管理平臺實現二維文件的生成。平臺全面管控文件的校審資質、編校審批進度，利用數字簽名和電子簽章技術保障安全性和合規(guī)性，并通過嵌入核電設計專屬的文檔處理插件，實現文件的智能化排版處理、文件格式和內容的智能化質量檢查。基于設計生產管理平臺的智能編校審批流程，平臺同時實現設計接口管理、內部提資管理、設計審查及協審管理、設計變更管理、設計評審管理、WorkReady管理等諸多流程的一體化管理，全方位實現了文件內容生成的數字化，確保了核電設計內容的完整性、可追溯性。

PDMS平臺實現三維模型的生成。在布置設計領域，于2020年首次在核電領域提出文件、數據、模型“三位一體”的內容管理模式，打破了二維施工文件與三維模型之間的孤立狀態(tài)，使得二維數據與三維模型形成完整的統一體，更好地為下游板塊服務。在“三位一體”的數據管理模式中，通過調用項目統一圖符庫中圖符，建立對象間關系信息、輸入基礎屬性信息，將數據結構化并發(fā)布至數據庫。下游專業(yè)補充相關對象本專業(yè)的數據，形成基于對象的完整數據。各專業(yè)通過網頁形式讀取數據，并直接利用已固化的數據開展設計工作。如圖紙升版，與之對應的結構化數據也自動以相應版本號進行保存，保證了圖紙與數據的一致性。

2.2 數據關聯的應用實踐

核電工程文件數據關聯是指通過對核電工程文件內容進行業(yè)務邏輯分析歸類以及對現有數據的全面治理和深度挖掘，利用大數據和三維仿真技術，建立以核電工程文件為主線，以工程文件與工程文件、工程文件與人、工程文件與設備、人與人之間的數據關聯為主體框架，開展項目文件數據顯性化關鍵技術研究，建立核電文件知識地圖，同時打通二維數據與三維數據的關聯通道，以此構建項目文件數據全息關聯模型，實現項目文件數據關聯關系智能化和可視化。

核電工程文件全息關聯關系分布于核電設計全過程中，以業(yè)務邏輯關系為媒介，生成完整的關聯數據網。在公司企業(yè)搜索引擎中，用戶可通過檢索數據網中的任意節(jié)點，全方位展示多維度的數據關聯關系。在三維協同設計平臺中，依托三維成品模型，導出的施工圖及材料表在三維平臺、文檔管理平臺中實現了彼此間文件與模型的關聯管理，打通了二維管理與三維設計之間的壁壘，真正構建了“模型+數據+文件”三位一體的關聯管理模式（見圖3）。

2.3 數據檢索的應用實踐

核電工程文件數據檢索依托自主知識產權分布式架構ONCE搜索引擎，利用大數據技術為海量結構化和非結構化數據提供快速、安全、準確及智能的查找及利用服務，平均檢索耗時小于1秒，同時可自定義索引詞庫，進一步提升檢索精準率。ONCE搜索引擎屬自主研發(fā)，一經投入使用，收獲無數好評，徹底改變了企業(yè)單位傳統的各屬性檢索模式。ONCE搜索引擎采用Lucene開源框架、跨平臺接口、ONCE“云架構”的技術結構，采用一框式簡潔界面，利用雙分詞器優(yōu)化索引，結合可擴展自定義核電詞庫，實現了海量文件毫秒級的內容檢索和語義檢索。ONCE搜索引擎采用插件式閱覽，打開電子文件的速度快，閱讀權限可控。采用多Tab頁面的方式多維度、全方位展現文件的各類屬性，體現全生命周期內的流程信息，提供了豐富的關聯關系拓展、可視化可鏈接式展示全息關聯數據。采用網狀數據結構關聯算法，呈現相似文檔的智能聯想模式，從而根據用戶的歷史搜索，分析用戶偏好，進行智能化的精準推送。ONCE搜索引擎采用數據源開放式接入模式，其“想接入，便可檢索”的簡單接口管理，具備強大的數據統計功能，可根據日志記錄審計、用戶行為統計，智能分析用戶突發(fā)的使用數據的行為，及時發(fā)送系統通知（見圖4）。

2.4 數據分發(fā)的應用實踐

核電工程文件數據分發(fā)包括內部分發(fā)和外部分發(fā)。內部分發(fā)通過定制分發(fā)模式開展，外部分發(fā)依托數據統一交換平臺和項目生產管理信息系統開展，同時嘗試研究基于區(qū)塊鏈技術和BIM技術的交付模式，實現各單位之間快速、準確、高頻的數據交換。

內部分發(fā)從項目、角色、文件、行為等多個維度進行分發(fā)交付規(guī)則的設置，將規(guī)則參數化、模板化，植入文件的編校流程、文件傳遞平臺、文檔管理平臺之中，在文件的生成階段，便自動計算需要交付的外部單位；在接收到外部單位傳送的函件、文件后，根據提供的基本信息、合同信息進行智能化解析，自動進入設計院分發(fā)系統進行首次、二次分發(fā)。外部分發(fā)依托數據統一交換平臺和項目生產管理信息系統開展。數據統一交換平臺擁有多重安全校驗機制，具有統一數據格式與接口，實現文件安全可靠傳遞、支持大文件上傳下載的斷點續(xù)傳、用戶的各類操作日志實時記錄等功能。項目生產管理信息系統將文件、數據、模型跨板塊傳遞渠道打通，以“三位一體”的交付模式代替?zhèn)鹘y的文件傳遞，以共享協同代替點對點傳輸，以自動傳輸代替手動傳遞，實現統一發(fā)布交付新模式。

同時，目前正處于試運行的基于區(qū)塊鏈技術的文件交換平臺，通過建立核電工程電子文件數據交換聯盟鏈平臺，確保數據交換真實性、完整性、安全性[6]，通過全新的文件數據交換模式，打通各合作單位和公司的溝通壁壘，為數據分發(fā)方式帶來革命性的改變。

2.5 數據統計的應用實踐

核電工程文件數據統計依托數據統計系統開展，根據文件數據統計和報表功能需求，采用前后端分離架構對設計數據統計系統進行了開發(fā)，其中后端架構采用三層架構方式。系統采用B/S模式，預置數據算法模型，可通過數據表和可視化動態(tài)圖形顯示。用戶直接通過瀏覽器訪問，系統支持IE11/Chrome/Firefox等主流瀏覽器。統計展示報表可以設置是否按統計維度顯示匯總值，除以數據表形式展示外，也可切換成統計圖形，圖表形式均可導出。已實現文件出版統計、Workready統計、設計輸入統計、質量統計等項目管理類模塊的開發(fā)和使用，可通過按年、月對各所和各項目進行文件按期出版率、文件按期Workready率、接口關閉率、設計質量指數、平均校核指數等的統計，可自動生成柱狀圖、餅圖、折線圖進行展示和保存。通過設計數據統計系統的開發(fā)和功能上線，解決了原需要人工導出數據后手工處理、由業(yè)務人員通過Excel手動生成統計報表的統計方式，同時實現了統計報表樣式的多樣化，實現圖形報表和數據清單的聯動，提高了數據統計的效率。

2.6 數據監(jiān)控的應用實踐

核電工程文件數據監(jiān)控系統是基于數據中心及業(yè)務流的預置式全程監(jiān)控系統，該系統提前對各類監(jiān)控節(jié)點進行歸納分類并統一預置監(jiān)控參數，在技術層面通過對既定的監(jiān)控業(yè)務流程及節(jié)點進行全程監(jiān)控，規(guī)避人因失誤，達到全程監(jiān)控的目標。數據監(jiān)控系統包含了流程監(jiān)控、系統運行監(jiān)控、同步服務監(jiān)控三個部分，可實時監(jiān)控各系統運行狀態(tài)，也可將系統的各項運行參數顯示出來，供管理員定期分析系統的運行速度、用戶規(guī)模、運行狀態(tài)等。系統通過信息技術對核電設計內容管理進行自動監(jiān)控，系統管理人員根據監(jiān)控結果對錯誤數據進行及時修正，最終確保核電設計的內容交互、流轉的準確性和及時性，為項目建設的開展提供更為充足的時間裕量。

2.7 數據存儲的應用實踐

核電工程文件數據擁有獨立的數據機房與完善的災備技術架構，通過分布式存儲與負載均衡技術的結合運用，實現系統架構從前端的負載均衡到后端內容數據分布式存儲的統一。核電工程文件數據存儲依托核電設計文件存儲系統實現。核電設計文件存儲系統具有工程文件、工程函件、檔案、合同以及圖書資料數據的取號、檢索、數據錄入、修改、作廢、刪除、移交歸檔、權限控制、審計控制、批量導入導出等基礎維護功能，是企業(yè)的數據存儲和管理中心。

2.8 數據共享的應用實踐

核電工程文件數據共享依托統一的應用服務平臺與門戶開展[7]，通過數據中心打破區(qū)塊化服務界別，以業(yè)務聯動、系統數據貫通、服務一體化為目標，打通各層級的應用系統，具備核電工程文件數據收集、管理、利用等基本功能，解決系統數據碎片化問題，為后續(xù)應用開發(fā)提供標準范式和可擴展空間。對內可減少接口數量，降低維護成本，同時完善數據關系，對設計問題回溯、設計參考、變更通知均有重要意義。對外可按照指定范圍提供數據及服務，收縮設計數據出口，統一監(jiān)控，規(guī)范數據和服務發(fā)布方式，提升數據交互質量，降低數據交互安全風險。

3 結 語

本研究面向核電工程管理痛點以及用戶對數據的應用需求，結合當前熱點BIM、數據全生命周期、數據全息關聯等新管理理念，強化對前沿技術的應用，實現業(yè)務管理與技術創(chuàng)新雙驅動，從而構建核電數據治理創(chuàng)新模型，激活數據要素潛能，改變或優(yōu)化當前的核電生產關系，切實有效提升核電工程建設效率和安全質量。目前已應用到核電項目設計、采購、施工和調試業(yè)務板塊，滿足上下游業(yè)務聯動對數據應用需求，同時本研究適用于項目產業(yè)鏈長、項目矩陣式運作、項目業(yè)務協同要求高的行業(yè)，尤其在核電、石化、造船、航天航空、大型建筑等行業(yè)具有較強的應用推廣價值。

作者貢獻說明

金晶：論文全文撰寫；李新明：論文參考文獻查找、圖片統籌整理；侯斌：論文技術內容撰寫。

注釋與參考文獻

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[7]李曉萌，任越. 大數據背景下企業(yè)檔案信息資源共建共享機制[J]. 蘭臺世界，2016（12）：48-50.

（責任編輯：邵澍赟）