基于工业互联网的危化行业数字化转型研究

樊陆陆 郭 刚

[重庆市工业互联网发展研究中心（中国工业互联网研究院重庆分院），重庆 400707]

0 引言

根据中华人民共和国应急管理部通报，2021年上半年，全国共发生化工事故62起、死亡81人。通过深入分析发现，造成事故的很大一部分原因是企业安全意识不强，企业安全数字化水平不高。

化工行业是国民经济的支柱产业和基础产业，防范化解危险化学品重大安全风险、坚决遏制重特大安全事故关系社会长治久安、人民群众生命财产安全，地位突出，意义重大[1]。

危险化学品事故频繁发生，一个重要原因就是化学品管理和对危化品各环节的风险点监控的信息化智能化水平不高。结合危险化学品行业的行业特征，面向危险化学品行业全流程、全生命周期制定具有行业特征的综合解决方案是我们接下来研究的重点，也是推进危险化学品行业数字化、网络化、智能化转型，推进危险化学品行业高质量发展的本质要求。

1 工业互联网概述

众所周知，第一次工业革命以机械化为特征，第二次工业革命以电气化为特征；第三次工业革命以信息化为特征；那么，正在经历的第四次工业革命以数字化、网络化、智能化为特征，其中，工业互联网是第四次工业革命的关键支撑技术，是5G、时间敏感网络、边缘计算、大数据、云计算等新一代信息技术与制造业融合的产物，它可以实现生产各环节、各要素的互联互通，助力工业企业数字化转型。

图1 工业互联网内涵

图2 标识解析体系

工业互联网的基础是连接，连接的对象是人、设备、环境、虚拟资源等全部生产要素。这种连接是通过构建企业内网和电信运营商建设的高质量企业外网及标识解析体系实现的，然后通过整个产业链上下游的打通，在工业互联网平台侧，实现全价值链的效率提升和模式创新。当然，在整个过程中，安全是保障。

工业互联网贯穿于从需求侧到供给侧的各个环节，全面提升整个产业链的效率，在降本增效的同时，创造出很多新的商业模式，比如：服务方面，预测性维护；金融方面，基于工业大数据的信用评级；在生产环节，基于模式识别的生产过程管理，基于5G移动通信网络的机器视觉和园区安防；等等。

工业互联网网络是实现全要素连接的基础，通过内网改造，建设高质量的内网和外网，形成低延时、低抖动、高带宽、高可靠及兼容性高的网络设施，实现工业大数据在设计环节、研发环节、制造环节、运维环节的流动。工业互联网平台是全要素连接的枢纽，汇聚来自工业各个环节各个流程的数据，结合工业机理模型，通过工业数据建模分析，实现工业知识模型化、代码化、软件化，进而反过来赋能工业场景，提升生产效率、协同效率、降低生产成本，进而创造新的商业模式。工业互联网安全是工业互联网健康有序发展的重要保障，它包括工业网络安全、工业数据安全、工业控制系统和设备等安全。

工业互联网的发展催生很多新的模式、新的业态。智能化生产是通过对工业各个环节数据的打通及数据分析，优化生产流程，优化决策，提升各个环节及上下游生态企业之间的协同效率。网络化协同即是通过整合全球全国的设计资源、生产资源、供应链资源等，形成协同设计、协同制造等新模式，从而降低研发成本、缩短上市周期。规模化定制即是通过收集用户的真实的个性化的需求，通过调整设计研发、生产制造、物料供应等环节的协同机制，做到产品有所属，做到产品低库存，做到产品有特色个性化。服务化延伸即是通过实时监测工业设备的运行状态，根据不同的工业应用场景，研发不同的算法，进而预测设备的故障可能发生时间点，为用户准备备件留有充足的时间，为用户节省了定期维护带来的成本，帮助企业实现产品向服务的转型[2]。

2 工业互联网赋能危化行业

危险化学品行业整体的数字化、网络化、智能化水平较低，作为典型的流程性行业，不同环节的智能化水平不同。目前危险化学品行业主要存在以下几个方面的问题，一是企业对数字化转型的认知不足，安全生产意识还有待进一步加强；二是企业运用数字化、智能化技术监测和预警安全生产的水平较差；三是企业员工的文化水平普遍较低，需要加强技能培训和人才培养工作。

工业互联网作为传统企业数字化转型的关键基础设施，正在赋能千行百业，通过网络连接各个生产要素，通过平台来汇聚数据，通过安全来保障整个过程，成为企业数字化转型的重要抓手。在危险化学品领域，安全是一切的底线，提升企业的本质安全生产水平已经成为国家和行业的共识。在工业安全生产领域，建设工业互联网安全生产监管平台，实现全过程、全要素、全产业链的连接和监管，提升跨部门、跨层级的安全生产联动联控能力[3]。《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》提出对生产、储存、使用、经营、运输等各环节进行全过程信息化管理和监控，实现危险化学品来源可循、去向可溯、状态可控[4]。

2.1 运用工业互联网标识解析体系促进危险化学品全生命周期管理

如果说工业互联网无线网络、有线网络实现了生产要素的物理连接，那么标识解析就是生产要素互联互通的神经枢纽，它的作用类似于互联网领域的域名解析系统，通过生产要素与标识码的映射，实现对生产要素的定位和信息查询。目前我国工业互联网标识解析体系由国际根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点、递归节点等要素组成。北京、上海、广州、重庆、武汉五大国家顶级节点已经建成，与 Handle 国际根节点、OID国际体系等实现了对接[5]。

要想实现危险化学品安全生产的本质安全，产品的全生命周期管理是必不可少的，从原材料供应、生产工艺、运输追踪、仓储监测、使用销毁等各个生产环节及上下游各个供应链企业均接入国家标识解析体系，那么就可以做到产品质量的追溯，产品运输过程中的实时监测，产品存储过程中的使用监测，产品使用完毕后的销毁监测，监测是第一步，预警是第二步，一旦发现异常情况，能够做到向政府监管部门和责任企业及时预警，应急处置是第三步，发现问题能够及时解决问题，发现违规操作能够及时监督管理。所以，结合工业互联网标识解析体系的特性，面向危险化学品行业建立标识解析二级节点，向上对接国家顶级节点，向下链接企业节点，实现对危险化学品全生命周期的管理势在必行，如图3所示。

图3 危险化学品行业二级节点功能

2.2 运用虚拟现实技术等新一代信息技术实现危险化学品行业人才技能和安全意识提升

中华人民共和国应急管理部通报，2020年1至11月，全国共发生化工事故127起、死亡157人，通过对化工和危险化学品生产安全事故典型案例的分析，发现事故企业安全意识和法制意识淡薄，操作人员技能不足，对从业人员安全教育培训不到位。

危险化学品是危险性极高的行业之一，生产中一旦发生火灾、爆炸、毒气泄漏等重大恶性事故，其损失将极为惨重。沉浸式虚拟仿真培训通过三维建模建立3D虚拟的工厂环境与工业装置，在环境内可沉浸式实现生产过程的流程模拟、操作培训。

目前，企业培训多采用灌输式知识培训+实验室实操培训，结合危化行业的行业特点，新入职员工无法通过传统的培训实实在在感受到一旦操作不规范或者操作失误可能造成的严重危害。而虚拟现实沉浸式培训能够很好的模拟实际工作现场环境，模拟操作不当导致的结果，让受训员工感受更真切记忆更深刻，整体的培训效果要远远优于传统培训。

另外，传统培训多采用线下或者线上视频培训，员工的技能实操记录无法存储，政府对行业的技能水平和安全意识无法掌握，无法针对性的进行培训和引导。那么，面向危险化学品行业建立虚拟现实沉浸式培训平台，可以通过对培训记录的数据分析，提升整个行业的技能和安全教育水平。

3 结论

工业互联网是传统企业数字化转型的重要基础设施，危险化学品行业的安全直接关系着广大人民群众的生命财产安全。所以，充分运用工业互联网全产业链连接，全价值链数据互通的特性，坚持工业互联网与危险化学品生产一起规划、一起部署、同步发展，构建基于工业互联网的危险化学品行业生产、运输、存储、销毁全生命周期的风险感知、监测、预警、处置及评估能力，对于提升危险化学品的数字化、网络化、智能化水平方面具有至关重要的作用。本文从危险化学品全生命周期管理和沉浸式培训入手，阐述了运用工业互联网和新一代信息技术赋能危险化学品的方法，为危险化学品行业本质安全的构建和提升提供了新的思路。