建立数字化思维,实现智能核电站——专访高福春

2020-07-22 14:33  来源:中国核电    核电  数字核电  高福春  核能发电  核能利用

随着网络化、数字化的普及与快速发展,核电产业数字化变革是行业发展的必然选择, 也将迎来新的机遇和挑战。这需要核电从业者改变传统的思维模式, 建立数字化思维方式, 为迎接数字化转型与产业升级做好充分的准备。


随着网络化、数字化的普及与快速发展,核电产业数字化变革是行业发展的必然选择, 也将迎来新的机遇和挑战。这需要核电从业者改变传统的思维模式, 建立数字化思维方式, 为迎接数字化转型与产业升级做好充分的准备。那么, 究竟如何理解数字化?如何解读数字核电?以及如何推进核电产业数字化转型? 对此, 《中国核电》采访了中核集团数字核电专项总设计师、中国核电工程有限公司信息化部门总工程师高福春。

高福春 1985 年毕业于西安交通大学,拥有7 年工程设计和16年IT 行业从业经历,2008 年加入中国核电工程有限公司,历任信息中心主任、信息文档部主任, 组织完成工程公司信息化规划, 并在规划指导下,协调、组织、推进完成了公司工程总承包核心业务系统和公司经营管理应用系统及IT 基础设施建设。2016年参与中核集团 “数字核电专项” 工作,担任 “华龙一号” 数字核电站专项组总工程师, 组织完成了中核集团数字核电实施方案编制。现任中国核电工程有限公司数字化工程技术中心总工程师。

记者:数字核电是近年来引起广泛关注的话题,但与数字化相关的概念层出不穷, 比如信息化、智能化、大数据等, 如何理解这些概念? 请您以专业视角帮我们解读一下。

高福春:信息化、数字化、智能化是人们在谈及

IT 技术应用时经常提起的术语,不同的人有不同的理解,也经常引起歧义、混乱与争议。本质上讲,这三个术语可以理解为IT 技术应用的不同视角表达。

首先,以IT 系统构成的视角看,可以表述为

“数字化”。 “数字化” 强调的是IT 系统中的 “数据”的一种存在状态, 强调的是信息系统中的

“数据”应该是结构化的, “数据” 应该是充分关联的。应该说 “数字化” 是针对目前信息系统中

“数据”结构化不足、大量数据以文档形式存在这个主要矛盾提出的。2016年 G20杭州峰会发布的

《二十国集团数字经济发展与合作倡议》对数字经济做了较完整的定义: “以使用数字化的知识和信息作为关键生产要素、以现代信息网络作为重要载体、以信息通信技术的有效使用作为效率提升和经济结构优化的重要推动力的一系列经济活动”。应该讲,充分关联的、结构化的 “数据” 才是发挥数据价值的最基本保障, 这是 “数字化” 术语流行的最大背景。

其次,以IT 技术应用的视角看,可以表述为“信息化”。 “信息化” 强调的是实现目标的手段, 组织通过推广应用IT 技术,实现组织运作绩效提升与产品服务创新,最终达到组织核心竞争力与绩效提升的目的。“信息化” 是20世纪末期以来,中文使用频率非常高的概念之一,其英文单词是“Informatisation”。这个概念产生于日本, 它表述的是利用信息技术、利用信息资源、促进信息交流和知识共享,提高经济增长质量,推动经济社会发展。所以,“信息化”可以理解为实现目标的一个过程,也是一种手段,目的是提高生产效率。从管理角度看,信息化是优化和完善生产管理的先进工具。

第三,以IT 应用目的的视角看,可以表述为 “智能化”。“智能化” 最初是从英文单词 “smart”翻译过来的中文表述, “smart” 一般可以理解为高级的自动化,而中文 “智能化” 的解读要更为高深了,应该讲,其英文单词 “smart” 远比中文 “智能化”来得朴实。抛开概念层面的解读,现在讲的 “智能化”是从IT 技术应用的目标角度去讲的,希望通过应用IT 技术提升组织产品服务和管理运作的智能化水平,至于 “智能化” 水平有多高可另当别论,至少人们希望通过引进、应用IT技术提高组织的业务运作和经营管理自动化水平。

因此,信息化、数字化、智能化、以及未来还会出现的各种新的概念, 每种概念都有其片面性,都不是某一个视角的完整阐述,它们只是人们在IT 技术应用过程中面临的主要矛盾的表达。抛开这些概念层面的差异,在组织实际的IT 技术应用中,也确实存在着诸多的由于概念不清导致的混乱。例如在一个组织内部,分属不同单位的数字化规划、智能化规划、信息化规划时有发生。也存在概念炒作的现象,如你叫数字化、他叫智能化,甚至还有叫智慧化,等等。组织的IT 技术应用应该是一个客观、理性、务实的发展过程, 既面临由于IT 技术应用带来的业务变革挑战,也面临IT 系统规划、建设、运行、服务与信息安全等诸多挑战, 概念背后的IT 技术应用是实实在在的。

记者:经济、社会数字化大势所趋, 核电产业链数字化转型不可逆转, 请您帮我们分析一下数字化对核电产业链有哪些影响, 以及我们该如何应对?

高福春:如果五年前讲数字化,可能很多人的感觉是有些虚无缥缈,离我们有点远。但到了经济社会数字化广泛显现的今天, 没有人怀疑数字化会影响经济社会的方方面面。任何组织和个人都无法逃脱数字化发展带来的变革和挑战, 积极应对数字化对核电产业的挑战是每个核电产业从业者无法回避的课题。数字化对核电产业的影响可概括为以下几个方面。

首先,核电厂运营方迫切要求建立基于数字化核电厂和实体核电厂基础之上的生产运行与经营管理系统,这种数字化需求直接驱动数字核电厂逐步从概念演变为可接受的初级版本。数字核电厂交付将成核电工程建设交付的重要组成部分。如果说实体核电厂是工程建设的产物,那么数字核电厂则更多的是设计的产物,无论是数字核电厂的基础数据、还是核电厂系统、设备、构筑等架构数据和大部分的电厂配置数据均来自设计环节,设备采购、工程建设和系统调试数据是在此基础上的叠加。数字核电厂交付直接对核电厂设计、设备制造和物资采购、工程建设、调试移交各领域的数字化交付成果要求,而各领域为满足其数字化成果交付要求提出了需要重新梳理其业务流程,从而引发核电厂设计与工程建设各领域的数字化变革。数字化转型不再是口号, 而是实实在在必须要解决的产品服务和经营管理问题。

其次,出于核电厂运营安全、经济、高效的经营管理目标,数字核电厂运营不同于传统的实体核电厂运营,需要在核电厂运行监控、维护检修、核燃料管理、安全与应急管理等各环节充分考虑数字核电厂引入带来的业务流程、管理控制发生的变化。同时,核电厂运营过程中的IT 技术应用,不再仅仅停留在运营管理层面, 也会广泛渗透在核电厂配置管理、运行监控、维护检修、安全应急等生产运行过程中。核电厂运营同样会面临着数字化变革的考验。

第三,核电产业链协作将更为紧密。核电大数据应用将逐步普及,并促进核电产业链升级与智能化发展。随着网络化、数字化的普及与快速发展,核电工程建设和核电厂运行各参与方的业务协同与协作方式将发生根本性转变,基于网络化、数字化的信息共享和业务协作将更为普遍, 信息交换也将逐步从非结构化的文件转变为结构化的数据交换。同时, 伴随产业链协作的深化, 将驱动产业链各方信息系统的对接,企业之间信息系统集成将逐步成为常态。同时, 核电产业链的设计、设备制造、工程建造和核电厂运营各环节互有信息需求,以产品和服务为依托的核电厂全生命周期信息整合将成为可能,而大量数据的汇聚并有效组织,最终将形成覆盖核电产业各领域的全周期大数据体系,而通过对核电产业大数据的挖掘分析将会产生无限的应用可能,并最终

促进核电产业链整体绩效和智能化水平的提升。 这里,需要强调一下 “大数据”的价值。“大数据”也称巨量资料,一般具有数据体量大, 类型繁多,价值密度低,处理速度快的特点。高效利用信息还需要将信息结构化, 这样就利用结构化的信息进行各种分析、检索,利用方式会非常丰富。最典型的案例是在医疗行业的应用。为了便于理解,我们以医疗行业为例来解读。在医疗行业中最基础的数据是每个人去医院看病的病历单,中国有万亿规模的病历单,如果把每一次看病的病历单上的信息拆分, 可以拆分出几十份信息:与人群相关的信息、与病种相关的信息, 与处方相关的信息等。比如一个感冒就可以根据病人的地域、年龄等因素分析处方疗效。这个大数据一旦形成,对制药行业、医疗器械行业、医生开处方、保险公司、医保等相关产业都有具有巨大的作用。一份病历单上的内容细分成不同的主题单元,这些主题单元之间其实是有联系的, 可做数据分析的时候可以从不同角度抽取出来。例如一种新药上市之后, 什么类型的病人服用后有多少副作用,有什么样的反应等情况全能分析出来,这就是大数据的价值。它的作用在于一次数据拆分后能够满足多种分析需求。

数字化发展所带来的产品服务数字化、智能化的影响是深刻的,也是不可逆转的, 为迎接数字化发展带来的机遇与挑战, 核电产业各单位应做好充分的准备来迎接新一轮的产品服务数字化转型与产业升级。

记者:据我所知,集团公司已完成了数字核电总体方案规划, 请您介绍一下数字核电总体规划方面的情况, 以及集团公司数字核电方面的安排。

高福春:十三五初期,集团公司提出了数字核工业发展战略,数字核电作为数字核工业的重要组成部分,2016年集团公司就完成了数字核电专题研究报告,2017年完成了数字核电实施方案编制, 2018年启动了集团公司数字核电一期建设科研项目申报工作。

为了更好地理解 “数字核电”,我们先对 “数字核电厂”和 “数字核电” 的内涵与外延做一简要说明。 “数字核电厂” 相对于实体核电厂来说, 是个虚拟的概念, 是指以数字化方式表示核电厂中的系统、设备、构筑物中的各类对象, 具有实体核电厂运行逻辑。基于核电厂系统和三维模型实现动态的全数字化的核电厂模拟与仿真,模拟的范围涵盖实体核电厂的核岛、常规岛、BOP、环境。以此预测实体核电厂的各项运作工况。所谓 “数字核电”以满足核电全产业链 (包括研发、设计、工程建造、电厂运营、退役)、全产品周期、全业务过程 (业务范围覆盖核电工程设计、工程建造、核电厂运营和核设施退役四个业务领域)的信息利用为目标,同步提高各领域的价值创造与管理创效能力,逐步提升核电全产业链的智能化水平。“数字核电”是核电全产业链共同努力的结果,各环节即是信息的利用者也是信息的贡献者。“数字核电”强调的是核电全产业链智能化水平的提升;而 “数字核电厂” 则是相对于实体核电厂而言的,用数字化的方式描述, 模拟实体电厂的运行情况,以满足核电厂在设计、运行维护、老化管理直至退役与环境治理等多方位的综合需求。

总体而言,数字核电依托核电产业链, 以核电产业链数字化、智能化为目标,业务范围覆盖核电工程设计、工程建造、核电厂运营、核设施退役业务领域,除上述业务领域外, 数字核电还包括核电大数据系统和基础支撑设施。

核电大数据覆盖设计、工程、运行, 将每个领域产生的数据主题化。比如,设计单位特别需要知道,核电站的设计参数在建造、安装、运行维护、退役等各个环节的情况如何, 例如一个设备制造出来安装以后,这个设备在核电厂运行过程中的效果是怎样的。如果有大量的核电厂运行数据就能分析出异常情况下,到底是设备的问题还是系统一些参数的设计问题,将核电厂运行数据呈现出来为设计、工程等方面提供支持。

“华龙一号”示范工程是中核集团核电领域数字化转型的重要依托项目,也是中核集团推进数字核工业的重要,体现了中核集团公司数字化转型的决心和集体智慧。希望通过数字华龙的建设, 促进核电厂数字化和智能化水平的提升。从发展的视角看,数字核电将会经历一个起步、发展与成熟的过程。数字核电发展路径基本可分为以下三个阶段:

第一阶段实现互联共享:主要体现在核电产业各领域基本完成了数字化业务转型,实现了各领域的信息互联互通和较充分的信息共享;核电工程总包商可为核电业主提供数字化的工程交付, 核电业主基于工程数字化交付成果构建电厂运营成果数字化体系, 核电大数据初步建成并初见成效。

第二阶段实现协作共赢:主要体现在实现核电全过程的产业链协作, 产业供应链深度对接, 基于全生命周期互联网的资产信息网络初步形成, 并广泛应用于核电厂全生命周期过程, 核电厂重要系统仿真模拟服务用于核电厂运营, 核电大数据驱动核电产业绩效提升。

第三阶段实现融合创新:社会数字化与核电数字化高度发达,核电产业价值链相互融合, 引发核电产业模式变更。核电设计自动化、集成化数字化、智能化,核电工程建设和核电厂运行维护与核电厂安全经济高效水平显著提高, 大数据驱动核电技术与产品创新。

中核集团依托 “华龙一号” 示范工程已启动了数字核电专项工程建设,并取得了阶段性成果。数字核电一期目标是完成核电厂设计和工程建设的交付数据梳理,形成 “华龙一号” 示范工程完整的工程交付数据库, 实现工程侧向核电运行侧的数字化交付,为 “华龙一号” 首堆的数字化运营提供了重要支持。同时,通过 “华龙一号” 示范工程数据交付的检验, 进一步完善核电工程数据交付标准规范, 也标志着集团公司核电工程建设具备完整的工程数字化交付能力。

记者:核电产业数字化涉及各单位的业务转型和产业升级,推进难度也不会小, 最后, 想请您对核电产业各单位数字化推进提些建议?

高福春:数字化企业是业务与IT 技术深度融合的结果,也是企业数字化转型的最高境界。而数字化企业的发展是一个持续推进与改进的过程, 需要高远目标的引领, 更需要可持续的企业发展战略、先进的经营管理理念与创新文化、科学合理的企业治理架构和资源保障支撑。同时, 企业所处的市场环境与产业环境在某种程度上也会影响企业的数字化转型。数字华龙承载着中核集团数字化转型的重任与希望, 集团公司将大力推进数字核工业发展计划, 持续不断的推进数字华龙的数字化与智能化水平提升, 并最终实现从数字华龙向智能华龙的转变。

核电产业链包括上游的核电厂业主、政府监管部门,中游的核电工程总承包商、设备制造商和下游的工程承包单位和运行服务支持单位, 在推进本单位数字化进程的同时, 应推进产业链各单位之间的数字化协作, 通过数字化积极协作, 提高产业链协作效率与协作水平。大力推进工程建设承包商与专项设计单位、设备供应商的数字化设计协作,扩大协作范围, 深化数据协作。推进基于核电工程建设的一体化工程建设信息系统集成整合,打通设备采购、土建工程、设备安装、系统调试与工程管理等相关系统的数据互联通道, 更高效的支持工程建设管理和工程建设结构化数据交付。推进线上线下的政府监管 (O2O),为政府监管部门提供核电站与核电工程监管要求的信息系统支持,协调政府监管部门由线下监管逐步转变为线上线下相结合的监管,支持政府核设施监管效率提升。

数字化本身不是数字核电厂的目的,数字核电厂的终极目标一定是智能化,通过智能化功能支持核电厂自动化运行、智能化诊断、高效化检修与快速化应急处置。数字核电厂发展必定是一个从低级智能向高级智能发展的递进的过程。因此,核电产业链各单位需要全力以赴推进数字核电厂建设,逐步提高数字核电厂的智能化水平。

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