核电厂数字化大修指挥中心设计研究

刘石桥,刘 洋,张绪怡,康澄杰

(核动力运行研究所，湖北 武汉 430000)

核电厂大修管理包含大修规划管理、大修准备管理、大修实施管理、大修总结和绩效管理等方面。其中，大修实施管理由于需在短时间内完成大量运行和维修活动，并且要确保质量和安全，因此是一项复杂而艰巨的任务。在机组大修实施管理方面通常成立要以大修指挥中心(OCC)这一机构为核心的大修组织机构，采取矩阵型的大修组织形式，建立以项目管理为主、行政管理辅助支持的大修项目管理团队，在大修指挥部的统一领导及各职能部门的支持配合下，由大修经理及大修项目团队具体负责单个大修的组织与运作，并借助大修信息化管理系统管理大修期间的一切活动，以保证大修工作的顺利执行。

大修指挥管理人员每天需要高强度地处理各类信息，包括机组状态、进度跟踪、计划更新、管理决策、资源协调和安全质量管控等。因此实体OCC的核心作用是促进信息流入，协助大修管理人员处理信息与管理决策，并促进向大修执行利益相关者传播信息指令。整个大修管控过程对大修指挥人员和大修执行人员的大修经验要求较高。当前，OCC与各执行层的指挥协调方式主要是以会议面对面交流，电话、邮件沟通，定期简报和现场监督跟踪实现，并加上一定信息化系统辅助管控，但未完全实现数字化、精细化、移动化和智能化管控[1]。本文根据核电厂大修管理业务需求和数字化优化方向，针对大修指挥中心的功能，对实体OCC进行数字化设计，包括功能设计和物理房间设计，目的是通过设计开发数字化OCC以最大限度地提高通信、协作技术和信息处理技术在大修协调和问题解决活动中的实用性，改善核电厂大修管理。

1 大修指挥中心功能介绍

OCC是核电厂大修的指挥、管理和协调中枢，供大修指挥机构全部人员集中办公，集中流程管控，负责所有大修准备、大修实施和大修总结三个阶段活动的组织协调、计划安排和进度控制，以及大修重大问题的决策和组织处理，可覆盖大修管理全过程。应具备的主要功能包括：

1)为大修指挥组织机构人员提供大修全过程期间举行会议、协调指挥及集中办公的场所和条件；

2)提供需要的软、硬件设施，电厂办公网络连接，实现无线信号覆盖；

3)为大修指挥人员、执行人员、监督人员、支持人员提供沟通、交流的手段；

4)为收集、存储、处理、显示大修全过程数据,提供数据接口管理功能；

5)基于核电厂大修信息管理系统，能够自动获取机组重要参数和大修计划、实施、进度、安全和质量等相关的各类信息,并可视化展示；

6)通过数字化功能设计，可实现管理延伸、集中信息管控和智能化辅助管理等功能。

2 数字化大修指挥中心设计

2.1 数字化大修指挥中心功能设计

OCC需配置满足各岗位工作需要的软件，如办公软件、生产管理系统、大修计划管理系统、安全质量监督平台等。OCC数字化设计基于核电厂已搭建的无线网络基础设施，在无线网络应用的基础上开展数字化功能设计，具体数字化设计软件包括数字化检修工作包、远程专家支持系统、安全生产可视化监控系统、4D大修管理平台和大修信息管理系统等模块。数字化OCC功能架构如图1所示。

图1 数字化大修指挥中心功能架构图Fig.1 Functional architecture of the digital outage control center

2.1.1 数字化检修工作包

数字化检修工作包是核电厂生产管理系统的延伸和移动应用。设计可实现维修程序结构化、工作包的数字化、维修作业流程管控的移动化和电子化，基于移动终端进行防人因失误设计、重要风险提示[2-3]。同时，移动终端作为设备扫码、数据采集、数据查询、数据处理为一体的智能终端，实现与核电厂生产系统的数据交互。

通过数字化检修工作包的使用，可实现现场工单执行状态实时传输到OCC和生产管理系统，包括工单执行进度的实时反馈和检修数据的实时记录存储，实现OCC对现场大修管理的延伸。

2.1.2 远程专家支持系统

远程专家支持系统功能设计包括音视频通讯、文件传输、实时白板互动和远程见证等功能。基于检修现场已搭建的无线传输网络、移动终端、触摸式显示屏或台式工作站等设备开发多方视频会议通信网络系统与办公协作软件，实现厂内OCC大修协调人员或厂外专家与检修现场的视频通讯，沟通协作，通过共享实时检修画面、检修记录数据和相关技术资料，多方专家可实现远程快速维修决策，提供检修方案，解决大修过程中产生的异常或复杂问题，有效控制大修周期和保证大修质量。远程专家支持系统为大修指挥人员与现场工作负责人提供了快速沟通、协调技术手段，同时基于该功能，部分大修工单实施的质量见证可提供远程质量控制见证功能，实现见证记录、电子签名等,提高质量控制见证人员工作效率,减少质量控制人员。

2.1.3 安全生产可视化监控系统

安全生产可视化监控系统可用于核电厂解决对现场工作人员、设备、环境等监控缺失问题，通过人员认证、定位监控、视频监控、环境监测、电子围栏等监控预警现场的环境风险和工作人员的行为风险，利用技术手段保障现场作业安全。通过建立视频监视系统，实现对全厂区全天监控、对SPV设备的实时连续监控，实现对高风险作业区的实时监控，包括固定视频监控、移动视频监控和人员危险行为自动识别，可有效掌控大修现场，提升作业安全，提高大修安全管理水平，减少大修安全管控人员。

2.1.4 4D大修管理平台

4D大修管理平台以三维可视化技术为基础，并与项目资源计划集合，构建4D资源计划及细化管理，对核电厂大修关键路径涉及的环境进行三维可视化展示，对大修关键路径涉及的工艺活动或重要检修工作进行可视化配置与展示，通过流程配置、空间分析等手段对大修计划的编排进行推演和验证，满足辅助大修计划制定与人员培训的需求。采用三维可视化、数字化技术手段开发大修环境模拟配置、大修计划推演与验证、检修方案验证和设备维修过程可视化培训以及基于AR技术大修现场操作辅助等功能，实现大修计划的可执行性确认、大修关键路径、重要技改的资源优化与方案验证，以及人员培训等目的。

2.1.5 大修信息管理系统

大修信息管理系统的主要目的是实现大修全过程数据的收集、存储、处理、显示，使大修管理达到业务自动化、数据可视化。通过大修信息管理系统，大修管理人员可直观、全面地了解换料大修当前状态所需的各类关键信息，包括关键路径跟踪显示，非关键路径活动执行情况，大修里程碑和大修综合性能指标等，为管理人员提供决策支持。

利用大数据、人工智能等相关技术对历次大修执行项目、外委服务合同成本、物资采购成本、大修实施进度、工业安全风险管控，以及大修专项技术和经验反馈等大修全过程数据进行智能化统计分析，在大修安全、质量、工期、成本和组织效率等方面持续优化，实现大修管理的改进和业绩提升。

设计开发大修执行智能化辅助管控功能，以大修计划为核心，研究大修计划任务的自动触发安排(关键路径工作的衔接通知)、基于数字化检修工作包的工单执行进度的自动跟踪与动态预警(参照标准工期)；工单任务微调度技术，如大修支持资源的智能化微调度技术，自动预测何时需要大修支持资源，包括质量控制检查质量控制、辐射防护、脚手架、环吊资源等；构建大修业务架构，对大修工单进度信息进行汇聚和整合。通过智能化分析算法研究，为大修计划执行和动态优化提供更高质量的智能决策支持服务，减少大修管理专业协调人员的工作量。

2.2 数字化大修指挥中心布局设计

2.2.1 场地布局设计

OCC的布局设计根据核电厂大修指挥组织机构确定，OCC应能为大修指挥、大修经理，以及计划控制、专业协工、安全质量管理、支持保障、专项组等工作人员提供工作场所，可预留承包商或其他临时人员工作场所、会议场所及办公设施和资料存放空间。OCC可划分出大修控制室(管理驾驶舱)、大型会议室和1～2个小型会议室、远程协作/应急处置办公区、执行层经理办公区(或安全监控)和大修经理办公区等区域，如图2所示。同时核电厂可根据自身硬件条件，可增加机房、集中办证办公区，为工作提供更大的便利，减少人员间的流动。这些区域的空间设计要考虑到软、硬件设备的布置、人员数量、人因工程等。

图2 数字化大修指挥中心布局设计示意图Fig.2 The schematic of the layout design of the digital outage control center

2.2.2 驾驶舱大屏展示设计

OCC除物理房间布置设计外，重点是控制室。其中，管理驾驶舱显示屏看板采用拼接大屏作为信息集中展示的设备，如图3所示。其数据系统应能收集、存储、处理、显示大修全过程数据，提供数据接口管理功能；能够获取大修信息管理系统数据、办公网络数据、生产系统数据以及全厂视频监控信息等，通过大修相关重要信息的动态展示，使大修指挥人员对大修状况有整体的动态感知。展示的信息画面可以自定义，方便选择与切换。大屏重要信息展示内容设计可包括：

宣传引导不到位，没有形成社会共识，各地州、县市层面的经验交流不充足。另外，需要加强对贫困户的教育引导，需要从思想上解决问题，让贫困户主动脱贫。

图3 数字化大修指挥中心控制室效果图Fig.3 The effect picture of the digital outage control center

(1)大修总体概况可视化展示，如关键路径、水位图、节点进展等；

(2)机组系统和设备状态；

·主要系统状态

·重要设备状态

(3)系统隔离相关情况；

(4)大修性能指标；

(5)大修关键路径及项目计划进展；

·项目计划进展

(6)专项计划及进展；

(7)安全生产可视化监控视频显示关键检修区域和SPV设备；

(8)远程协作和视频会议；

(9)4D模拟推演等。

2.3 数字化大修指挥中心硬件设计

标准数字化OCC硬件设计主要包括有：55英寸液晶拼接屏及其配套视频矩阵；85英寸触摸液晶屏；高清网络摄像头及拾音扩音设备一套；运行服务器、高性能工作站、智能移动终端、办公电脑、有线电话和打印机等硬件设备，硬件设计的拓扑图见图4所示。

图4 数字化大修指挥中心硬件拓扑图Fig.4 The hardware topology of the digital outage control center

3 结论

本文根据大修管理业务需求、数字化业务优化方向和大修指挥中心的功能定位，对数字化OCC的软件功能设计、布局设计及硬件设计进行了研究。通过数字化OCC建设，在大修执行层形成移动维修支撑平台，实现移动化、电子化和数字化维修，管理延伸到现场。在管理层，形成集中监控和数字化支撑平台，实现大修相关信息集中管控和大修智能化辅助管控功能，实现大修实施现场集中视频监控和远程专家技术支持与质量监督。在决策层，形成基于大数据分析的智能维修决策平台，实现大修信息综合可视化展示、大修指标智慧分析等功能。

采用上述信息化、数字化、三维可视化和大数据分析等技术手段在大修管理中的实践与应用，可优化大修业务管理流程，有效提高大修安全水平、确保检修质量、降低大修成本、提升大修管理水平和大修业绩。