近來，工業企業，尤其是化工行業安全事故屢見報端，造成重大的人身傷亡事故和經濟損失。本文將以近期的幾例重大工業安全事故為切入點，追溯工業安全事故頻發的原因，揭示數字技術如何助力企業構筑工業安全的“鋼鐵長城”。
                                                                                                                                                                                    

近來，工業企業，尤其是化工行業安全事故屢見報端，造成重大的人身傷亡事故和經濟損失。那么，如何才能更大限度避免安全事故的發生或者降低傷亡損失？加強企業管理，提高人員素質，做好監督檢查等固然不可或缺，但是隨著科學技術的進步，數字技術的深化應用為避免安全事故發生或降低事故損失發揮了重要價值。本文將以近期的幾例重大工業安全事故為切入點，追溯工業安全事故頻發的原因，揭示數字技術如何助力企業構筑工業安全的“鋼鐵長城”。

 

01 警鐘長鳴 工業安全事故頻發

隨著全球工業化發展不斷加快，因工傷亡的人數越來越多，尤其是化工、鋼鐵等行業，人們的生產安全和健康受到嚴重威脅。據相關數據顯示，僅2022年安全生產事故死亡人數20963人，數字令人震驚。

 表1 2022年重大工業安全事故（部分）

短短時間內，多條生命被事故奪走，工業安全成為熱點。頻發的事故不僅給企業帶來了毀滅性的經濟損失甚至是停產停業，也給傷亡者和家屬帶來無可挽回的人身傷害和心理陰影，甚至在一定程度上會影響當地經濟發展，同時給普通市民的正常生活秩序帶來阻礙，引發更多的社會問題。

針對工業生產層出不窮的安全事故，國家迅速應對重拳出擊，全面開展安全生產專項整治行動，并相繼出臺一系列政策文件，尤其是2021年3月《“工業互聯網+危化安全生產”試點建設方案》發布后，從中央到地方，相關細化指導文件密集出臺，要求打造基于工業互聯網的快速感知、實時監測、超前預警、聯動處置和系統評估安全生產新型能力。政府助力、企業發力，在筑牢安全生產防線的路上，企業要充分運用物聯網、云計算、大數據等新興技術，高效融合企業安全管理現實要求，創新研發數字化產品，做到監管落實到位、生產實時掌握、隱患有效防范、應急高效處置，推動安全生產各項工作，確保人民生命財產安全。

 

圖1 工業安全政策持續加碼

 

02 追本溯源 安全事故頻發的原因剖析

蟲洞雖小，可潰千里堤；隱患不常查，事故遲早會發生。工業企業的安全事故暴露出企業在以下四個方面存在重大隱患：

圖2 安全事故頻發的原因剖析

 

• 01 人的不安全行為

部分從業人員安全意識淡薄、安全技能缺乏，無知、僥幸、圖省事、逞強、從眾、逆反等心理導致“三違”行為頻發；成百上千路視頻監控，需要24小時被動式值守觀察，只能用于事后回放、事后追責。

• 02 物的不安全狀態

一批老工業基地和大型國有企業，多年沒有進行大的技術改造，其設備老舊老化甚至超期服役，成為威脅工業安全的重大隱患；DCS、PLC、SIS（安全儀表系統）、SCADA、危險品倉儲、消毒及可燃氣體監測系統、消防系統等信息孤島嚴重，更缺乏工藝異常分析、設備預測維護、數據趨勢預警等能力，信息不能融合共享與聯動處置。

• 03 環境的不良影響

作業環境的不安全是誘導事故發生的重要一環。通常照明、通風不足，溫度、濕度不良，有害氣體、粉塵超標，作業場所雜亂、狹窄，消防疏散不良等環境因素都會造成安全事故。

• 04 管理上的缺陷

安全管理主要依靠制度、培訓、檢查等手段，風險辨識評估不全面，日常管理工作依靠人工紙質單據記錄，信息收集不規范、查找統計不便，導致安全管理效率低下，管控過程無法有效追溯和落實。

 

總體來看，人、物、環、管是導致安全事故頻發的主要因素。那么，應該如何做，才能遏制現下工業安全事故頻發的勢頭，為人民群眾筑牢安全屏障，為工業安全生產創造有利條件呢？

 

03 數字賦能 用技術守護工業企業安全生產

環顧當下，工業生產的安全監管對象點多面廣，各類風險隱患交織疊加，僅僅依靠傳統的管理方式難以實現全過程、全方位的安全管控，需要以先進技術為支撐，智能地守護工業安全生產，實現無人則安，少人則安。

 

• 1.平臺規劃，打造安全生產的“助推器”

面對工業生產過程中的各類安全隱患，依靠數字化技術的加持，構建企業安全風險智能化管控平臺，智能監控、感知工業生產過程中人員三違行為、設備運行狀態、作業環境變化等安全隱患，解決工業安全管理難題，已成為提升工業安全管理效能的“助推器”。

而規劃、搭建企業安全風險智能化管控平臺，需要以智能感知設備為基礎，依托現有系統數據，采集、接入企業實時監測、視頻監控、人員行為、設備狀態等數據，將各類數據進行統一調度和應用，實現工業安全基礎信息管理、重大危險源安全管理、雙重預防機制、特殊作業許可與作業過程管理、智能巡檢、人員定位等主要功能。

 

圖3 企業安全風險智能化管控平臺 （來源：《危險化學品企業安全風險智能化管控平臺建設指南（試行）》）

 

• 2.管控落地，聚焦安全生產的典型場景

無危則安，無損則全，安全是工業生產的永恒旋律，數字技術在保障工業安全中的作用日益凸顯。從工業安全的角度而言，重大危險源監測預警、特殊作業許可與作業過程管理、人員行為管控等，都是工業安全管控的典型場景。

1）重大危險源監測預警
顧名思義，重大危險源的重點在“源”，即導致事故發生的最基本的因素——危險物質。因此，首先，需要對重大危險源主要負責人、技術負責人、操作負責人的安全包保履職結構化電子記錄，做到可查詢、可追溯。其次，結合設備設施信息數據庫，拓展對安全閥、緊急切斷閥、消防泵、安全儀表系統等安全設施狀態實時監控，以溫度、液位、壓力、可燃氣體濃度、有毒氣體濃度、組分、流量等重大危險源重點監控參數以及視頻智能分析信息和聯鎖投用情況、能源（水電氣風熱等）綜合管理數據為基礎，結合周邊地理、氣象環境條件、人口分布、歷史事故信息等建立重大危險源安全風險預警模型。并可將該模型分為重大風險（紅）、較大風險（橙）、一般風險（黃）、低風險（藍）四個級別，實現對安全風險全面監測、分級管理并精準預警。

 

圖4 風險分區預警展示（來源：幫安迪）

2）人員行為管控
針對人員行為的管控，要重點識別關鍵的不安全行為，同時監測和統計分析、制定控制措施并采取整改行動，最終降低不安全行為發生的頻率。通過機器視覺、電子圍欄等技術手段，可以對人員、行為事件等進行深度智能分析。例如，對作業人員身份、行為狀態、勞保著裝等進行智能判斷與預警，實現人員上崗的智能化安全管控，對周界跨線及闖入人員自動識別并報警，保障人員及現場安全。同時，通過門禁識別，人員定位卡發放，進行廠區人員數量計算，實時跟蹤人員位置情況，并可以借此進行封閉式管理。

圖5 人員行為管控（來源：幫安迪）

3）隱患排查治理管理
傳統隱患排查通常采用人工巡檢方式，隨機性大，針對性不強，很難保障巡檢停留時長，無法對重點區域巡檢軌跡進行核查。通過智能巡檢代替或輔助人工巡檢，可實現巡檢、巡查全過程數字化管理，管理人員根據 PID 工藝流程圖、數字化交付資料、風險分析單元劃分、隱患排查清單、崗位安全風險責任清單等，分角色制定巡檢任務、規劃巡檢路線，匹配巡檢清單及制度規范。巡檢過程中對排查數據進行上報匯總，形成標準隱患排查數據庫，將隱患數據庫與風險辨識中的管控措施和排查內容業務大同，通過閉環流程，可按每時、每日、每周、每旬、每月、每季、臨時等形式自由制定隱患排查周期。排查內容從隱患庫選取，系統會根據制定的任務提前發消息提醒給指定責任人。

 

圖6 隱患排查治理管理可視化（來源：百度智能云）

4）特殊作業許可與作業過程管理
特殊作業一詞出自《化學品生產單位特殊作業安全規范》。所謂特殊作業許可管理，包括動火作業、進入受限空間作業、盲板抽堵作業、高處作業、吊裝作業、臨時用電作業、動土作業、斷路作業等8種。如今，特殊作業環節已經成為我國工業企業生產安全事故發生的“重災區”，也是安全監管的重點、難點。需要通過信息化手段對作業全程進行過程和痕跡管理，從而實現特殊作業申請、審查、許可、監護、驗收全流程信息化、規范化、程序化管理，避免“連續作業超時不檢測”等不安全行為。利用移動監控、手持終端等設備，并結合移動視頻技術、遠程通訊技術、氣體探測及LBS等進行集成應用，形成高效聯動的作業現場全過程監控解決方案，有序地對相關信息進行管理和控制，提高企業風險發現、監控、預警、分析研判和應急處置能力。

 

圖7 MR輔助作業系統（來源：熾橙科技）

5）員工培訓管理
加強安全培訓工作，對于企業的持續發展來說有著重要的意義，保障了工作人員的生命財產安全。然而，傳統的培訓手段對于工業企業特別是化工企業來說，卻存在著危險性高、靈活性差、占用時間長、效果不理想等弊端。隨著虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、混合現實（MR）及數字孿生技術的出現，企業可結合自身生產工藝特點，逼真地模擬出工廠開車、停車、正常運行和各種事故過程的現象和操作，對員工進行線上全景式和浸入式培訓。一方面，能夠使員工快速掌握生產裝置操作的操作；另一方面，也能檢驗生產裝置設計的合理性、測試和驗證裝置的安全性、進行控制回路整定與控制算法的驗證。

 

圖8 XR實訓（來源：聯想上研）

6）設備完整性管理與預測性維修
基于同類設備故障案例庫和專家知識庫，建立設備異常狀態預警模型，應用AI及自愈技術，對關鍵機泵及壓力容器、常壓關鍵容器等企業生產關鍵設備的健康狀態進行評估以及故障趨勢預測，從而避免設備異常工況和失效風險，并實現提前報警，轉變傳統的被動維護、周期性維護和預防性維護為預測性維護，避免停機生產損失、過剩檢維修、超量備件儲備、過度依賴個人經驗，有效減少設備故障，遏制因設備失效引發事故，確保設備服役期間安全可靠的長周期運行。

 

圖9 工業互聯網+和AI和AS的快準溯源診斷（來源：高金吉院士）

 

• 3.軟硬結合，夯實工業安全生產底座

作為守護工業安全的核心技術，大數據、云計算、人工智能、數字孿生等前沿技術，通過硬件+軟件的方式，正有效地主動管理工業安全生產中“人、物、環、管”各關鍵要素，全面提升企業的安全性。

1）智能硬件主動守護工業安全
工業安全市場需求來到了從“發生過什么”到“主動觀察和干涉”階段，從單一的視頻錄像監控到精準內容監控、從人眼瀏覽到AI識別、從模糊判斷到輔助研判。如今企業可以從被動防范走向主動預判和干預階段，可以通過云端連接或將訓練好的人工智能系統封裝到產品等方式，賦能產品智能化感知外界變化和用戶需求的能力。例如，以AI視覺技術為核心的視頻監控裝置，可在大量工業場景中提供全天候、多維度的監控、分析和預警；整合了機器人、定位、導航、避障、場景感知、圖像識別、非接觸檢測等技術的智能巡檢機器人，可以根據巡檢需求游刃有余地在危險及惡劣環境下實現隱患的排查治理；智能傳感器能實時采集企業重大危險源貯存設施內介質的溫度、壓力、液位等數據，超過相應閾值時就會報警；融入了物聯網及移動互聯網技術的電子圍欄設備，可對現場作業人員劃定禁入或者禁出工作區域，起到“威懾、阻擋、報警、安全”的作用；此外，將XR（擴展現實）技術融入到頭戴式顯示設備中，相關技術人員不僅能提供遠程的培訓指導，還能查看設備歷史服務記錄并預測未來故障……

2）軟件系統全方位保障“人、物、環、管”
如果說智能硬件是保障工業安全的軀體，那么軟件系統就是其靈魂。在工業安全管理中，5G與人工智能、大數據、云計算、邊緣計算、AR/VR等技術相結合，使得各類軟件系統全面滲透到工業安全生產的“人、物、環、管”各個環節。例如面向設備的設備運維系統，可以對設備進行遠程監控，提供遠程設備工況監測、故障診斷與預測性維護等服務，避免物的不安全狀態；面向環境的能源管理系統，可以從時間維度和設備的電、水、氣數據，實現能源的多區域多角度監控，從而預防或減輕環境的不良影響；面向人員管理的定位系統及操作員培訓仿真系統（Operator Training System，OTS），能夠實時監測或模擬出各行業各流程的人員的真實生產過程，制止人的不安全行為；另外，專業的HSE管理軟件通過把質量、健康、安全、環境管理模式系統化地進行整合，可以實現企業對部門或分廠、車間直至班組的全過程及時的信息化管理……。

 

04 以知促行 安全生產數字化轉型正當時

“明者遠見于未萌，智者避危于無形”。意思是，聰明人在事端未形成時即看出端倪，在事件萌芽階段就已經謀慮。安全作為企業發展生命線，各大企業已陸續將工業安全技術應用于作業場景中，在數字化、智能化技術的加持下，安全作業將不再是難題。

 

• 1.確成股份：安全生產管理平臺助推企業精益生產

確成硅化學股份有限公司成立于2003年，總部位于江蘇無錫，是一家致力于全球化生產和運營的專業綠色新材料供應商，擁有從原材料硫酸、硅酸鈉到最終產品二氧化硅的完整產業鏈。

確成股份的統一安全管理平臺具有以下功能：電子化隱患排查治理系統，統計分析；物聯感知在線監測和實時數據監控及預警；特定區域人員定位和報警；保留教育培訓、作業審批等模塊和功能；預留拓展其他安全要素模塊；全面融合安全生產管理手段，利用物聯網技術、移動APP、管理云平臺實現安全管理精細化，提高現場管理便捷性與時效性，提升管理效率，降低管理成本。

確成股份根據各工藝裝置不同的特點，裝置重要的連鎖保護、緊急停車系統及關鍵設備連鎖保護都設置成自動連鎖，以確保人員及生產裝置、重要機組和關鍵設備的安全。

對重大危險源監控，可燃有毒氣體的檢測報警等，采用了物聯網技術，建立了安全生產信息化平臺，并對安全全流程管理、安全風險分區管理等集成，建立了安全運維保障體系和數據標準規范體系。

在統一的安全管理平臺上，建立了電子化隱患排查治理系統，統計分析；在線安全教育培訓，作業審批，風險管控等；物聯感知在線監測和實時數據監控及預警等，形成“人防”+“技防”雙重管理模式。

 

圖10 確成股份安全生產信息化管理平臺（來源：確成股份）

通過安全生產管理平臺的搭建，確成股份除了節省成本，還避免人工失誤造成的損失，降低產品的不良比率。公司產品一次合格率達到99.5%以上。生產設備故障率小于0.5%。智能車間項目為公司節約人力成本5%、節省設備維護費用20%、減少安全事故處理費用100%、減少管理費用25%。車間年產量提高了28%，產品成本降低20%。

 

2.華友鈷業：打造安全的智慧工廠

浙江華友鈷業股份有限公司成立于2002年，主要從事新能源鋰電材料和鈷新材料的研發、制造的高新技術企業。為踐行華友綠色發展觀，落實“安全環保大于天”的理念，華友鈷業建立了一套全面覆蓋EHS流程管理的安環應急指揮平臺，實現EHS管理的標準化、規范化、數據化和流程化。

通過對生產現場的實時監控（包括生產數據、危險源監控、火災報警、視頻監控、環保數據監控），實時了解各生產單位的生產情況，避免違規作業，確保安全生產；通過生產數據報警在調度中心和相關領導的計算機中顯示、報警，指揮相關人員采取相應的措施，從而保證設備、人身的安全。

從業務內容劃分可分為報警管理、廠區綜合監控、應急管理和視頻監控四大部分。涉及浙江中控SES2.5產品的綜合安全監控、應急管理、視頻監控、環保管理、風險管控、移動應用六大模塊及現有主數據系統、企業微信兩個系統的集成。

實施的主要部門有：三車間、四車間、五車間、六車間、公輔B車間。

 

圖11 華友鈷業智慧安環平臺架構（來源：華友鈷業）

● 數據采集與過程監控
實時監測現場的數據動態，將現場生產主要流程圖展示在平臺之上，能夠提供實時數據，以及相關液位、溫度、壓力的動態變化。通過過程監控軟件查看數據的歷史趨勢，對重要數據點進行報警提醒，以及相關報警的企業微信推送。

● 報警管理
通過對生產現場的實時監控（包括生產數據、危險源監控、火災報警、視頻監控、環保數據監控），實時了解各生產單位的生產情況，避免違規作業，確保安全生產；通過生產數據報警在調度中心和相關領導的計算機中顯示、報警，指揮相關人員采取相應的措施，從而保證設備、人身的安全。

● 視頻監控
為工廠、企業的日常生產工作提供實時的直播監控和錄像回看，保證調度、指揮能夠快速了解當前的生產工作情況，從而對現場的生產作業進行有效的監管，以及在發生應急情況時能夠快速掌握現場動態。同時平臺提供了移動終端設備的直播支持，使得生產人員能夠在一些監控設備無法覆蓋的區域通過單兵設備、手機等移動終端對生產作業進行實時的直播。

● 綜合監控及報警聯動
1）GIS專題圖展示
以平面GIS地圖的方式顯示生產裝置、環保監測、可燃有毒氣體點位、重大危險源、應急資源、視頻的實時狀態信息；報警信息在地圖上的展示。

2）重大危險源專題圖
在地圖上顯示危險源的位置與狀態信息，如危化品存儲地、數量、存儲狀況等，可查看危險源基本特征信息、工藝流程圖、關鍵參數、視頻監控、可燃氣監測、應急預案、應急資源等信息。

3）視頻監控專題圖
集成視頻監控系統，將全廠范圍內的攝像頭位置標注在電子地圖中，實現直觀、便捷的視頻監控。

4）報警聯動
報警發生時，系統第一時間彈出窗口，提示報警信息、所在位置，每次報警處理后記錄其發生原因。

● 移動應用
為了滿足現場指揮人員的應用需求，系統采用便攜式設計，捆綁手持電腦、手機、音頻采集、視頻采集、無線網絡、GPS定位等核心模塊，通過移動應急指揮協同平臺，實現現場指揮人員與應急管理信息系統平臺的互動。幫助決策者及時準確地獲取現場的第一手信息和資料，方便決策者對應急事故做出快速、有效的處置，移動端應支持對講功能。

華友鈷業利用物聯網技術和監控技術搭建了實時數據庫系統、危險源報警管理系統、視頻監控系統、綜合安全監控監控、應急管理系統、移動安全管理系統。將車間現場危險點、應急資源整合，提高了現場監管和應急管理的能力。

 

3.東方盛虹：5G+工業互聯網賦能安全生產

江蘇東方盛虹股份有限公司（以下簡稱“東方盛虹”）是世界500強企業盛虹控股集團有限公司的核心上市子公司，并且是國內獨特的實現油頭、煤頭、氣頭全覆蓋的大型化工企業。

東方盛虹利用5G、人工智能、大數據等新一代信息技術的創新應用和深度融合，獲取生產現場安全的相關數據，通過對數據的整合和分析，提供重大危險源監測預警，安全風險管控，人員在崗在位管理，以及企業生產全流程管理等功能的一體化管理模式，加強企業安全生產的信息化監管。

● 重大危險源監測預警系統
主要實現在工廠地圖上實時顯示生產、設備數據，及人員和車輛信息，實現化工廠區危險源的實時監測、預警。

● 企業安全風險分區管理系統
主要實現在工廠地圖中用紅、橙、黃、藍四色對不同風險級別的作業區進行標繪，提升對風險的動態響應能力，預防重、特大安全事故發生，減少一般事故危害。

● 人員在崗在位管理系統
主要實現對于人、車實時位置的掌握，并且對于作業區內的人員動態進行監管，該在的人不在，不該在的人在了，一個人去過哪里，一個人老半天不動，都可以有效監控。

● 企業生產全流程管理系統
主要實現的是將工廠的各種線下流程轉為線上，并且通過各種智能化手段向流程的兩端輻射，實現真正意義上的閉環管理，從而進一步優化工廠的安全管理體系，提高管理效能。

東方盛虹通過視頻監控、物聯感知等技術創新應用，對“全過程、全設備、全人員”進行全覆蓋動態監控，達到對整體的“實時、實景、實控”安全監管與預警，通過三維建模與GIS技術的結合，實現對全廠的可視化展現，采集重大危險源動態監測數據，以全方位地掌握日常作業的相關信息，輔助日常監管及應急救援決策。

 

05 總結

提高安全意識、加強安全保障應為每一個企業管理工作的重中之重。通過對企業傳統安全管理方式的數字化、智能化升級，讓安全生產工作從靜態分析轉向動態感知、從事后應急轉向事前預防、從單點防控轉向全局聯防，是工業企業提升本質安全水平的必經之路。

利用物聯網、工業大數據、AI、5G、數字孿生等智能技術手段的結合，強化安全職責和設備維護，對危險源的識別、傳感、物聯與監控，避免由于設備維護不及時使生產過程中出現“跑冒滴漏”現象和非計劃性停機，或者設備及產線負荷過高或過低釀成安全事故，可以實現工業安全生產實時監控管理，不僅解決了工業整體技術水平低、管理落后的局面，更重要的是可以實時監測工業企業的安全狀況，隨時調度指揮，避免和減少安全事故的發生。

 

 - 參考文獻 - 

[1] 156家！國產智能巡檢機器人廠商巡禮
https://articles.e-works.net.cn/robot/article150592.htm
[2] 朗坤智慧安全管控系統，筑牢電廠安全“鋼鐵防線”！
https://mp.weixin.qq.com/s/pYNfQyxUZbD13YWI0y3DPQ
[3] 基于5G+工業互聯網賦能化工企業安全生產
https://articles.e-works.net.cn/iot/article151146.htm
[4] 華友鈷業：打造安全的智慧工廠
https://articles.e-works.net.cn/erpoverview/article147974.htm
[5] 確成股份：安全生產信息化管理平臺助推企業精益生產
https://articles.e-works.net.cn/iot/article149765.htm

 

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