工業(yè)4.0對(duì)污水處理廠安全生產(chǎn)信息化

管理的啟示

寧寧波市城市排水有限公司      包兆杰

引言

    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到，減少和避免生產(chǎn)安全事故，保障人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作是一個(gè)必不可少的核心課題。2014年第十二屆全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十次會(huì)議《關(guān)于修改〈中華人民共和國安全生產(chǎn)法〉的決定》第二次修正案的通過說明了我國對(duì)安全生產(chǎn)的重視。隨著中國互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展和普及，人們逐漸發(fā)現(xiàn)數(shù)字化管理的成本逐年降低，其便捷性與高效性的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)突出，安全生產(chǎn)信息化建設(shè)將成為一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。而如何將安全生產(chǎn)信息化應(yīng)用于城市污水處理領(lǐng)域？近年來在世界廣泛推崇的工業(yè)4.0的理念能為之提供一個(gè)新思考的方向。

一、一、安全生產(chǎn)的定義

對(duì)于城市污水處理廠來說，整個(gè)處理周期以達(dá)標(biāo)出水作為目標(biāo)，提出城市污水處理廠安全運(yùn)行的內(nèi)涵^[1]，即以保證出水達(dá)標(biāo)為核心，同時(shí)防止污水處理過程中發(fā)生安全事故和對(duì)污水處理廠周圍環(huán)境的污染；分析影響城市污水處理廠安全運(yùn)行的因素；從保障出水達(dá)標(biāo)、防止污水處理過程中發(fā)生人員傷亡、防止污水處理廠對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生污染和建立健全完善的管理制度等方面, 探討如何保證污水處理廠安全運(yùn)行。

綜綜合以上各方面來說，安全生產(chǎn)包括以下五大要點(diǎn)：出水安全，人員安全，設(shè)備安全，環(huán)境安全和管理運(yùn)營安全。

保保證五大安全生產(chǎn)要素，能為污水處理廠安全運(yùn)行提供理論依據(jù)，對(duì)減少及預(yù)防污水處理的安全事故發(fā)揮著積極作用。

二、工業(yè)4.0的概述及啟示

二、工業(yè)4.0的概述及啟示

“工業(yè)4.0”是德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部在2013年4月漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上提出的概念。它描繪了制造業(yè)的未來愿景，提出繼蒸汽機(jī)的應(yīng)用、規(guī)模化生產(chǎn)和電子信息技術(shù)等三次工業(yè)革命后，人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)高度數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、機(jī)器自組織為標(biāo)志的第四次工業(yè)革命。“工業(yè)4.0”概念在歐洲乃至全球工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域都引起了極大的關(guān)注和認(rèn)同。我國也十分重視并依此推出了中國的“工業(yè)4.0”規(guī)劃戰(zhàn)略，其核心思想為以發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，整合機(jī)器、倉儲(chǔ)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施，并將管理內(nèi)容信息化。

對(duì)對(duì)于污水處理領(lǐng)域來說，“工業(yè)4.0”的數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)控制管理理念具有廣闊的發(fā)展空間。

首首先，隨著該行業(yè)的快速發(fā)展, 污水處理廠安全越來越成為工藝穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。針對(duì)控制系統(tǒng)本身的安全性及對(duì)相應(yīng)控制設(shè)備和工藝的安全性, 提出了污水處理廠的安全自控系統(tǒng)原則^[2]。其中PLC控制系統(tǒng)以其自身的優(yōu)勢(shì)逐漸成為污水處理廠建設(shè)安全自控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，該控制系統(tǒng)為信息化管理提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持，也減少了工業(yè)4.0在污水處理廠升級(jí)改造的難度。

其其次，污水處理廠的安全運(yùn)行包括設(shè)備，人員，應(yīng)急處理等。然而如今的信息化控制管理往往限于設(shè)備的監(jiān)測(cè)控制，僅包括處理的水質(zhì)指標(biāo)和設(shè)備自身狀況的數(shù)據(jù)反饋。對(duì)于人員調(diào)配，排澇搶險(xiǎn)應(yīng)急處理，設(shè)備自身問題檢修歷史記錄，整體污水處理廠倉庫數(shù)據(jù)記錄等，仍是一片信息化管理空白區(qū)。如若其數(shù)據(jù)化后，對(duì)于各項(xiàng)問題處理有較直觀的數(shù)據(jù)比對(duì)，對(duì)于決策者而言能更科學(xué)的從中選取較優(yōu)方案。

最最后，數(shù)字化管理具有高效性和直觀性的特點(diǎn)。隨著人力資本的上漲與互聯(lián)網(wǎng)信息化的加速，減少重復(fù)性工作，提高員工效率，科學(xué)化管理顯得尤為重要。信息化管理運(yùn)行中的監(jiān)控和反饋遠(yuǎn)程操作，不僅提高了處理污水工藝調(diào)整的反應(yīng)速度與自動(dòng)化程度，更能減少員工的由于操作設(shè)備，處于危險(xiǎn)環(huán)境導(dǎo)致的安全問題，提高廠區(qū)生產(chǎn)的安全性。

三、污水處理廠信息化管理

根據(jù)工業(yè)4.0的理念，一切要素?cái)?shù)字化，并通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，從中取得最優(yōu)決策的過程（如圖一所示）。下面將以寧波市城市排水有限公司南區(qū)污水處理廠為范例，其主要從設(shè)備，人員，管理運(yùn)營三方面來論述數(shù)字化信息管理的優(yōu)勢(shì)。

圖一 工業(yè)4.0應(yīng)用于污水處理廠工作流程圖

（一）設(shè)備信息化

 設(shè)備數(shù)字化是污水處理廠的核心內(nèi)容，也是保證出水安全的必要手段，其信息化由于PLC控制系統(tǒng)在南區(qū)污水處理廠的廣泛應(yīng)用而變得十分容易。但原本的PLC控制系統(tǒng)往往只是做為一種檢測(cè)和控制的手段，并沒有建立其自身歷史數(shù)據(jù)。其信息化還應(yīng)建立各個(gè)設(shè)備自身的檔案信息，對(duì)于所有的問題檢修進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，有利于設(shè)備發(fā)生問題的線索尋找，更有助于提早預(yù)計(jì)問題的發(fā)生。如運(yùn)行壽命的記錄，可根據(jù)機(jī)械運(yùn)行周期的疲勞磨損，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂虻纫蛩兀A(yù)估其設(shè)備最易受損零件的使用壽命，提早進(jìn)行檢修更換，防范于未然，減少問題的發(fā)生。

 南區(qū)污水處理廠在使用PLC控制系統(tǒng)帶來的便利時(shí)，目前設(shè)備信息化仍有許多方面要改進(jìn)。數(shù)字化信息管理需要設(shè)備數(shù)據(jù)正常運(yùn)行，其中主要問題包括：（1）污水處理廠中的環(huán)境潮濕，易腐蝕，一些電子儀器容易損壞；（2）由于設(shè)備自身設(shè)計(jì)原因?qū)е聹y(cè)量數(shù)據(jù)存在不夠準(zhǔn)確或者誤差較大的情況；（3）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)常出現(xiàn)假數(shù)值；（4）許多設(shè)備自身缺少監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；（5）部分設(shè)備自動(dòng)化控制軟件自身存在缺陷，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用中不能有效使用。因此，在將來的較長的時(shí)間內(nèi)，解決以上問題是設(shè)備數(shù)字化管理的主要任務(wù)。

（二）人員信息化

 人員信息化其核心在于將員工的各項(xiàng)素質(zhì)狀態(tài)數(shù)據(jù)信息化，以配合管理層進(jìn)行安全有效的決策。其數(shù)字化主要內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)：

 第一，員工技能信息化。引進(jìn)數(shù)字化管理手段，是為了隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)張的發(fā)展趨勢(shì)下，極大發(fā)揮人員個(gè)人價(jià)值，促使員工加強(qiáng)個(gè)人技能素質(zhì)的培養(yǎng)，建立一套“一崗多酬”的復(fù)合型班底，對(duì)應(yīng)各種突發(fā)安全問題有較好的解決能力^[3]。員工的各項(xiàng)技能進(jìn)行歸類管理，并將其進(jìn)行權(quán)重評(píng)分，通過不同類別員工進(jìn)行科學(xué)組合，最大效率保障各種特殊條件下值班員工的安全性。

 第二，員工狀態(tài)信息化。生產(chǎn)中首要保證的是員工自身的生命安全，一般員工的意外安全事故與個(gè)人當(dāng)時(shí)的心理和生理狀態(tài)有著密切的聯(lián)系。情緒不穩(wěn)，身體不適會(huì)更容易引起安全方面的疏忽，造成安全事故。如能建立生產(chǎn)運(yùn)營人員的工作狀態(tài)信息庫，使用互聯(lián)網(wǎng)等手段，讓員工自主反饋?zhàn)陨淼那榫w狀態(tài)，甚至佩戴數(shù)字手環(huán)，監(jiān)測(cè)記錄員工身體各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)時(shí)觀測(cè)員工工作狀態(tài)的起伏波動(dòng)。對(duì)于情緒、身體狀況不良的員工及時(shí)監(jiān)督反饋，避免其處于較大風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境，即可減小安全事故的發(fā)生。

（三）管理運(yùn)營信息化

 管理運(yùn)營信息化的核心就是將設(shè)備信息化和人員信息化的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，并通過科學(xué)的信息化管理方式（如LCE評(píng)價(jià)法^[4]，SAP企業(yè)管理系列軟件，WaterPro 運(yùn)行管理系統(tǒng)^[5]等）進(jìn)行高效的運(yùn)行，有效減少甚至避免安全事故的發(fā)生。

 例如對(duì)于污水處理廠而言，生產(chǎn)中有眾多化學(xué)危險(xiǎn)品存放于各個(gè)倉庫中，若能科學(xué)管理倉庫物品，建立全面的倉庫數(shù)據(jù)，不僅能提高倉庫點(diǎn)檢效率，減少人力資本，并能減少危險(xiǎn)品安全隱患的出現(xiàn)。

 又如每次防汛抗臺(tái)的來臨，需要緊急預(yù)案決策時(shí)，倉庫數(shù)據(jù)化能迅速的進(jìn)行物資的調(diào)配和補(bǔ)充。并且在給定的人員狀態(tài)的條件下，可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值化分析，選擇最優(yōu)的值班人員，并且提供合理的工作強(qiáng)度，減少因?yàn)檫^度疲勞造成的安全傷亡事故。

 不僅如此，在日常的生產(chǎn)運(yùn)行中，采集眾多數(shù)據(jù)，可為將來的大數(shù)據(jù)分析做準(zhǔn)備，提高數(shù)據(jù)模擬的精確性，改進(jìn)廠區(qū)工藝水平，提高員工操作的能力。日常點(diǎn)檢中，LCE評(píng)價(jià)危險(xiǎn)環(huán)境程度的信息化預(yù)警能提高巡檢人員操作的安全意識(shí)，降低或減少由于環(huán)境毒氣、設(shè)備事故導(dǎo)致人員或者環(huán)境的安全問題。

四、信息化管理對(duì)于安全的意義

四、信息化管理對(duì)于安全的意義

 筆者認(rèn)為安全是生產(chǎn)的重中之重，隨著人們對(duì)于安全事件的關(guān)注度越來越高，不僅需要從發(fā)生的安全事故中吸取教訓(xùn)，而且更要加強(qiáng)對(duì)于安全系統(tǒng)的保障，提高其安全預(yù)警功能，做到防范于未然。而信息化管理能從科學(xué)的角度分析，預(yù)測(cè)事故的發(fā)生概率，并且有效的監(jiān)控，減少工作人員工作受到傷害的可能性，做到及時(shí)有效的預(yù)防處理。如對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用，若建立其自身的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫后（包括運(yùn)行時(shí)間，軸瓦溫度，油溫，損壞檢修歷史數(shù)據(jù)等），對(duì)于常發(fā)生故障的零件，可根據(jù)疲勞壽命軟件預(yù)測(cè)其使用壽命，并在一定的運(yùn)行時(shí)間后，及時(shí)檢修更換，有效減少事故的發(fā)生。

 信息化管理數(shù)據(jù)保存將更加容易，從原來紙質(zhì)化記錄中解放出來。減少了紙張的浪費(fèi)，符合現(xiàn)如今社會(huì)對(duì)于綠色環(huán)保的要求，并且提高數(shù)據(jù)記錄的范圍和內(nèi)容，而且信息的檢索將更加簡(jiǎn)便。很多數(shù)據(jù)將直接由系統(tǒng)記錄并且提示異常內(nèi)容，員工將更針對(duì)性的進(jìn)行巡檢工作，減少對(duì)于危險(xiǎn)工作環(huán)境的接觸，保障工作條件的安全。

 除此之外，隨著安全生產(chǎn)信息化管理的普及，對(duì)于我省提出的五水共治政策也是遙相呼應(yīng)。其對(duì)于治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水的過程中，若能將我市相關(guān)基層單位的數(shù)據(jù)連接，建立五水共治網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將各單位管道網(wǎng)絡(luò)連接調(diào)配，建立真正的智慧排水管網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)于防洪排澇，保證我市生產(chǎn)安全具有重大意義。

五、總結(jié)

 安全生產(chǎn)的信息化是符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)大方向，工業(yè)4.0的核心思想必然融入污水處理這個(gè)領(lǐng)域。但其中的主要問題包括設(shè)備在惡劣條件下的設(shè)備保養(yǎng)、監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性問題和人員數(shù)據(jù)化仍處于探索階段，需要隨著信息化數(shù)據(jù)記錄量的增長進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。相信在不久的將來，在數(shù)據(jù)的可靠支持下，污水處理工藝中的安全問題將由搶救變?yōu)轭A(yù)防。信息化管理系統(tǒng)不僅在安全方面，而且在生產(chǎn)效益等眾多領(lǐng)域也將會(huì)發(fā)揮出更廣泛的作用。

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[5]沈軍,孫英俊. 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的數(shù)字排水模式[J]. 凈水技術(shù),2015,S1:154-161.