基于數(shù)字孿生體的逃生、撤離和救生理論介紹

數(shù)字孿生體聯(lián)盟
工業(yè)4.0研究院發(fā)現(xiàn),該安全規(guī)范主要規(guī)定了海洋石油設(shè)施上逃生和救生設(shè)備的配備、維護(hù)保養(yǎng)、檢查及檢驗的要求,但對于數(shù)字技術(shù)的引入等幾乎沒有考慮。

逃生、撤離和救生(EER,Escape,Evacuation and Rescue)是危險環(huán)境的一種管理方式,它在國內(nèi)外受到較大的關(guān)注。隨著人工智能、數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)字孿生體等新一代數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn),EER理論研究領(lǐng)域出現(xiàn)了新的機會。

中海油研究總院有限責(zé)任公司胡忠前于2018年寫了《海上設(shè)施逃生、撤離和救生(EER)風(fēng)險分析》,介紹了由規(guī)范符合型向性能基方向發(fā)展的趨勢,提出了新的工作模式和方法。

對于國外石油化工領(lǐng)域的安全管理,形成了專業(yè)化咨詢公司服務(wù)模式,有公司提出EERA的七大目標(biāo),包括預(yù)警、逃生、聚集、撤離(決策)、撤離(方法首選)、撤離(方法備選)和救生。從研究重點來看,它們主要針對海上石油設(shè)施提出的解決方案。

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我國針對海上石油設(shè)施提出了相關(guān)規(guī)范,國家能源局于2017年11月15日發(fā)布了《海上石油設(shè)施逃生和救生安全規(guī)范》(SY/T 6502-2017)(The safety management rules for escape and lifesaving of offshore petroleum installation),2018年3月1日正式實施。

工業(yè)4.0研究院發(fā)現(xiàn),該安全規(guī)范主要規(guī)定了海洋石油設(shè)施上逃生和救生設(shè)備的配備、維護(hù)保養(yǎng)、檢查及檢驗的要求,但對于數(shù)字技術(shù)的引入等幾乎沒有考慮。

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然而油田技術(shù)服務(wù)公司斯倫貝謝積極參與英國劍橋大學(xué)等開展的數(shù)字孿生體技術(shù)研究,投入了大量資金研究數(shù)字孿生油田、數(shù)字孿生安全等主題,希望盡快引入數(shù)字孿生體技術(shù),提升自身在油田技術(shù)服務(wù)核心競爭力。

從國內(nèi)數(shù)字孿生石化工作開展情況來看,僅有常州大學(xué)承擔(dān)的“江蘇省石油化工過程關(guān)鍵設(shè)備數(shù)字孿生技術(shù)工程研究中心”在考慮啟動相關(guān)工作,近期常州大學(xué)與工業(yè)4.0研究院將簽訂“數(shù)字孿生石化聯(lián)合實驗室”,計劃開展相關(guān)研究。

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工業(yè)4.0研究院圍繞“數(shù)字孿生石化”建立了資料庫,迄今為止大部分研究實踐還主要依托仿真方法,對于更先進(jìn)和靈活的數(shù)字孿生體引入還不夠,這給“數(shù)字孿生石化聯(lián)合實驗室”提供了研究機會,通過跟石化公司的合作,預(yù)計不久會做出開拓性的成果。

初步分析發(fā)現(xiàn),把突破“數(shù)字孿生石化”研究重點放到數(shù)據(jù)科學(xué)上,利用深度學(xué)習(xí)等方法,建立場景數(shù)字孿生體,可以充分利用石化公司累積的數(shù)據(jù),大大提高安全管理的效率。

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正如胡忠前所講,利用新一代數(shù)字技術(shù),推動規(guī)范符合性向?qū)嶋H效果方向轉(zhuǎn)變,這實際上就是石化領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)。

該領(lǐng)域的先行者已經(jīng)做了不少工作,他們利用貝葉斯方法,構(gòu)建了安全管理的決策模型,如果加以規(guī)范要求,對危險環(huán)境的安全管理有一定的效果。然而這樣的方法對人員要求較高,并不適合在各種環(huán)境普遍采用。

如果要實現(xiàn)該方法的廣泛應(yīng)用,應(yīng)重點研究數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字孿生安全方法,借助數(shù)據(jù)機制的建立,建立逃生、撤離和救生的數(shù)據(jù)自動化(Data Automation),這樣才可能在緊急情況下減少人員的傷亡。

需要指出的是,由于數(shù)字孿生體技術(shù)成熟度還不高,在石化領(lǐng)域的應(yīng)用還處于探索階段,應(yīng)重視相關(guān)理論的研究和設(shè)計,磨刀不誤砍柴工,雖然花費了一定的時間在理論研究上,但為實驗和驗證提供了指導(dǎo),能夠降低摸著石頭過河的盲目性,大大提高新技術(shù)和新模式的成功概率。

根據(jù)“數(shù)字孿生石化聯(lián)合實驗室”安排,預(yù)計2021年下半年將聚焦基于數(shù)字孿生體的逃生、撤離和救生理論研究,爭取形成較為系統(tǒng)的理論體系,為進(jìn)一步場景應(yīng)用,打造殺手級應(yīng)用提供可能。

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