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摘要：以數字化轉型為導向的新一輪科技革命和產業變革，正在深刻影響著人類社會的生產方式。中國已開始步入數字化時代，越來越多的核電企業走上了數字化轉型的道路，傳統的核電企業正面臨著新挑戰、新機遇。本文闡述了新時代背景下核電企業數字化轉型的意義，探討了轉型過程中涉及的關鍵技術，指出了當前核電企業數字化轉型過程中存在的主要問題，并提出了數字化轉型相關實施策略建議。
關鍵詞：核電企業；數字化轉型；關鍵技術；實施策略
0引言
核電企業是保障國家能源安全、環境安全的重要力量，擔負著推動國家經濟和能源發展的歷史使命。根據國際原子能機構（InternationalAtomicEnergyAgency，簡稱IAEA）發布的最新數據，截至2021年年底，全球在運核電機組439臺，其中中國大陸在運53臺，僅次于美國的93臺和法國的56臺，在運機組數量位居全球第三，中國已成為全球核電利用大國。在數字化轉型的時代背景下，中國核電行業普遍認識到數字化轉型的重要性，數字化轉型成為創新發展的必然趨勢，越來越多核電企業將數字化轉型作為企業戰略轉型升級的重要方向，紛紛提出利用人工智能、大數據分析、云計算、物聯網、虛擬仿真等為代表的先進數字化技術，以提升核電廠本質安全和經濟性，提高核電企業生產要素配置效率，促進核電產業緊密協同為目標的數字化轉型發展思路。
1核電企業數字化轉型的意義
1.1提升核電廠廣泛智能互聯水平
物聯網、5G等新一代信息通信技術開啟了萬物互聯的新時代，同樣也為核電廠重要設備的在線檢測、遠程診斷與集約控制等提供了必要的技術保障。通過對關鍵設備實時數據的采集與分析，再借助人工智能、大數據等先進技術，構建廣覆蓋、低時延、高可靠性的核電廠互聯互通集成體系，實現廠區內外部各個控制和管理單元的無縫鏈接，進而實現電廠生產場景、生產方式和管理模式的顛覆性變革，甚至重構整個核電廠的時空體系。
1.2驅動核電企業發展戰略變革
核電企業是保障國家安全、能源安全、環境安全的重要力量，承擔著推動國家能源安全和經濟社會發展的雙重歷史使命。隨著數字化、智能化的普及與快速發展，核電企業數字化變革是行業發展的必然選擇，用數字技術驅動業務變革是核電企業必然發展戰略。核電企業實施數字化轉型，核心就是依托“大云物移”等數字化技術體系，在更寬、更深的技術層面挖掘和使用數據，推動數據的價值作用從工具層面上升為生產要素，成為企業的核心資產和戰略資源，借助數據模型引導要素向效率更高的生產環節集聚，進而推進要素配置效率提升，提高綜合利用效率，提升企業競爭力，甚至重構企業生態圈。
1.3促進核電產業鏈更為緊密合作
隨著網絡化、數字化的逐漸普及與快速發展，核電廠建設和運行各參與方的業務協同與協作方式將發生根本性改變，基于數字化的信息共享和業務協作將更為普遍[1]。同時，伴隨核電產業鏈協作的深化，企業之間的信息系統集成將逐步成為常態，核電產業鏈的設計、設備制造、采購、工程建設和核電廠運行各環節互有數據信息的需求，大量數據通過有效組織、交換和聚集，最終將形成覆蓋核電產業各領域的全周期大數據體系，而通過對核電產業大數據的挖掘分析利用，又將不斷產生新的應用價值，促進核電產業鏈更加緊密的合作，并最終提升整體績效和智能化水平。
2數字化轉型關鍵技術
2.1智能設計
設計是核電產業的龍頭，不僅影響著核電產業的方向和行業水平，而且直接決定著核電工程建造效率、質量及其經濟性。由于核電廠系統復雜，布局緊湊，一臺百萬千瓦級核電機組擁有300多個系統，近10萬臺套設備裝置，且核電設計參與專業多，約束條件多，迭代過程復雜。而基于云架構三維數字化協同設計體系，可以有效提升核電廠設計質量和效率，主要體現在兩個方面：首先是云設計的協同設計能力，將設計流程、平臺、資源整合到云端數據庫，實現按核電廠系統、功能及方案開展協同設計，通過資源整合、流程優化和協同創新，驅動設計業務流程創新、模式創新和功能創新，讓設備供應商、制造廠家和設計單位同步參與到前端設計中，顛覆傳統的設計模式。其次是設計平臺工具智能化，可以在較短時間內完成大量復雜運算，實現快速建模，生成三維模型數據目標，提供模型數據自動校驗，電纜自動敷設，智能出圖等能力，甚至具備人工智能設計評價體系，利用大數據和人工智能學習算法，實現設計成果智能檢查、優化和發布[2]。
2.2數字孿生
數字孿生技術有助于精確地聯系實體世界和數字世界，近年來在核電領域應用迅速。5G通信、大數據、先進仿真分析等技術組成的數字孿生技術體系，正加快推動核電廠數字化轉型。數字孿生技術是以快速在線檢測和建模仿真技術為基礎，融合了智能互聯、邊緣計算、人工智能等技術，通過對智能傳感數據實測、運維歷史數據分析，集成電、輻射、熱、振動、流體、壓力等多物理量的仿真過程，在虛擬空間中實現對實體核電廠機組、系統、設備的真實映射[3]，并進行實時更新與動態演化。數字孿生模型對物理實體的仿真預測準確度會隨著經驗的不斷積累以及數據量的不斷增加而逐漸提高，能直觀、高效地洞悉核電廠系統的數字孿生體之間共享智慧、共同進化的孿生共智狀態，數字孿生技術可參與核電廠設備實體從早期概念設計到運維，再到退役拆解回收的全生命周期過程中。
2.3大數據
大數據技術是數字時代下應運而生的一種新技術，內涵非常豐富。經過數十年的發展，中國核電企業積累了各種堆型的設計、采購、施工、調試、運行等產業鏈階段寶貴數據，收集了核電企業上百個堆年的運行經驗和數據[4]。大數據技術的優勢不僅是對海量數據信息的掌握，更是對企業所需數據的專業化、智能化處理，在有效運用數據采集、預處理、存儲、管理以及分析等功能的基礎上，利用大數據技術的“數據+算力+算法”核心要素，對海量歷史數據進行挖掘、分析和利用，為核電企業提供實時、準確、大量的高價值密度的數據信息服務，推動數據價值從工具層面上升為生產要素，甚至成為企業的核心資產和戰略資源。
2.4人工智能
人工智能是核電廠數字化轉型應用的關鍵技術，融合云計算、大數據等前沿技術，利用數據、算力、算法三要素，提升核電廠智能化水平，賦能數字化轉型帶來生產方式變革和效率提升。人工智能基于計算機視覺、智能語音、自然語言處理等技術優勢，可發揮在核電廠特殊場景環境應用上獨特優勢，能夠極大提高核電廠運作效率和智能化水平。在設備安全領域，通過自動獲取設備相關信息，動態分析設備的整個生命周期、跟蹤設備性能，對風險源進行有效預警，最大限度減少因設備引起的故障。在安全生產領域，結合三維環境重建、視覺識別、運動控制等技術，實現各類機器人在特殊環境下的自動巡視、作業、處置等現場安全智能服務，提升核電廠人工智能技術應用水平。
3核電企業數字化轉型存在的主要問題
隨著數字化技術的發展進步，核電企業在數字化轉型已具備較好的基礎條件。但客觀看，大部分核電企業還是在原來信息化范疇之內開展工作，與新一輪科技革命和產業變革背景下的數字化轉型展望目標還存在較大差距。理念認識方面，對核電企業數字化轉型未有充分的理解認識，與時俱進的創新意識不足，對前沿數字化技術的看法尚停在工具層面，甚至還有數字化建設主要是IT部門的觀念；規劃統籌方面，數字化轉型缺少戰略層面的規劃引導，數字化建設和業務發展缺少融合對接；企業總部層面，未建立有效的統籌協調機制，核電廠等各家單位數字化工作共建共享不足，存在重復投入，各自為戰的情況，造成資源浪費。當前的信息化建設成果更多體現為提高工作效率，解放體力勞動，大數據、人工智能等前沿數字化技術尚未得到有效應用，數據挖掘在范圍、深度及歷史積累等方面都還不夠；產業協同方面，核電行業間、企業間、板塊間壁壘嚴重，信息系統林立，數據流、信息流的有效貫通存在諸多阻礙，而且主要受制于人員觀念、管理制度等非技術因素。
4核電企業數字化轉型實施策略
4.1戰略導向，規劃先行
戰略導向規劃牽引屬核電企業數字化轉型的頂層建設，將數字化轉型作為企業總體戰略的重要組成部分。鑒于數字化轉型的重要意義，同時考慮到數字化轉型是一項長期性、系統性和艱巨性任務，核電企業必須要在戰略上予以高度重視，突出戰略引領，抓住數字化轉型時代的契機，實現企業高質量發展愿景目標。首先，在企業總部層面要做好數字化轉型戰略規劃，形成統一思路，提出三年或五年轉型計劃，規劃實現路徑，設立清晰而具體數字化轉型目標；其次，要成立數字化轉型專項組織，加強企業總部層面數字化工作的管控與牽引力量，統籌分層分級，協同多方實施，積極推動企業數字化、智能化技術全面落地。
4.2問題牽引，技術保障
問題牽引是核電企業通過數字化轉型解決實際問題的現實初衷，而技術是解決實際問題必然保障。經過數十年的快速建設發展，我們國家核電建設施工能力全球領先，核電自主創新能力顯著增強，核電設備國產化率快速已接近90%。雖然中國已是核電大國，但還存在核電關鍵技術“卡脖子”的短板，少量核電核心零部件、核心軟件，包括核燃料后端循環技術移交退役技術，仍受到國外技術限制與封鎖，國內核電主體企業，已先后被美國列入“實體清單”。面對中國核電產業亟待解決的上述問題，核電企業要以問題為牽引，以技術為抓手，抓住數字化轉型的驅動契機，升級思路和路徑，利用數字化前沿技術，最終實現技術突破和彎道超車。
4.3系統工程，產業協同
系統工程是核電企業數字化轉型中所面臨的挑戰和現實特點，產業協同是解決系統工程等復雜問題總體思路。核電企業數字化轉型是個非常龐大的系統工程，需要核電產業各個領域專業有效協同才能實現。反過來，數字化轉型也是有效打破傳統核電產業壁壘之契機，利用“大云物移”等數字化技術打破產業之間、企業之間、專業之間已形成的數據信息孤島，有利于形成產業合力協同資源，解決企業共性問題和核電廠共模問題，形成共建共享，相對開放的核電生態體系。從行業整體、全局上認識問題，加強產業布局，推動企業間科學統籌和合縱連橫，全面推動、上下結合推進數字化轉型工作。
4.4創新驅動，由點帶面
自主創新是核電企業創新發展必由之路。核電企業創新發展的本質特征是擁有一套與自身相適應的自主創新機制，并在關鍵技術領域突破創新的能力，在局部領域實現突破。在數字化轉型新形勢下，核電企業可通過局部來帶動整體技術水平提升，重點在智慧核電建設、新堆型設計等領域，加快數字化技術應用。智慧核電建設方面，安全化、智能化始終是未來核電廠需要突破的一個要點，核電企業可利用先進的數字傳感器技術對核電廠運行狀態進行智能識別和態勢感知，用大數據分析對運行狀態進行分析和優化，還可借助邊緣計算、人工智能、機器人等前沿技術，對核電廠智慧值守、應急響應等進行無人化技術突破，實現核電廠安全風險可視化、安全監督智能化、安全管理信息化、安全決策科學化。先進堆型設計方面，可在高溫氣冷堆等第四代核電技術，海洋核動力、空間核動力等小型堆技術設計研發，以及先進核燃料及循環利用等技術領域，加快數字化技術應用，實現局部領域的原創性自主創新和技術引領，再由點及面實現系統性突破，助力中國躋身世界一流核電技術強國。
5結論
核電企業數字化轉型是一個系統工程，也是一項戰略性、長期性目標任務。數字化轉型將有效提升核電廠的安全性和經濟性，驅動核電企業戰略創新，促進核電產業深度融合。為此，核電企業需要進一步統一思想，提高對數字化轉型重要性的認識，主動求變，科學應變，重點圍繞怎么突破核心技術封鎖，提高核電本質安全水平，提升運營管理效能，促進產業鏈協同等方向，做好頂層設計，上下協同推動數字化轉型工作，最終實現重構核電企業生態圈，提升企業核心競爭力的目標。鑒于核安全是核電企業的生命線，核電企業數字化轉型需遵循大膽創新、謹慎驗證、逐步推廣原則，以數字化轉型推動核電企業融合創新，全面提升中國核電本質安全水平，盡快實現中國由核電大國向核電強國轉變。
作者：徐建軍 王浩 楊柳 單位：中廣核工程有限公司 核電安全監控技術與裝備國家重點實驗室 中廣核集團有限公司 研究中心
