牛俊粉

(淄博市淄川區(qū)應(yīng)急管理局,山東 淄博 255100)

化工企業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的主體產(chǎn)業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國化工產(chǎn)業(yè)園建設(shè)數(shù)量逐漸增加,為國防、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和人民生活提供了不可或缺的材料。據(jù)中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)報(bào)道,2022年上半年,石油化工占全國工業(yè)生產(chǎn)總值的12.4%,規(guī)模以上企業(yè)比2021年增加6.8%,總利潤達(dá)7 521.2億元,同比增加24%[1]。雖然化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了較高經(jīng)濟(jì)效益,化工品為人們生活帶來了巨大的好處,但是,化工企業(yè)一直存在安全生產(chǎn)問題。

安全必須放在其他事項(xiàng)之上,保護(hù)工人生命健康是生產(chǎn)之本。每年約有200萬工人死于工傷[2]。為此,各國政府和相關(guān)企業(yè)出臺(tái)了一系列舉措[3-5],行業(yè)中的死亡和傷殘率顯著下降,但在類似的安全事故中,造成的嚴(yán)重程度卻沒有減少。例如,2001年9月,法國圖盧茲化工廠爆炸,事故造成31人死亡和2 500人受傷;2013年11月青島發(fā)生的輸油管道爆炸事故,造成62人死亡;2015年8月天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)生爆炸事故,造成165人遇難。因此,化工企業(yè)安全管理工作迫切需要改革和提高,以避免上述事故再次發(fā)生。

本文對(duì)目前化工企業(yè)安全管理工作進(jìn)行了詳細(xì)的論述,介紹了化工企業(yè)加強(qiáng)安全管理的必要性和緊迫性,總結(jié)了國內(nèi)外化工企業(yè)安全管理工作現(xiàn)狀,提出了數(shù)字科學(xué)工具(VR和機(jī)器學(xué)習(xí))應(yīng)用于安全管理工作中的潛力,為進(jìn)一步避免化工企業(yè)安全事故的發(fā)生提供了指導(dǎo)。

1 化工企業(yè)加強(qiáng)安全管理的必要性和緊迫性

2013年11月,習(xí)近平在青島黃島經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)考察輸油管線泄漏引發(fā)爆炸事故搶險(xiǎn)工作時(shí)指出:要做到“一廠出事故,萬廠受教育,一地有隱患,全國受警示”[6]。2020年4月,習(xí)近平對(duì)安全生產(chǎn)再次作出重要指示:生命重于泰山。各級(jí)黨委和政府務(wù)必把安全生產(chǎn)擺到重要位置,樹牢安全發(fā)展理念,絕不能只重發(fā)展不顧安全,更不能將其視作無關(guān)痛癢的事,搞形式主義、官僚主義[7]?？梢?為加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品安全生產(chǎn)工作,遏制重特大事故發(fā)生,必須從源頭抓起,發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)目前化工企業(yè)存在的安全問題。

1.1 化工企業(yè)人為安全問題

安全意識(shí)和安全態(tài)度是第一要義?；て髽I(yè)安全事故的發(fā)生主要是由于工人的麻痹大意、心存僥幸引發(fā)的,工人存在責(zé)任心不強(qiáng)、自我防范意識(shí)較差等問題,從而導(dǎo)致違規(guī)操作,最終釀成悲慘事故發(fā)生。2007年7月,山東博豐大地工貿(mào)有限公司發(fā)生爆炸事故,事故原因?yàn)楣ぷ魅藛T未按規(guī)定對(duì)沉降罐內(nèi)防腐涂料揮發(fā)氣體進(jìn)行檢測,且違規(guī)使用非防爆照明燈具、抽風(fēng)機(jī)等電器,致使罐內(nèi)達(dá)到爆炸極限。2012年4月,日本三井化學(xué)公司人為操作失誤致使設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生爆炸,爆炸引發(fā)大火,造成1人死亡,12人受傷。2021年4月,黑龍江凱倫達(dá)科技有限公司發(fā)生一起中毒窒息事故,該事故主要教訓(xùn)是相關(guān)人員安全意識(shí)淡薄,未開展特殊作業(yè)安全培訓(xùn)?；すI(yè)園的數(shù)量越來越多,企業(yè)規(guī)模和招工規(guī)模越來越大,新一批的畢業(yè)生將第一次走進(jìn)工廠,進(jìn)行第一次工業(yè)化的操作與生產(chǎn),因此,加強(qiáng)人文安全管理迫在眉睫,既要做到人人經(jīng)過培訓(xùn)、持證上崗,又要做到責(zé)任落實(shí)到位,最大限度地減少人為因素帶來的危險(xiǎn)事故。

1.2 化工企業(yè)設(shè)備安全問題

“工業(yè)4.0”時(shí)代,突出了生產(chǎn)對(duì)大型設(shè)備的依賴,設(shè)備失效和設(shè)備事故的可能性和嚴(yán)重性威脅著企業(yè)安全生產(chǎn)。設(shè)備安全管理的目的是預(yù)防和消除設(shè)備的不安全狀態(tài),全效益、全過程、全員工、全手段管理是先進(jìn)設(shè)備管理的趨勢。2004年4月,重慶天原化工總廠發(fā)生爆炸事故,直接原因是氯冷凝器列管腐蝕穿孔,含高濃度銨的氯化鈣冷凍鹽水進(jìn)入液氯系統(tǒng),生成極具爆炸危險(xiǎn)的三氯化氮。2014年11月,美國杜邦公司一個(gè)儲(chǔ)存甲硫醇的存儲(chǔ)罐閥門失效,造成甲硫醇大量泄漏,造成4人死亡。2020年6月,安徽馬鋼化工能源科技有限公司發(fā)生氨氣泄漏,事故發(fā)生在硫銨單元1號(hào)飽和器區(qū)域,該設(shè)備維護(hù)力度不足造成了事故發(fā)生。化工設(shè)備是化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要工具,也是促進(jìn)化工發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α；て髽I(yè)一直以來面臨的設(shè)備問題表現(xiàn)在腐蝕性問題、設(shè)計(jì)問題、機(jī)械設(shè)備疲勞損壞問題和泄露等問題。為防止設(shè)備問題事故的發(fā)生,應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)化工機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)和維修,加強(qiáng)設(shè)備管理,促進(jìn)設(shè)備能夠健康有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 目前化工企業(yè)安全管理工作現(xiàn)狀

化工企業(yè)中存在各種危險(xiǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng),包括氣體泄漏、火災(zāi)、瓦斯爆炸等多重事故的高風(fēng)險(xiǎn)。安全管理工作對(duì)化工行業(yè)事故的預(yù)防和減輕具有重要意義,安全管理需要從全局到局部,從宏觀到微觀的不同維度做出規(guī)劃和控制,需要明確安全管理指導(dǎo)方針,制定各類規(guī)章制度,建立安全管理組織機(jī)構(gòu)。

2.1 國內(nèi)化工企業(yè)安全管理辦法

我國在實(shí)踐中總結(jié)并形成了一套系統(tǒng)管理理論、制度、程序、結(jié)構(gòu)和方法,出臺(tái)了《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》和《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》,保護(hù)人民生命安全擺在首位,進(jìn)一步強(qiáng)化和落實(shí)生產(chǎn)經(jīng)營單位主體責(zé)任,要求構(gòu)建安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理雙重預(yù)防體系[8-9]。各企業(yè)結(jié)合自己生產(chǎn)實(shí)際,總結(jié)出了自己的安全管理辦法,例如,鞍鋼實(shí)業(yè)集團(tuán)化工有限公司實(shí)行“0123”安全管理辦法,“0”是趨近于零的安全事故目標(biāo);“1”是將一把手負(fù)責(zé)制作為核心,為安全生產(chǎn)提供保障;“2”是積極踐行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、安全標(biāo)準(zhǔn)化班組建設(shè);“3”是以全員教育、全面管理、全線預(yù)防為對(duì)策,做好安全工作,實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。這樣的安全管理辦法不但包括了最基本的安全管理措施,而且還根據(jù)自己的生產(chǎn)特點(diǎn)大膽地運(yùn)用了最新的安全管理理論[10]。上海寶鋼化工有限公司實(shí)行“12345”安全管理辦法?！?”是一流目標(biāo),也就是將生產(chǎn)過程中的事故降到最低的零事故狀態(tài);“2”是二根支柱,也就是說生產(chǎn)線自行管理自己的安全,實(shí)行安全生產(chǎn)質(zhì)量一體化的管理方式,并將其作為管理的支柱;“3”是三個(gè)基礎(chǔ),也就是說將安全標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、作業(yè)長為中心的班組建設(shè)、設(shè)備點(diǎn)檢定修這三個(gè)方面的工作作為管理的基礎(chǔ);“4”是四全管理,也就是管理推廣到全員、全面、全過程、全方位;“5”是五項(xiàng)對(duì)策就是,綜合安全管理、安全檢查、危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)與檢測、安全信息網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代化管理方法[11]。

2.2 國外化工企業(yè)安全管理辦法

十九世紀(jì)初,歐洲開啟工業(yè)革命時(shí)代,為了控制職業(yè)病和減少重大企業(yè)安全事故,英國頒布了《英國工廠法》。同時(shí),在其他國家,如美國頒布了《工廠檢查法》,日本頒布了《制造廠管理規(guī)程》[12]。國外其他企業(yè)也相繼推出了不同安全管理辦法,荷蘭皇家殼牌集團(tuán)結(jié)合企業(yè)管理效益問題,實(shí)行HSE(Health,Safety and Environment Management)安全管理辦法,經(jīng)過長時(shí)間探索與改進(jìn),逐漸形成了健康、安全和環(huán)境三個(gè)要素的安全管理的核心理論和方法。尤其是在企業(yè)安全評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)管理方面,三個(gè)要素進(jìn)行預(yù)防管理后提升了企業(yè)的健康、安全和環(huán)境水平。其在我國的子公司,安全管理成效顯著,別具一格[13]。挪威國家石油公司借鑒HSE管理辦法,開設(shè)了專門的HSE部門,并采取“零”思維模式,提出所有事故和傷害都是可以避免的[14]。OSHMS(Occupational Safety and Health Management System)是一套科學(xué)、規(guī)范的職業(yè)安全健康管理體系,這種管理方法涉及企業(yè)的各項(xiàng)活動(dòng)和管理工作,它要求企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)安全工程和管理方法,辨識(shí)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源,并采取有效控制措施使其危險(xiǎn)性達(dá)到最小,從而把企業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)損失降到最低限度[15]。目前,英國、美國、日本和澳大利亞等多國化工企業(yè)實(shí)行OSHMS管理辦法并取得顯著成效。

3 數(shù)字科學(xué)工具應(yīng)用安全管理工作的具體實(shí)踐

避免事故發(fā)生的最根本方法是消除安全風(fēng)險(xiǎn),即采用先進(jìn)的管理手段,通過危險(xiǎn)預(yù)防與控制措施,達(dá)到最優(yōu)的安全水平。因此,需要結(jié)合智能化和數(shù)字化的應(yīng)用,既可以提高工人安全專業(yè)知識(shí)水平,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn),并為工人做出風(fēng)險(xiǎn)分類、風(fēng)險(xiǎn)維護(hù)和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化評(píng)估,幫助工人做出正確決策,減少事故的發(fā)生和降低事故的危害程度。

3.1 Virtual Reality(VR)虛擬實(shí)驗(yàn)室

VR(Virtual Reality),即虛擬現(xiàn)實(shí),又稱靈境技術(shù)。是連接數(shù)字世界和真實(shí)場景的紐帶,也是高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)下的沉浸式數(shù)字應(yīng)用的核心技術(shù)[16]。VR技術(shù)已應(yīng)用在醫(yī)療、教育等行業(yè),特別是飛行員通過VR訓(xùn)練取得了突出效果[17]。

由于化工企業(yè)存在一系列分支領(lǐng)域,其中許多企業(yè)有自己獨(dú)特的、不一致的安全隱患,對(duì)工人進(jìn)行培訓(xùn)存在不平衡不充分的現(xiàn)象。例如,廢料回收、氣體檢測、化學(xué)品的儲(chǔ)存、設(shè)備的處理、應(yīng)對(duì)緊急情況等情景無法在真實(shí)工況下進(jìn)行培訓(xùn)。相比之下,VR虛擬實(shí)驗(yàn)室的安全培訓(xùn)具有虛擬現(xiàn)實(shí)硬件的沉浸式特性,即模擬,創(chuàng)造了一種非物理無風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下的錯(cuò)覺,允許工人獲得化工安全風(fēng)險(xiǎn)的“實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)”,符合認(rèn)知發(fā)展和學(xué)習(xí)理論的思維模式,并確保工人最大程度地獲取安全知識(shí)。同時(shí),VR虛擬實(shí)驗(yàn)室還可以通過模擬平時(shí)看不見的危險(xiǎn)(如電力)來降低錯(cuò)誤率。不像傳統(tǒng)的通過視頻、課堂教學(xué)進(jìn)行安全培訓(xùn)模式,實(shí)時(shí)互動(dòng),積極參與,提高了工人的注意力,通過VR探索多個(gè)危險(xiǎn)場景,以及體驗(yàn)危害造成的災(zāi)難,可以使工人對(duì)安全知識(shí)認(rèn)識(shí)更深刻,從而積累經(jīng)驗(yàn)來識(shí)別出現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程中的危害。Kong等人[18]創(chuàng)建了一套VR實(shí)驗(yàn)室體系,該體系實(shí)現(xiàn)了對(duì)化工等領(lǐng)域安全問題的詳細(xì)表述。通過VR實(shí)驗(yàn)室,學(xué)員可以識(shí)別安全隱患并得到系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋,彌補(bǔ)了課堂和真實(shí)工況下安全問題之間的差距。值得注意的是,學(xué)員對(duì)該項(xiàng)目一致好評(píng),超過85%的學(xué)員稱VR實(shí)驗(yàn)室很有趣,填補(bǔ)了真實(shí)案例體驗(yàn)的空白。Zhu等人[19]利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成真實(shí)的圖像、聲音和其他感覺來實(shí)現(xiàn)復(fù)制真實(shí)的環(huán)境,建立了一套虛擬安全實(shí)驗(yàn)室并創(chuàng)造了一個(gè)互動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境,學(xué)員對(duì)安全知識(shí)的獲取得到了顯著提高。

建立系統(tǒng)性的VR虛擬實(shí)驗(yàn)室最終目的是減少人為因素帶來的化工事故,正如前文所述,人的安全意識(shí)、安全態(tài)度和安全知識(shí),直接決定了事故隱患的排查,事故發(fā)生的處理。為了避免事故重復(fù)發(fā)生和造成嚴(yán)重后果,有效的安全培訓(xùn)是化工企業(yè)安全管理工作中不可忽視的內(nèi)容。

3.2 機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)報(bào)安全風(fēng)險(xiǎn)

機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning)本質(zhì)上是讓計(jì)算機(jī)自己在數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律,并根據(jù)所得到的規(guī)律對(duì)未來數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。近年來,從物理學(xué)到生物學(xué),機(jī)器學(xué)習(xí)在基礎(chǔ)科學(xué)中的影響越來越大,并在相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了許多優(yōu)秀的實(shí)際應(yīng)用,例如人臉識(shí)別、交通預(yù)測、自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)診斷等[20-21]。

隨著大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域的進(jìn)步,機(jī)器學(xué)習(xí)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中取得了顛覆性創(chuàng)新。將機(jī)器學(xué)習(xí)與化工企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)結(jié)合,可以快速識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和潛在隱患,有效地向工人傳達(dá)機(jī)器學(xué)習(xí)獲取的信息,并為工人解決風(fēng)險(xiǎn)提供決策。傳統(tǒng)的社會(huì)科學(xué)面對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn),往往是通過收集和分析以往案例來推斷現(xiàn)有情況,而機(jī)器學(xué)習(xí)無需指導(dǎo)理論或假設(shè),而是根據(jù)數(shù)據(jù)觀測結(jié)果形成一套理論來解釋這些風(fēng)險(xiǎn)。因此,機(jī)器學(xué)習(xí)可以進(jìn)行持續(xù)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,改進(jìn)學(xué)習(xí)過去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),定義處理相關(guān)數(shù)據(jù),并有足夠的能力處理意外事件,并提供適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案,以實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)管理。LEE等人[22]綜述了機(jī)器學(xué)習(xí)面向企業(yè)開放的潛力,并預(yù)測它在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)快速增加。通過機(jī)器學(xué)習(xí)可以快速識(shí)別問題并做出智能決策,為企業(yè)帶來競爭優(yōu)勢。Paltrinieri等人[23]提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。使用Deep Neural Network(DNN)模型,成功測試了一個(gè)涉及石油和天然氣鉆井平臺(tái)的應(yīng)用背景的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。數(shù)據(jù)結(jié)果表明DNN的預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性高,為安全相關(guān)的決策提供了幫助。

機(jī)器學(xué)習(xí)能夠從事故數(shù)據(jù)集中梳理出更準(zhǔn)確的反饋,這反過來可以幫助工人做出最優(yōu)的決策和更有效的事故預(yù)防。將安全事故消滅在萌芽狀態(tài),減少對(duì)人和環(huán)境的危害,降低企業(yè)損失。

4 結(jié)語

化工企業(yè)安全管理工作是保障工人生命安全的第一道防線。任何工業(yè)革命時(shí)代,化工企業(yè)發(fā)展背后都離不開安全管理的支持。面對(duì)化工企業(yè)存在各種各樣的人為和設(shè)備危險(xiǎn)要素,既要統(tǒng)籌國家相關(guān)條文規(guī)定,又要結(jié)合自身特征提出具體措施。進(jìn)入新時(shí)代后,化工企業(yè)快速發(fā)展,這也對(duì)安全管理工作提出了新的要求。利用現(xiàn)代數(shù)字科學(xué)工具,通過VR建立虛擬實(shí)驗(yàn)室,提供真實(shí)環(huán)境下的安全培訓(xùn)演練,增強(qiáng)工人安全意識(shí)和安全態(tài)度。結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法,對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效故障預(yù)報(bào),并為將會(huì)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)做出分析,幫助工人提供解決風(fēng)險(xiǎn)的智能決策。