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摘要：以数字化转型为导向的新一轮科技革命和产业变革，正在深刻影响着人类社会的生产方式。中国已开始步入数字化时代，越来越多的核电企业走上了数字化转型的道路，传统的核电企业正面临着新挑战、新机遇。本文阐述了新时代背景下核电企业数字化转型的意义，探讨了转型过程中涉及的关键技术，指出了当前核电企业数字化转型过程中存在的主要问题，并提出了数字化转型相关实施策略建议。
关键词：核电企业；数字化转型；关键技术；实施策略
0引言
核电企业是保障国家能源安全、环境安全的重要力量，担负着推动国家经济和能源发展的历史使命。根据国际原子能机构（InternationalAtomicEnergyAgency，简称IAEA）发布的最新数据，截至2021年年底，全球在运核电机组439台，其中中国大陆在运53台，仅次于美国的93台和法国的56台，在运机组数量位居全球第三，中国已成为全球核电利用大国。在数字化转型的时代背景下，中国核电行业普遍认识到数字化转型的重要性，数字化转型成为创新发展的必然趋势，越来越多核电企业将数字化转型作为企业战略转型升级的重要方向，纷纷提出利用人工智能、大数据分析、云计算、物联网、虚拟仿真等为代表的先进数字化技术，以提升核电厂本质安全和经济性，提高核电企业生产要素配置效率，促进核电产业紧密协同为目标的数字化转型发展思路。
1核电企业数字化转型的意义
1.1提升核电厂广泛智能互联水平
物联网、5G等新一代信息通信技术开启了万物互联的新时代，同样也为核电厂重要设备的在线检测、远程诊断与集约控制等提供了必要的技术保障。通过对关键设备实时数据的采集与分析，再借助人工智能、大数据等先进技术，构建广覆盖、低时延、高可靠性的核电厂互联互通集成体系，实现厂区内外部各个控制和管理单元的无缝链接，进而实现电厂生产场景、生产方式和管理模式的颠覆性变革，甚至重构整个核电厂的时空体系。
1.2驱动核电企业发展战略变革
核电企业是保障国家安全、能源安全、环境安全的重要力量，承担着推动国家能源安全和经济社会发展的双重历史使命。随着数字化、智能化的普及与快速发展，核电企业数字化变革是行业发展的必然选择，用数字技术驱动业务变革是核电企业必然发展战略。核电企业实施数字化转型，核心就是依托“大云物移”等数字化技术体系，在更宽、更深的技术层面挖掘和使用数据，推动数据的价值作用从工具层面上升为生产要素，成为企业的核心资产和战略资源，借助数据模型引导要素向效率更高的生产环节集聚，进而推进要素配置效率提升，提高综合利用效率，提升企业竞争力，甚至重构企业生态圈。
1.3促进核电产业链更为紧密合作
随着网络化、数字化的逐渐普及与快速发展，核电厂建设和运行各参与方的业务协同与协作方式将发生根本性改变，基于数字化的信息共享和业务协作将更为普遍[1]。同时，伴随核电产业链协作的深化，企业之间的信息系统集成将逐步成为常态，核电产业链的设计、设备制造、采购、工程建设和核电厂运行各环节互有数据信息的需求，大量数据通过有效组织、交换和聚集，最终将形成覆盖核电产业各领域的全周期大数据体系，而通过对核电产业大数据的挖掘分析利用，又将不断产生新的应用价值，促进核电产业链更加紧密的合作，并最终提升整体绩效和智能化水平。
2数字化转型关键技术
2.1智能设计
设计是核电产业的龙头，不仅影响着核电产业的方向和行业水平，而且直接决定着核电工程建造效率、质量及其经济性。由于核电厂系统复杂，布局紧凑，一台百万千瓦级核电机组拥有300多个系统，近10万台套设备装置，且核电设计参与专业多，约束条件多，迭代过程复杂。而基于云架构三维数字化协同设计体系，可以有效提升核电厂设计质量和效率，主要体现在两个方面：首先是云设计的协同设计能力，将设计流程、平台、资源整合到云端数据库，实现按核电厂系统、功能及方案开展协同设计，通过资源整合、流程优化和协同创新，驱动设计业务流程创新、模式创新和功能创新，让设备供应商、制造厂家和设计单位同步参与到前端设计中，颠覆传统的设计模式。其次是设计平台工具智能化，可以在较短时间内完成大量复杂运算，实现快速建模，生成三维模型数据目标，提供模型数据自动校验，电缆自动敷设，智能出图等能力，甚至具备人工智能设计评价体系，利用大数据和人工智能学习算法，实现设计成果智能检查、优化和发布[2]。
2.2数字孪生
数字孪生技术有助于精确地联系实体世界和数字世界，近年来在核电领域应用迅速。5G通信、大数据、先进仿真分析等技术组成的数字孪生技术体系，正加快推动核电厂数字化转型。数字孪生技术是以快速在线检测和建模仿真技术为基础，融合了智能互联、边缘计算、人工智能等技术，通过对智能传感数据实测、运维历史数据分析，集成电、辐射、热、振动、流体、压力等多物理量的仿真过程，在虚拟空间中实现对实体核电厂机组、系统、设备的真实映射[3]，并进行实时更新与动态演化。数字孪生模型对物理实体的仿真预测准确度会随着经验的不断积累以及数据量的不断增加而逐渐提高，能直观、高效地洞悉核电厂系统的数字孪生体之间共享智慧、共同进化的孪生共智状态，数字孪生技术可参与核电厂设备实体从早期概念设计到运维，再到退役拆解回收的全生命周期过程中。
2.3大数据
大数据技术是数字时代下应运而生的一种新技术，内涵非常丰富。经过数十年的发展，中国核电企业积累了各种堆型的设计、采购、施工、调试、运行等产业链阶段宝贵数据，收集了核电企业上百个堆年的运行经验和数据[4]。大数据技术的优势不仅是对海量数据信息的掌握，更是对企业所需数据的专业化、智能化处理，在有效运用数据采集、预处理、存储、管理以及分析等功能的基础上，利用大数据技术的“数据+算力+算法”核心要素，对海量历史数据进行挖掘、分析和利用，为核电企业提供实时、准确、大量的高价值密度的数据信息服务，推动数据价值从工具层面上升为生产要素，甚至成为企业的核心资产和战略资源。
2.4人工智能
人工智能是核电厂数字化转型应用的关键技术，融合云计算、大数据等前沿技术，利用数据、算力、算法三要素，提升核电厂智能化水平，赋能数字化转型带来生产方式变革和效率提升。人工智能基于计算机视觉、智能语音、自然语言处理等技术优势，可发挥在核电厂特殊场景环境应用上独特优势，能够极大提高核电厂运作效率和智能化水平。在设备安全领域，通过自动获取设备相关信息，动态分析设备的整个生命周期、跟踪设备性能，对风险源进行有效预警，最大限度减少因设备引起的故障。在安全生产领域，结合三维环境重建、视觉识别、运动控制等技术，实现各类机器人在特殊环境下的自动巡视、作业、处置等现场安全智能服务，提升核电厂人工智能技术应用水平。
3核电企业数字化转型存在的主要问题
随着数字化技术的发展进步，核电企业在数字化转型已具备较好的基础条件。但客观看，大部分核电企业还是在原来信息化范畴之内开展工作，与新一轮科技革命和产业变革背景下的数字化转型展望目标还存在较大差距。理念认识方面，对核电企业数字化转型未有充分的理解认识，与时俱进的创新意识不足，对前沿数字化技术的看法尚停在工具层面，甚至还有数字化建设主要是IT部门的观念；规划统筹方面，数字化转型缺少战略层面的规划引导，数字化建设和业务发展缺少融合对接；企业总部层面，未建立有效的统筹协调机制，核电厂等各家单位数字化工作共建共享不足，存在重复投入，各自为战的情况，造成资源浪费。当前的信息化建设成果更多体现为提高工作效率，解放体力劳动，大数据、人工智能等前沿数字化技术尚未得到有效应用，数据挖掘在范围、深度及历史积累等方面都还不够；产业协同方面，核电行业间、企业间、板块间壁垒严重，信息系统林立，数据流、信息流的有效贯通存在诸多阻碍，而且主要受制于人员观念、管理制度等非技术因素。
4核电企业数字化转型实施策略
4.1战略导向，规划先行
战略导向规划牵引属核电企业数字化转型的顶层建设，将数字化转型作为企业总体战略的重要组成部分。鉴于数字化转型的重要意义，同时考虑到数字化转型是一项长期性、系统性和艰巨性任务，核电企业必须要在战略上予以高度重视，突出战略引领，抓住数字化转型时代的契机，实现企业高质量发展愿景目标。首先，在企业总部层面要做好数字化转型战略规划，形成统一思路，提出三年或五年转型计划，规划实现路径，设立清晰而具体数字化转型目标；其次，要成立数字化转型专项组织，加强企业总部层面数字化工作的管控与牵引力量，统筹分层分级，协同多方实施，积极推动企业数字化、智能化技术全面落地。
4.2问题牵引，技术保障
问题牵引是核电企业通过数字化转型解决实际问题的现实初衷，而技术是解决实际问题必然保障。经过数十年的快速建设发展，我们国家核电建设施工能力全球领先，核电自主创新能力显著增强，核电设备国产化率快速已接近90%。虽然中国已是核电大国，但还存在核电关键技术“卡脖子”的短板，少量核电核心零部件、核心软件，包括核燃料后端循环技术移交退役技术，仍受到国外技术限制与封锁，国内核电主体企业，已先后被美国列入“实体清单”。面对中国核电产业亟待解决的上述问题，核电企业要以问题为牵引，以技术为抓手，抓住数字化转型的驱动契机，升级思路和路径，利用数字化前沿技术，最终实现技术突破和弯道超车。
4.3系统工程，产业协同
系统工程是核电企业数字化转型中所面临的挑战和现实特点，产业协同是解决系统工程等复杂问题总体思路。核电企业数字化转型是个非常庞大的系统工程，需要核电产业各个领域专业有效协同才能实现。反过来，数字化转型也是有效打破传统核电产业壁垒之契机，利用“大云物移”等数字化技术打破产业之间、企业之间、专业之间已形成的数据信息孤岛，有利于形成产业合力协同资源，解决企业共性问题和核电厂共模问题，形成共建共享，相对开放的核电生态体系。从行业整体、全局上认识问题，加强产业布局，推动企业间科学统筹和合纵连横，全面推动、上下结合推进数字化转型工作。
4.4创新驱动，由点带面
自主创新是核电企业创新发展必由之路。核电企业创新发展的本质特征是拥有一套与自身相适应的自主创新机制，并在关键技术领域突破创新的能力，在局部领域实现突破。在数字化转型新形势下，核电企业可通过局部来带动整体技术水平提升，重点在智慧核电建设、新堆型设计等领域，加快数字化技术应用。智慧核电建设方面，安全化、智能化始终是未来核电厂需要突破的一个要点，核电企业可利用先进的数字传感器技术对核电厂运行状态进行智能识别和态势感知，用大数据分析对运行状态进行分析和优化，还可借助边缘计算、人工智能、机器人等前沿技术，对核电厂智慧值守、应急响应等进行无人化技术突破，实现核电厂安全风险可视化、安全监督智能化、安全管理信息化、安全决策科学化。先进堆型设计方面，可在高温气冷堆等第四代核电技术，海洋核动力、空间核动力等小型堆技术设计研发，以及先进核燃料及循环利用等技术领域，加快数字化技术应用，实现局部领域的原创性自主创新和技术引领，再由点及面实现系统性突破，助力中国跻身世界一流核电技术强国。
5结论
核电企业数字化转型是一个系统工程，也是一项战略性、长期性目标任务。数字化转型将有效提升核电厂的安全性和经济性，驱动核电企业战略创新，促进核电产业深度融合。为此，核电企业需要进一步统一思想，提高对数字化转型重要性的认识，主动求变，科学应变，重点围绕怎么突破核心技术封锁，提高核电本质安全水平，提升运营管理效能，促进产业链协同等方向，做好顶层设计，上下协同推动数字化转型工作，最终实现重构核电企业生态圈，提升企业核心竞争力的目标。鉴于核安全是核电企业的生命线，核电企业数字化转型需遵循大胆创新、谨慎验证、逐步推广原则，以数字化转型推动核电企业融合创新，全面提升中国核电本质安全水平，尽快实现中国由核电大国向核电强国转变。
作者：徐建军 王浩 杨柳 单位：中广核工程有限公司 核电安全监控技术与装备国家重点实验室 中广核集团有限公司 研究中心
