清华大学赵劲松：预知潜在风险，做化工安全科技创新的引领者

2020-12-01 10:16:46

嘉宾介绍

赵劲松教授，博士生导师，清华大学大数据研究中心管委会委员，清华大学化学工程系主任，过程系统工程研究所所长，工业大数据系统与应用北京市重点实验室副主任。博士毕业后，先后就职于美国普渡大学、美国Day&Zimmermann公司、美国AET公司和北京化工大学，任博士后副研究员、Senior Engineer、MES Project Leader等职，主要从事化工安全系统工程方面研究工作。

赵劲松教授

每当看到有关于生产安全事故的报道，相信大家都会跟着捏一把汗，2015年天津港爆炸事件举国震惊、2019年江苏响水“3·21”特别重大爆炸事故同样是触目惊心，两起事故造成二百余人遇难，损失巨大。“安全生产，警钟长鸣”绝不是一句简单的口号，背后关系到众多鲜活的生命。

清华大学化学工程系赵劲松教授的主要研究方向就是化工安全。上世纪九十年代初，计算机还不像现在这么普及，人工智能在国内还不是“热词”。赵老师在1992年本科毕业后，机缘巧合中选择了过程系统工程方向读研，主要围绕化工过程装置机理模型的开发。进入博士论文研究时，主要用人工神经网络进行复杂化工过程故障诊断研究。1997年博士毕业之后，赵老师出国做危险和可操作性（HAZOP）分析专家系统的研发工作。当时就发现我们国家在化工安全方面距离国外还有很大差距。如何通过与人工智能技术相结合改变国内化工行业安全生产落后的面貌，是他一直在思考的问题。

借助大数据技术，解决领域关键问题

2003年，国家提出坚持以人为本的理念，当时还在美国工作的赵老师深感这是对化工安全工作者的极大召唤。要实现安全生产，做好事故预防是最首要的。如果不能以人为本，事故预防工作就不会被重视。而要做好事故预防工作，必须要知道可能的风险在哪、风险有多高，把传统的安全管理提升到风险管理的水平和高度。令人遗憾的是很多企业对于风险管理的认知比较薄弱，大多还停留在传统的职业安全管理阶段。
做好风险评估工作并不容易，不同的人对同样的化工装置的风险评估结果可能会不一样。风险评估的质量便成了很重要的一个问题。但是，早在20年前，甚至到了现在，国内还很少有人认识到这一关键问题的重要性。结果导致我们所有的化工企业都开展了各类风险评估工作，但是，风险评估质量往往不高，存在隐患排查治理不彻底的问题。为了提升风险评估质量，2005年赵老师回国之后，结合我们国家石油化工行业的实际情况，带领团队在国际上率先利用人工智能的案例推理技术和本体论（现在也叫知识图谱），开发出新一代HAZOP分析智能系统。随着系统的用户越来越多，所构建的案例库越来越大，内容越来越丰富，辅助推理能力越来越强，在HAZOP分析的时候就能帮助企业提升风险评估的全面性、系统性和一致性。但是当时大数据的概念还未兴起，现在回过头来看，这个建立在HAZOP案例大数据基础上的HAZOP智能推理系统，也算作比较早的大数据技术在化工事故预防领域的应用。

开发自主产权工业软件，助力化工行业安全发展

事故预防与应急管理智能化平台

在早期的HAZOP智能软件开发的基础上，赵劲松教授团队与有关合作伙伴共同开发了过程安全管理智能软件平台PSMSuite。目前，这套软件已经先后推广到多家化工企业和化工类设计院。

随着我国危险化学品行业安全生产水平不断提高，自动控制系统已经成为很多化工企业的标准配置。自动控制系统极大地减少了生产流程的扰动，有效地保障了“安、稳、长、满、优”运行。但是如果自动控制系统的报警设置不好，就会带来一个不利因素，即报警数量过多，报警泛滥的问题，乃至于超出了操作工人处理的能力。例如，2018年张家口盛华化工公司重大爆燃事故的调查报告指出，该企业“中控室经常关闭可燃、有毒气体报警声音，对各项报警习以为常，无法及时应对”。为了解决这一关键问题，赵劲松教授团队先后提出了动态人工免疫系统模型、迁移学习策略和深度学习自适应算法，在国内外获得了多项授权发明专利，开发了智能报警管理软件系统ITAM，并于2011年获得了软件注册权。

之后，该软件不断迭代升级，2019年经过学校批准，完成了知识产权转化工作。以此为基础，结合工业互联网相关技术，团队又开发了化工企业和化工园区事故预防及应急管理智能化平台，在多家化工企业和化工园区推广应用。通过应用多种智能风险评估、智能报警优化、智能分级响应、智能预警关联等模型，对化工园区和化工企业各类风险报警大数据进行优化管理后，企业或园区的无效报警总数显著下降(下降幅度达50~80%)，智能化分级响应和分级处理效率大幅提升，将预警从概念落实到可操作，极大提高了企业和园区的安全管控水平和能力。最近，赵劲松教授正在带领团队利用工业大数据进行超前预警人工智能技术的研发工作，有关论文成果已引起了国内外同行的广泛关注。

投身化工安全人才培养，促进人才素质提升

要做好事故预防工作，一方面企业要建立风险管理体系，另外一方面，需要向大众多普及相关知识，让大家提高安全意识。同时，也要吸引一大批掌握科学的安全管理方法的高水平人才从事这样的工作。现在化工行业的高水平人才还不够多，在国内一提到化工行业，大家总感觉是一种“高危”行业，再加上待遇并不高，不太能吸引高水平的人才加入，而在国外来讲这个行业还是非常令人尊重的一个行业。事实上，化工行业的事故率相对于建筑行业和交通行业的事故率都是非常低的。风险总是会有，主要问题是怎么样来把风险降低到可接受的水平。
为此，我们国家需要吸引更多学生自愿为祖国的化工安全事业做贡献，愿意做一些有风险但是更有价值的事情。谈到化工安全，它是一个多学科交叉的领域。随着技术的发展，化工对“人”也提出了更高的要求；有了先进的方法，也要有高素质的人才去实操。赵老师率先在国内开设了“化工过程安全”本科课程和“化学工程伦理”研究生课程，旨在促进技术和人文素质的共同提高，让我们培养出的高水平化工安全复合型人才更加关注生命、社会和环境，让化工行业的安全管理和风险治理向美而行，少一些“豆腐渣”，多一些精制、深刻、彻底和全面。近些年，由于高校人才引进评价标准的问题，很多高校的教师队伍中都非常缺乏能够讲好这两门课程的教师。为此，赵老师曾与香港科技大学、美国密歇根大学相关专家一起举办了“化工过程安全”师资培训班，出版了教育部高等学校化工类专业教学指导委员会推荐教材《化工过程安全》；作为主讲专家之一多次参加了全国工程专业学位研究生教育指导委员会主办的“工程伦理”师资培训班，为全国高校培训了数百名教师，并参与编写了全国工程专业学位研究生教育国家级规划教材《工程伦理》。

未来，化工安全生产的风险管控，主要还是靠培养大批高水平的人才队伍和研发高科技手段。在人才供给不足的情况下，更要大力发展人工智能技术，不断推动和引领化工安全领域的科技创新。

简介：

清华大学大数据研究中心于2018年9月揭牌成立，中心将面向全球数字经济转型和国家安全保障等战略需求，整合全校科研力量，发挥清华大学多学科优势，促进全校大数据科学、技术与应用深度交叉与融合发展，建成国际数据科学与大数据技术创新研究平台，服务国家大数据发展战略。中心汇聚软件学院、计算机系、经济管理学院、化工系、电子系、电机系、环境系、汽车系、北京信息科学与技术国家研究中心等优势团队，依托大数据系统软件国家工程实验室等科研平台，努力成为全国乃至国际大数据技术创新的引领者。

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