水務(wù)行業(yè)如何接通數(shù)字化？
北控水務(wù)集團(tuán)副總裁劉偉巖
對照IWA劃分出的數(shù)字水務(wù)五個發(fā)展階段，可以發(fā)現(xiàn)我國目前處于第三階段——機(jī)會階段，最典型的特點是：重新設(shè)計大多數(shù)運(yùn)營流程，以便實現(xiàn)數(shù)字化和自動化控制；以及使用分析工具進(jìn)行流程優(yōu)化。
從產(chǎn)業(yè)的角度，依據(jù)成熟度，還可以將智慧水務(wù)的進(jìn)程劃分為數(shù)字化、智能化、智慧化三個階段；區(qū)分細(xì)分領(lǐng)域來看，供水領(lǐng)域目前聚焦物在線、人在線、管理在線，在數(shù)字化方面的工作較為深入，處于信息化、數(shù)字化階段，這與供水行業(yè)服務(wù)廣大百姓、致力于讓用戶喝到放心水、獲得便捷服務(wù)等的定位有很大關(guān)系。污水處理行業(yè)，開展了不少智能化的探索，尤其是面向節(jié)能降耗的先進(jìn)控制等，但目前來看更多是基于工藝單元的智能化，涵蓋廠網(wǎng)等整個系統(tǒng)的、全流程的智能化仍然在路上。
水務(wù)行業(yè)智慧化發(fā)展特點
在當(dāng)前發(fā)展階段下，面對工業(yè)4.0浪潮帶來的智能發(fā)展驅(qū)動力，以及Open-AI橫空出世帶來的加速度，水務(wù)行業(yè)的智慧化進(jìn)程呈現(xiàn)如下特點：
1、更加關(guān)注數(shù)字化透明監(jiān)管。雖然當(dāng)前政府部門大都仍舊沿用取樣監(jiān)測等方式進(jìn)行監(jiān)管，但伴隨著監(jiān)管的強(qiáng)化升級和數(shù)據(jù)公開的要求，利用信息技術(shù)進(jìn)行透明化監(jiān)管、政府與市民共同全過程監(jiān)督將成為趨勢。
2、更加注重頂層規(guī)劃。由于水務(wù)企業(yè)在資源稟賦、技術(shù)能力上存在差異，智慧水務(wù)建設(shè)方式不一，且路徑曲折，存在重復(fù)投入，甚至系統(tǒng)推倒重來的情況。越來越多的企業(yè)意識到需更加關(guān)注頂層設(shè)計。這方面也亟需從國家的角度、行業(yè)的角度出臺更多頂層指導(dǎo)文件，建立科學(xué)的頂層規(guī)劃和規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
3、更加關(guān)注資產(chǎn)高效運(yùn)營。包括供水、污水等各個領(lǐng)域，都需要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動企業(yè)維護(hù)策略向預(yù)測性、可靠性轉(zhuǎn)變，提升資產(chǎn)全生命周期運(yùn)營效率。
4、更加關(guān)注系統(tǒng)性。一方面，水務(wù)產(chǎn)業(yè)逐漸從單個處理單元的智能化，走向關(guān)注水務(wù)運(yùn)行全過程的智慧化；另一方面，著眼整個城市水系統(tǒng)，越來越多的人意識到，城市水系統(tǒng)是由多個單元、多維空間、多極對象構(gòu)成的極其復(fù)雜的系統(tǒng)，水務(wù)行業(yè)是作為其中一個分系統(tǒng)為其提供助力。
5、更加注重數(shù)據(jù)的治理。很多公司也在開展相關(guān)工作，建立數(shù)據(jù)治理體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、大數(shù)據(jù)平臺，致力于讓數(shù)據(jù)真正成為生產(chǎn)要素，為下一步數(shù)據(jù)的充分分析、挖掘打下基礎(chǔ)。
6、更重視數(shù)據(jù)價值的應(yīng)用。隨著數(shù)據(jù)要素的不斷積累和質(zhì)量提升，數(shù)據(jù)在運(yùn)行控制/經(jīng)營管理/用戶服務(wù)等各條線中將產(chǎn)生極大價值。當(dāng)前，分管水務(wù)的各個部門、局口也更加看重數(shù)據(jù)的收集工作，可以預(yù)見未來數(shù)據(jù)價值的應(yīng)用會更加豐富。
7、更加專注以人為本。當(dāng)前我國水務(wù)行業(yè)自動化水平普遍較低，仍然存在大量員工頻繁手動操作、夜間巡視操作的運(yùn)維工作，優(yōu)化改善一線員工工作強(qiáng)度和工作環(huán)境仍是行業(yè)迫切需求。
8、更加注重公眾體驗。公眾愈發(fā)關(guān)注水質(zhì)、水量、水壓和用水服務(wù)體驗，提供全過程的用水安全保障，提升公眾用水體驗是必由之路。
9、更加重視產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同。行業(yè)逐漸從各家產(chǎn)品、系統(tǒng)就有自己專有協(xié)議的情況，逐漸發(fā)展到越來越多的主體開始融合協(xié)議、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。隨著智慧水務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的不斷成熟發(fā)展，拉齊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開放數(shù)據(jù)接口，構(gòu)建技術(shù)生態(tài)圈將成為未來主題之一。
10、更多的水務(wù)企業(yè)正在進(jìn)行智慧化轉(zhuǎn)型。在技術(shù)發(fā)展、需求升級、競爭環(huán)境加劇的當(dāng)下，眾多嗅覺靈敏的企業(yè)不斷嘗試突破舊有模式，加速實現(xiàn)創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。包括推出智能設(shè)備、構(gòu)建信息化運(yùn)維系統(tǒng)、與互聯(lián)網(wǎng)平臺共同探索創(chuàng)新模式等。
關(guān)于“黑燈工廠”
隨著行業(yè)對智慧水務(wù)理解的不斷深入及相關(guān)信息化技術(shù)的發(fā)展成熟，借鑒智能制造等先進(jìn)行業(yè)“黑燈工廠”概念，“黑燈水廠”作為水務(wù)智慧化進(jìn)程中的一個階段性目標(biāo)被提出。
一些國外水廠因其自動化和設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)良好，利用自動化控制和異常報警應(yīng)對等手段，早已在20年前即二十世紀(jì)九十年代已實現(xiàn)了“無人化”（夜間和周末、節(jié)假日無人值守），目前正向著更高階的資源回收和創(chuàng)新驅(qū)動方向發(fā)展邁進(jìn)。為什么我國的水廠尚未實現(xiàn)？對此，北控水務(wù)也做了相關(guān)探索性嘗試，事實上，國內(nèi)相當(dāng)一部分水廠已具備實現(xiàn)“少人/無人值守”的基礎(chǔ)條件，盡管做不到全流程智能化和全面智慧化，但依靠當(dāng)前的自動化水平完全可以實現(xiàn)少人化甚至無人化。
這些能力具備后，中國就會廣泛出現(xiàn)黑燈水廠嗎？黑燈水廠能否在未來得到大范圍實現(xiàn)？關(guān)于這一點，行業(yè)還存在諸多爭議。反方認(rèn)為，水務(wù)行業(yè)相對落后，存在大量不確定因素，很多時候人的經(jīng)驗比機(jī)器更可靠；此外，黑燈水廠還將帶來技術(shù)替代成本及穩(wěn)定就業(yè)的社會責(zé)任等問題。正方則認(rèn)為，無人化各項現(xiàn)實條件已然成熟，且智能化的手段能夠提供更豐富和精準(zhǔn)的運(yùn)維效果；另一方面，幫助員工轉(zhuǎn)型同樣是社會責(zé)任，智慧化手段能夠使員工脫離重復(fù)性基礎(chǔ)工作，而轉(zhuǎn)型做創(chuàng)新型工作。
實際上，黑燈與否不關(guān)鍵，重點在于：降低基礎(chǔ)工作強(qiáng)度，發(fā)揮個體真正價值。
機(jī)理模型還是數(shù)據(jù)模型？
機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型之爭的相關(guān)討論，是智慧行業(yè)熱度較高的話題之一。在水務(wù)行業(yè)智慧化發(fā)展到一定階段，也不得不面對判斷和選擇。
機(jī)理模型重點解釋因果關(guān)系，這是事物本身的規(guī)律，比如污水活性污泥模型、水力模型等是反映行業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行過程的內(nèi)在特征。數(shù)據(jù)模型重點是描述相關(guān)性，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加和各種新的算法的應(yīng)用，數(shù)據(jù)模型日益受到重視。但數(shù)據(jù)模型是基于已發(fā)生的事件去預(yù)測未知，依賴大量歷史訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
基于水務(wù)行業(yè)基礎(chǔ)去看待數(shù)字化技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前數(shù)據(jù)模型并不能完全替代機(jī)理模型，表達(dá)因果關(guān)系。如在北控水務(wù)所承接的某課題中對“污水處理廠全系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)工況研究”中，對于污水處理曝氣量、加藥量、污泥產(chǎn)量等生化系統(tǒng)全過程控制參數(shù)而言，單獨用數(shù)據(jù)模型尋找最優(yōu)解并進(jìn)行實時控制，其效率和精準(zhǔn)程度明顯低于機(jī)理模型與數(shù)據(jù)模型耦合的策略。當(dāng)然，隨著數(shù)據(jù)模型的不斷研究演進(jìn)以及大模型的日益成熟，未來模型應(yīng)用的價值會更加凸顯。