核能已成为全球采用最多的清洁能源之一。核能之所以被广泛采用，是因为它与其他清洁能源不同，能够作为一种充足的能源供家庭和大型工业使用。在美国，核能目前占所有清洁能源的 60%，但尽管核能很受欢迎，其使用也带来了安全方面的担忧和挑战。
与其他清洁能源不同的是，公众担心核能运行一旦出错会带来的后果，而 HBO 对切尔诺贝利事件的重提则凸显了公众的兴趣所在。1986 年的事件早已过去，如今核能行业受到严格监管，行业内的重点是通过升级现有的核系统来确保安全，而数字化转型技术可以提供帮助。
在深入探讨数字化转型如何提供帮助之前，我们先来介绍一下传统核设施的运行方式。在上世纪 80 年代末和 90 年代，与普通家庭天花板一样高的大型面板上有数百个按钮，作为控制面板概述了设施的关键绩效指标。这些按钮与开关、警报器、阀门指示器和多个控制组件相连，用于跟踪日常运行情况。为了使设备保持最佳运行状态，数十名训练有素的科学家在控制面板上走来走去，记录数据，以便进一步分析。
控制面板操作员与工程技术人员一起工作，后者的任务是翻译传输到控制面板上的任何警告信号。然后，操作员、工程师和数据分析师必须与过时的系统一起分析捕获的数据，并确定要执行的修复活动。模拟流程非常繁琐，而且无论系统中集成了多少防故障装置，都很难对事故做出实时响应。随着平板电脑和其他智能设备的使用，核工业开始了早期的数字化转型，以实时采集数据。从模拟流程到数字流程的转变缓解了数据收集过程，简化了操作人员的工作。
如今，仅仅从模拟数据采集流程转向使用数字工具并不能解决问题。现在，尖端的数字化转型工具能够支持核能设施的升级，简化操作流程，并确保提供更安全的服务。
实施工厂升级前的评估
核工业正在经历用现代化设备替代传统设备的阶段，因此了解更换单个资产对设施运营的影响至关重要。仿真建模软件等数字化改造技术为创建逼真的核设施三维模型提供了绝佳的工具，同时还整合了核设施的复杂性、制约因素和历史数据。
核能系统的仿真建模已经使用了一段时间，但这些仿真模型都是基于经验模型，因此在很大程度上依赖于实验数据。随着物联网、智能设备和传感器等数字化转型技术的发展，可以获得创建反映核设施实际运行状况的模型所需的精确数据。将采集到的数据整合到基于智能对象的仿真软件中，可以创建一个精确的虚拟环境，用于评估核设施升级的效果，并回答运行方面的假设问题。
核设施和运行周期的仿真模型还能让人深入了解特定资产的日常运行情况。从仿真模型中获得的洞察力可用于制定预测性维护策略和优化操作员时间表，以确保利益相关方就其运营做出更好的决策。
提高核设施的安全性
数字化转型技术提供了在设施工作周期的不同阶段控制操作流程所需的工具，而关闭特定操作的能力对于确保安全非常重要。最近对日本福岛核事故和所采用的缓解程序进行的一项研究表明，虽然关闭整个设施减少了事故，但也付出了代价。完全关闭确保日本在较长时间内失去约三分之一的能源，消费者的服务费也大幅增加。
集成仿真建模作为评估工具提供了一个强大的平台，可以帮助停电控制中心评估停电管理协议和策略。精确的三维仿真模型为响应中心和工作人员在应对意外事故时提供了可行的协作工具。
核设施可以利用仿真模型创建事故场景，评估交错式响应，这比关闭整个核能发电设施更为可行。智能设备的集成还提供了一种远程激活故障保险的方法。对特定设施操作的远程控制意味着设施操作人员在处理危险情况时能够保持安全。
实时远程监控和分析设施运行情况
远程监测和控制核能设施运行的能力改变了游戏规则，可以彻底改变核设施的运行方式。数字孪生是一种数字转换技术，可创建核设施的精确虚拟表示。所创建的数字孪生系统是一个网络物理系统或环境，能够近乎实时地将数据从物理设施传输到数字模型。通过在核设施内集成物联网和边缘计算解决方案，数据交换成为可能。
数字孪生可作为实时监测工具、评估平台和数据分析解决方案，用于评估核设施的整个运行情况。因此，可以利用工业自动化解决方案对核设施进行远程监控、做出决策并采取行动。
结论
核能设施的建造或升级过程也存在诸多瓶颈。以英国耗资 200 亿英镑建造的欣克利设施为例，该设施在预算和规定的交付时限内艰难度日，这凸显了在实施升级之前进行广泛评估的必要性。数字化转型技术为评估容量规划要求、优化资源利用以及最终降低消费者支付的能源成本提供了广泛的解决方案。