01

流程行業(yè)工廠高效建設(shè)之困

流程行業(yè)包括石油、化工、冶金、建材、造紙等行業(yè)，流程制造過程為物質(zhì)流在能量流的驅(qū)動和作用下，按照設(shè)定的“程序”例如生產(chǎn)作業(yè)指令等，沿著特定的“流程網(wǎng)絡(luò)”做動態(tài)有序的運行，并實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化，不只是生產(chǎn)產(chǎn)品。其特點是產(chǎn)品種類固定、批量大、生產(chǎn)設(shè)備投資高且按照產(chǎn)品配置，并且涉及大量的物理化學(xué)變化，如石化廠的反應(yīng)裝置涉及三四百攝氏度的高溫，煉鋼煉鐵則需要高達(dá)1500到1700攝氏度的高溫。
大量能源的集中使用造成石油、化工、冶金等流程行業(yè)的生產(chǎn)具有易燃易爆易腐蝕等特點，廠區(qū)輸送能源的管道縱橫，大型反應(yīng)塔高聳入云，各類反應(yīng)容器、換熱器、蒸發(fā)器、加熱爐、儲罐、動力裝備、自動化設(shè)備及各類安全裝置遍布廠區(qū)。這些行業(yè)的工廠建設(shè)工程浩大，安全設(shè)計等級高，自動化程度要求高，投資規(guī)模通常上億，參建單位眾多。

以國內(nèi)某新建石化百萬噸乙烯裝置為例，從施工組織、工程進(jìn)度、巨型設(shè)備采購、垂直運輸及安裝、再到安全管理，每一個環(huán)節(jié)都在挑戰(zhàn)建設(shè)者們的水平與技術(shù)。
項目建設(shè)者涵蓋了項目業(yè)主、規(guī)劃設(shè)計單位、勘察設(shè)計單位、技經(jīng)設(shè)計單位、主管部門(規(guī)劃、建設(shè)、土地、計劃、環(huán)保、質(zhì)監(jiān)、金融、工商等)、施工單位、國內(nèi)外設(shè)備制造與供應(yīng)商、材料供應(yīng)商、 調(diào)試單位、監(jiān)理單位等單位，眾多項目參與方即是項目建設(shè)過程信息的提供者(信息源)，也是項目信息的需方(用戶)，如何有效搜集、管理、共享工程信息，是工程建設(shè)的關(guān)鍵，也是企業(yè)管理運維的基礎(chǔ)。

02

數(shù)字化交付展露鋒芒

賦能企業(yè)高效運轉(zhuǎn)

數(shù)字化交付通過數(shù)字化集成平臺，有效搜集、管理、共享工程信息，并將設(shè)計、采購、施工、調(diào)試等階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、文檔、模型以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式提交給企業(yè)，是一種區(qū)別于傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔交付的新型交付方式。數(shù)字化交付貫穿于企業(yè)的建設(shè)階段、運維階段以及退役的全生命周期，是工程協(xié)同設(shè)計、工廠建設(shè)信息透明化、提升工廠建設(shè)效率和企業(yè)管理運維的有力手段。

1）在工廠建設(shè)階段，提升工程效率

過去，很多工程建設(shè)的施工現(xiàn)場，工程進(jìn)度數(shù)據(jù)不清晰不準(zhǔn)確，比如設(shè)備、材料的到貨時間，土建、電氣、機械等專業(yè)施工進(jìn)度等數(shù)據(jù)，主要依賴于項目負(fù)責(zé)人不斷跟進(jìn)項目現(xiàn)場施工、物料采購的進(jìn)展情況。對于小型項目，項目經(jīng)理經(jīng)常通過電話或?qū)嵉夭榭磥砹私猬F(xiàn)場施工情況；而對于流程行業(yè)工廠建設(shè)這類大體量項目，需要企業(yè)負(fù)責(zé)人不定期向總包方及分包商了解信息，分包商向施工現(xiàn)場各專業(yè)負(fù)責(zé)人詢問，逐級匯報的信息到達(dá)企業(yè)負(fù)責(zé)人手里可能已經(jīng)滯后、與現(xiàn)場實情不符了。
傳統(tǒng)的工程進(jìn)度協(xié)調(diào)會效率不高。由于施工現(xiàn)場長期缺乏數(shù)據(jù)協(xié)同，導(dǎo)致施工停滯，只能由建設(shè)單位或建設(shè)單位委托項目總包方經(jīng)常召開進(jìn)度協(xié)調(diào)會，向各施工承包商、分包商、采購人員、庫管、主要設(shè)備供貨商了解設(shè)備、物料采購到貨情況，與剩余施工計劃是否匹配，不同專業(yè)施工計劃有無沖突，施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)及影響因素等等，每次會議長達(dá)半天甚至一天，效率不高，影響項目施工、企業(yè)投產(chǎn)。
另外，設(shè)計變更信息傳達(dá)不及時影響施工。設(shè)計單位可能會由于業(yè)主或供貨商原因更換設(shè)備，發(fā)生圖紙設(shè)計變更，但往往由于信息傳達(dá)不及時，施工方的土建已經(jīng)開始該設(shè)備基礎(chǔ)的施工，就只能推掉返工。如果設(shè)計院、企業(yè)、施工方能夠做到設(shè)計變更信息及時共享，那么就可以避免這一計劃外的人工及材料成本支出，縮短施工周期，幫助企業(yè)按時投產(chǎn)生產(chǎn)。
在如今追求高效的信息化時代，企業(yè)（建設(shè)單位）及大中型項目管理者（工程公司）迫切需要透明的工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)，包括設(shè)計變更、來料進(jìn)度及庫存、各專業(yè)施工進(jìn)度、物料及人工成本、施工質(zhì)量、設(shè)備調(diào)試、試運行情況等。
數(shù)字化交付可以滿足建設(shè)者們對透明數(shù)據(jù)的需求。采用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建工廠模型是工廠數(shù)字化交付的一種典型應(yīng)用，它基于工廠對象自動識別設(shè)計變更、并疊加施工進(jìn)展和庫存、風(fēng)險預(yù)警等信息，向各項目參建方提供透明的施工過程信息，可以降低一半以上的會議頻率和時長，增強各方在項目實施中的協(xié)調(diào)性，減少沖突、規(guī)避風(fēng)險，縮短項目周期。

2）在工廠運營階段，準(zhǔn)確快速運維

數(shù)字化交付不僅在上述施工階段可以控制項目周期，在項目竣工后的管理運維階段也發(fā)揮巨大作用。由于在項目的設(shè)計、采購、施工各不同階段，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)和文檔，而這些信息在數(shù)字化交付實施前是孤立的，各種電子文檔、圖紙以目錄方式存儲在相關(guān)的服務(wù)器中，各專業(yè)、各階段的數(shù)據(jù)完全脫離，業(yè)主在后期管理運維時，需要耗費大量人力跨部門、跨專業(yè)去尋找關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，給工廠維護(hù)帶來很多困難，數(shù)字化交付可以從工程建設(shè)的源頭——規(guī)劃設(shè)計階段來解決這一問題。
工廠數(shù)字化交付能夠在工程設(shè)計階段統(tǒng)一所有交付物的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)基于平臺的異地圖紙會審，這是企業(yè)業(yè)主、設(shè)計院、工程公司多方數(shù)字化、集成化協(xié)同設(shè)計的目標(biāo)之一，也是工程交付模式數(shù)字化轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。不僅僅是設(shè)計階段的交付物，包括工程實施階段的采購信息、施工信息等一切與工程相關(guān)的數(shù)據(jù)和文檔以關(guān)聯(lián)的方式在數(shù)字化交付平臺向業(yè)主展現(xiàn)，使業(yè)主徹底擺脫工廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查找難的煩惱，為企業(yè)運維、改擴建、技改等管理決策提供支持。
通過數(shù)字化交付平臺，可以幫助企業(yè)業(yè)主接收和管理服務(wù)方移交的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，使企業(yè)從源頭掌握工廠運行管理數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)工廠數(shù)字化，開展現(xiàn)代化的工廠運維管理及設(shè)備資產(chǎn)管理，從而實現(xiàn)工廠全生命周期的數(shù)字化管理。    
數(shù)字化交付在工廠的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)和運維等各個階段發(fā)揮著重要作用，對工廠的退役同樣意義重大。以化工廠的退役為例，只有數(shù)字化交付的數(shù)據(jù)模型足夠詳細(xì)和完整，其各種廠房、機械設(shè)備、管線、結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備等才能得到盡可能環(huán)保的拆除和處理；如果是核電廠，退役后的放射性廢物處置同樣需要前期的數(shù)據(jù)模型予以支撐。
數(shù)字化交付在流程行業(yè)的典型應(yīng)用，也拓展了其他行業(yè)工程建設(shè)的數(shù)字化交付思路，其貫穿于企業(yè)建設(shè)全生命周期，是提高企業(yè)精益化管理水平和生產(chǎn)力的重要途徑。

03

數(shù)字化交付到底交付什么？

      工廠數(shù)字化交付，交付的到底是什么，能為企業(yè)帶來如此高效？掀開它的神秘面紗，我們會發(fā)現(xiàn)：它為企業(yè)帶來的是一座物理工廠的數(shù)字孿生工廠、一座數(shù)字化的虛擬工廠，而構(gòu)建這座虛擬工廠的“建筑材料”正是數(shù)字化交付的內(nèi)容：數(shù)據(jù)、文檔、三維模型，以及它們與工廠對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

1）數(shù)據(jù)

交付的數(shù)據(jù)包含工廠對象的通用屬性、工藝屬性、機械屬性、設(shè)計屬性、可靠性維護(hù)屬性、計量單位、采購訂單號、備品備件等信息，數(shù)據(jù)范圍涵蓋了設(shè)計、采購、施工、試運行全過程。參與工廠建設(shè)全過程的單位很多，有建設(shè)方（企業(yè)）、設(shè)計院、施工方（總包、分包商），也有供貨商、監(jiān)理單位、專業(yè)檢測機構(gòu)等等，這些不同單位交付的數(shù)據(jù)形式多樣，內(nèi)容可能會有疊加，需要去除冗余數(shù)據(jù)，并按類庫的要求進(jìn)行組織，以確保能正確地加載到交付平臺，且關(guān)聯(lián)關(guān)系正確，才能有效的歸類存儲，供用戶瀏覽查詢。

2）文檔

交付的文檔屬于非結(jié)構(gòu)構(gòu)型數(shù)據(jù)，包括一些圖形圖片，圖紙資料，如儀表回路圖、產(chǎn)品合格證、安裝操作說明書、關(guān)鍵調(diào)試過程記錄等，與交付的數(shù)據(jù)一樣，涵蓋設(shè)計、采購、施工、試車全過程，各單位提交前，應(yīng)按照數(shù)字化交付平臺的文檔格式要求,如.docx、.dwg等進(jìn)行規(guī)范整理。

以工廠對象板式塔為例，它的交付數(shù)據(jù)和交付文檔類型如圖。

3）三維模型

交付的三維模型是對物理工廠的虛擬可視化表達(dá)，它涵蓋設(shè)備模型、管道模型、建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、電氣模型、儀表模型，具體包括設(shè)備外形、接口、管道管件及附屬儀表、建筑外形、路面、梯子、平臺、電纜橋架等等物理工廠的實物對象模型。設(shè)計院為了構(gòu)建這些種類繁雜的立體模型所使用的三維設(shè)計軟件如CREO、Solidworks、PDMS、TEKLA等多達(dá)幾十種，并根據(jù)專業(yè)分類，每個專業(yè)僅設(shè)計工廠模型中的一部分，比如管道設(shè)計軟件、電纜設(shè)計軟件、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件等等，因此需要將它們轉(zhuǎn)化為交付平臺要求的統(tǒng)一格式，并拼接成一個完整的工廠模型。

4）數(shù)據(jù)、文檔或三維模型與“工廠對象”的關(guān)聯(lián)關(guān)系

無論交付的是數(shù)據(jù)、文檔或三維模型，它們都是以“工廠對象”為中心，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，這些關(guān)聯(lián)關(guān)系像人體的血液和筋脈，將分散的“肌肉、骨骼”——數(shù)據(jù)、文檔和模型連接成一個充滿活力的數(shù)字化虛擬工廠。

數(shù)字化交付的是工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的設(shè)計、采購、施工的工程信息，即數(shù)字化靜態(tài)信息，這些信息在工程建設(shè)階段主要掌握在設(shè)計院和施工單位手中，通過數(shù)字化交付，企業(yè)可以數(shù)字化掌握、管理這些工程數(shù)據(jù)，建立工程數(shù)據(jù)中心，再加上企業(yè)運營后的數(shù)字化動態(tài)信息，包括管理數(shù)據(jù)（ERP、生產(chǎn)、銷售、財務(wù)等），以及運行數(shù)據(jù)（DCS、PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如壓力/流量儀表數(shù)據(jù)等），“動靜結(jié)合”，形成智能工廠的建設(shè)基礎(chǔ)。

智能工廠在基建期，基于工程數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付為參與項目的設(shè)計院、施工方、設(shè)備供貨商、企業(yè)提供一個基于IE瀏覽器的跨組織的協(xié)作平臺、信息共享平臺，幫助企業(yè)實現(xiàn)采購施工進(jìn)度可視化模擬、施工安排、施工條件數(shù)據(jù)的自動獲取等功能。在運維期，借助移交過來的工程數(shù)據(jù)，并關(guān)聯(lián)運維階段的運行數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、改擴建數(shù)據(jù)，形成以位號和三維模型為索引的大數(shù)據(jù)中心，依托此數(shù)據(jù)中心建立的三維可視化虛擬工廠管理平臺，可有效進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警、提高運維效率、減少停車時間、提高檢維修的安全性、提高各管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性、減少差錯和事故。