數(shù)字化工廠與數(shù)字化交付探析

吳奇慶

摘 要：伴隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，相較于傳統(tǒng)的工程設(shè)計體系，數(shù)字化工廠設(shè)計模式較為新穎，且能有效提升數(shù)據(jù)和信息的集成效果，因此，數(shù)字化工程將成為未來各個行業(yè)工程設(shè)計發(fā)展項目的趨勢。要想保證數(shù)字化工廠應(yīng)用效率滿足預(yù)期，就要夯實數(shù)字化集成平臺，從而依托數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)完善成品提交和處理方式，實現(xiàn)專業(yè)型數(shù)字化交付模式。本文從內(nèi)涵、優(yōu)勢以及實現(xiàn)路徑等方面分析了數(shù)字化工廠項目，并詳細(xì)闡釋了平臺的構(gòu)建過程，最后討論了數(shù)字化交付要求，僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化工廠;數(shù)字化交付;平臺;交付標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：TB49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0029-02

1 數(shù)字化工廠

1.1 內(nèi)涵和優(yōu)勢

1.1.1 數(shù)字化工廠內(nèi)涵

近幾年，數(shù)字化工廠受到了廣泛關(guān)注，主要是指將流程工廠作為核心，建立的依托工藝設(shè)計、工程設(shè)計、工程采購、工程施工以及項目開發(fā)管理等流程的數(shù)字化集成平臺，能有效實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字化監(jiān)管體系，且具備工廠的基本屬性和工程項目路的基本屬性。也就是說，數(shù)字化工廠就是綜合智能化數(shù)字平臺，能有效對具體信息予以處理，能在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上維護實際應(yīng)用需求[1]。

數(shù)字化工廠是智能化工廠和工業(yè)4.0的必經(jīng)之路，其建設(shè)的內(nèi)涵就是為智能工廠建設(shè)提供核心的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺。

1.1.2 數(shù)字化工廠優(yōu)勢

若是對數(shù)字化工廠進(jìn)行全面分析，不僅僅能有效完成數(shù)據(jù)整合，也能建立數(shù)據(jù)信息檢索和提取等模塊，整體應(yīng)用前景較為廣闊，具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。最關(guān)鍵的是，數(shù)字化工廠能有效減少項目成本，從而提升管控工作的基本效率，為數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)的優(yōu)化提供保障，最大化維護了后期開發(fā)項目的需求。

一方面，從工程設(shè)計層面分析數(shù)字化工廠的優(yōu)勢，因為數(shù)字化工廠能建立數(shù)據(jù)整合規(guī)范以及數(shù)據(jù)集成化管理環(huán)節(jié)，因此，能從根本上優(yōu)化EPC，借助集成化處理保證業(yè)務(wù)能力以及工作時效性都能得到有效的提升。最關(guān)鍵的是，借助數(shù)字化工廠還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合以及工程設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化處理，提高設(shè)計質(zhì)量，最大化提升現(xiàn)場施工管理工作的時效性，也為節(jié)約成本和減少施工誤差奠定了扎實基礎(chǔ)[2]。

另一方面，從業(yè)主的角度分析，借助數(shù)字化工廠就能對資產(chǎn)進(jìn)行全周期數(shù)據(jù)分析和管理，尤其是在系統(tǒng)程序全面升級的背景下，數(shù)字化工廠能對后續(xù)工廠運行維護以及管理提供實時更新數(shù)據(jù)，保證規(guī)劃生產(chǎn)維護計劃的完整程度，為業(yè)主建立對應(yīng)的選擇機制提供保障。

1.2 實現(xiàn)路徑

要想保證數(shù)字化工廠運維管理工作的合理性，從原則上要按照業(yè)主需求進(jìn)行設(shè)計，并且將成品直接交予業(yè)主，但是，結(jié)合目前數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢，這種方式并不能真正發(fā)揮數(shù)字化工廠的價值和應(yīng)用優(yōu)勢，因此，多數(shù)數(shù)字化工廠都是建立全周期性監(jiān)管模式，主要是對工廠運營一直到報廢期間進(jìn)行全過程管理。

并且，借助數(shù)字化工廠監(jiān)管平臺，就能對運維管理數(shù)據(jù)進(jìn)行集成化管理，從而借助平臺以及相關(guān)數(shù)據(jù)建立有效的數(shù)字化工廠，這種方式和建設(shè)物理工程的現(xiàn)場代表較為相似，需要業(yè)主提供技術(shù)支持和對應(yīng)的資金協(xié)助[3]。

目前，石油化工行業(yè)建設(shè)數(shù)字化工廠有兩種模式，主要是針對已有工廠和新建工廠來區(qū)分。已有工廠的數(shù)字化重建，比如中石化下屬的九江、茂名及鎮(zhèn)海等煉化企業(yè)早期的數(shù)字化工廠建設(shè)，利用激光掃描技術(shù)及三維模型重建等方式，對已有工廠數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化重建，滿足數(shù)字化工廠的模型可視化、數(shù)據(jù)數(shù)字化及流程集成化的需求;而新建工廠的數(shù)字化建設(shè)則相對于重建模式更為有效和經(jīng)濟，從工程項目前期開始頂層設(shè)計，以工廠智能生產(chǎn)、運維和管理需求為目標(biāo)，制定統(tǒng)一建設(shè)和交付標(biāo)準(zhǔn)，并要求EPC承包商利用智能數(shù)字化工具按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)并交付，保證數(shù)據(jù)的完整性、一致性和準(zhǔn)確性，如上海華誼集團在廣西欽州投資700億建設(shè)的工業(yè)氣體島一體化項目，集合國內(nèi)數(shù)家一流大型工程公司和智能系統(tǒng)集成商經(jīng)歷一年多的項目前期策劃、專家評審和調(diào)研，規(guī)劃數(shù)字化工廠建設(shè)的藍(lán)圖，制定了數(shù)字化交付統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)字化工廠成功建設(shè)打下了結(jié)實的基礎(chǔ)。

1.3 平臺搭建

在數(shù)字化工廠應(yīng)用過程中，依托的就是EPCCM平臺，是數(shù)字化信息的基礎(chǔ)載體，能有效對工程設(shè)計中專業(yè)化工作流程進(jìn)行集成化管理，并且能保障各個專業(yè)工作軟件完成平臺和相關(guān)信息之間的無縫對接，從而提升設(shè)計信息管理工作的綜合水平[4]。最關(guān)鍵的是，在平臺體系內(nèi)，信息的基礎(chǔ)性導(dǎo)入過程、信息導(dǎo)出過程、同源數(shù)據(jù)采集過程、資料互提過程以及設(shè)計文件雙向校驗過程等都較為關(guān)鍵，能有效建立數(shù)據(jù)信息采集以及施工作業(yè)連接的處理方式，確保夯實項目執(zhí)行全過程管理工序，從而保證數(shù)據(jù)交流和互動的實時性。

第一，EPCCM平臺數(shù)據(jù)來源較為廣泛，并且多為多元數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)深度都較為關(guān)鍵，只有保證數(shù)字化模型應(yīng)用流程的完整性，才能提升核心信息的應(yīng)用效果。另外，在數(shù)據(jù)控制機制中，要結(jié)合數(shù)據(jù)識別過程、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程以及數(shù)據(jù)翻譯平臺數(shù)字化信息集成過程等進(jìn)行數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，從根本上維護數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)庫等相應(yīng)內(nèi)容的運行合理性，為成品文件智能化管理創(chuàng)設(shè)良好的平臺，真正意義上維護平臺的通配型和完整性，依據(jù)數(shù)據(jù)復(fù)用性特征，就能提高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計成品管理工作的基本水平[5]。

第二，在建立設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，就要依據(jù)EPCCM平臺的運行結(jié)構(gòu)，確保能形成無縫連接的平臺運維模式，從而提升應(yīng)用管理工序的綜合水平，利用深度交叉討論，就能對實際工程項目中的應(yīng)用要點、檢修流程、修改和完善規(guī)劃等進(jìn)行統(tǒng)籌分析，確保能優(yōu)化工程項目的綜合標(biāo)準(zhǔn)。

2 數(shù)字化交付

在搭建EPCCM平臺后，就要對數(shù)字化工廠的運維管理工作予以監(jiān)督和約束化管理，確保能夯實信息監(jiān)督管理模式，并且維護具體應(yīng)用流程。需要注意的是，盡管交付標(biāo)準(zhǔn)的完整版還需要一段時間才能有效落實，但是，因為EPCCM平臺為基礎(chǔ)的數(shù)字化工廠是石油化工領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢，因此，建立數(shù)字化交付是維護數(shù)字化工廠項目運行管理和維護運輸?shù)母?，按照?shù)字化交付統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)建立的工程項目建設(shè)和交付體系是整個項目管理工序的根本也是數(shù)字化工廠建設(shè)成功的基礎(chǔ)。

2.1 數(shù)字化交付的重要性

相較于傳統(tǒng)的交付過程，數(shù)字化交付要依托數(shù)字化交付平臺，建立更加完整的交付流程，避免了紙質(zhì)過程可能出現(xiàn)的偏差，也能有效提升交易管理項目和交付過程的實效性，是真正良好的管理模式。在數(shù)字化交付過程中，數(shù)字化工廠的交付平臺或稱集成平臺是基礎(chǔ)，將成品轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式是基本路徑，與此同時，要將數(shù)據(jù)集中交予業(yè)主，從而完成對應(yīng)的交付處理，因此，依托數(shù)字化工廠的數(shù)字化交付也被稱為數(shù)字化移交過程。在數(shù)字化移交工作開展的過程中，化工工程設(shè)計領(lǐng)域相應(yīng)項目的處理更加便捷化，能有效建立數(shù)字化移交模式，為數(shù)字化管理工序的進(jìn)一步提升創(chuàng)設(shè)了良好的平臺。

在智能化技術(shù)不斷發(fā)展的時代背景下，石油化工領(lǐng)域要突破傳統(tǒng)的管理模式，就要進(jìn)一步對工序進(jìn)行智能化改良和處理，而工程公司也要依從時代發(fā)展的趨勢，建構(gòu)更加滿足智能化需求的管理模式和交易體系，確保數(shù)字化交付工序的完整程度[6]。

2.2 數(shù)字化交付的要求

為了保證數(shù)字化交付過程的完整性，要結(jié)合實際應(yīng)用需求建立系統(tǒng)化信息監(jiān)管模式，確保能依據(jù)不同的深度完善不同條件的處理和整合，尤其是針對設(shè)計人員而言，只有提供完整且有效的數(shù)字化模型，并且按照模型對具體參數(shù)和具體環(huán)節(jié)進(jìn)行約束，提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)備份信息，才能保證成品質(zhì)量的綜合水平。

第一，對設(shè)計流程的要求。設(shè)計人員在利用數(shù)字化工廠完成數(shù)字交付前，要對模型的設(shè)計水平予以監(jiān)管，從而確保模型內(nèi)容的專業(yè)性以及數(shù)字化集成效果，維護模型設(shè)計項目的綜合應(yīng)用價值，為后續(xù)設(shè)計過程的全面優(yōu)化奠定堅實基礎(chǔ)。與此同時，與相關(guān)專業(yè)有聯(lián)系的項目設(shè)計要素都要在模型設(shè)計中有所體現(xiàn)，建立完整的數(shù)字化交付流程，就能提升流程體系之間的關(guān)聯(lián)信息互動要求，確保能借助交付平臺優(yōu)化信息資源的收集和處理工作，一定程度上提高數(shù)字化工廠體系內(nèi)數(shù)字化交付工作。例如，在數(shù)字化工廠雛形建立的基礎(chǔ)上，要將配管環(huán)節(jié)、結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)、儀表處理環(huán)節(jié)、電氣環(huán)節(jié)以及工廠系統(tǒng)環(huán)節(jié)處理作為關(guān)鍵，整合數(shù)據(jù)后完成業(yè)主信息的交付處理，保證解決方案的真實性和完整程度。

例如，中國石化工程建設(shè)有限公司在元壩項目中就利用了數(shù)字化工廠運行平臺，借助平臺應(yīng)用優(yōu)勢搭建了完整的智能化流程設(shè)計集成體系，將設(shè)計集成、基礎(chǔ)工程系數(shù)集成、三維協(xié)同設(shè)計集成等作為具體單元，有效提升了平臺軟件數(shù)據(jù)發(fā)布的時效性，并且也建構(gòu)了完整的數(shù)字化交付項目，維護了EPC管理項目的綜合水平[7]。

第二，對設(shè)計人員的要求。在數(shù)字化工廠建立和運維的過程中，設(shè)計要素之間的關(guān)聯(lián)度非常關(guān)鍵，是影響整體集成化數(shù)字平臺數(shù)據(jù)分析的關(guān)鍵，相應(yīng)管理人員只有建構(gòu)完整的數(shù)據(jù)集成化監(jiān)督機制，才能保證數(shù)字化模型中協(xié)同作業(yè)交付的合理性，并且實現(xiàn)數(shù)字化管理目標(biāo)，踐行深度數(shù)據(jù)處理和集成管控。一方面，設(shè)計人員要突破傳統(tǒng)設(shè)計理念的約束，有效借助數(shù)字化模型完成設(shè)計工作，確保能在提升軟件使用意識的同時，最大限度的建立完整的數(shù)據(jù)模型，確保能結(jié)合專業(yè)性數(shù)據(jù)資料交互過程完善成品提交流程。并且，要結(jié)合建模要素保證設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的唯一性，從而提高整體數(shù)據(jù)處理工序的綜合水平和應(yīng)用價值，保證設(shè)計要素的合理性。另一方面，配管專業(yè)是工廠布置三維平臺的核心項目，為了有效對具體問題進(jìn)行具體分析，就要結(jié)合建模處理的結(jié)構(gòu)以及數(shù)字化交付平臺的應(yīng)用要素建立完整的標(biāo)準(zhǔn)要求建構(gòu)處理工序，從而維護管控模式的綜合價值。最重要的是，要將標(biāo)準(zhǔn)化信息監(jiān)督模式作為協(xié)助管控數(shù)字化交付流程以及模塊關(guān)聯(lián)度的數(shù)字化手段，從根本上提高數(shù)字化交付過程的綜合價值，發(fā)揮數(shù)字化工廠的優(yōu)勢，保證數(shù)字化交付有序開展[8]。

3 結(jié)語

總而言之，在計算機技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的背景下，數(shù)字化工廠和數(shù)字化交付項目研究受到了石油化工行業(yè)的高度關(guān)注，只有建立完整的信息化處理模式和互聯(lián)網(wǎng)運維機制，才能真正提升工程數(shù)字化交付建設(shè)實效性水平，從而保證數(shù)字化質(zhì)量監(jiān)督管理流程的完整性，打造面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化工廠，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和管理效益的雙贏。

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