煉化企業(yè)中數(shù)字化工廠的建設(shè)與應(yīng)用

馬冬泉，徐德生，李海燕，王曉榮

（呼和浩特石化公司信息中心，呼和浩特 010000）

1 引言

近些年的信息化建設(shè)從各個層面不斷推進(jìn)，已經(jīng)對我們的生產(chǎn)過程和日常管理帶來了巨大的變化。但在各個系統(tǒng)不斷擴(kuò)展增強(qiáng)的同時，我們也認(rèn)識到它們各自有自己實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，而這些目標(biāo)處于不同時期不同角度，形成了很多信息孤島和業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性孤島。

理順企業(yè)的數(shù)據(jù)流是企業(yè)信息化建設(shè)成功的關(guān)鍵之一，最常用的、基礎(chǔ)的設(shè)備數(shù)據(jù)涉及不同部門，如圖1所示。采購信息是設(shè)備最初的數(shù)據(jù)來源，在采購過程中設(shè)備的屬性信息逐步形成原始數(shù)據(jù)，是投入使用后的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。設(shè)備投入使用時其技術(shù)參數(shù)和靜態(tài)屬性信息由設(shè)備部門檢驗(yàn)和確定，并建立設(shè)備檔案。設(shè)備啟用后，其生產(chǎn)能力和運(yùn)行狀況、檢測及維修情況、折舊及價值評估情況分別由生產(chǎn)部門、維修部門和財務(wù)部門記錄相關(guān)數(shù)據(jù)和執(zhí)行相關(guān)的任務(wù)操作。

圖1 企業(yè)的數(shù)據(jù)流

各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間由于需求不同、目標(biāo)不同，造成了數(shù)據(jù)使用的復(fù)雜性和多樣性。如何把這些功能上關(guān)聯(lián)不密切、應(yīng)用上相互脫節(jié)、底層數(shù)據(jù)卻需要共享互換的系統(tǒng)集成起來，達(dá)到“基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)字化”、“生產(chǎn)過程數(shù)字化”、“生產(chǎn)管理數(shù)字化”、“決策支持?jǐn)?shù)字化”、“分析應(yīng)用數(shù)字化”的全過程數(shù)字化效果，一直是困擾生產(chǎn)企業(yè)的一個難題。

2 數(shù)字化工廠建設(shè)的產(chǎn)生過程

煉化企業(yè)設(shè)備繁多，設(shè)計(jì)資料、設(shè)備數(shù)量相當(dāng)龐大，地下管線系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，一不小心就被挖斷，讓人頭疼不已；如何使工作人員徹底脫離枯燥的數(shù)據(jù)文字報表，實(shí)現(xiàn)三維可視化，是許多業(yè)務(wù)部門都急于解決的問題，利用不斷發(fā)展的信息技術(shù)做好設(shè)備及檢維修管理也就成為了一個引人關(guān)注的問題。

三維數(shù)字化工廠是基于地理信息系統(tǒng)平臺和信息交流平臺而開發(fā)打造的，它將相關(guān)數(shù)據(jù)植入到系統(tǒng)中，整個生產(chǎn)廠區(qū)的所有配套設(shè)施進(jìn)行1∶1三維建模；操作人員能迅速、直觀、清晰的了解生產(chǎn)廠區(qū)的狀態(tài)，廠區(qū)范圍內(nèi)的建筑、工藝設(shè)備、管件、地下管網(wǎng)、電纜、光纜均清晰可見，通過與生產(chǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合，能動態(tài)地查看整個生產(chǎn)廠區(qū)的實(shí)時情況，為企業(yè)安全生產(chǎn)和應(yīng)急管理的工作提供良好的管理和監(jiān)控平臺。

設(shè)備管理信息化可以使設(shè)備管理工作從粗放型管理走向科學(xué)性、規(guī)范性動態(tài)管理，并向多功能方向發(fā)展。數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)層，設(shè)備模型化＋可視化＋設(shè)備信息數(shù)字化，專門針對地下管網(wǎng)系統(tǒng)孕育而生，運(yùn)用三維GIS系統(tǒng)將生產(chǎn)廠區(qū)相關(guān)設(shè)施的地理信息、管線設(shè)備圖形信息以及維護(hù)監(jiān)控信息進(jìn)行一體化管理，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能和空間分析功能有利于對生產(chǎn)廠區(qū)內(nèi)管網(wǎng)進(jìn)行全方位的監(jiān)測、管理和及時的維護(hù)。數(shù)字化工廠涵蓋了設(shè)備動、靜態(tài)參數(shù)滿足了機(jī)動設(shè)備處和維修工作人員的需求，又可以讓生產(chǎn)部門、財務(wù)部門、物資采購人員直觀的了解設(shè)備，使信息資源在時間、空間上分布更加合理，達(dá)到數(shù)據(jù)集成的初步效果。

3 數(shù)字化工廠的目標(biāo)

數(shù)字化工廠的具體內(nèi)容應(yīng)該是構(gòu)建一個三維虛擬工廠，集成大量的圖紙和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化工廠可以直觀地查詢和展示各類管線、設(shè)備以及裝置的位置、模型和參數(shù)，能夠在虛擬空間完成各種模擬和測量，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等部門提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持的管理環(huán)境。

3.1 生成直觀的管線、設(shè)備及裝置三維模型

包括地上地下，三維立體展示整個工廠物理分布情況及設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。管理人員能夠方便靈活獲取裝置、罐區(qū)、管線等基礎(chǔ)三維信息，以及工程設(shè)計(jì)信息、動態(tài)運(yùn)行信息，為生產(chǎn)指揮、設(shè)備保養(yǎng)、運(yùn)行維護(hù)提供可靠信息支撐。可實(shí)現(xiàn)動土、動火、有限空間管理的三維可視化。

3.2 信息分類管理和查詢

數(shù)字化工廠集成了大量的設(shè)備、管線以及裝置的圖紙和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括工程設(shè)計(jì)文檔、技改技措文檔、各種管理文檔等各種格式文檔，可以建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范，對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，管理人員能夠?qū)φ麄€工廠的裝置、罐區(qū)、管線等按設(shè)備進(jìn)行可視化查詢，為工廠大修、搶修及日常維修、演練和管理提供完整的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4 數(shù)字化工廠的實(shí)施

信息化項(xiàng)目的使用效果屢遭詬病，業(yè)務(wù)部門普遍認(rèn)為信息化項(xiàng)目只是錦上添花，對他們的實(shí)際業(yè)務(wù)幫助不大，這是信息系統(tǒng)只重建設(shè)，不重應(yīng)用的結(jié)果。信息化項(xiàng)目要想達(dá)到實(shí)用性效果，還需要包涵很多內(nèi)容，數(shù)據(jù)管理、需求管理和溝通管理變得十分重要，而這些方面在項(xiàng)目實(shí)施時很容易不被重視甚至被忽略。

4.1 注重用戶的需求調(diào)研

據(jù)統(tǒng)計(jì)80%以上的信息化項(xiàng)目失敗都是因?yàn)轫?xiàng)目的需求不確定造成的，而需求的經(jīng)常變動大部分都是因?yàn)槲覀儾荒軓目蛻舻慕嵌瘸霭l(fā)分析和發(fā)掘需求。一個成功的項(xiàng)目應(yīng)該很好的解決兩個問題，那就是“我們可以幫助業(yè)務(wù)部門解決什么問題？我們能給業(yè)務(wù)部門帶來什么價值，能給他們的工作帶來什么樣的方便和收益”，這樣才能引起業(yè)務(wù)部門的關(guān)心和關(guān)注。所以需求調(diào)研和分析也是非常重要的一步，要了解業(yè)務(wù)流程、變更管理、需求跟蹤、需求驗(yàn)證和確認(rèn)等重要內(nèi)容。

4.2 做好溝通管理和沖突管理

數(shù)字化工廠作為一個綜合類的大型信息系統(tǒng)，設(shè)計(jì)之初能準(zhǔn)確捕獲用戶需求幾乎是不可能的，這就需要經(jīng)常與業(yè)務(wù)部門進(jìn)行溝通，同時還需要對業(yè)務(wù)人員進(jìn)行項(xiàng)目的基本知識培訓(xùn)，讓他們更好的了解軟件項(xiàng)目開發(fā)的過程和步驟，以提高他們對開發(fā)高質(zhì)量業(yè)務(wù)需求重要性的認(rèn)識水平。項(xiàng)目組成員的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)和業(yè)務(wù)背景往往與業(yè)務(wù)部門干系人存在很多不同，構(gòu)成了雙方在相互信任、理解和溝通方面的若干障礙，當(dāng)項(xiàng)目運(yùn)轉(zhuǎn)時，總有不合理、不規(guī)范、違背常規(guī)的情況暴露出來，這時就必須要運(yùn)用人際交往手段來彌補(bǔ)和促進(jìn)工作角色之間關(guān)系的和諧。一些非正式的交往和溝通手段提供了更多可供選擇的辦法來解決爭端，使他們愿意共享技術(shù)、信息，直至相互信任，營造出融洽、和諧、愉快的工作環(huán)境，從而達(dá)到管理制度無法促成的崗位或部門間的默契配合，以此來保證流程的暢通，促使信息化系統(tǒng)得以順利組織和實(shí)施。

4.3 項(xiàng)目實(shí)施綜述

項(xiàng)目整體管理是項(xiàng)目管理中一項(xiàng)綜合性和全局性的管理工作，項(xiàng)目經(jīng)理必須按照《信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理》的五大過程組和九大知識領(lǐng)域，從整體上權(quán)衡各個分項(xiàng)目標(biāo)，執(zhí)行科學(xué)合理的詳細(xì)管理工作計(jì)劃，對項(xiàng)目實(shí)施中的潛在風(fēng)險進(jìn)行識別，分析，規(guī)避負(fù)面影響，把握正面機(jī)會，定期對項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督，指導(dǎo)，保障項(xiàng)目按管理計(jì)劃既定基線運(yùn)行，加強(qiáng)項(xiàng)目相關(guān)干系人的溝通，以保障項(xiàng)目成功實(shí)施。

業(yè)務(wù)部門所做的工作、所起的作用是不可忽視的，他們參與該工作的積極性直接決定了信息化進(jìn)展程度的快慢、信息化系統(tǒng)水平的高低。數(shù)字化工廠的建立最后還是要有人去用，利用各種有用的數(shù)字化資源為生產(chǎn)管理服務(wù)，因此用戶的“想法”特別重要，數(shù)據(jù)則根據(jù)用戶的應(yīng)用需求來確定。用戶有想法準(zhǔn)備用來使用和分析的數(shù)據(jù)，我們優(yōu)先植入系統(tǒng)，以“應(yīng)用”促“建設(shè)”，是信息化項(xiàng)目接地氣的重要方法。業(yè)務(wù)部門更多的是關(guān)注管理和業(yè)務(wù)，對信息系統(tǒng)的實(shí)施不會積極主動的參與，一般也不會派駐專人進(jìn)入項(xiàng)目實(shí)施組，通常只有一名業(yè)務(wù)聯(lián)系人。數(shù)字化工廠改變了傳統(tǒng)工作模式，本身就會遇到阻力，在沒有給業(yè)務(wù)人員帶來便利的同時，必然會引起抵觸情緒。

數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)量十分巨大，實(shí)施周期長，實(shí)施人員一定要主動與業(yè)務(wù)部門的人員進(jìn)行融合溝通。信息系統(tǒng)的宗旨就是提高工作效率，給業(yè)務(wù)人員的工作帶來便利，實(shí)施前首先要了解和掌握業(yè)務(wù)的工作流程，知道業(yè)務(wù)部門關(guān)心的是哪些設(shè)備參數(shù)，經(jīng)常變化的動態(tài)數(shù)據(jù)有哪些，在檢維修流程中他們最繁瑣的是哪些環(huán)節(jié)，信息系統(tǒng)能否給他們帶來實(shí)用性的幫助，這樣針對性的與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)起來，就比較容易引起業(yè)務(wù)部門的關(guān)心和關(guān)注。

4.4 應(yīng)用范圍梳理

數(shù)據(jù)的組織與管理工作也十分重要，很多信息系統(tǒng)重建設(shè)、輕應(yīng)用和數(shù)據(jù)管理，造成爛尾樓的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)就像是人體的血液，有了血液系統(tǒng)才能形成一個有活力的有機(jī)體，業(yè)界流傳很廣的一句話是“三分技術(shù)，七分管理，十二分?jǐn)?shù)據(jù)”，可見數(shù)據(jù)的重要性。煉化企業(yè)一套裝置設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、錄入通常需要一個月時間，給業(yè)務(wù)人員帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，并且數(shù)據(jù)很容易出現(xiàn)收集不全、丟失或錄入錯誤的情況，數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行采集、錄入、整理、歸納、提煉等一系列過程，才能有應(yīng)用價值，所以數(shù)據(jù)的管理一定要采取靈活、機(jī)動的策略。數(shù)據(jù)建設(shè)采用層層推進(jìn)的策略，不要期望數(shù)據(jù)的管理能一步到位；做好數(shù)據(jù)建設(shè)的組織與管理工作；做好基礎(chǔ)資料的后續(xù)維護(hù)。

數(shù)據(jù)質(zhì)量是數(shù)據(jù)的生命，錯誤的數(shù)據(jù)不但沒有任何意義，而且干擾生產(chǎn)。外界環(huán)境和生產(chǎn)情況在不斷變化，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度是個相對的概念，目前數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并不代表一直都準(zhǔn)確，所以對于靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)都要不斷調(diào)整和優(yōu)化，這是長期的、無止境的。

總之，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理是個艱苦細(xì)致的工作，數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高是個漸進(jìn)和求精的過程。實(shí)施信息系統(tǒng)的企業(yè)一定要高度重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理，使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)達(dá)到了及時性、準(zhǔn)確性和完整性的要求?；A(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備這項(xiàng)工作的重點(diǎn)不是在數(shù)據(jù)本身，嚴(yán)密的計(jì)劃和合理的組織才是完成這項(xiàng)艱巨工作的最好手段。同時利用已經(jīng)提供的各類分析工具進(jìn)行分析應(yīng)用。

5 結(jié)語

數(shù)字化工廠是一個龐大的綜合性管理、展示、查詢和培訓(xùn)平臺，它是對現(xiàn)有信息化系統(tǒng)的提升和更高層次的應(yīng)用。建成一個完整的煉油企業(yè)數(shù)字化工廠環(huán)境，并在這個龐大的虛擬空間上建設(shè)各種分析應(yīng)用、模擬演示等各種各樣的高級應(yīng)用，有著強(qiáng)大的應(yīng)用空間和前景。但目前還處于摸索和實(shí)踐的階段，要達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)還有很長的路要走。

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