基于專業(yè)平臺的工業(yè)項目數(shù)字化交付探究

賀永金 孫冠華 韓曉彤 孫建斌 王繼東

摘? 要：航天工程公司擁有行業(yè)唯一的國家粉煤氣化技術(shù)工程研究中心，通過探索和合作，公司建設了數(shù)字化交付平臺，將工程公司與業(yè)主的合作再往前推進一步。本文闡述了數(shù)字化交付平臺AVEVA NET的建設思路、過程及建設效果，剖析了數(shù)字化交付標準實施細節(jié)，并分析建設中存在的難點，分享解決對策，希望對后續(xù)化工項目數(shù)字化交付平臺建設提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：煤化工? 數(shù)字化交付? AVEVA NET? 分析對比? 智能工廠

中圖分類號：TP278? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0005-04

Abstract： Changzheng Engineering Co.， Limited is the only one which possesses a national engineering research center of pulverized coal gasification technology in the industry. The company has built digital delivery platform through exploration and cooperation to further advance the cooperation between the company and the business owner. This paper demonstrates the ideas and process of AVEVA NET platform construction， analyzes the details in implementing digital delivery standards and the difficulties during the construction， shares the solutions and hopes to provide reference for the construction of digital delivery platform of subsequent chemical projects.

Key Words： Coal chemical industry; Digital delivery; AVEVA NET; Analysis and comparison; Intelligent factory

《中國制造2025》提出加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向;隨后，工業(yè)和信息化部2015年公布了首批國家級智能制造試點示范項目，將智能制造向?qū)嵤用嫱七M了一步，其將試驗重點方向之一定為“智能工廠”。而“數(shù)字化交付”是“智能工廠”的主要數(shù)據(jù)來源，是其重要組成部分，目前該領(lǐng)域的應用實踐得到了廣大學者和工程師的關(guān)注[1-5]。

數(shù)字化交付（digital handover），對工程建設階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建至移交的工作過程，涵蓋信息交付策略制定、交付基礎制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交和信息驗收[6]。隨著政策的不斷傾斜以及數(shù)字化交付技術(shù)的不斷成熟，越來越多的業(yè)主及工程公司投入精力提高數(shù)字化交付的建設及應用能力。

本文基于航天工程公司在數(shù)字化交付平臺建設中的實踐總結(jié)和創(chuàng)新研究，通過闡述平臺建設思路、過程，剖析數(shù)字化交付標準實施細節(jié)，分析建設中存在的難點，分享解決對策，希望對后續(xù)化工項目數(shù)字化交付平臺建設提供一定的借鑒。

1? 數(shù)字化交付平臺選擇

航天工程公司擁有我國完全獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的“航天粉煤加壓氣化技術(shù)”。廣泛應用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣、煤制油、煤制氫、IGCC發(fā)電等多個領(lǐng)域，在粉煤氣化爐領(lǐng)域市占率達到50%[7]。

由于公司選用的數(shù)字化軟件各專業(yè)特色明顯，并不屬于一個平臺，而需要將不同特性的軟件數(shù)據(jù)集成到一個交付平臺，要求數(shù)字化交付平臺的兼容性極好。航天工程公司從軟件接口的成熟度、軟件市場占有率、業(yè)主對平臺的要求等方面考慮，最終選擇了AVEVA NET作為公司的數(shù)字化交付平臺。

2? 數(shù)字化交付平臺建設

2.1 數(shù)字化交付方案架構(gòu)

本文采用的數(shù)字化交付平臺為AVEVA NET，該平臺基于位號、三維數(shù)字化模型、P&ID圖為索引，在建設期通過數(shù)字化交付實現(xiàn)針對工廠的各種數(shù)據(jù)資料的分類、收集、整理、審批，并最終移交給運營維護團隊的過程，實現(xiàn)在移交一個物理工廠的同時，移交一個三維數(shù)字化的工廠，并在運維階段實現(xiàn)與生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，為工廠生產(chǎn)運行管理提供服務，最終實現(xiàn)面向全生命周期的三維數(shù)字工廠 [8]。數(shù)字化交付作為全生命周期管理的基礎，首先將建設期數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)平臺當中，其中包括設計、采購、施工直至運行的各方數(shù)據(jù)，同時，預留運維期數(shù)據(jù)導入接口，以實現(xiàn)維修數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)的后期錄入。通過平臺，可實現(xiàn)基建期及運維期的各項功能應用，包括信息分類管理、可視化報表、三維可視化瀏覽、信息熱點關(guān)聯(lián)等基本功能，還可實現(xiàn)包括信息共享、生產(chǎn)準備協(xié)助等基建期應用，為項目建設提供數(shù)據(jù)支撐。在后期運維期，交付內(nèi)容可實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)向動態(tài)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，進一步構(gòu)建數(shù)字工廠。圖1是本項目AVEVA NET數(shù)字化交付方案構(gòu)架。

2.2 數(shù)字化交付平臺建設過程

本文通過平臺建設的第一個應用項目“廣西華誼能源化工有限公司工業(yè)氣體島項目氣化裝置”（簡稱華誼項目）為實際案例，介紹平臺建設的要點。

（1）第一步工作為需求分析。華誼項目對數(shù)字化交付提出了統(tǒng)一要求，簡化了需求分析的需求收集階段，可以直接針對統(tǒng)一規(guī)定進行分析?？梢苑譃榛A數(shù)據(jù)分析、工程類庫定義、工程信息編碼規(guī)則三個方面。

基礎數(shù)據(jù)分析基于華誼項目的數(shù)字化統(tǒng)一規(guī)定開展，將規(guī)定中對于平臺配置相關(guān)的要求分解分析，將統(tǒng)一規(guī)定條目化。如表1為對規(guī)定中其中二份文件的數(shù)據(jù)分析。

工程類庫是 AVEVA NET 實施的基礎，類庫是能夠交付可靠工程數(shù)據(jù)的關(guān)鍵因素，主要包含專業(yè)定義，文檔類型定義，工程位號類型定義，工程屬性定義，（見表2）計量單位定義[9]。

工程信息編碼規(guī)則主要含位號編碼規(guī)則、圖文編碼規(guī)則兩類，可以輔助文件的信息識別，通過編碼規(guī)則確定文件的主項、介質(zhì)、管道等級、設備分類等，通過編碼對圖紙內(nèi)部的設備、管道、儀表等位號進行活化提取。

（2）第二步工作為平臺配置部署。

AVEVA NET通過一系列的Gateway來處理各種數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動抽取、自動關(guān)聯(lián)。在AVEVA數(shù)字化交付平臺上，數(shù)據(jù)/文件從數(shù)據(jù)源系統(tǒng)中導出，然后再通過AVEVA NET Gateway將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成AVEVA NET 能識別的數(shù)據(jù)格式并導入系統(tǒng)，用戶便可以在數(shù)字化交付平臺上進行瀏覽。

數(shù)字化交付平臺的數(shù)據(jù)來源有多種形式，包括三維模型、二維圖紙、激光掃描點云數(shù)據(jù)、技術(shù)文件、材料和設備屬性參數(shù)等信息。AVEVA對最常用數(shù)據(jù)源提供了標準的Gateway模塊，一些Gateway用來處理CAD數(shù)據(jù)（例如，PDMS Gateway，AutoCAD Gateway），它們可以讀取多種CAD格式并且可以生成中性的格式，這些格式可以被AVEVA NET Portal或其他企業(yè)門戶頁面來瀏覽，同時，它們也生成描述文件關(guān)鍵內(nèi)容和關(guān)系的XML文件，通過這種文件提供的數(shù)據(jù)，可以在AVEVA NET中建立起描述這些文件的元數(shù)據(jù)信息。

2.3 系統(tǒng)建設效果

粉煤氣化裝置的三維模型、圖文檔、工程表單等信息發(fā)布至AVEVA NET后，會以裝置為單位進行信息整合，以便在AVEVA NET可以按照各種使用習慣、用途進行組織、關(guān)聯(lián)，形成多種樹狀導航結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

信息上載到數(shù)字化交付平臺后，將提供方便快捷的可視化展示，包含三維模型、關(guān)聯(lián)關(guān)系文檔、具體位號屬性、運維期數(shù)據(jù)等等，具體如圖3所示。系統(tǒng)提供工具實現(xiàn)基于位號的自動關(guān)聯(lián)和基于網(wǎng)狀的關(guān)聯(lián)關(guān)系互相信息參考，同時對數(shù)據(jù)進行完整性、準確性、一致性校驗檢查，來控制信息的質(zhì)量;對不完整、不準確的數(shù)據(jù)提供報表功能。平臺建設完成后提供了一個可視化、相互關(guān)聯(lián)的項目數(shù)據(jù)庫，提供多種查詢方法，如依據(jù)分類原則在樹狀目錄結(jié)構(gòu)中直接查找，依據(jù)位號編碼規(guī)則，選擇輸入多種屬性，進行組合精確查詢等方式，為數(shù)字化工廠提供了數(shù)據(jù)基礎。

同時，平臺可自動及自定義生成多種報表，如數(shù)據(jù)處理報告（圖4）、數(shù)據(jù)量報告、瀏覽清單等。數(shù)據(jù)處理報表，可在數(shù)據(jù)形成階段對數(shù)據(jù)源準確性、完整性進行檢查，也可對多次處理結(jié)果進行比對分析，直觀提供數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

難點：

如何把控需求分析的準確性。

對策：

其一，提前策劃，對整個工廠和交付系統(tǒng)有總體布局。組建業(yè)主、PMC、工程公司和供應商團隊，編寫完成的數(shù)字化統(tǒng)一規(guī)定，做到了從全局策劃，細節(jié)考慮的比較周全。如：圖框logo格式，命名的統(tǒng)一，對全廠的圖紙?zhí)幚碛休^大作用。

其二，與設計團隊做好溝通，目前的項目大部分是設計現(xiàn)行，設計有自身的編碼規(guī)則和繪圖要求，數(shù)字化要求和設計要求會有重合部分，此部分內(nèi)容需及時溝通統(tǒng)一。如：專業(yè)編碼的一致，電子文件命名的一致等。

其三，實施團隊的選擇，航天工程公司數(shù)字化交付平臺由實施經(jīng)驗相當豐富的平臺團隊搭建，補充了不少需求團隊未考慮的問題，如：模型的大小對瀏覽效果的影響，特殊字符，外部參照可能存在顯示內(nèi)容完整性的影響等。

3? 數(shù)據(jù)移交

數(shù)字化交付的最終目的是“交付”，交付一個節(jié)點，但是設計是一個過程，如何保障數(shù)據(jù)交付的及時性、完整性、規(guī)范性是交付過程中需要關(guān)注的重點。

難點：

在設計結(jié)束時，統(tǒng)一收集交付數(shù)據(jù)，存在幾點問題。

（1）整理時間長，可能影響交付進度。

（2）收集齊全數(shù)據(jù)和文件難度增加。

（3）設計過程中如有不符合數(shù)字化要求的文件難以發(fā)現(xiàn)。

（4）設計人員需根據(jù)設計和數(shù)字化兩方面要求，重復做兩遍資料整理工作。

對策：

在設計過程中對文件進行實時收集整理，最好有專門的設計文件管理系統(tǒng)。航天工程公司建設了設計過程管控和文件歸檔一體化的設計文件協(xié)同管理系統(tǒng)。通過建設設計文件協(xié)同管理平臺和數(shù)字化交付平臺接口，實現(xiàn)設計過程管控和交付無縫銜接。同時，數(shù)字化交付平臺從協(xié)同管理數(shù)據(jù)庫調(diào)取數(shù)字化交付物后，可根據(jù)數(shù)字化交付要求對交付物進行自動命名及分類管理，縮短了交付時間。本項目數(shù)字化交付平臺與設計文件協(xié)同管理平臺接口邏輯及交付流程分別如圖5及圖6所示。

4? 結(jié)語

數(shù)字化交付作為數(shù)字化工廠的重要數(shù)據(jù)來源，已經(jīng)越來越受到重視。在可預見的未來，數(shù)字化交付極有可能成為一個工程公司必要的能力之一。本文通過航天工程公司數(shù)字化交付平臺建設過程中的點點滴滴，簡明闡述了平臺建設的過程，對其中的難點和解決對策做了重點描述。愿與大家一起為工程數(shù)字化添磚加瓦。

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