面向數(shù)字化工廠建設(shè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

李修明 趙成龍 齊萌蒙

(1.廣西機(jī)械工業(yè)研究院有限責(zé)任公司,廣西南寧 537000;2.北部灣大學(xué),廣西欽州 535011;3.中交一公局第四工程有限公司,廣西南寧 537000)

0 引言

數(shù)字化工廠將數(shù)字信息與人工智能算法相結(jié)合,再進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)涵的深度挖掘,從而完善智能化的應(yīng)用。智能制造的最終目的是全方位實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,而智能化的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的應(yīng)用對數(shù)字化工廠的效率、質(zhì)量與效益也有著極大的影響。

1 數(shù)字化工廠技術(shù)概念

我們所講的數(shù)字化工程主要是,利用互聯(lián)網(wǎng)將所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行工程模擬,在整個(gè)模擬過程當(dāng)中要做出報(bào)告分析,不斷對其進(jìn)行優(yōu)化。這樣才能夠起到一定的效果。然而很多數(shù)字化工廠,他在模擬和數(shù)字制造,技術(shù)應(yīng)用方面,自身具備很好的優(yōu)勢特點(diǎn),而且在設(shè)計(jì)和制造過程中有著非常好的聯(lián)系。當(dāng)前的數(shù)字化工廠具備著很多不同的性能能夠在整個(gè)過程當(dāng)中產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)信息,并且做出質(zhì)量監(jiān)控,不僅如此,還能對整個(gè)工廠的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益作出增多,生產(chǎn)質(zhì)量也會(huì)變得更高。這對于現(xiàn)代企業(yè)來講是一個(gè)非常好的助力。將數(shù)字化工廠應(yīng)用在所有產(chǎn)品的制造過程當(dāng)中,它能夠以數(shù)字的形式展現(xiàn)出相關(guān)的流程。與此同時(shí),它能夠讓相關(guān)工作人員對于產(chǎn)品的實(shí)際制造過程有更多的掌握,對于質(zhì)量也能夠做好提前把控,如果在某個(gè)環(huán)節(jié)之中發(fā)生故障問題,就能夠更加具備針對性的對其進(jìn)行解決,這樣整個(gè)企業(yè)在實(shí)際制造過程當(dāng)中就能夠?qū)⒆罱K質(zhì)量進(jìn)行保證,整個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際管控和企業(yè)未來的發(fā)展都得到了很好的推動(dòng)[1]。

2 數(shù)字化工廠架構(gòu)

如果想要將數(shù)字化工廠的實(shí)際架構(gòu),做出整理就需要對產(chǎn)品的生命周期和系統(tǒng)層級作出良好的分析,這樣才能夠讓整個(gè)數(shù)字世界和物理世界進(jìn)行相互更替。(1)所謂的產(chǎn)品生命周期,主要是根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì),工藝步驟的確定,服務(wù)保障等這些能夠讓活動(dòng)變得更有價(jià)值,能夠形成一條鏈?zhǔn)降姆?wù)。在生命周期之中的每個(gè)項(xiàng)目相互之間都有著一定的聯(lián)系,而且它們都具備良好的作用。(2)系統(tǒng)層級。在整篇文章之中是根據(jù)數(shù)字化工程建設(shè)的系統(tǒng)作出分析的。(3)在所有的設(shè)備資源以及控制層方面,他們具備很多硬件設(shè)備,有傳感器、條碼、機(jī)器機(jī)械和裝置,以及電力、燃?xì)?、能源等。除此之外它還包括了和硬件設(shè)備關(guān)系相對比較緊密,能夠做出編程的控制器。與此同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場,采集到的數(shù)據(jù)和監(jiān)視系統(tǒng)得到的材料,做出很好的分析。他們都是讓企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的技術(shù)得到優(yōu)化的措施。(4)數(shù)據(jù)庫從它之中有很多設(shè)計(jì)類型,制造類型以及管理類型的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。不同類型的數(shù)據(jù)庫,他們之中都有著自己的知識(shí)和數(shù)據(jù)。能夠?yàn)檎麄€(gè)數(shù)字化工程的實(shí)際框架建設(shè)提供良好的參考。(5)在管理層之中,它能夠讓設(shè)計(jì)部門的各項(xiàng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)得到良好管理,讓公益部門的各項(xiàng)工藝技術(shù)得到很好的協(xié)調(diào),生產(chǎn)部門的實(shí)際執(zhí)行系統(tǒng)也會(huì)變得更加方便。(6)協(xié)同層。它主要包括產(chǎn)品的實(shí)際生命周期管理,企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng),供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)以及客戶關(guān)系,管理系統(tǒng)等。而且它可以根據(jù)互聯(lián)網(wǎng),具有的信息作出貢獻(xiàn),讓客戶和企業(yè)之間各部門的工作更加協(xié)調(diào),在一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈之中不同的企業(yè)之間也能夠得到更好的結(jié)合。

3 數(shù)據(jù)應(yīng)用方案

3.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)貫通

在企業(yè)之中不同的層級之間應(yīng)用數(shù)據(jù)貫通方式之后能夠?qū)⒉煌男畔⑦M(jìn)行聯(lián)系,而且可以設(shè)計(jì)出相關(guān)的數(shù)據(jù),讓整個(gè)生產(chǎn)線在傳遞過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)得到及時(shí)統(tǒng)計(jì),不用再次進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

3.1.1 企業(yè)信息化平臺(tái)數(shù)據(jù)互通

在企業(yè)對數(shù)據(jù)進(jìn)行制造的過程當(dāng)中,基本都是按照產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型,做出設(shè)計(jì),然而在具體策劃方面,就是對整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的具體信息作出檢測。在工藝設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)檢測過程當(dāng)中所需要的流程文件以及相關(guān)要求,都需要按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通過對WMS、ERP等各系統(tǒng)上作出統(tǒng)一的傳送,這樣能夠在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中作為基礎(chǔ)憑證,在所有的數(shù)據(jù)完全傳送之后,需要對它作出科學(xué)合理的應(yīng)用,并且對其他設(shè)備作出共享。在企業(yè)中數(shù)據(jù)總線就是整體信息分析的平臺(tái)它能夠?qū)⒉煌到y(tǒng)之間的工作進(jìn)行有效聯(lián)系。

3.1.2 生產(chǎn)線執(zhí)行數(shù)據(jù)與企業(yè)信息平臺(tái)互通

所有的工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)都是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的,相關(guān)部門進(jìn)行審核之后可以作為實(shí)際生產(chǎn)和制造過程當(dāng)中,具備指導(dǎo)性的依據(jù)。除此之外還能對整個(gè)系統(tǒng)作出有效的管理,除此之外,企業(yè)的所有數(shù)據(jù)平臺(tái)和生產(chǎn)線是完全貫通的,而且他們需要按照不同的類型,對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼怼?/p>

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的作用

等具體的工藝文件以及相關(guān)程序等完全下發(fā)到生產(chǎn)線之后,工作人員質(zhì)量生產(chǎn)問題和設(shè)備狀況等,所需要管理的數(shù)據(jù)都需要從基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)上進(jìn)行收集,而且,還需要在控制系統(tǒng)方面進(jìn)行有效獲取。然而對于數(shù)據(jù)的采集可以分為自動(dòng)采集和人工手動(dòng)采集兩種類型,根據(jù)企業(yè)的具體需求來,確定使用哪種采集方式。最終的目的就是將數(shù)字化信息具體的要求得到充分的滿足,無論在制造還是管理方面,都需要利用最小的工作單位將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一收集。以下是所需要用到的幾個(gè)方面。

3.2.1 質(zhì)量檢驗(yàn)文件的填寫

對于整個(gè)工藝設(shè)計(jì)方面,必須要按照質(zhì)檢策劃出的具體要求進(jìn)行,所有的質(zhì)量管控方面和工藝執(zhí)行環(huán)節(jié)都需要保持一致,在整個(gè)工作崗位進(jìn)行具體工藝操作時(shí)一定要按照對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)采集,與此同時(shí)需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,在對質(zhì)量檢測過程當(dāng)中,按照真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行文件填寫。

3.2.2 管理數(shù)據(jù)指標(biāo)分析

在工藝,實(shí)際生產(chǎn),質(zhì)量和設(shè)備以及工作人員等方面,為了確保他們的各項(xiàng)管理得到充分的滿足,所以在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中所采集的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)化成相關(guān)語言進(jìn)行使用。單純的數(shù)據(jù)展示是無法將管理內(nèi)部的問題完全進(jìn)行解決的。因此在所有數(shù)據(jù)完全被采集之后,需要對他作出合理的邏輯分析,讓相關(guān)數(shù)據(jù)形成一定的指標(biāo),比如說在設(shè)備利用率以及工位使用等方面。

3.3 關(guān)鍵指標(biāo)評價(jià)

在工位當(dāng)中,所有的數(shù)據(jù)內(nèi)容相當(dāng)?shù)呢S富,而且他們的類型也是多種多樣的,在收集過程當(dāng)中所有的數(shù)據(jù)都要做出統(tǒng)一管理,然后再對生產(chǎn)線企業(yè)以及各區(qū)域之間做出篩選和整理,在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求之下,要對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換。在基礎(chǔ)管理方面,要對所有數(shù)據(jù)指標(biāo)作出分析,然后再將相關(guān)的管理理念和具體要求進(jìn)行結(jié)合,這樣整個(gè)指標(biāo)的評價(jià),具體實(shí)施和管理規(guī)定都能夠得到合理的設(shè)計(jì),將數(shù)據(jù)的實(shí)用性和可行性更好的提高。

3.4 事件管理中心

在對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和收集的過程當(dāng)中,相關(guān)的管理指標(biāo)就已經(jīng)初步形成,所有的指標(biāo)管理完全達(dá)到要求之后,整個(gè)生產(chǎn)線就可以完全進(jìn)行運(yùn)營,然而在這個(gè)過程當(dāng)中,要對超過管理指標(biāo)的一些異常事件,按照相關(guān)責(zé)任,進(jìn)行管理。不同的責(zé)任部門需要對超閥值指標(biāo)和異常事件的具體狀況進(jìn)行解決,給他們發(fā)生的原因進(jìn)行分析并且制定相關(guān)措施,讓整個(gè)管理效率更好的做出提升。

4 數(shù)字化交付概述

在當(dāng)前化工產(chǎn)業(yè)所開展的各項(xiàng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,在整個(gè)過程當(dāng)中都會(huì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用,將為好的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行標(biāo)出。與此同時(shí)采用和數(shù)字化相結(jié)合的文檔,讓整個(gè)位號基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的文檔,進(jìn)行歸類,再向相關(guān)業(yè)主進(jìn)行溝通的過程當(dāng)中,能夠交出完整的數(shù)據(jù)庫。

在利用數(shù)字化進(jìn)行交付的環(huán)節(jié)當(dāng)中,它的主要核心有三維模型,數(shù)據(jù)文檔以及其他相關(guān)的聯(lián)系,所以整個(gè)企業(yè)需要在交付標(biāo)準(zhǔn)方面,對這三種類型作出實(shí)際的規(guī)定。在整個(gè)階段所產(chǎn)生的模型,數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)的圖紙,采購階段的裝箱清單,說明書,質(zhì)量證明文件,以及施工階段產(chǎn)生的施工記錄,實(shí)驗(yàn)報(bào)告等,都屬于需要進(jìn)行交付的范圍。在整個(gè)數(shù)字交付的相關(guān)條件之下,需要將這些文檔全部轉(zhuǎn)為pdf進(jìn)行備份儲(chǔ)存。除此之外還需要讓整個(gè)文檔的內(nèi)容方便尋找,所以在對文檔進(jìn)行處理過程當(dāng)中,需要將有聯(lián)系的數(shù)字全部進(jìn)行文檔編碼。通過這樣的方式來將整個(gè)文檔作出分類管理,并且在需要查詢的時(shí)候更加方便[2]。

4.1 數(shù)字化交付的基本條件

如果想要將整個(gè)數(shù)字化交付完成得更好就需要滿足一定的條件并且對其進(jìn)行更深層次的設(shè)計(jì)。但是,設(shè)計(jì)公司需要提供的就是一個(gè)較為完善的數(shù)字化模型,但是這個(gè)模型的實(shí)際設(shè)計(jì)水平,完全代表整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。與此同時(shí),對模型的設(shè)計(jì)需要用到很多專業(yè)知識(shí),數(shù)字化的集成度才會(huì)變得更高。除此之外如果和這個(gè)模型相關(guān)的專業(yè),都需要參與到整個(gè)工作之中,這樣才能夠確保相關(guān)水平,達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字之間的聯(lián)系非常的大,就需要讓他滿足一定的計(jì)劃要求,而且根據(jù)數(shù)字化交付的實(shí)際流程,需要全部打通之后,將不同環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系,完美進(jìn)行解決,這樣才能夠?qū)⒄麄€(gè)數(shù)字化工廠的基本模型進(jìn)行建立。全部打通之后還需要建立一個(gè)交互平臺(tái),將不同專業(yè)的信息資料進(jìn)行收集,所有收集完畢之后需要對其進(jìn)行很好的整理,這樣,再進(jìn)行交付的時(shí)候,可以利用數(shù)據(jù)化的方式進(jìn)行移交。在當(dāng)前很多工程設(shè)計(jì)軟件公司在這方面有非常好的解決方式。舉例來講,在我們中國的石化工程建設(shè)有限公司當(dāng)中,他所建立的元壩項(xiàng)目就通過相關(guān)平臺(tái)將所有工作進(jìn)行展開,在整個(gè)過程當(dāng)中他們利用的都是數(shù)字化平臺(tái),而且結(jié)合相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),能夠?qū)⑺械臄?shù)據(jù)全部進(jìn)行整合。完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化自動(dòng)發(fā)布軟件數(shù)據(jù)的功能。不僅如此,它將整個(gè)數(shù)字化交付的過程,基本上已經(jīng)完善,這更好的將EPC的管理實(shí)際效果進(jìn)行了提升?；旧纤麑儆谝豁?xiàng)成功的案例,在整個(gè)業(yè)界得到了非常好的評價(jià),而且讓相關(guān)企業(yè)對于數(shù)字化工廠實(shí)際建設(shè)有了更多的展望。將數(shù)字化作為基礎(chǔ)分析,然后對其進(jìn)行研究在未來發(fā)展中能夠?qū)⑺龀龈玫耐黄?這也是在對數(shù)據(jù)應(yīng)用方面展現(xiàn)的最好成果[3]。

4.2 交付處理

(1)所有技術(shù)文件的發(fā)布,數(shù)字化教授的劇,技術(shù)文件發(fā)布的實(shí)際過程等,都需要利用不同的形式來將所有信息進(jìn)行采集,所有結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù),完成采集之后,需要對他們利用模板進(jìn)行填報(bào),文件上傳等。(2)將所有的信息進(jìn)行提交。在整個(gè)提交的過程當(dāng)中,所選定的平臺(tái)一定要具備項(xiàng)目管理采購施工等各項(xiàng)信息接口的全部聯(lián)系。能夠?qū)⒊邪趟桓兜木唧w成果,從數(shù)據(jù)庫或者相關(guān)工具中進(jìn)行提取,能夠?qū)⑺械男畔?更方便的做出集合導(dǎo)入。如果所有的信息需要利用人工錄入或者文件批量導(dǎo)入的方式做出提交的話,在前期就需要將平臺(tái)相關(guān)配置的模板進(jìn)行應(yīng)用。(3)對于結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)和模板,所采集出的各項(xiàng)信息,都需要在整個(gè)交互平臺(tái)上進(jìn)行關(guān)系梳理。相關(guān)應(yīng)用單位在實(shí)際執(zhí)行過程當(dāng)中,也需要根據(jù)具體項(xiàng)目實(shí)際的需要,對其進(jìn)行完善和優(yōu)化。為了保證相關(guān)交付物的實(shí)際質(zhì)量,在提交過程當(dāng)中需要對工程對象文檔編號和基本屬性等作出實(shí)際的模擬,讓他們更加完整準(zhǔn)確和一致性。與此同時(shí)可以在檢驗(yàn)過程當(dāng)中制定基礎(chǔ)規(guī)則,利用相關(guān)規(guī)定配置,并且應(yīng)用檢驗(yàn)工具對其進(jìn)行觀測之后,上交具體的書面報(bào)告[4]。

5 結(jié)語

綜上所述,由于數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠建設(shè)中意義甚大,不僅能夠在數(shù)字化工廠中實(shí)現(xiàn)可視門戶,還可以起到監(jiān)測系統(tǒng)、管控風(fēng)險(xiǎn)以及協(xié)助培訓(xùn)等價(jià)值,所以近幾年在國內(nèi)外石化領(lǐng)域中數(shù)字化技術(shù)開始備受關(guān)注。因此,如今在數(shù)字化工廠建設(shè)中最好將數(shù)字化落到實(shí)處,尤其是在數(shù)字化工廠平臺(tái)建設(shè)中,平臺(tái)對于數(shù)字化工廠來說屬于關(guān)鍵部位,可以為工廠重建提供數(shù)據(jù)支持,幫助數(shù)字化工廠構(gòu)建完善結(jié)構(gòu),從而在解決運(yùn)轉(zhuǎn)、管理以及控制等多種問題的同時(shí),通過數(shù)字化工廠為石化企業(yè)后期發(fā)展夯實(shí)道路。