電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐調(diào)研分析

吳 剛，黃建城，任治軍，李啟宏

(1. 中國能源建設(shè)集團江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 211102；2. 中國電建集團湖北省電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430040 )

0 引言

習近平總書記多次強調(diào)，要加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟，推動實體經(jīng)濟和數(shù)字經(jīng)濟融合發(fā)展。以大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)相互滲透、深度融合，成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革、實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的源動力。電力設(shè)計企業(yè)正處在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、新興產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展的關(guān)鍵階段，全面貫徹創(chuàng)新發(fā)展理念，全面推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型[1-2]，是中央企業(yè)履行責任使命的必然要求，是應對行業(yè)變革和環(huán)境變化的必由之路，是實現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)生動力。筆者聚焦電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，通過對中國電力規(guī)劃設(shè)計協(xié)會的19 家會員單位開展問卷調(diào)查，對中國電建華東院、中國能建廣東院、中國能建西南院、中國能建中南院、中國電建湖北院及同炎數(shù)智科技(重慶)有限公司等數(shù)字化轉(zhuǎn)型標桿單位開展實地訪談，在此基礎(chǔ)上，總結(jié)分析電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀與問題、機遇與挑戰(zhàn)，并提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實施路徑，以期為電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供借鑒參考。

1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型現(xiàn)狀與問題

1.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化體系建設(shè)方面，多數(shù)企業(yè)處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型啟動期，采用“公司領(lǐng)導小組+數(shù)字化職能部門+數(shù)字化研發(fā)部門+二級機構(gòu)數(shù)字化小組”的數(shù)字化組織體系，人員規(guī)模20 ～50 人；部分企業(yè)處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速期，成立數(shù)字化中心[3]或數(shù)字化公司，專營數(shù)字化業(yè)務(wù)，“業(yè)務(wù)+IT”人員超過50 人，業(yè)務(wù)板塊也有相應的數(shù)字化小組配合數(shù)字化戰(zhàn)略執(zhí)行。

數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施方面：多數(shù)企業(yè)實現(xiàn)萬兆主干、千兆到桌面的局域網(wǎng)，擁有多個互聯(lián)網(wǎng)出口，建成企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)及完善的機房配備，完成服務(wù)器虛擬化、桌面云和超融合平臺建設(shè)。但部分企業(yè)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，無法滿足平臺化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展要求。

網(wǎng)絡(luò)信息安全方面：多數(shù)企業(yè)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心交換機冗余配置，部署了下一代防火墻和虛擬化病毒防護系統(tǒng)，建設(shè)了異地數(shù)據(jù)容災機制，涉密信息化設(shè)備配備完整、運行規(guī)范；但部分企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)出口管控不力，員工可以隨意訪問外部網(wǎng)站，可能帶來病毒、惡意軟件等安全威脅。

業(yè)務(wù)數(shù)字化方面：多數(shù)企業(yè)高度重視建筑信息模型(building information modeling，BIM)協(xié)同設(shè)計平臺建設(shè)，積極推動BIM 正向設(shè)計，實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的數(shù)據(jù)交換與信息共享，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計與布置設(shè)計關(guān)聯(lián)校驗、建模計算出圖一體化、綜合碰撞檢測等；但部分企業(yè)雖然建設(shè)了BIM 協(xié)同設(shè)計平臺，但是BIM 平臺與專業(yè)軟件的數(shù)據(jù)交換困難，仍存在較為嚴重的三維建模與二維出圖互不關(guān)聯(lián)的問題。

產(chǎn)品數(shù)字化方面：多數(shù)企業(yè)引進了國產(chǎn)數(shù)字化移交平臺，將BIM 模型與工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，形成集三維模型、二維圖紙、專業(yè)提資、屬性數(shù)據(jù)等為一體的數(shù)字化移交成果，在重點項目中實現(xiàn)了全過程、全專業(yè)、漸進式數(shù)字化移交，為工程建設(shè)和運行維護提供數(shù)據(jù)增值服務(wù)。

數(shù)字產(chǎn)業(yè)化方面：部分企業(yè)根據(jù)業(yè)主需求和自身業(yè)務(wù)優(yōu)勢探索布局相關(guān)數(shù)字化業(yè)務(wù)，包括智慧電廠、智能變電站、線路智能監(jiān)測、智慧工地[4]、海上風電大數(shù)據(jù)中心等，一般與軟件公司合作開發(fā)形成解決方案。

管理智慧化方面：多數(shù)企業(yè)已建設(shè)投用設(shè)計項目管理系統(tǒng)、總包項目管理系統(tǒng)，并建立了包括人資、財務(wù)、物資、采購、合同、辦公、文檔、黨建等各類職能管理系統(tǒng)。中國能建和中國電建已初步完成財務(wù)一體化平臺建設(shè)，基本實現(xiàn)集團內(nèi)部財務(wù)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

1.2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要問題

數(shù)字化體系建設(shè)方面：數(shù)字化發(fā)展戰(zhàn)略與企業(yè)的組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程、經(jīng)營模式、商業(yè)模式、企業(yè)文化等不匹配，數(shù)字化人才儲備不足，數(shù)字化制度體系不完善。

數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施方面：基礎(chǔ)算力資源不滿足當前數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展需要，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施管理缺少精細化、自動化、智能化措施，數(shù)據(jù)治理水平較低，主數(shù)據(jù)管理未實現(xiàn)集中化、標準化，尚未建立企業(yè)級數(shù)據(jù)倉庫，利用數(shù)據(jù)輔助決策不足。

網(wǎng)絡(luò)信息安全方面：體系化建設(shè)不夠，現(xiàn)有安全技術(shù)措施尚未得到充分利用，未能實現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測處置，對數(shù)據(jù)保護措施不足，人員網(wǎng)絡(luò)安全意識有待提升。

中封裝了停止采集和關(guān)閉采集設(shè)備等方法，用于程序退出之前關(guān)閉采集卡。DeviceHSLAI16AO2類為Adapter，它繼承自AbstractDevice并持有一個對HSL類的引用，通過調(diào)用HSL中的相應方法來重寫AbstractDevice中的5種方法，進而實現(xiàn)操作采集卡的最終目的。若DAS中需要加入新的采集卡，則只需添加一個新類，讓其繼承AbstractDevice并引用廠家提供的庫函數(shù)來重寫以上5種虛方法即可，無需對上層軟件代碼進行修改。

業(yè)務(wù)數(shù)字化方面：BIM 協(xié)同設(shè)計水平參差不齊，設(shè)計過程質(zhì)量管控缺乏有效的技術(shù)手段，BIM 正向設(shè)計仍處于探索階段，數(shù)字化設(shè)計的底層平臺和關(guān)鍵軟件存在“卡脖子”風險。

產(chǎn)品數(shù)字化：缺乏自主可控的數(shù)字化移交平臺，受制于軟件平臺的授權(quán)許可和功能架構(gòu)，沒有與總包項目管理系統(tǒng)、智慧工地管理系統(tǒng)等軟件平臺集成應用。

數(shù)字產(chǎn)業(yè)化方面：數(shù)字化研發(fā)能力有待提高，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)和行業(yè)影響力的數(shù)字化產(chǎn)品。

管理智慧化方面：系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)共享不足，數(shù)據(jù)標準和數(shù)據(jù)治理機制不完善，利用數(shù)據(jù)輔助決策的能力亟需加強。

2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇與挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇分析

云計算方面：隨著應用不斷深入、范圍不斷拓展、場景不斷進化，云計算的形態(tài)從最初的公有云、私有云，逐步發(fā)展出混合云、分布式邊緣云等多種云計算形態(tài)。云計算應用更加敏捷、成本大幅降低。基于云技術(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)技術(shù)路線更加成熟，便于拓展數(shù)據(jù)中心建設(shè)業(yè)務(wù)。

大數(shù)據(jù)方面：大數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)分析建模已有許多成功應用案例。利用大數(shù)據(jù)分析預測、指導實踐的深層次應用正迅猛發(fā)展。大數(shù)據(jù)安全相關(guān)研究與實踐日趨深入，可充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展管理大數(shù)據(jù)分析、采購大數(shù)據(jù)分析、能源大數(shù)據(jù)分析、創(chuàng)新智慧電廠、智慧能源、智慧城市建設(shè)等。

物聯(lián)網(wǎng)方面：已經(jīng)形成包括芯片、元器件、設(shè)備、軟件、集成系統(tǒng)、應用服務(wù)等方面較完整的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，各關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)展取得顯著進展。在基礎(chǔ)芯片設(shè)計、高端傳感器制造等薄弱環(huán)節(jié)，與國外差距進一步縮小?！霸乒苓叾恕奔軜?gòu)的物聯(lián)網(wǎng)平臺日臻成熟?？衫梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，開展智慧電廠、智能電網(wǎng)、智慧能源、智慧工地、智慧園區(qū)等研究與應用。

移動互聯(lián)方面：5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)正加速部署，5G 的高帶寬、低時延、大連接、切片等特性將大大提升萬物泛在互聯(lián)和行業(yè)專業(yè)接入服務(wù)能力，有力支撐移動應用的高效、差異化需求。針對配電網(wǎng)、電廠、施工工地等應用場景，可開展智能運檢、遠程指揮等應用。

人工智能方面：隨著大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的推動，人工智能在影像識別、自然語義翻譯、文本識別等方面發(fā)展迅猛，正在以多種方式滿足各行業(yè)。可在生成式智能設(shè)計、智慧工地建設(shè)、智慧運維等方面探索應用。

區(qū)塊鏈方面：區(qū)塊鏈技術(shù)具有多方參與、難以篡改、可追溯的技術(shù)特性，注重智能合約。解決了網(wǎng)絡(luò)中人與人之間的信任問題，提供了傳統(tǒng)的“信息”互聯(lián)網(wǎng)至“價值”互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)演進路線?？稍诜植际近c對點互信能源交易、能源網(wǎng)絡(luò)數(shù)字安全、電力市場仿真驗證等方面探索應用。

2.2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要挑戰(zhàn)

要營造數(shù)字化轉(zhuǎn)型文化氛圍。部分設(shè)計院數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，各層級人員并未統(tǒng)一思想，并未建立“企業(yè)必須推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型”的共同意愿，仍然認為數(shù)字化轉(zhuǎn)型是信息化部門的任務(wù)。因此，需要將數(shù)字化文化作為企業(yè)文化建設(shè)的重要組成部分，明確數(shù)字化發(fā)展目標和發(fā)展方向，自上而下理解數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的價值和意義。只有業(yè)務(wù)部門、管理部門都積極投入到數(shù)字化轉(zhuǎn)型中去，打破思維定勢與路徑依賴，加大數(shù)字化重塑變革力度，企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能取得實效。

要推進數(shù)字技術(shù)賦能的商業(yè)模式創(chuàng)新。電力設(shè)計企業(yè)要創(chuàng)新運用“云大物移智鏈”等先進數(shù)字技術(shù)，以自身擅長的能源電力領(lǐng)域為基礎(chǔ)，加快突破系列算法模型與數(shù)字平臺，拓展更多創(chuàng)新驅(qū)動、綠色低碳、數(shù)字智慧、共享融合的“數(shù)字+”典型應用場景，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和打造戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵支撐。

要強化數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)治理能力。以數(shù)據(jù)為核心、以數(shù)據(jù)驅(qū)動業(yè)務(wù)為途徑的數(shù)字化轉(zhuǎn)型將重新構(gòu)建電力設(shè)計企業(yè)的資產(chǎn)格局，數(shù)據(jù)將在企業(yè)發(fā)展過程中成為最關(guān)鍵的生產(chǎn)要素。電力設(shè)計企業(yè)要深入挖掘數(shù)據(jù)價值，構(gòu)建以主數(shù)據(jù)平臺和數(shù)據(jù)中臺為主體的數(shù)據(jù)共享平臺，深度開展財務(wù)、項目、合同等核心數(shù)據(jù)治理，前瞻布局大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，形成更多數(shù)據(jù)資產(chǎn)，全力打造數(shù)據(jù)價值鏈。

要長期投入和著眼于企業(yè)長遠發(fā)展[5]。企業(yè)要制定有針對性的數(shù)字化發(fā)展規(guī)劃，確保資源有效利用，并控制好相關(guān)成本。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，需要從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度源源不斷地投入資金和人員。

3 數(shù)字化轉(zhuǎn)型實施路徑

未來幾年將是科技革命與產(chǎn)業(yè)革命的融合蝶變期、新舊動能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵期，也是電力設(shè)計企業(yè)“彎道超車”、實現(xiàn)跨越式發(fā)展的窗口期。電力設(shè)計企業(yè)要抓住新機遇，直面新挑戰(zhàn)，以高質(zhì)量發(fā)展為主題，以適應并引領(lǐng)市場需求的價值創(chuàng)造為導向，強化數(shù)字化發(fā)展戰(zhàn)略的頂層設(shè)計，推進新一代數(shù)字技術(shù)與主營業(yè)務(wù)深度融合，深度挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)，拓展數(shù)據(jù)應用和服務(wù)創(chuàng)新，加快布局數(shù)字化業(yè)務(wù)，提升企業(yè)的價值創(chuàng)造能力。

3.1 拓展BIM工程服務(wù)

電力設(shè)計企業(yè)應建立符合工程數(shù)字化交付管理要求的覆蓋工程全過程、全業(yè)務(wù)的流程化、網(wǎng)絡(luò)化、標準化的信息化交付管理體系，推進BIM 技術(shù)在工程全生命周期的集成應用。加快建設(shè)自主可控的BIM 設(shè)計平臺、BIM 交付平臺，研發(fā)參數(shù)化、生成式智能設(shè)計軟件，健全數(shù)據(jù)交互和安全標準，強化設(shè)計、生產(chǎn)、施工各環(huán)節(jié)數(shù)字化協(xié)同，推動工程建設(shè)全過程數(shù)字化成果交付和應用，做大做強BIM 咨詢、設(shè)計、交付等數(shù)字化業(yè)務(wù)。

3.2 推廣智慧工地建設(shè)

電力設(shè)計企業(yè)可圍繞總包項目施工現(xiàn)場的監(jiān)管要求，集成施工現(xiàn)場的各專項子系統(tǒng)，利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、GIS 等技術(shù)全方位自動化采集施工過程中的“人、機、料、法、環(huán)”等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，通過對工程數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一管理和大數(shù)據(jù)挖掘，實現(xiàn)“一個平臺+一套數(shù)據(jù)+N 個場景”的多維度展示和精準化管控，提升施工過程的數(shù)字化、智慧化水平。

3.3 構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與仿真平臺

電力設(shè)計企業(yè)應從綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃層面出發(fā)，針對綜合能源系統(tǒng)的典型環(huán)節(jié)和設(shè)備進行建模，建立綜合能源系統(tǒng)模型庫，同時根據(jù)工程案例搭建系統(tǒng)仿真模型，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的多能流平衡計算，提升綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計能力，全面辨識并評價綜合能源系統(tǒng)生產(chǎn)、運營、消費各環(huán)節(jié)狀況。

3.4 構(gòu)建智慧能碳(電碳)管理平臺

構(gòu)建智慧能碳管理平臺。探索“能耗-碳排-綠電-綠證”融合試點，打造高比例低碳能源供需系統(tǒng)、企業(yè)低碳能源數(shù)字化管服系統(tǒng)、基于區(qū)塊鏈存儲技術(shù)的綠電溯源認證系統(tǒng)，全面支撐園區(qū)企業(yè)能碳應用需求。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)電碳管理平臺。以電力潮流全景展示、電碳流分析、示范區(qū)管理、虛擬電廠服務(wù)、綠電綠證輔助服務(wù)為核心，重點展示“負荷聚合”“智慧聯(lián)動”“低碳清潔”的新型電力系統(tǒng)特征，打造電碳盤查(電碳足跡實時統(tǒng)計)、電耗管理(企業(yè)碳排及時預警)和電碳服務(wù)(碳管理、虛擬電廠聚合服務(wù))三大價值模塊，實現(xiàn)示范區(qū)電力管理和碳管理的全流程業(yè)務(wù)閉環(huán)。

3.5 構(gòu)建綜合能源大數(shù)據(jù)平臺

推進“源網(wǎng)荷儲一體化”應用，統(tǒng)一接入能源資源、通道資源、用戶負荷、外部環(huán)境等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多種能源協(xié)調(diào)互補，“電冷熱氣”多種能源類型協(xié)同優(yōu)化，支持綜合能源項目投資、建設(shè)和運營的集約化、高效化和智能化管理，為園區(qū)、工業(yè)企業(yè)、大型公共建筑等客戶提供綜合能源服務(wù)。

3.6 構(gòu)建海上風電大數(shù)據(jù)中心

通過云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，高效采集和有效整合海上風電工程規(guī)劃、建設(shè)、運行、維護等全過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)海上風電海量數(shù)據(jù)的存儲和再分析，為海上風電各相關(guān)方提供數(shù)據(jù)與應用服務(wù)，保障風電場安全可靠運行，促進海上風電規(guī)?；⒓s化發(fā)展。

3.7 融合“東數(shù)西算”國家戰(zhàn)略

圍繞算力網(wǎng)、樞紐節(jié)點、數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)揮企業(yè)在能源領(lǐng)域的優(yōu)勢，按照“綠色數(shù)據(jù)中心+新能源一體化”開發(fā)模式，積極布局“東數(shù)西算”項目，將綠色電力轉(zhuǎn)化為綠色算力，拓展“數(shù)能”融合業(yè)務(wù)市場。

4 結(jié)語

伴隨著新一代數(shù)字技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新與滲透，全球數(shù)字經(jīng)濟向縱深領(lǐng)域推進，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為所有企業(yè)在數(shù)字經(jīng)濟時代面臨的巨大挑戰(zhàn)，同時也是機遇。對傳統(tǒng)企業(yè)而言，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)不再是一道“選答題”，而是一道關(guān)乎生存的“必答題”。企業(yè)只有主動擁抱數(shù)字技術(shù)，抓住數(shù)字經(jīng)濟下的發(fā)展機遇，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動產(chǎn)品數(shù)字化與服務(wù)智慧化[6]，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，才能走在前列、勇立潮頭。

本文聚焦電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，在問卷調(diào)查和實地訪談的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀與問題、機遇與挑戰(zhàn)，并提出數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實施路徑，以期為電力設(shè)計企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供借鑒參考。

參與課題研究的成員還有：馬雪(中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司)；王金友(中國電建集團福建省電力勘測設(shè)計院有限公司)；儲小釗(中國電建集團北京勘測設(shè)計研究院有限公司)；陳媛媛(中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司)；張沅(中國能源建設(shè)集團陜西省電力設(shè)計院有限公司)等。