樊軍鋒

(中國天辰工程有限公司，天津 300400)

智能工廠數(shù)字化交付初探

樊軍鋒

(中國天辰工程有限公司，天津 300400)

為保證數(shù)據(jù)管理組織結(jié)構(gòu)和傳遞的一致性，基于鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用，對智能工廠數(shù)字化交付過程中實施的主要方法及主要流程進行了闡述，提出了如何將滿足國外業(yè)主數(shù)字化交付要求的初步實施階段，轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ坦驹谛滦蝿菹碌陌l(fā)展方向，在新技術(shù)環(huán)境下提高工程公司的業(yè)務(wù)能力和經(jīng)濟效益。

智能工廠 數(shù)字化交付 平臺 工廠結(jié)構(gòu) 種子文件

近年來，國內(nèi)外業(yè)主對于建設(shè)智能工廠、數(shù)字化工廠的需求越來越多，但是目前行業(yè)內(nèi)對智能工廠、數(shù)字化工廠的理解可謂百花齊放，各有千秋。無論哪一種理論，或者采用哪一種系統(tǒng)，都是為了從工廠的全生命周期中的某個階段入手，然后逐步數(shù)字化，并且在每個階段的數(shù)字化過程中，數(shù)字化的信息成果能夠被集成和重復(fù)利用，這樣通過從基礎(chǔ)信息的數(shù)字化到企業(yè)資源配置的數(shù)字化，再到全面實現(xiàn)工廠的數(shù)字化，從而為打造智能工廠奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；厮菡麄€工廠的全生命周期，工程設(shè)計、采購、施工(EPC)階段產(chǎn)生的工程數(shù)據(jù)才是工廠數(shù)字化的原始基礎(chǔ)，是真正反映工廠客觀存在的實際數(shù)據(jù)，如何收集、管理好EPC階段的工程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)最終的工廠數(shù)字化交付，是實現(xiàn)數(shù)字化工廠的重要基石[1]。因此，越來越多的工程公司開始研究如何在EPC階段進行智能工廠數(shù)字化建設(shè)，以及如何將建設(shè)好的智能工廠通過數(shù)字化方式交付給業(yè)主。文中結(jié)合鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用[2]，對儀表專業(yè)在智能工廠建設(shè)以及數(shù)字化交付實施過程進行初步介紹和探討。

1 智能工廠數(shù)字化交付工作流程

智能工廠數(shù)字化交付的對象是工程公司在EPC階段收集、管理的工程數(shù)據(jù)，因而如何科學(xué)地收集、管理這些工程數(shù)據(jù)以及最終如何進行數(shù)字化移交，必須定制科學(xué)有效、嚴格可行的工作流程。

1.1 制訂整體技術(shù)架構(gòu)

智能工廠數(shù)字化建設(shè)，即依托當前不斷迅速發(fā)展的信息技術(shù)(IT)，將設(shè)計圖紙數(shù)字化和設(shè)計模型化[3]。整體技術(shù)架構(gòu)主要分為三層： 基礎(chǔ)硬件平臺、基礎(chǔ)軟件平臺和應(yīng)用軟件平臺[4]。

1) 基礎(chǔ)硬件平臺。主要功能是提供穩(wěn)定的硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其中也包括了硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全、配置、備份和保密等基本要求。

2) 基礎(chǔ)軟件平臺。主要功能是提供基礎(chǔ)的軟件架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫環(huán)境，以滿足基本的數(shù)據(jù)、資料、業(yè)務(wù)功能和工作流程的需要。

3) 應(yīng)用軟件平臺。主要功能是提供豐富的客戶應(yīng)用環(huán)境，以便不同客戶可以根據(jù)自身的需要進行相關(guān)數(shù)據(jù)錄入、報表的查詢和分析等一些自定義功能。

因此，從基礎(chǔ)軟件平臺搭建入手，調(diào)研業(yè)務(wù)需求，擴展應(yīng)用軟件平臺，集成各類已有的信息系統(tǒng)，最終形成一個“數(shù)字化工廠”的整體架構(gòu)。其中的基礎(chǔ)硬件平臺、基礎(chǔ)軟件平臺是工程公司的基礎(chǔ)建設(shè)，而采用一個成熟的應(yīng)用軟件平臺，是能否實現(xiàn)智能工廠數(shù)字化移交的關(guān)鍵。智能工廠數(shù)字化整體技術(shù)架構(gòu)見表1所列。

表1 智能工廠數(shù)字化整體技術(shù)架構(gòu)

1.2 制訂明確的工作目標[5]

雖然行業(yè)內(nèi)對智能工廠數(shù)字化交付的理解各有不同，但是落實到工程建設(shè)的具體實施過程中，必須對智能工廠數(shù)字化交付進行明確的定義，以便工廠建設(shè)的各參與方有一個共同的明確目標。

1) 目前走在前列的國外業(yè)主，對于智能工廠數(shù)字化交付的定義體現(xiàn)在邀標書中，邀標書中一般對以下內(nèi)容做出詳細的定義：

a) 基礎(chǔ)軟件平臺采用的軟件及其版本。

b) 集成發(fā)布平臺的軟件及其版本。

c) 應(yīng)用軟件平臺采用的軟件及其版本。

d) 各個軟件中管理哪些對象。

e) 每個對象需要管理哪些屬性。

f) 哪些屬性需要在集成發(fā)布平臺發(fā)布，并與其他哪個應(yīng)用軟件共享。

g) 哪個軟件生成哪些圖紙。

h) 非結(jié)構(gòu)化文檔(Non-TEF Documents)，例如第三方供貨商提供的文檔在哪個應(yīng)用軟件中管理和交付等。

2) 對于國內(nèi)業(yè)主來說，往往缺少這方面的經(jīng)驗，邀標書中沒有明確的規(guī)定。作為工程公司，就需要在投標書中對智能工廠數(shù)字化交付給出詳細的定義，以供業(yè)主理解和確認。作為業(yè)主和工程公司，在傳統(tǒng)工程項目合作過程中，比較習(xí)慣實體工廠交付的目標和內(nèi)容，例如以機械竣工或者開車，或者經(jīng)過約定時間的性能考核作為交付目標。同樣，對于智能工廠的數(shù)字化交付也只有雙方都明確了目標，才能保證雙方為同一個目標共同努力，避免理解不同而發(fā)生分歧，導(dǎo)致實體工廠建設(shè)已經(jīng)完成，但是數(shù)字化移交卻不能順利完成。

1.3 定義統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)

由于在智能工廠數(shù)字化交付實施中，應(yīng)用軟件平臺涉及多個軟件，因而在多個應(yīng)用軟件中必須要有統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)，以保證數(shù)據(jù)管理組織結(jié)構(gòu)和傳遞的一致性。智能工廠數(shù)字化數(shù)據(jù)交付給業(yè)主也應(yīng)基于統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)或單元。

在SPE平臺中，只需在SPF中根據(jù)項目情況建立工廠結(jié)構(gòu)并發(fā)布，在其他應(yīng)用軟件中接收即可統(tǒng)一工廠結(jié)構(gòu)。

2 智能工廠數(shù)字化交付種子文件標準化

種子文件(Seed file)[6]是鷹圖SPE平臺各個應(yīng)用軟件開始項目的關(guān)鍵，各應(yīng)用軟件種子文件中定義某項目所用的規(guī)格書、標準、表格格式、計算書格式、出圖格式等細節(jié)要求。因此，國外業(yè)主會提供基礎(chǔ)的種子文件給工程公司，工程公司以該種子文件開始工作，并按照工程進度約定的時間節(jié)點將數(shù)據(jù)庫提交回業(yè)主進行質(zhì)量審查。

如果業(yè)主對種子文件有任何升版，可以按周或者按月將升版內(nèi)容提供給工程公司，工程公司據(jù)此修改自己的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，只有如此，才能保證工程公司始終與業(yè)主的數(shù)字化要求保持一致。

3 智能工廠數(shù)字化交付角色和職責

業(yè)主和工程公司作為合作方，在智能工廠數(shù)字化交付實施過程中，必須基于種子文件進行溝通和協(xié)調(diào)，明確以哪一方為主導(dǎo)，另一方配合。

國外業(yè)主一般會在邀標書中對智能工廠數(shù)字化交付提出明確要求，并且會將各個應(yīng)用軟件的種子庫提供給工程公司。工程公司只需依照邀標書的要求，以種子庫為基礎(chǔ)進行工作即可。發(fā)布的數(shù)據(jù)、信息以及非結(jié)構(gòu)化文檔，都以業(yè)主的要求按項目進度分階段或按照工程進度約定的時間節(jié)點提交給業(yè)主，由業(yè)主進行審查、組織和管理。業(yè)主將審查后的不一致性報告返給工程公司，工程公司依據(jù)審查報告進行整改。這樣在項目執(zhí)行過程中，才能盡可能減少工程公司與業(yè)主之間的分歧、困惑和錯誤。

4 智能工廠數(shù)字化交付的標準和軟件

智能工廠數(shù)字化交付實施過程中，涉及工程公司與業(yè)主之間的多次數(shù)據(jù)交互，因而雙方采用共同的標準和軟件至關(guān)重要。

采用相同的標準是雙方能夠互相理解和達成共識的前提。然而目前國際上對于智能工廠數(shù)字化交付的標準尚未成熟，國內(nèi)更是沒有。因此，工程公司在滿足國外業(yè)主智能工廠數(shù)字化移交的基礎(chǔ)上，應(yīng)對傳統(tǒng)的設(shè)計形式和理念進行改革，提高認識、轉(zhuǎn)變觀念、建立規(guī)則、穩(wěn)步創(chuàng)新。數(shù)字化設(shè)計要與模塊化、標準化相結(jié)合，應(yīng)當腳踏實地、實事求是、總體規(guī)劃、細致做起、分步實施[7]。

采用相同的應(yīng)用軟件是保證數(shù)字化數(shù)據(jù)移交的基本條件。鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級解決方案SPE是目前國外業(yè)主普遍選擇的軟件平臺，工程公司以此為接入點，首先研究SPE平臺的相關(guān)功能，不斷體會和總結(jié)，最終形成自己的新型作業(yè)模式。

5 智能工廠數(shù)字化交付的技術(shù)支持

智能工廠數(shù)字化交付實施的初級階段，應(yīng)用軟件平臺的本地化技術(shù)支持團隊是必不可少的，并且本地技術(shù)支持團隊能夠保證在工程公司內(nèi)部與專業(yè)工程師進行協(xié)同工作。

本地化技術(shù)支持團隊不但要為工程公司提供足夠的軟件培訓(xùn)，而且還要負責正確解釋業(yè)主提出的應(yīng)用軟件方面的要求，并對使用軟件過程中遇到的問題隨時提供幫助。工程的進度不能因為軟件的技術(shù)問題而耽誤，強有力的本地化技術(shù)團隊可以為工程公司解除這方面的后顧之憂，使工程公司能夠?qū)Ｗ⒃谧约旱谋韭殬I(yè)務(wù)上。工程公司與業(yè)主的溝通應(yīng)基于專業(yè)工作的交流，盡可能地減少對于應(yīng)用軟件的交流，避免給業(yè)主造成“不專業(yè)”的印象。

6 結(jié)束語

目前國家提倡傳統(tǒng)行業(yè)以“互聯(lián)網(wǎng)+”和“工業(yè)4.0”的理念進行換代升級，“互聯(lián)網(wǎng)+”的實質(zhì)是以用戶的需求為出發(fā)點，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行行業(yè)內(nèi)部工作流程的重構(gòu)，提高工作效率，為用戶提供更好的服務(wù)[8]?！肮I(yè)4.0”是利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化[9]，最后達到快速、有效、個性化的產(chǎn)品供應(yīng)，目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。建設(shè)智能工廠并進行數(shù)字化移交的目的，是為業(yè)主數(shù)字化運營和維護做準備，不但使工程公司在EPC階段管理理念和作業(yè)模式得到改革，而且使EPC階段收集和管理的數(shù)據(jù)在工廠的全生命周期中又得到擴展和延伸，符合“互聯(lián)網(wǎng)+”和“工業(yè)4.0”理念，此類需求必將呈增長趨勢。而工程公司如何把握機遇，將傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)模式結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”精神，轉(zhuǎn)變觀念，以改革開放的態(tài)度迎接“工業(yè)4.0”，不斷提升自己的業(yè)務(wù)水平和擴展服務(wù)范圍，為自己創(chuàng)造新的盈利增長點[10]，值得思考和研究。

[1] 鄒桐.工廠石化工程信息管理的探索[J].石油化工設(shè)計，2016，33(04)： 73-76.

[2] 樊軍鋒.鷹圖SmartPlant Enterprise之儀表設(shè)計管理初探[J].石油化工自動化，2015，51(01)： 9-13.

[3] 葉向東.數(shù)字化石油煉制和石油化工工廠建設(shè)初探[J].石油化工自動化，2013，49(04)： 1-4.

[4] 魏巍.數(shù)字化工廠中的IT技術(shù)及信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].信息化建設(shè)，2015(08)： 116.

[5] 錢新華，顧祥勇.數(shù)字化工廠基礎(chǔ)信息管理平臺建設(shè)淺析[J].中國勘察設(shè)計，2015(08)： 84-89.

[6] 謝冠鋒.SPI軟件在自控儀表設(shè)計中的應(yīng)用[J].自動化與儀表，2012，27(05)： 10-12.

[7] 呂松濤.應(yīng)用數(shù)字化集成設(shè)計的項目管理實踐[J].中國勘察設(shè)計，2016(01)： 88-91.

[8] 俞永福.“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是重構(gòu)供需[J].商周刊，2015(10)： 47.

[9] 樊志娟，王金根.工業(yè)4.0時代企業(yè)管理的創(chuàng)新思考與研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2015(23)： 51.

[10] 李海濤，趙小平.蘭州石化實施數(shù)字化工廠信息化項目投資收益分析[J].數(shù)字化用戶，2013(22)： 114-115.

Preliminary Discussion of SmartPlant Digital Hand-over

Fan Junfeng

(China Tianchen Engineering Corporation, Tianjin, 300400, China)

Based on the whole life cycle resolution of plant with application of SmartPlant Enterprise(SPE), to guarantee consistency of data management organization structure and delivery, main method and process in digital hand-over implementation process for SmartPlant are expounded. How to transfer primarily implementation stage with meeting foreign owner’s requirements of digital hand-over to development direction for engineering companies under new situation, and to improve engineering business ability and economic benefit under new technological environment is proposed.

SmartPlant; digital hand-over; platform; plant structure; seed file

樊軍鋒(1982—)，男，陜西蒲城人，2004年畢業(yè)于北京化工大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中國天辰工程有限公司儀表電氣部，從事儀表工程設(shè)計及管理工作，任高級工程師。

TP273

B

1007-7324(2017)03-0015-03

稿件收到日期： 2017-01-03，修改稿收到日期： 2017-03-10。