李小冉 黃興祥

摘要：通過對工廠的管理需求現(xiàn)狀進行分析了解，初步認識數(shù)字化工廠的概念和意義，從而進一步了解數(shù)字化工廠全生命周期管理架構(gòu)及功能，深入研究數(shù)字化工廠全生命周期管理的亮點，從而為今后數(shù)字化工廠的發(fā)展和推廣起到了一定的參考和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;全生命周期;三維;巡檢; 預(yù)案;設(shè)備管理

1.工廠的管理需求現(xiàn)狀

如何立體展示工廠的物理分布情況和各設(shè)備屬性數(shù)據(jù)？如何盡快讓操作人員對整個工廠有一個全面、直觀的認識？如何提高培訓(xùn)演練的真實性和有效性，減少培訓(xùn)演練成本？如何實現(xiàn)預(yù)案管理標準化和規(guī)范化，及時檢驗預(yù)案的合理性、有效性？如何進行設(shè)備維檢修、工廠的改擴建？如何實現(xiàn)整個設(shè)計、建設(shè)過程中工程設(shè)計文檔、設(shè)備資料、技改技措文檔、過程文件、各種管理文檔等所有數(shù)據(jù)的規(guī)范化、有序化積累，確保整個工程資料的完整性？

數(shù)字化工廠系統(tǒng)可為工廠提供三維可視化管理的支撐，即通過系統(tǒng)實現(xiàn)對工廠裝置區(qū)管線、地上地下線纜敷設(shè)、設(shè)備進行三維可視化及智能P&ID展示，對管道、設(shè)備及電纜敷設(shè)的實際運行狀況、文檔管理以及崗位培訓(xùn)進行仿真，實現(xiàn)對工程立項、設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)運行及停用進行全生命周期管理。

在物理資產(chǎn)從產(chǎn)生、運營到退役的全過程中，提供資產(chǎn)信息的工程設(shè)計、數(shù)字資產(chǎn)移交、整合與生命周期管理、技改變更、運行維護、動態(tài)展示、信息查詢和模擬演示，能夠為規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營等部門提供準確數(shù)據(jù)支持的管理環(huán)境。

2.數(shù)字化工廠全生命周期管理架構(gòu)及功能

根據(jù)設(shè)計項目資料并整合現(xiàn)場采集的數(shù)字化信息，搭建真實的全息化三維場景。搭建巡檢系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、安全運營系統(tǒng)等，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在三維場景中的動態(tài)更新顯示與報警，提供虛擬真實場景的可視化互動培訓(xùn)，實現(xiàn)完整性的可視化設(shè)備管理。

系統(tǒng)建設(shè)主要包含四部分內(nèi)容，一是數(shù)字工廠系統(tǒng)的硬件設(shè)備的采購與安裝;二是開發(fā)用于數(shù)字工廠基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和三維展示的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺;三是基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺開發(fā)多種應(yīng)用系統(tǒng)（巡檢系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、安全運營系統(tǒng)等）;四是提供多種服務(wù)，包括建模（三維建模和智能P&lD建模）、圖紙資料的整理掛接、信息結(jié)構(gòu)化錄入等服務(wù)。

3.數(shù)字化工廠全生命周期管理功能亮點

1）設(shè)備三維可視化

使用多種建模技術(shù)，對工廠地上地下設(shè)備、管線，進行三維電子建模，立體展示工廠的物理分布情況和各設(shè)備屬性數(shù)據(jù)，是企業(yè)介紹和演示的有效工具。

2）工程信息管理

建立一個全面的電子化數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)全面涵蓋工廠結(jié)構(gòu)、屬性、設(shè)備關(guān)聯(lián)關(guān)系等各種業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及過程記錄、標準規(guī)范、工程圖紙、操作程序、專題報告、設(shè)計文檔等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，更好地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資產(chǎn)全生命周期的管理。

3）安全巡檢

可以實現(xiàn)對巡檢人員、巡檢動態(tài)、巡檢線路、巡檢數(shù)據(jù)和巡檢過程的電子化管理，保證巡檢的及時，減少用于巡檢管理的人工，提高工廠的管理水平。

4）預(yù)案和應(yīng)急管理

實現(xiàn)預(yù)案管理標準化和規(guī)范化，實現(xiàn)預(yù)案模擬，進行實體建模和虛擬場景搭建，在此基礎(chǔ)上對各類突然事故進行模擬展示和典型事故的三維預(yù)案錄入，及時檢驗預(yù)案的合理性和有效性。為指揮救援、現(xiàn)場控制及事故原因調(diào)查提供指導(dǎo)，提高災(zāi)害事故的現(xiàn)場處理水平。模擬預(yù)測事故發(fā)展態(tài)勢，實現(xiàn)各級救援指揮部門聯(lián)合制定救援措施、采取統(tǒng)一的救援行動、實時反饋救援信息，使指揮中心能夠以清晰方式調(diào)度協(xié)調(diào)。建立一套完善的預(yù)警和應(yīng)急指揮系統(tǒng)，增強對生產(chǎn)運行動態(tài)監(jiān)控能力，確保生產(chǎn)安全平穩(wěn)運營。

5）設(shè)備管理系統(tǒng)

通過設(shè)備管理系統(tǒng)的實施，深入設(shè)備資產(chǎn)的精細化管理，實現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)管理的信息化、標準化、流程化。可以與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺和其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的整體，實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，滿足系統(tǒng)擴展性的需求。實現(xiàn)設(shè)備管理與物資采購、庫存、合同及供應(yīng)商管理的緊密結(jié)合，為采購工作提供依據(jù)。

6）可視化培訓(xùn)

虛擬真實的工廠環(huán)境，提高培訓(xùn)演練的真實性和有效性，減少培訓(xùn)演練成本，內(nèi)置各種培訓(xùn)演練內(nèi)容和方式，適應(yīng)不同崗位和工種需求。數(shù)字工廠系統(tǒng)中，將提供可視化工藝過程管理及培訓(xùn)，實現(xiàn)逼真的生產(chǎn)裝置漫游、工藝流程展示及三維快速定位等功能。通過準確和直觀的虛擬化方式，可以接近真實地檢查瀏覽和確認操作步驟，避免操作錯誤。

7）消防安全保障系統(tǒng)

為保證應(yīng)急搶維修工作順利進行，要保證消防人員和物資能夠及時到位，進行統(tǒng)一管理和調(diào)配。通過數(shù)字化平臺可以在三維場景中，查詢消防設(shè)施的信息、準確定位，同時提供消防逃生路徑查看、路徑規(guī)劃等。

結(jié)束語

通過各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集、整理，構(gòu)建全廠裝置、設(shè)備的三維模型，集成其它各種信息化系統(tǒng)，完成全生命周期管理系統(tǒng)建立，實現(xiàn)數(shù)字化平臺及三維平臺的協(xié)作，確保數(shù)字化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)高效、規(guī)范、有序。數(shù)字化工廠將全面實現(xiàn)數(shù)字化、信息化、集成化的綜合管理平臺，為今后工廠的統(tǒng)一管理、預(yù)測、決策等起到至關(guān)重要的作用！