安啟玲

（浙江杭州佐帕斯工業(yè)有限公司 浙江省杭州市 310018）

對于現(xiàn)代石化類企業(yè)來說，只要具備一個物理工廠就必須具備一個相對應的數(shù)字化工廠，因為數(shù)字化工廠可以通過三維數(shù)字化技術，在物理工廠之中建設足夠完善的模擬場景，所以這兩種工廠都屬于石化類企業(yè)資產(chǎn)之中的關鍵資產(chǎn)。但目前大部分石化類企業(yè)在應用三維數(shù)字化技術建設數(shù)字化工廠時，并沒有考慮三維數(shù)字化技術自身概念與應用優(yōu)勢，只是根據(jù)相關要求對數(shù)字化工廠展開建設而已，這樣可能會限制三維數(shù)字化技術在數(shù)字化工廠中實際作用，導致三維數(shù)字化技術無法發(fā)揮自身價值。因此，如今在數(shù)字化工廠建設中應用三維數(shù)字化技術時，最好提前對三維數(shù)字化自身概念與應用優(yōu)勢展開了解，這樣才能在實際應用中更加深入。

1 三維數(shù)字化技術與數(shù)字化工廠的基礎概念

1.1 三維數(shù)字化技術概念

所謂三維數(shù)字化技術主要是指，通過三維數(shù)字化軟件對所建模型展開構建、調整、分析以及完善，促使模型與標準要求相符。簡單來講，這種技術就是利用人為操作收集信息數(shù)據(jù)，再對收集到的信息數(shù)據(jù)展開深重新加工，將經(jīng)過加工之后的信息數(shù)據(jù)以建模形式展開分析，這樣所有處于獨立狀態(tài)的部位就能在模型之中相互集合，這時再通過一系列處理就能將整個模型變成完整文件。這在三維數(shù)字化技術應用中十分重要，特別是在數(shù)字化工廠建設中應用三維數(shù)字化技術時，因為數(shù)字化工廠建設涉及諸多內容，所以一旦不具備專業(yè)團隊基本無法將三維數(shù)字化技術用于數(shù)字化工廠之中。而且三維數(shù)字化技術會對信息數(shù)據(jù)展開收集、計算以及顯示，這樣會比二維技術所顯示的信息數(shù)據(jù)更加客觀，雖然三維數(shù)字化技術與二維技術較為相似，都需要具備收集、組織、整理、分析以及處理等多種能力，但相比之下三維數(shù)字化技術具備更多功能[1]。

1.2 數(shù)字化工廠技術概念

所謂數(shù)字化工廠英文全稱為Digital factory，主要是指將信息數(shù)據(jù)作為前提，在互聯(lián)網(wǎng)之中對信息數(shù)據(jù)展開仿真模擬，并對仿真模擬全過程展開分析、優(yōu)化以及確定，這樣便可對信息數(shù)據(jù)起到創(chuàng)新效果，數(shù)字化工廠屬于仿真模擬和數(shù)字制造這兩種技術的結合產(chǎn)物，自身具備較為鮮明的特點與優(yōu)勢，對于生產(chǎn)制造行業(yè)來說屬于一種全新動力，可以在設計與制造中間搭設交流橋梁。建設途徑如以下圖1所示。

而且在數(shù)字化工廠自身具備多種性能，能夠對全過程產(chǎn)生的動態(tài)信息與質量展開實時了解與管控，還能增加工廠經(jīng)濟收益、加強工廠生產(chǎn)質量、降低產(chǎn)品生產(chǎn)時間以及強化信息數(shù)據(jù)管控力度，這些作用對于現(xiàn)代企業(yè)來說都屬于一種巨大助力。當數(shù)字化工廠將產(chǎn)品生產(chǎn)制造全過程，以數(shù)字化形式展現(xiàn)出來以后，就能幫助有關人員提前了解并掌握產(chǎn)品生產(chǎn)制造實際性能、質量以及收益，如果其中個別環(huán)節(jié)存有問題，便可著重針對某一環(huán)節(jié)展開有效處理，這樣企業(yè)在開始生產(chǎn)制造之前就能確定最終質量，十分有利于產(chǎn)品管控和企業(yè)發(fā)展[2]。

2 三維數(shù)字化技術用于數(shù)字化工廠建設中的應用價值

圖1：數(shù)字化工廠建設途徑

2.1 可視門戶

通過三維數(shù)字化技術建設數(shù)字化工廠平臺時，可以將工廠運轉信息、系統(tǒng)監(jiān)測信息以及環(huán)境監(jiān)測信息等多種信息數(shù)據(jù)相互集合，最后再將所有信息數(shù)據(jù)以視頻形式傳遞為有關人員，這樣便可通過這些信息數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視門戶。只要有關人員通過監(jiān)控視頻便可了解整個工廠實際情況，如圖2所示。

降低數(shù)字化工廠信息數(shù)據(jù)獲取、收集以及應用的實際難度，將所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)切實連接到一起，這樣數(shù)字化工廠運轉全過程產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，都可以通過直觀形式展現(xiàn)到人員面前[3]。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)

將三維數(shù)字化技術用于數(shù)字化工廠建設之中，可以將分散控制、機組控制、設施控制、數(shù)據(jù)控制以及加熱裝置控制等系統(tǒng)相互集合，將所有系統(tǒng)集中到同一數(shù)據(jù)庫之中。這樣便可通過三維數(shù)字化技術和數(shù)字化工廠運轉流程圖，針對溫度、流量、震動、壓力、狀態(tài)以及位移等多種情況展開有效監(jiān)測，而且還能通過監(jiān)測系統(tǒng)針對監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)與視頻進行重新確定，這樣更加有利于有關人員對系統(tǒng)詳情展開實時把控。此外，通過三維數(shù)字化技術還可以幫助有關人員在短時間內得到數(shù)字化工廠運轉情況，根據(jù)這些情況便可進一步確定整個數(shù)字化工廠中所有設施運轉情況、狀態(tài)以及參數(shù)，保證所有設施在數(shù)字化工廠中都能秉持最佳狀態(tài)展開運行，這樣數(shù)字化工廠整體狀態(tài)才會得到保障。

2.3 管控風險

通過三維數(shù)字化技術可以在整個數(shù)字化工廠之中，直接確定所有監(jiān)測站具體位置，還能直接確定監(jiān)測站收集到的最新信息，通過這些信息有關人員便可直接判斷數(shù)字化工廠所有環(huán)節(jié)具體情況。而且通過三維數(shù)字化技術還能夠讓有關人員對風險展開直接觀察，因為通過三維情境能夠直接確定各類風險在數(shù)字化工廠中分布情況，還可以通過情境確定風險類型、等級、性質以及危害，這樣有關人員便可提前針對各類風險擬定管控對策，促使各類風險得到更加快速、有效的全面管控。此外，通過三維數(shù)字化技術實現(xiàn)可視門戶以后，相當于整個數(shù)字化工廠各個位置都具備監(jiān)控裝置，而這些監(jiān)控裝置對于管控風險都能提供巨大幫助，當數(shù)字化工廠出現(xiàn)突發(fā)風險或事故時，有關人員可以利用監(jiān)控裝置直接確定風險與故障的出現(xiàn)位置，并通過監(jiān)控了解具體情況，這樣便可根據(jù)具體情況立即與相應部門取得聯(lián)系，從而將風險事故對數(shù)字化工廠實際危害降到最低[4]。

圖2：三維數(shù)字化技術可視結構

2.4 協(xié)助培訓

以往在數(shù)字化工廠對運維人員展開培訓時，都需要利用紙質素材或電子流程，要求運維人員深入了解多種技術工藝，或是到數(shù)字化工廠現(xiàn)場根據(jù)標準流程一項一項熟悉，這種模式既會浪費時間與精力，還會導致培訓效率無法達到理想效果，甚至容易在培訓之中遺留一定隱患。但在數(shù)字化工廠建設中應用三維數(shù)字化技術后，便可利用可視門戶對數(shù)字化工廠建設全過程展開了解，這樣運維人員便可快速了解數(shù)字化工廠中所有設施的具體位置與信息數(shù)據(jù)，從而為數(shù)字化工廠運維培訓起到協(xié)助作用，并以此有效增加運維培訓實際效率。

3 三維數(shù)字化技術用于數(shù)字化工廠建設中的應用分析

3.1 在數(shù)字化工廠重新建設中的實際應用

在數(shù)字化工廠重新建設中應用三維數(shù)字化技術時，主要環(huán)節(jié)有確定路線、開始建模、掃描激光以及繪制流程，以下便針對這四個環(huán)節(jié)展開全面分析。

（1）在確定數(shù)字化工廠重新建設路線時，可以通過三維數(shù)字化軟件展開模型設計，再利用掃描功能針對數(shù)字化工廠數(shù)據(jù)展開激光校正，保證模型結構與現(xiàn)場實況完全相符，此環(huán)節(jié)需要重新整理數(shù)字化工廠建設圖紙，確定數(shù)字化工廠圖紙與模型在信息數(shù)據(jù)上保持一致。這種路線比3D 技術更有效率，也不會耗費大量成本，而且通過三維數(shù)字化技術構建的模型，既能夠直接確定所有設施在數(shù)字化工廠中具體位置，還能對所有設施展開數(shù)字化管理，保證數(shù)字化工廠后續(xù)建設更加順利[5]。

（2）在開始數(shù)字化工廠模型構建時，需要通過三維數(shù)字化軟件，根據(jù)數(shù)字化工廠管道、設施、電氣等多方面的圖紙信息開始構建。具體流程為：其一，將所有圖紙信息集中到一起，對所有關于數(shù)字化工廠建設的所有資料展開整理；其二，根據(jù)圖紙信息和資料構建模型數(shù)據(jù)庫，其中需要涵蓋模型外形、結構、管道以及元件的信息資料；其三，開始構建數(shù)字化工廠模型，需要將管道、設施以及電氣等多方面全部包含其中，這樣才能通過三維數(shù)字化軟件構建完整模型。

（3）在對數(shù)字化工廠展開掃描激光時，需要在數(shù)字化工廠現(xiàn)場運用激光掃描裝置進行，通過激光掃描裝置確定現(xiàn)場信息與坐標，這些信息對于模型可以起到校正作用，保證模型與數(shù)字化工廠現(xiàn)場實況相符。具體流程為：其一，在開始掃描之前針對數(shù)字化工廠現(xiàn)場展開信息收集與勘查，提前確定數(shù)字化工廠四周環(huán)境、地區(qū)天氣等基礎條件，這樣便可根據(jù)現(xiàn)場信息與基礎條件制定掃描方案，以免后期開始掃描時出現(xiàn)各種突發(fā)狀況，還可以提前確定掃描時間、路線；其二，可以通過三維激光掃描裝置展開覆蓋式掃描，這種方式需要按照數(shù)字化工廠實況展開覆蓋式布站，簡單來講就是將整個數(shù)字化工廠全部包含在掃描范圍中，這樣便可核對模型是否有部分位置與工廠實況不符。但需要注意著重核對管線部位，保證工廠管線實況與模型管線完全相同；其三，在完成數(shù)字化工廠掃描，并確定工廠與模型結構相同后，便可將所有數(shù)據(jù)整理為電子信息，再針對工廠與模型展開最后一次整體核對[6]。

（4）在對數(shù)字化工廠重新建設繪制流程時，可以利用智能化繪畫軟件進行流程繪制，這樣便可通過三維數(shù)字化技術落實建設流程，流程和模型之間最好保持對應關聯(lián)。具體流程為：其一，建設管線數(shù)據(jù)庫，其中需要涵蓋管線材料、設計、等級、起始點、壓力、保溫性能以及重點等信息；其二，建設圖形數(shù)據(jù)庫，其中涵蓋需要繪制的設施型號、種類、尺寸、性能以及名稱等信息；其三，根據(jù)管線與圖形數(shù)據(jù)庫之中的信息數(shù)據(jù)，運用三維數(shù)字化技術繪制數(shù)字化工廠建設流程，這樣便可保證工廠建設流程更加合理，促使數(shù)字化工廠建設快速完成。

3.2 在數(shù)字化工廠平臺建設中的實際應用

在整個數(shù)字化工廠之中基礎平臺在建設之中屬于關鍵部分，因為基礎平臺屬于通過三維數(shù)字化技術構建數(shù)字化工廠模型的主要載體，可以對所有信息數(shù)據(jù)進行發(fā)送、接收、管理以及儲存，而且基礎主要是通過模型對信息數(shù)據(jù)展開有效組織，可以靈活運用三維數(shù)字化技術所具備的可視性能，針對數(shù)字化工廠所有信息展開實時掌握，這樣就能避免工廠在信息數(shù)據(jù)上處于孤島狀態(tài)，并促使數(shù)字化工廠快速實現(xiàn)自身價值與效用。整個基礎平臺從下段開始主要環(huán)節(jié)有數(shù)據(jù)、操作、UI 組件以及應用這幾個層次，在這其中前三種屬于基礎平臺為實際應用提供支持的大致框架，最后一種屬于基礎平臺主要功能，以下主要針對基礎平臺中的各個層次展開詳細分析[7]。

（1）數(shù)據(jù)層是指基礎平臺中用于儲存各類信息、數(shù)據(jù)以及資源的主要層次，其中涵蓋三維數(shù)字化技術所有信息、圖形存檔以及樹形結構等。

（2）操作層是指基礎平臺中的操作接口，只有基礎平臺具備操作接口后，相關人員才能在其中展開管理、調整以及優(yōu)化等各種操作。

（3）UI 組件層是指基礎平臺為相關人員提供UI 組件，使其可以對UI 組件展開再次開發(fā)，在UI 組件之中涵蓋瀏覽、預覽以及搜索等多種組件。

（4）接口層是指基礎平臺將多個接口集成為同一接口，這樣所有型號的接口都可以與基礎平臺相互連接，便于數(shù)字化工廠基礎平臺后續(xù)開發(fā)與優(yōu)化[8]。

4 結束語

綜上所述，由于三維數(shù)字化技術在數(shù)字化工廠建設中意義甚大，不僅能夠在數(shù)字化工廠中實現(xiàn)可視門戶，還可以起到監(jiān)測系統(tǒng)、管控風險以及協(xié)助培訓等價值，所以近幾年在國內外石化領域中三維數(shù)字化技術開始備受關注。因此，如今在數(shù)字化工廠建設中最好將三維數(shù)字化落到實處，尤其是在數(shù)字化工廠平臺建設中，平臺對于數(shù)字化工廠來說屬于關鍵部位，可以為工廠重建提供數(shù)據(jù)支持，幫助數(shù)字化工廠構建完善結構，從而在解決運轉、管理以及控制等多種問題的同時，通過數(shù)字化工廠為石化企業(yè)后期發(fā)展夯實道路。