宰 斌，孔 敏，呂擁軍

（1.浙江省天正設(shè)計工程有限公司，浙江 杭州 310030；2.浙江金華康恩貝生物制藥有限公司，浙江 金華 321016）

數(shù)字化交付是指以工廠對象為核心，對工程項目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交。

如果將以紙質(zhì)文件為載體的工程交付稱為工程交付的1.0 時代，將以計算機技術(shù)興起后的電子文檔與紙質(zhì)文件同步交付稱為工程交付的2.0 時代，那么數(shù)字化交付這種新型的工程交付方式將引領(lǐng)工程交付進入3.0 時代。

雖然數(shù)字化交付技術(shù)自國際上首個項目實施起，已有超過10 年的歷史，但在國內(nèi)，以數(shù)字化交付作為工程交付手段一直未得到普遍開展。2018 年9 月11 日，國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51296—2018），國內(nèi)項目數(shù)字化交付過程才有了真正意義上第一部可以參考的國家標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)階段，國內(nèi)數(shù)字化交付技術(shù)的運用主要集中在電力項目（主要是核電項目）、煤化工項目、大型石油煉化項目等規(guī)模大、投資大、建設(shè)周期長的項目上。隨著國內(nèi)各行業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化、智慧化的不斷深入推廣，工程項目的數(shù)字化交付將成為打造數(shù)字化工廠的必由之路。推廣數(shù)字化交付在更廣大的行業(yè)范圍內(nèi)得到運用，無疑將為中國制造2025 提供不竭動力。

本文通過浙江省天正設(shè)計工程有限公司建設(shè)管理的某醫(yī)藥原料藥項目，對數(shù)字化交付在醫(yī)藥化工行業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用與實現(xiàn)展開探討，并總結(jié)出可供推廣的數(shù)字化交付行業(yè)解決方案。

1 項目概況

本項目為原料藥類搬遷項目，本期新建建構(gòu)筑物13 處，建筑面積超10 萬m2。建設(shè)方致力于打造醫(yī)藥原料藥行業(yè)智能工廠范例，在項目建設(shè)實施過程中采用數(shù)字化交付手段開始數(shù)字孿生工廠的建設(shè)。

本項目采用了EPCM（設(shè)計采購與施工管理）的建設(shè)模式，由浙江省天正設(shè)計工程有限公司作為項目建設(shè)管理方。項目的數(shù)字化交付由業(yè)主方、項目設(shè)計院、建設(shè)管理方、監(jiān)理方、施工承包商及數(shù)字化平臺供應(yīng)商協(xié)作進行。本項目數(shù)字化交付從項目初期數(shù)字化交付策略的制定起，在設(shè)計、采購、施工過程中遵循數(shù)字化交付小組制定的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》進行數(shù)據(jù)收集、分類，在項目竣工時完成數(shù)據(jù)整合、校驗，最終隨項目竣工完成數(shù)字化交付工作。

2 數(shù)字化交付策略的制定

本項目啟動初期已明確了將采用數(shù)字化交付作為項目工程交付的形式，建設(shè)管理方作為項目數(shù)字化交付的具體執(zhí)行人，同時成立了以業(yè)主、建設(shè)管理方、設(shè)計方共同參與的數(shù)字化交付小組，具體負責(zé)本項目數(shù)字化交付的實施推進。數(shù)字化交付小組以數(shù)字化交付經(jīng)理及數(shù)字化交付專員為主要架構(gòu)。

數(shù)字化交付小組的首要任務(wù)是制定項目的數(shù)字化交付策略，包含數(shù)字化交付平臺的確定、業(yè)主需求的調(diào)研、《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》的制定。

2.1 數(shù)字化交付平臺確定

充分比選了國內(nèi)外各大數(shù)字化交付平臺，如：國外的?？怂箍礢PF、劍維AVEVA.NET 以及國內(nèi)的達美盛PIMCentre、中科輔龍的PDSOFT、圖為的T-PLANT 等。雖然國外數(shù)字化交付平臺具有起步早、應(yīng)用廣、技術(shù)成熟、成功案例多等優(yōu)勢，但在綜合考慮了起步實施費用昂貴、平臺開放性不夠及個性化定制技術(shù)支持難度較大等劣勢后，本項目最終選擇了國產(chǎn)數(shù)字化交付平臺。在選擇過程中，自主技術(shù)的安全性也成為平臺選擇的重要依據(jù)之一。

確定平臺后，數(shù)字化交付平臺供應(yīng)商也進入本項目數(shù)字化交付小組，作為數(shù)字化交付技術(shù)支持，進一步豐富了數(shù)字化交付小組的結(jié)構(gòu)。

2.2 業(yè)主需求調(diào)研

數(shù)字化交付小組邀請業(yè)主方相關(guān)人員就本項目的實驗室研發(fā)、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理等各個方面進行深入了解，明確本項目實際交付的各個工廠對象類，進一步分類整理后，將本項目建成后運行維護需要的關(guān)鍵信息、一般信息進一步細分，對應(yīng)各工廠對象類建立交付信息類庫及文檔交付清單。

2.3 《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》制定

項目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》作為項目執(zhí)行數(shù)字化交付的行動綱領(lǐng)，將從工廠分解結(jié)構(gòu)、工廠對象類、類庫、編碼、交付內(nèi)容（深度）、交付過程管理、交付質(zhì)量管理、交付驗收管理等方面為項目建設(shè)全過程的數(shù)字化交付提供實施依據(jù)，見表1。在實際過程中，項目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》在初次發(fā)布后，會隨著項目設(shè)計、采購、施工等各階段的不斷推進，各部分?jǐn)?shù)據(jù)收集的不斷豐富，調(diào)整規(guī)定的部分內(nèi)容，以結(jié)合實際項目的可行性作為《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》的最終標(biāo)志。

表1 項目《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》目錄

3 設(shè)計中的數(shù)字化交付工作開展

數(shù)字化交付工作圍繞著三維模型、智能P&ID、對象參數(shù)、文檔四個關(guān)鍵要素進行。首先在設(shè)計中展開，在設(shè)計過程中根據(jù)《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中的編碼規(guī)定，對作為數(shù)據(jù)交付主體的工廠對象進行統(tǒng)一編號，并以此作為工廠對象貫穿數(shù)字化交付全過程的唯一代號。

3.1 三維設(shè)計

三維模型作為數(shù)字化交付過程中的數(shù)據(jù)載體，是實現(xiàn)數(shù)字工廠可視化不可或缺的一個部分。本項目采用HEXAGON 公司的三維工廠設(shè)計軟件CADWorx 進行三維設(shè)計。在設(shè)計過程中，根據(jù)項目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中確定的三維建模深度（及模型顆粒度）要求，進行三維設(shè)計。例如：要求完整建立DN15 以上的管道，包含管道上的管件、閥門、儀表、儀表閥等；要求以實體的形式建立管道支撐，包含pipe shoes、U bolt 及型鋼構(gòu)建；鋼制襯里管道需要按采購要求進行分段。

本項目采用全專業(yè)參與的可視化三維協(xié)同設(shè)計（圖1），即在同一環(huán)境下實現(xiàn)全專業(yè)的大融合、大協(xié)同，從而真正在三維設(shè)計的過程中完成各專業(yè)的條件轉(zhuǎn)移、設(shè)計互通、實時互動。

圖1 可視化三維協(xié)同設(shè)計

本項目在設(shè)計過程中即開始使用了數(shù)字化交付平臺，通過對數(shù)字化交付平臺的二次開發(fā)，增量賦能，打造出“可視化工程協(xié)同云平臺”（圖2）。通過該平臺的使用，增強了業(yè)主與設(shè)計院間的聯(lián)系，使業(yè)主可以通過云端實時參與三維設(shè)計過程和三維設(shè)計階段成果。真正地讓設(shè)計符合業(yè)主方的根源性需求，從而減少后期在現(xiàn)場建設(shè)階段的變動。

3.2 智能P&ID 圖的繪制

區(qū)別于傳統(tǒng)CAD 繪制的僅有圖形的P&ID圖，智能P&ID 圖是一種包含數(shù)據(jù)內(nèi)容的P&ID圖。本項目采用AVEVA 公司的PDMS Diagram 進行智能P&ID 圖的繪制，繪制模式采用設(shè)計階段CAD 繪制的常規(guī)P&ID 圖與智能P&ID 圖并行的模式。在常規(guī)設(shè)計階段即項目初步設(shè)計及施工圖設(shè)計過程中采用CAD 繪制的P&ID 圖，在設(shè)計施工圖完成入庫后啟動常規(guī)P&ID 圖的智能化工作。這樣既可保證建設(shè)階段對P&ID 圖提供時間的要求，又可盡早開展為數(shù)字化交付進行的準(zhǔn)備工作。

智能P&ID 圖的繪制，必須緊緊圍繞數(shù)字化交付中重點的工廠對象類開展（即擁有位號命名的對象）。本項目中選取閥門、在線儀表為最小顆粒交付對象。

3.3 工廠對象屬性文檔的編寫

根據(jù)項目《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中對本項目定義的工廠分解結(jié)構(gòu)及類庫，首先編制《工廠交付對象格式化數(shù)據(jù)表》（圖3）作為交付對象數(shù)據(jù)收集的模板工具。在設(shè)計過程中優(yōu)先由各設(shè)計專業(yè)在設(shè)計的同時注意進行相關(guān)專業(yè)內(nèi)交付對象的數(shù)據(jù)提取。設(shè)計交付時《工廠交付對象格式化數(shù)據(jù)表》隨設(shè)計成果上傳數(shù)字化交付平臺進行交付。

圖3 《工廠交付對象格式化數(shù)據(jù)表》示例

4 采購、施工中的數(shù)字化交付工作與應(yīng)用開展

本項目的建設(shè)管理方采用了數(shù)字化工程項目管理方法，引入“可視化工程協(xié)同云平臺”（圖4）作為日常管理工具，對工程項目進行全方位管理，共涵蓋設(shè)計管理、合同管理、采購管理、質(zhì)量控制、進度控制、費用控制、變更控制、溝通管理、HSE 管理、文件管理、施工管理等11 項管理功能。

圖4 可視化工程協(xié)同云平臺—工程信息看板

通過可視化、協(xié)同的技術(shù)手段，在采購、施工的過程中充分地使用設(shè)計階段產(chǎn)生數(shù)據(jù)的同時，對采購、施工階段的各項工程數(shù)據(jù)進行漸進式的收集，為工程項目的完整數(shù)字化交付儲備資源。

5 完整的數(shù)字化交付

以項目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》為指導(dǎo)，通過在設(shè)計、采購、施工階段對三維模型、智能P&ID、對象參數(shù)、文檔四大關(guān)鍵要素的收集、積累，在現(xiàn)場工程項目竣工的同時，通過數(shù)據(jù)的整理、分類、相互校核，建立交付工廠對象與交付數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終形成以交付工廠對象為數(shù)據(jù)附著點的網(wǎng)狀信息數(shù)據(jù)庫，向業(yè)主完成工程項目的完整數(shù)字化交付。

（1）數(shù)據(jù)的收集

交付工廠對象的數(shù)據(jù)主要包含：位置、規(guī)格、型號、材質(zhì)、屬性、大小、溫度、壓力等。以上數(shù)據(jù)分別從三維模型、智能P&ID、《工廠交付對象格式化數(shù)據(jù)表》中進行格式化數(shù)據(jù)的提取，以及對采購、施工階段主要產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，先通過OCR、人工識別等手段進行結(jié)構(gòu)化處理，再進行數(shù)據(jù)提取。

（2）數(shù)據(jù)的校驗

由于工程建設(shè)過程中數(shù)據(jù)來源多樣，對同一工廠對象的同一類目數(shù)據(jù)，會存在數(shù)據(jù)沖突的情況，這就需要在交付過程中對數(shù)據(jù)進行多維度校驗。數(shù)據(jù)的校驗通過數(shù)字化交付平臺進行，校驗的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的一致性、完整性、合理性（一般指數(shù)值數(shù)據(jù)計量單位的合理性）。在獲得數(shù)據(jù)校驗結(jié)果后，進行對應(yīng)的刪減、補充、修改，逐步完善交付數(shù)據(jù)庫的完整性。

（3）數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

以交付的工廠對象為數(shù)據(jù)載體，通過對象的唯一代碼作為關(guān)聯(lián)特征，在數(shù)字化交付平臺上完成工廠對象與相關(guān)數(shù)據(jù)、文檔的關(guān)聯(lián)。

6 結(jié)語

（1）隨著“十四五”的到來，“數(shù)字化”浪潮必將愈加洶涌，制造業(yè)，尤其是流程工業(yè)將會加快投身于“數(shù)字化”的懷抱。

（2）通過本項目的實踐，浙江省天正設(shè)計工程有限公司形成了醫(yī)藥原料藥行業(yè)工程項目數(shù)字化交付的完整解決方案?？晒┩惞こ添椖繀⒖冀梃b。

（3）通過數(shù)字化交付手段，為業(yè)主打造的數(shù)字孿生工廠邁出了堅實的第一步，為實現(xiàn)智能工廠，乃至智慧工廠奠定了堅實的基礎(chǔ)。