文 / 姚遠(yuǎn)

本文作者系上海森松制藥設(shè)備工程有限公司智能工程創(chuàng)新首席信息官。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，采用數(shù)字化交付正成為一種新的趨勢——數(shù)字化交付貫穿于企業(yè)工廠建設(shè)、運(yùn)維以及退役的全生命周期，它能夠滿足生物制藥工廠的建設(shè)者們對(duì)于數(shù)據(jù)透明的強(qiáng)烈需求，幫助生物制藥企業(yè)提升工廠建設(shè)效率和企業(yè)管理運(yùn)維能力。

生物制藥是從生物體、生物組織、細(xì)胞、器官、體液等取材，綜合利用微生物學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、生物技術(shù)、藥學(xué)等科學(xué)的原理和方法制造的一類用于預(yù)防、治療和診斷的藥品。其生產(chǎn)需要制藥企業(yè)具有廠房、設(shè)備設(shè)施、技術(shù)人員等硬性條件，具有固定投資金額大、生產(chǎn)周期長、工藝復(fù)雜、品種多、中間品多等主要特性。

在生物制藥工廠中，利用數(shù)字化和自動(dòng)化控制技術(shù)，對(duì)生物制藥設(shè)備進(jìn)行集成與優(yōu)化，構(gòu)建生物制藥生產(chǎn)運(yùn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以提高生物生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制水平，最終實(shí)現(xiàn)生物制藥的數(shù)字化。運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，對(duì)生物制藥各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測和控制，可以達(dá)到確保數(shù)據(jù)安全可靠、縮短產(chǎn)品時(shí)間、增強(qiáng)生產(chǎn)靈活性、提高產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的目的。

建設(shè)一間數(shù)字工廠除了需要進(jìn)行設(shè)備及生產(chǎn)設(shè)施的數(shù)字化以外，還應(yīng)建立整個(gè)工廠的數(shù)字化資產(chǎn)，而數(shù)字化交付則是數(shù)字化資產(chǎn)建立的前提和基礎(chǔ)。有數(shù)據(jù)表明，由于缺乏數(shù)據(jù)協(xié)同，總項(xiàng)目成本會(huì)有5%～10%的損失。通常，工程在建造完成并交付后，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率會(huì)呈現(xiàn)直線衰減；幾年過后，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率就將不及交付時(shí)的一半。而工廠在運(yùn)行過程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、檢修系統(tǒng)等，將不斷產(chǎn)生新數(shù)據(jù)。不準(zhǔn)確的舊數(shù)據(jù)，加上新數(shù)據(jù)，將混合形成巨大的“數(shù)據(jù)黑洞”。

數(shù)字化交付概念

數(shù)字化交付是一種有別于傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔交付的新型交付方式。它會(huì)通過數(shù)字化集成平臺(tái)，有效搜集、管理、共享工程信息，并將設(shè)計(jì)、采購、施工、調(diào)試等階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、文檔、模型以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式提交給企業(yè)。

數(shù)字化交付貫穿于企業(yè)建設(shè)、運(yùn)維以及退役的全生命周期，是實(shí)現(xiàn)工程協(xié)同設(shè)計(jì)、工廠建設(shè)信息透明化，提升工廠建設(shè)效率和企業(yè)管理運(yùn)維能力的有力手段。

目前，工廠在建設(shè)期存在以下痛點(diǎn)：傳統(tǒng)的工程進(jìn)度協(xié)調(diào)效率低，設(shè)計(jì)變更信息傳達(dá)不及時(shí)，對(duì)施工產(chǎn)生影響，甚至導(dǎo)致返工；現(xiàn)場數(shù)據(jù)不透明，但業(yè)主迫切需要透明的工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)變更、來料進(jìn)度及庫存、各專業(yè)施工進(jìn)度、物料及人工成本、施工質(zhì)量、設(shè)備調(diào)試、試運(yùn)行情況等信息。而在運(yùn)營期，工廠的主要痛點(diǎn)則是：項(xiàng)目在整個(gè)EPC環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和文檔，形成多個(gè)數(shù)據(jù)孤島。

數(shù)字化交付可以為上述問題提供一種可行的解決方案。它能夠滿足建設(shè)者們對(duì)于透明數(shù)據(jù)的需求。例如，可以采用數(shù)字孿生技術(shù)來構(gòu)建工廠模型，這種技術(shù)基于工廠對(duì)象的自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)變更，并疊加施工進(jìn)展以及庫存、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等信息，可向各項(xiàng)目參建方提供透明的施工過程信息，從而降低一半以上的會(huì)議頻率和時(shí)長，增強(qiáng)各方在項(xiàng)目實(shí)施中的協(xié)調(diào)性，減少?zèng)_突、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，縮短項(xiàng)目周期。

數(shù)據(jù)交付的發(fā)展歷史

在20世紀(jì)，計(jì)算機(jī)在中國尚未得到普及，數(shù)據(jù)交付通常以紙質(zhì)文件的形式進(jìn)行。設(shè)計(jì)院或者工程公司會(huì)將大量的紙質(zhì)文件裝進(jìn)文件箱，最終搬運(yùn)到業(yè)主的資料室，而這些資料后期的管理、維護(hù)、查找都極其不便。

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著 CAD與各種Office軟件的普及，電子文件逐漸取代了紙質(zhì)文件，成為主流的交付方式。現(xiàn)在，設(shè)計(jì)院或者工程公司通常是將所有電子文件記錄到光盤或者U盤中，然后交付給客戶。而到了2010年，隨著三維設(shè)計(jì)的普及，逐漸有些設(shè)計(jì)單位開始向客戶交付模型。

但無論是采用紙質(zhì)文件還是電子文件，其交付的本質(zhì)并沒有得到改變。交付的資料數(shù)據(jù)可讀性仍較差，信息之間缺少關(guān)聯(lián)，設(shè)備之間沒有關(guān)聯(lián)，用戶獲取信息的代價(jià)極大。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，交付的手段再次發(fā)生了天翻地覆的變化，平臺(tái)式的交付正成為數(shù)據(jù)交付的主流。而隨著ISO 15926標(biāo)準(zhǔn)的建立，數(shù)字化交付正式踏上歷史的舞臺(tái)，而行業(yè)也越發(fā)向著有序和規(guī)范的方向發(fā)展。

目前在數(shù)字化交付的賽道上，各大國內(nèi)外廠商同臺(tái)競技。國外的傳統(tǒng)工程軟件廠商，如英國的AVEVA公司、美國的海克斯康公司、德國的西門子公司等，均推出了自己的數(shù)字化交付產(chǎn)品。而近幾年，國內(nèi)相關(guān)公司的發(fā)展勢頭也越來越強(qiáng)勁，正在迎頭趕上。

范圍和實(shí)施路徑

數(shù)字化交付的內(nèi)容通常應(yīng)包括但不限于以下范圍：

工廠對(duì)象的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如通用屬性、工藝屬性、機(jī)械屬性、設(shè)計(jì)屬性、可靠性維護(hù)屬性、計(jì)量單位、采購訂單號(hào)、備品備件等信息；

工廠的全專業(yè)三維模型，涵蓋機(jī)械、管道、結(jié)構(gòu)、電氣、儀表及廠房等；

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖片、圖紙、視頻、產(chǎn)品手冊(cè)、安裝操作說明書以及安裝記錄等；

除了以上靜態(tài)數(shù)據(jù)以外，數(shù)字化交付還應(yīng)能與業(yè)主工廠的PLC、SCADA、安保系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)等對(duì)接，實(shí)時(shí)展現(xiàn)這些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以提高系統(tǒng)的生命力。

數(shù)字化交付的實(shí)施路徑通常如下：

交付策略的制定，需要制定的內(nèi)容包括交付目標(biāo)，參與方的組織機(jī)構(gòu)、工作范圍、職責(zé)，遵守的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，交付信息的組織方式、存儲(chǔ)方式、交付方式，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量管理方案，交付流程；

交付基礎(chǔ)的制定，需要制定的包括工廠分解結(jié)構(gòu)、類庫、工廠對(duì)象編號(hào)，文檔命名和編號(hào)，交付物規(guī)定、質(zhì)量審核規(guī)定；

交付方案的制定，需要制定的內(nèi)容除了交付范圍、主體、方式、規(guī)則及驗(yàn)收等，還包括交付的具體流程、相關(guān)組織責(zé)任、不同單位或不同專業(yè)先后交付進(jìn)度的約定，交付物質(zhì)量的管控等；

信息整合與校驗(yàn)，當(dāng)根據(jù)交付規(guī)則整理完信息并提交后，需要對(duì)這些信息進(jìn)行清潔梳理及質(zhì)量檢查，例如，去除冗余的數(shù)據(jù)，按專業(yè)歸集文檔、按平臺(tái)要求的格式生成轉(zhuǎn)換三維模型；所有收集上來的信息應(yīng)以工廠對(duì)象為核心，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，信息的存儲(chǔ)及關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立會(huì)在數(shù)字化交付平臺(tái)實(shí)現(xiàn)；

工程數(shù)據(jù)中心

系統(tǒng)架構(gòu)圖

信息移交，按方案約定方式和進(jìn)度向業(yè)主移交信息，移交前應(yīng)準(zhǔn)備移交清單；

信息驗(yàn)收，業(yè)主依據(jù)移交清單、移交方案對(duì)移交信息進(jìn)行驗(yàn)收，包括檢查是否涵蓋工程建設(shè)過程中設(shè)計(jì)、采購、施工各階段的完整信息，工廠對(duì)象與信息之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系是否準(zhǔn)確，交付信息與實(shí)體是否一致等，完成后需要再出具驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

森松數(shù)字化交付的探索

目前，森松正在積極地進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并提出了“EPCOO”的數(shù)字化理念。設(shè)計(jì)階段，森松擁有數(shù)字化的設(shè)計(jì)體系、遠(yuǎn)程協(xié)同評(píng)審、VR論證等技術(shù)；采購階段，森松擁有SCM、倉儲(chǔ)物流、編碼、材料管理等技術(shù)；建造階段，森松擁有防呆糾錯(cuò)、可視化建造、遠(yuǎn)程檢驗(yàn)調(diào)試等技術(shù)。

傳統(tǒng)的工程公司或設(shè)備制造商基本上只能實(shí)現(xiàn)EPC的端到端。森松在EPC的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了兩個(gè)“O”，分別是運(yùn)行和優(yōu)化方面的服務(wù)。這兩個(gè)“O”的主要服務(wù)對(duì)象是流程工廠，在運(yùn)行階段，服務(wù)內(nèi)容有電子批記錄、設(shè)備運(yùn)維、操作培訓(xùn)、數(shù)字化交付等。在優(yōu)化方面，服務(wù)內(nèi)容有工藝分析、故障分析等。而最終這些分析的結(jié)果，將反哺設(shè)計(jì)，為工廠的升級(jí)改造提供理論和決策依據(jù)，從而形成閉環(huán)。

森松實(shí)踐的數(shù)字化交付，旨在為客戶“構(gòu)建信息獲取的高速公路”。系統(tǒng)具備如下特性：

支持整廠三維模型的查看，查看不依賴于任何客戶端軟件，使用瀏覽器即可進(jìn)行，也不需要安裝任何瀏覽器插件；

支持工廠所有工程信息的查看，查看內(nèi)容包括但不限于圖紙、數(shù)據(jù)表、P&ID、原理圖、材質(zhì)證書、設(shè)備使用手冊(cè)、檢驗(yàn)記錄、安裝記錄等；

建立了以工廠對(duì)象為核心的數(shù)據(jù)管理，以工廠對(duì)象作為唯一的識(shí)別號(hào)，將該工廠對(duì)象的所有信息、數(shù)據(jù)、文檔等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的單點(diǎn)管理；并通過定義回路、管線、物料、工藝段、產(chǎn)線、工廠等屬性，建立了工廠對(duì)象之間的血緣，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)級(jí)管理；

靈活、柔性、高可用配置，可實(shí)現(xiàn)用戶級(jí)工廠對(duì)象分解結(jié)構(gòu)、文檔分解結(jié)構(gòu)的自定義；

可以進(jìn)行Global企業(yè)的全球數(shù)據(jù)中心管理、有效的管理變更，以及不同工廠間的橫向比較；

具有高效的搜索引擎，可實(shí)現(xiàn)全文檢索，全面提高查詢的效率。

結(jié)語

目前數(shù)字化交付在傳統(tǒng)的流程行業(yè)，如化工、電力、石油等領(lǐng)域已經(jīng)得到了蓬勃發(fā)展，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在近47%的新建傳統(tǒng)流程工程中，數(shù)字化交付已成為標(biāo)配。但在生物制藥行業(yè)，目前制藥企業(yè)對(duì)數(shù)字化交付的接受度還較低，數(shù)字化交付的價(jià)值體現(xiàn)并未得到完全的認(rèn)可。數(shù)字化交付的全面普及還需要整個(gè)行業(yè)的努力和推動(dòng)，需要設(shè)計(jì)院、工程公司、建設(shè)單位、業(yè)主的共同努力。