智能工廠數字化交付初探

樊軍鋒

(中國天辰工程有限公司，天津 300400)

智能工廠數字化交付初探

樊軍鋒

(中國天辰工程有限公司，天津 300400)

為保證數據管理組織結構和傳遞的一致性，基于鷹圖智慧工廠全生命周期企業級解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用，對智能工廠數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主數字化交付要求的初步實施階段，轉變為工程公司在新形勢下的發展方向，在新技術環境下提高工程公司的業務能力和經濟效益。

智能工廠 數字化交付 平臺 工廠結構 種子文件

近年來，國內外業主對于建設智能工廠、數字化工廠的需求越來越多，但是目前行業內對智能工廠、數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，都是為了從工廠的全生命周期中的某個階段入手，然后逐步數字化，并且在每個階段的數字化過程中，數字化的信息成果能夠被集成和重復利用，這樣通過從基礎信息的數字化到企業資源配置的數字化，再到全面實現工廠的數字化，從而為打造智能工廠奠定堅實的數據基礎。回溯整個工廠的全生命周期，工程設計、采購、施工(EPC)階段產生的工程數據才是工廠數字化的原始基礎，是真正反映工廠客觀存在的實際數據，如何收集、管理好EPC階段的工程數據，實現最終的工廠數字化交付，是實現數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字化建設，以及如何將建設好的智能工廠通過數字化方式交付給業主。文中結合鷹圖智慧工廠全生命周期企業級解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用[2]，對儀表專業在智能工廠建設以及數字化交付實施過程進行初步介紹和探討。

1 智能工廠數字化交付工作流程

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

1.1 制訂整體技術架構

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

1) 基礎硬件平臺。主要功能是提供穩定的硬件和網絡環境，其中也包括了硬件和網絡環境的安全、配置、備份和保密等基本要求。

2) 基礎軟件平臺。主要功能是提供基礎的軟件架構和數據庫環境，以滿足基本的數據、資料、業務功能和工作流程的需要。

3) 應用軟件平臺。主要功能是提供豐富的客戶應用環境，以便不同客戶可以根據自身的需要進行相關數據錄入、報表的查詢和分析等一些自定義功能。

因此，從基礎軟件平臺搭建入手，調研業務需求，擴展應用軟件平臺，集成各類已有的信息系統，最終形成一個“數字化工廠”的整體架構。其中的基礎硬件平臺、基礎軟件平臺是工程公司的基礎建設，而采用一個成熟的應用軟件平臺，是能否實現智能工廠數字化移交的關鍵。智能工廠數字化整體技術架構見表1所列。

表1 智能工廠數字化整體技術架構

1.2 制訂明確的工作目標[5]

雖然行業內對智能工廠數字化交付的理解各有不同，但是落實到工程建設的具體實施過程中，必須對智能工廠數字化交付進行明確的定義，以便工廠建設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主，對于智能工廠數字化交付的定義體現在邀標書中，邀標書中一般對以下內容做出詳細的定義：

a) 基礎軟件平臺采用的軟件及其版本。

b) 集成發布平臺的軟件及其版本。

c) 應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布平臺發布，并與其他哪個應用軟件共享。

g) 哪個軟件生成哪些圖紙。

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

2) 對于國內業主來說，往往缺少這方面的經驗，邀標書中沒有明確的規定。作為工程公司，就需要在投標書中對智能工廠數字化交付給出詳細的定義，以供業主理解和確認。作為業主和工程公司，在傳統工程項目合作過程中，比較習慣實體工廠交付的目標和內容，例如以機械竣工或者開車，或者經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，避免理解不同而發生分歧，導致實體工廠建設已經完成，但是數字化移交卻不能順利完成。

1.3 定義統一的工廠結構

由于在智能工廠數字化交付實施中，應用軟件平臺涉及多個軟件，因而在多個應用軟件中必須要有統一的工廠結構，以保證數據管理組織結構和傳遞的一致性。智能工廠數字化數據交付給業主也應基于統一的工廠結構或單元。

在SPE平臺中，只需在SPF中根據項目情況建立工廠結構并發布，在其他應用軟件中接收即可統一工廠結構。

2 智能工廠數字化交付種子文件標準化

種子文件(Seed file)[6]是鷹圖SPE平臺各個應用軟件開始項目的關鍵，各應用軟件種子文件中定義某項目所用的規格書、標準、表格格式、計算書格式、出圖格式等細節要求。因此，國外業主會提供基礎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點將數據庫提交回業主進行質量審查。

如果業主對種子文件有任何升版，可以按周或者按月將升版內容提供給工程公司，工程公司據此修改自己的應用數據庫，只有如此，才能保證工程公司始終與業主的數字化要求保持一致。

3 智能工廠數字化交付角色和職責

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

國外業主一般會在邀標書中對智能工廠數字化交付提出明確要求，并且會將各個應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，以種子庫為基礎進行工作即可。發布的數據、信息以及非結構化文檔，都以業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點提交給業主，由業主進行審查、組織和管理。業主將審查后的不一致性報告返給工程公司，工程公司依據審查報告進行整改。這樣在項目執行過程中，才能盡可能減少工程公司與業主之間的分歧、困惑和錯誤。

4 智能工廠數字化交付的標準和軟件

智能工廠數字化交付實施過程中，涉及工程公司與業主之間的多次數據交互，因而雙方采用共同的標準和軟件至關重要。

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字化交付的標準尚未成熟，國內更是沒有。因此，工程公司在滿足國外業主智能工廠數字化移交的基礎上，應對傳統的設計形式和理念進行改革，提高認識、轉變觀念、建立規則、穩步創新。數字化設計要與模塊化、標準化相結合，應當腳踏實地、實事求是、總體規劃、細致做起、分步實施[7]。

采用相同的應用軟件是保證數字化數據移交的基本條件。鷹圖智慧工廠全生命周期企業級解決方案SPE是目前國外業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平臺的相關功能，不斷體會和總結，最終形成自己的新型作業模式。

5 智能工廠數字化交付的技術支持

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

本地化技術支持團隊不但要為工程公司提供足夠的軟件培訓，而且還要負責正確解釋業主提出的應用軟件方面的要求，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問題而耽誤，強有力的本地化技術團隊可以為工程公司解除這方面的后顧之憂，使工程公司能夠專注在自己的本職業務上。工程公司與業主的溝通應基于專業工作的交流，盡可能地減少對于應用軟件的交流，避免給業主造成“不專業”的印象。

6 結束語

目前國家提倡傳統行業以“互聯網+”和“工業4.0”的理念進行換代升級，“互聯網+”的實質是以用戶的需求為出發點，利用互聯網技術進行行業內部工作流程的重構，提高工作效率，為用戶提供更好的服務[8]。“工業4.0”是利用物聯信息系統將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化[9]，最后達到快速、有效、個性化的產品供應，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。建設智能工廠并進行數字化移交的目的，是為業主數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模式得到改革，而且使EPC階段收集和管理的數據在工廠的全生命周期中又得到擴展和延伸，符合“互聯網+”和“工業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，將傳統的業務模式結合“互聯網+”精神，轉變觀念，以改革開放的態度迎接“工業4.0”，不斷提升自己的業務水平和擴展服務范圍，為自己創造新的盈利增長點[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].石油化工設計，2016，33(04)： 73-76.

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

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

[4] 魏巍.數字化工廠中的IT技術及信息系統結構[J].信息化建設，2015(08)： 116.

[5] 錢新華，顧祥勇.數字化工廠基礎信息管理平臺建設淺析[J].中國勘察設計，2015(08)： 84-89.

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

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

[8] 俞永福.“互聯網+”的本質是重構供需[J].商周刊，2015(10)： 47.

[9] 樊志娟，王金根.工業4.0時代企業管理的創新思考與研究[J].現代經濟信息，2015(23)： 51.

[10] 李海濤，趙小平.蘭州石化實施數字化工廠信息化項目投資收益分析[J].數字化用戶，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年畢業于北京化工大學測控技術與儀器專業，獲學士學位，現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。