洞悉工程數(shù)據(jù)“背后”價值

文｜鄧悅 章永志

數(shù)字化設(shè)計的核心優(yōu)勢是數(shù)據(jù)化的模型，并以工程設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對工程設(shè)計、建造、運營等整個過程進行管控。然而數(shù)字化模型附帶的數(shù)據(jù)若僅僅停留在工程設(shè)計階段，所產(chǎn)生的價值將十分有限，只有將工程各階段的信息壁壘打通，讓工程數(shù)據(jù)在設(shè)計、采購、建造、運營等各個方面流轉(zhuǎn)起來，才能最大程度體現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的價值。因此，工程數(shù)據(jù)中心的建立在工程數(shù)字化設(shè)計中顯得尤為重要。

工程數(shù)據(jù)中心是以項目為對象，有機關(guān)聯(lián)工程中所涉及各類相關(guān)數(shù)據(jù)、信息、圖紙、資料和三維模型等工程內(nèi)容，伴隨建設(shè)過程動態(tài)生長的工程內(nèi)容數(shù)據(jù)庫。工程數(shù)據(jù)中心構(gòu)建了工程文檔之間、工程數(shù)據(jù)之間以及工程文檔與工程數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，建設(shè)全工程項目范圍的工程數(shù)據(jù)倉庫，并為工程數(shù)字化移交提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1 變電站工程解決方案架構(gòu)

圖2 eB系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

構(gòu)建覆蓋面全、兼容性好的系統(tǒng)解決方案

基于Bentley平臺，可以構(gòu)建一個專業(yè)覆蓋全面，數(shù)據(jù)接口兼容性好的工程解決方案，以變電站工程為例，系統(tǒng)解決方案結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

如圖1所示，工程數(shù)據(jù)中心主要由協(xié)同設(shè)計管理環(huán)境（ProjectWise）和面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫（eB）兩個平臺組成。工程數(shù)據(jù)由文檔（非結(jié)構(gòu)化信息）和數(shù)據(jù)（結(jié)構(gòu)化信息）兩部分組成，ProjectWise主要用于文檔的管理，建立角色和文檔、以及權(quán)限管理；eB主要專注于數(shù)據(jù)的管理，與設(shè)計軟件數(shù)據(jù)的貫通，建立各類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

eB是一款信息集成平臺軟件，為工程公司提供工程全生命周期的信息集成管理平臺，用以管理結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，為用戶提供完整、可信、可用的信息。eB系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

eB面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)架構(gòu)符合企業(yè)的可預(yù)測、可擴展的標(biāo)準(zhǔn)，也可以通過web的發(fā)布服務(wù)與其他業(yè)務(wù)考評系統(tǒng)快速集成在一起，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供管理功能服務(wù)。eB系統(tǒng)可為用戶提供一套完全一體化、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護的企業(yè)信息管理系統(tǒng)解決方案，eB平臺在核電及大型工程中有較為廣泛的成功案例。

Substation作為電氣專業(yè)設(shè)計軟件，主要用于與變電站工程設(shè)計。該軟件有著強大的三維表現(xiàn)功能，能夠完成電氣設(shè)備的參數(shù)化建模、布置以及導(dǎo)線的掛接、金具布置、原理圖繪制等電氣專業(yè)三維設(shè)計基本要求。并可根據(jù)變電站電氣設(shè)計特點，集成了斷面圖剖切、設(shè)備標(biāo)注、材料表統(tǒng)計、帶電距離校驗等一系列電氣實用工具。

Substation采用一個集成的部件數(shù)據(jù)庫存儲模型屬性（該數(shù)據(jù)庫支持MS-Access、SQL Server和 Oracle），并預(yù)留了字段（user）給不同使用者進行設(shè)備屬性的自定義。利用Substation中設(shè)備屬性數(shù)據(jù)庫的可擴展性，根據(jù)國網(wǎng)物料編碼體系將物料編碼、設(shè)備常用電氣屬性等數(shù)據(jù)以自定義屬性的方式添加到產(chǎn)品型號模型板中。通過Substation軟件的屬性查詢功能，可以通過關(guān)鍵字段快速查找出對應(yīng)的電氣設(shè)備進行插入或替換，提高同類型工程的復(fù)用效率，為斷面圖生成詳細的材料清冊，并為施工管理提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。在Substation中自定義的設(shè)備屬性以及產(chǎn)品型號錄入模板如圖3所示。

由于Substation中的模型被賦予了屬性信息，在進行材料統(tǒng)計時，可以準(zhǔn)確、快速地統(tǒng)計出不同區(qū)域的設(shè)備信息。如圖4所示為Substation中自動統(tǒng)計得到的設(shè)備材料表。

eB與Substation 的數(shù)據(jù)貫通

Substation是基于數(shù)據(jù)庫的電氣設(shè)計軟件， eB需將Substation數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容導(dǎo)入到自身數(shù)據(jù)庫中，并建立信息間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)從設(shè)計軟件到管理平臺的貫通。而設(shè)計工具中的模型數(shù)據(jù)需要經(jīng)過全信息模型的格式（i-model）轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入eB平臺中。三維實體模型在eB中作為一個信息載體，繼承了設(shè)計軟件中關(guān)聯(lián)的設(shè)備信息，并可建立與安裝圖紙、技術(shù)規(guī)范書、設(shè)計文檔等各類信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如圖5所示，在eB中導(dǎo)入Substation軟件的設(shè)備信息和設(shè)備模型。

Substation中材料表讀取框選范圍內(nèi)的電氣設(shè)備、導(dǎo)線、金具等模型的設(shè)備信息，自動匯總成材料表，因此Substation中的材料表是數(shù)據(jù)庫部分設(shè)備的定制表單，而直接導(dǎo)入Substation的數(shù)據(jù)庫信息包含了全部卷冊和圖紙的所有設(shè)備信息，則需要根據(jù)卷冊、安裝區(qū)域進行篩選得到制定區(qū)域的材料表，通過對比Substation某張圖紙的設(shè)備材料表和eB讀取的數(shù)據(jù)表進行對比，以驗證eB導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。如圖6所示：對于相同工程的同一張圖紙，eB讀取SQL數(shù)據(jù)庫設(shè)備信息和Substation中統(tǒng)計材料表的對比。

由圖6可知，對于存在于數(shù)據(jù)庫的設(shè)備信息，eB讀取的數(shù)據(jù)信息和Substation統(tǒng)計的信息保持一致。由于數(shù)據(jù)是由Substation單向?qū)氲絜B中，為保證數(shù)據(jù)一致，需要根據(jù)設(shè)計階段或工程節(jié)點定期更新eB數(shù)據(jù)庫。由于模型信息全部轉(zhuǎn)化成了只讀形式的i-model文件，在eB平臺只能進行瀏覽而無權(quán)限修改，因此確保模型數(shù)據(jù)源的唯一性，即保證模型信息的一致性。

基于eB的工程數(shù)據(jù)信息中心將導(dǎo)入包括設(shè)計數(shù)據(jù)、文檔信息以及各種應(yīng)用系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)，工程數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一收集管理數(shù)據(jù)信息不僅確保了各種數(shù)據(jù)的真實、準(zhǔn)確、實時同步，同時也能保證工程的全生命周期中數(shù)據(jù)的唯一性，并避免了各系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的重復(fù)輸入及數(shù)據(jù)不一致導(dǎo)致的歧義。

圖3 Substation中自定義設(shè)備屬性和產(chǎn)品型號屬性模板

圖4 Substation中自動統(tǒng)計的設(shè)備材料表

關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立

在eB系統(tǒng)中構(gòu)建的關(guān)聯(lián)關(guān)系包括：系統(tǒng)與卷冊的關(guān)聯(lián)、系統(tǒng)與設(shè)備材料的關(guān)聯(lián)、卷冊與設(shè)備材料的關(guān)聯(lián)、卷冊與圖檔的關(guān)聯(lián)、設(shè)備材料與圖檔的關(guān)聯(lián)等。在系統(tǒng)中可以以系統(tǒng)和卷冊的視角來查看設(shè)計的文檔和數(shù)據(jù)，維持了與ProjectWise文檔管理相同的結(jié)構(gòu)又可方便用戶按系統(tǒng)的視角查看信息。

將經(jīng)審批的與圖紙關(guān)聯(lián)的設(shè)備材料表中的數(shù)據(jù)自動導(dǎo)入eB，并保存設(shè)備材料數(shù)據(jù)與圖紙、卷冊的關(guān)聯(lián)關(guān)系。同時建立適合eB使用者瀏覽的工程目錄樹，以系統(tǒng)—子系統(tǒng)—項目—專業(yè)—卷冊—設(shè)備的分解結(jié)構(gòu)展示設(shè)備材料數(shù)據(jù)，實現(xiàn)按卷冊、圖紙?zhí)崛≡O(shè)備材料表。模型與設(shè)備信息、文檔的關(guān)聯(lián)、模型的快速查找、定位等功能。如圖7-8所示為eB中建立的關(guān)聯(lián)關(guān)系實例。

圖5 eB導(dǎo)入Substation軟件的設(shè)備信息和設(shè)備模型

圖6 Substation與eB查詢SQL得出設(shè)備列表的對比

圖7 設(shè)備查找（屬性信息）和設(shè)備的快速定位

圖8 文檔（技術(shù)規(guī)范書、體系文件）與模型關(guān)聯(lián)

工程數(shù)據(jù)中心助力企業(yè)實現(xiàn)精細化管理

工程數(shù)據(jù)中心的最終目標(biāo)是服務(wù)于工程全生命周期的管理，是工程公司對項目精細化管理的需要，通過工程數(shù)據(jù)中心對信息的使用進行管控是企業(yè)提高管理效率，降低運營成本的重要手段。

建設(shè)工程數(shù)據(jù)中心的過程可借鑒傳統(tǒng)設(shè)計中文檔管理系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。通過對典型工程的分析，總結(jié)出典型工程的信息模型。，再依據(jù)典型工程的信息模型對具體的工程項目進行管理。

工程數(shù)據(jù)中心的建立是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在建設(shè)過程中需要充分重視實際工程管理中的需求和企業(yè)整體的信息化程度，從系統(tǒng)簡單的工程建立典型工程數(shù)據(jù)模型，并逐步擴大工程數(shù)據(jù)中心的功能及覆蓋范圍，最終實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)中心從設(shè)計到計劃經(jīng)營、采購、施工管理、運營等階段的全面的數(shù)據(jù)貫通，為數(shù)字化移交工作提供強大的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。