基于三維數字化技術在數字化工廠的實踐分析

杭玲玲 石雷

摘 要：本文重點分析三維數字化技術在數字化工程建設中的具體應用。首先闡述三維數字化技術和數字化工廠的內在含義，接下來分析三維數字化技術實際應用的具體特點，最終站在數字化工程建設的角度，分析三維數字化技術的實際應用方法，希望能夠進一步提高三維數字化技術在數字化工程建設中的應用效果，僅供參考。

關鍵詞：三維數字化技術;數字化工程;建設;應用

前言：現如今，隨著科學技術水平的提升，我國的石化類企業生產技術水平也越來越高，在這種情況下，石化類企業為了能夠得到更加長遠的發展，必須要在企業內構建一個物理工廠，并配備與之相輔的數字化工廠，而后利用三維數字化技術，在工廠內部對各種場景進行模擬。也就說明，在石化類企業的未來發展中，物理工廠和數字化工廠是其發展的核心與關鍵，但是很多石化類企業在進行數字化工廠建設時，忽略了三維數字化技術的應用，只是按照要求建設數字化工廠，從而影響了三維數字化技術的應用價值。

1 三維數字化技術與數字化工廠的概念分析

1.1 三維數字化技術的概念

三維數字化技術來說就是利用三維數字化軟件對所建的模型進行優化、建立與完善，從而確保所建立的模型符合實際應用的需求，簡而言之，三維數字化技術就是通過人工智能的方式采集信息，而后對信息進行重新加工，最后利用這些處理后的數據信息構建更加完善的數據模型，這樣一來就可以將各個獨立的部位整合在模型中，使整個模型可以成為一個獨立且完整的文件。在數字化工廠的建設過程中，三維數字化技術發揮著非常重要的作用，因為數字化工廠內部涉及到非常多的內容，如果不應用三維數字化技術，則無法達到數字化工廠的建設目的。同時利用三維數字化技術也可以使數據信息的采集工作、計算工作更加方便，與二維技術相比，三維數字化技術所顯示的信息更加準確客觀，雖然三維數字化技術與二維技術有一定的共同點，但是相比之下三維數字化技術的功能更加多樣性[1]。

1.2 數字化工廠的概念

數字化工廠具體指的就是將信息數據作為前提，利用互聯網對數據信息進行仿真模擬，并在這一過程中進行分析、確定與優化，從而對數據信息進行優化。對于數字化工廠來說，該工廠屬于一種結合仿真模擬技術和數字制造技術而構建的一種新型產物，其自身特點和優勢非常明顯。隨著數字化工廠的建立，也進一步促進了生產制造行業的發展，在制造與設計中構建更加完善的橋梁。建設數字化工廠，不僅可以在整個生產過程中對各種信息和生產質量進行全面的監控與了解，同時也有利于提高工廠的經濟效益、強化產品的生產質量和對數據信息的掌控力度，減少產品生產時間，為企業的現代化發展提供助力。與此同時，數字化工廠以數字的形式展現出整個產品的生產制造過程后，可以使工作人員更加全面的了解到產品的生產和制造情況，有利于提高產品的質量，使企業的經濟效益得以最大化的提升，同時，如果生產過程中的某一環節出現問題，則也可以通過數字化的方式對這一環節進行深入分析，不僅有利于對產品質量管控，而且也能夠進一步促進企業的發展。

2 三維數字化技術在數字化工廠建設中的應用優勢

2.1 可視門戶

在數字化工廠的建設過程中，應用三維數字化技術，可以實時收集數字化工廠中所產生的各種數據信息，并通過視頻的形式，將這些數據信息展示給工作人員，這樣一來就能夠真正的實現可視門戶，工作人員也能夠直接通過視頻了解到整個工廠的具體生產情況。同時利用三維數字化技術也能夠降低信息數據收集和采集的難度，三維數字化技術可以將各個生產環節中所產生的數據信息結合到一處，使其能夠通過更加直觀的形式展示到工作人員眼前。

2.2 監測系統

將三維數字化技術應用于數字化工廠中，可以真正的實現分散控制、設施控制以及機組控制等多個控制系統的結合，而后利用三維數字化技術，對整個數字化工廠的運行情況進行全過程監測，同時也能夠利用監測系統，追溯歷史監測數據和視頻，為工作人員的后續工作提供便利。除此之外，利用三維數字化技術也能夠幫助相關的工作人員快速得知工廠的生產與運行情況，，并根據這些情況明確設施的運行狀態、運行參數等，確保數字化工廠中的各個設施和生產環節可以順利開展工作，保障數字化工廠的整體運行狀態。

2.3 協助培訓

在傳統的人員培訓工作中，所采用的培訓方式不僅會浪費工作人員的時間與精力，而且培訓效果也不理想，嚴重的情況下，甚至有可能埋留一些安全隱患，而將三維數字化技術應用到數字化工廠建設后，則可以采用三維數字化技術具有的可視門戶功能，將數字化工廠的建設過程實時的展現在工作人員眼前，從而幫助工作人員快速了解數字化工廠中各個設備和設施的詳細信息，從而使三維數字化技術具有的協助培訓作用得到充分的發揮，進一步強化培訓效果。

3? 三維數字化技術在數字化工廠建設中的實際應用

3.1 三維數字化技術在數字化工廠建設中的應用

3.1.1 確定路線

規定數字化工廠的建設路線時，可以采用三維數字化技術設計整個工廠模型，并利用三維數字化技術的掃描功能，對數字化工廠的數據進行調整與校正，從而確保整個模型的建設符合實際的現場。相比于傳統的3D技術，該技術可以有效提高工作效率，降低成本。

3.1.2 模型構建

利用三維數字化軟件，構建數字化工廠模型時，首先應該將所有的圖紙信息集中到一起，統一整理各種相關資料，其次，根據圖紙信息和資料構建模型數據庫，最后開始構建數字化工廠模型時，需要包含各個管道、電器和設施等，從而確保數字化工廠建設的完整性[2]。

3.1.3 激光掃描

在數字化工廠利用激光掃描裝置時，需要先確定激光掃描裝置的坐標與現場信息，而后對模型進行校正，確保模型的建立符合現場實際情況，首先應該先勘察與收集數字化工廠現場存在的信息數據，比如工廠周圍環境、天氣條件等，以此制定掃描方案，明確掃描時間，其次應采用三維激光掃描裝置進行覆蓋式掃描，將整個數字化工廠全部包含在掃描范圍內，重點檢查模型中是否有與工廠實況不符的情況。最后完成數字化工廠掃描后，需要將所有的數據信息整理為電子信息，并在針對模型與工廠進行最后一次核對。

3.2? ?三維數字化技術在數字化工廠平臺建設中的應用

在整個數字化工廠的建設過程中，數字化工廠平臺屬于非常關鍵的建設部分之一，因為平臺是三維數字化技術，構建數字化工廠模型的載體，在平臺中可以發送、接收與管理各種數據信息，使三維數字化技術的作用可以得到穩定發揮。

在數字化工廠平臺的建設中，其中包括多個層次，首先是數據層，該層次的主要作用就是儲存各種信息和數據;其次是操作層，具體指的就是操作接口，平臺必須要具備操作接口，才可以使工作人員開展各項操作;最后是接口層，具體指的就是將多個接口共同集合成為統一接口，使所有型號的接口都可以與基礎平臺進行連接，從而為數字化工廠的后續開發和優化工作提供便利。

結束語：總而言之，在數字化工廠的建設過程中，三維數字化技術的應用具有非常大的價值，因此，應在數字化工廠的建設過程中，落實三維數字化技術，從而為數字化工廠的后續發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]趙軍富， 李建軍. 基于物聯網數字工廠與智能工廠的整合研究[J]. 制造技術與機床， 2020（4）.

[2]管益輝， 宋福田， 馬力. 面向數字化工廠建設的數據應用研究[J]. 價值工程， 2020， v.39;No.549（01）：208-211.

（1 南京菲恩工程技術有限公司;2南京微偲通環境工程有限公司，江蘇 南京 210000）