數字化交付在醫藥化工企業中的應用與實現

宰 斌，孔 敏，呂擁軍

（1.浙江省天正設計工程有限公司，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）

數字化交付是指以工廠對象為核心，對工程項目建設階段產生的靜態信息進行數字化創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，將以計算機技術興起后的電子文檔與紙質文件同步交付稱為工程交付的2.0 時代，那么數字化交付這種新型的工程交付方式將引領工程交付進入3.0 時代。

雖然數字化交付技術自國際上首個項目實施起，已有超過10 年的歷史，但在國內，以數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，國家住房和城鄉建設部與國家市場監督管理總局聯合發布《石油化工工程數字化交付標準》（GB/T 51296—2018），國內項目數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準。

現階段，國內數字化交付技術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模大、投資大、建設周期長的項目上。隨著國內各行業數字化、信息化、智能化、智慧化的不斷深入推廣，工程項目的數字化交付將成為打造數字化工廠的必由之路。推廣數字化交付在更廣大的行業范圍內得到運用，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計工程有限公司建設管理的某醫藥原料藥項目，對數字化交付在醫藥化工行業企業中的應用與實現展開探討，并總結出可供推廣的數字化交付行業解決方案。

1 項目概況

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

本項目采用了EPCM（設計采購與施工管理）的建設模式，由浙江省天正設計工程有限公司作為項目建設管理方。項目的數字化交付由業主方、項目設計院、建設管理方、監理方、施工承包商及數字化平臺供應商協作進行。本項目數字化交付從項目初期數字化交付策略的制定起，在設計、采購、施工過程中遵循數字化交付小組制定的《數字化交付技術統一規定》進行數據收集、分類，在項目竣工時完成數據整合、校驗，最終隨項目竣工完成數字化交付工作。

2 數字化交付策略的制定

本項目啟動初期已明確了將采用數字化交付作為項目工程交付的形式，建設管理方作為項目數字化交付的具體執行人，同時成立了以業主、建設管理方、設計方共同參與的數字化交付小組，具體負責本項目數字化交付的實施推進。數字化交付小組以數字化交付經理及數字化交付專員為主要架構。

數字化交付小組的首要任務是制定項目的數字化交付策略，包含數字化交付平臺的確定、業主需求的調研、《數字化交付技術統一規定》的制定。

2.1 數字化交付平臺確定

充分比選了國內外各大數字化交付平臺，如：國外的海克斯康SPF、劍維AVEVA.NET 以及國內的達美盛PIMCentre、中科輔龍的PDSOFT、圖為的T-PLANT 等。雖然國外數字化交付平臺具有起步早、應用廣、技術成熟、成功案例多等優勢，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支持難度較大等劣勢后，本項目最終選擇了國產數字化交付平臺。在選擇過程中，自主技術的安全性也成為平臺選擇的重要依據之一。

確定平臺后，數字化交付平臺供應商也進入本項目數字化交付小組，作為數字化交付技術支持，進一步豐富了數字化交付小組的結構。

2.2 業主需求調研

數字化交付小組邀請業主方相關人員就本項目的實驗室研發、生產管理、設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鍵信息、一般信息進一步細分，對應各工廠對象類建立交付信息類庫及文檔交付清單。

2.3 《數字化交付技術統一規定》制定

項目的《數字化交付技術統一規定》作為項目執行數字化交付的行動綱領，將從工廠分解結構、工廠對象類、類庫、編碼、交付內容（深度）、交付過程管理、交付質量管理、交付驗收管理等方面為項目建設全過程的數字化交付提供實施依據，見表1。在實際過程中，項目的《數字化交付技術統一規定》在初次發布后，會隨著項目設計、采購、施工等各階段的不斷推進，各部分數據收集的不斷豐富，調整規定的部分內容，以結合實際項目的可行性作為《數字化交付技術統一規定》的最終標志。

表1 項目《數字化交付技術統一規定》目錄

3 設計中的數字化交付工作開展

數字化交付工作圍繞著三維模型、智能P&ID、對象參數、文檔四個關鍵要素進行。首先在設計中展開，在設計過程中根據《數字化交付技術統一規定》中的編碼規定，對作為數據交付主體的工廠對象進行統一編號，并以此作為工廠對象貫穿數字化交付全過程的唯一代號。

3.1 三維設計

三維模型作為數字化交付過程中的數據載體，是實現數字工廠可視化不可或缺的一個部分。本項目采用HEXAGON 公司的三維工廠設計軟件CADWorx 進行三維設計。在設計過程中，根據項目的《數字化交付技術統一規定》中確定的三維建模深度（及模型顆粒度）要求，進行三維設計。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。

本項目采用全專業參與的可視化三維協同設計（圖1），即在同一環境下實現全專業的大融合、大協同，從而真正在三維設計的過程中完成各專業的條件轉移、設計互通、實時互動。

圖1 可視化三維協同設計

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

3.2 智能P&ID 圖的繪制

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

智能P&ID 圖的繪制，必須緊緊圍繞數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

根據項目《數字化交付技術統一規定》中對本項目定義的工廠分解結構及類庫，首先編制《工廠交付對象格式化數據表》（圖3）作為交付對象數據收集的模板工具。在設計過程中優先由各設計專業在設計的同時注意進行相關專業內交付對象的數據提取。設計交付時《工廠交付對象格式化數據表》隨設計成果上傳數字化交付平臺進行交付。

圖3 《工廠交付對象格式化數據表》示例

4 采購、施工中的數字化交付工作與應用開展

本項目的建設管理方采用了數字化工程項目管理方法，引入“可視化工程協同云平臺”（圖4）作為日常管理工具，對工程項目進行全方位管理，共涵蓋設計管理、合同管理、采購管理、質量控制、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 可視化工程協同云平臺—工程信息看板

通過可視化、協同的技術手段，在采購、施工的過程中充分地使用設計階段產生數據的同時，對采購、施工階段的各項工程數據進行漸進式的收集，為工程項目的完整數字化交付儲備資源。

5 完整的數字化交付

以項目的《數字化交付技術統一規定》為指導，通過在設計、采購、施工階段對三維模型、智能P&ID、對象參數、文檔四大關鍵要素的收集、積累，在現場工程項目竣工的同時，通過數據的整理、分類、相互校核，建立交付工廠對象與交付數據間的關聯關系，最終形成以交付工廠對象為數據附著點的網狀信息數據庫，向業主完成工程項目的完整數字化交付。

（1）數據的收集

交付工廠對象的數據主要包含：位置、規格、型號、材質、屬性、大小、溫度、壓力等。以上數據分別從三維模型、智能P&ID、《工廠交付對象格式化數據表》中進行格式化數據的提取，以及對采購、施工階段主要產生的非結構化數據，先通過OCR、人工識別等手段進行結構化處理，再進行數據提取。

（2）數據的校驗

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

（3）數據的關聯

以交付的工廠對象為數據載體，通過對象的唯一代碼作為關聯特征，在數字化交付平臺上完成工廠對象與相關數據、文檔的關聯。

6 結語

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

（2）通過本項目的實踐，浙江省天正設計工程有限公司形成了醫藥原料藥行業工程項目數字化交付的完整解決方案。可供同類工程項目參考借鑒。

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