新一代DCS的三維操作畫(huà)面設(shè)計(jì)和應(yīng)用探討

王旭,李磊,黎生林,王國(guó)慶

(1. 中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司,北京 100101;2. 北京達(dá)美盛軟件股份有限公司,北京 100193;3. 浙江中控技術(shù)股份有限公司,浙江 杭州 310053)

現(xiàn)代化大型石油化工工廠(chǎng),特別是千萬(wàn)噸級(jí)煉油和百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工廠(chǎng)的DCS操作畫(huà)面往往高達(dá)數(shù)千幅,由于現(xiàn)代企業(yè)越來(lái)越精簡(jiǎn)的人員需求和越來(lái)越高的運(yùn)行平穩(wěn)率要求,單純依靠傳統(tǒng)DCS操作畫(huà)面操作需要豐富的經(jīng)驗(yàn)并付出巨大的工作量。另一方面,工程建設(shè)數(shù)字化交付往往被看作是一項(xiàng)工作,并沒(méi)有作為數(shù)字資產(chǎn)來(lái)挖掘其內(nèi)在價(jià)值,有效支持工廠(chǎng)的操作運(yùn)維。

目前,石油化工工廠(chǎng)建設(shè)運(yùn)行通常模式是: 設(shè)計(jì)圖紙指導(dǎo)施工最終建立實(shí)體工廠(chǎng),設(shè)計(jì)資料指導(dǎo)組態(tài)最終建立生產(chǎn)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)虛擬工廠(chǎng),而生產(chǎn)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)虛擬工廠(chǎng)與實(shí)體工廠(chǎng)的聯(lián)系僅為人員的溝通,尤其是內(nèi)操人員與外操人員的溝通。顯然,在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信等新一代信息技術(shù)高速發(fā)展的今天,該運(yùn)維模式過(guò)于簡(jiǎn)單傳統(tǒng)化。企業(yè)現(xiàn)代智能工廠(chǎng)建設(shè)圍繞“整合數(shù)據(jù)資源、深化系統(tǒng)應(yīng)用”的工作主線(xiàn),以信息化建設(shè)為重點(diǎn),貼近和服務(wù)生產(chǎn),促進(jìn)“兩化”深度融合,持續(xù)推進(jìn)數(shù)字工廠(chǎng)、數(shù)字企業(yè)建設(shè),穩(wěn)步推進(jìn)工廠(chǎng)數(shù)字化孿生系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)試點(diǎn)實(shí)施。鑒于此,提高工廠(chǎng)的數(shù)字化和智能化水平,建立更直觀(guān)智能的人機(jī)操作界面,最終提高裝置的操作、運(yùn)維效率是必要的。

1 目 標(biāo)

有效利用工程建設(shè)數(shù)字化交付資產(chǎn),實(shí)現(xiàn)DCS與數(shù)字工廠(chǎng)的集成。工程建設(shè)在交付實(shí)物工廠(chǎng)的同時(shí),提供以集成數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的虛擬工廠(chǎng);利用虛擬與現(xiàn)實(shí)結(jié)合的數(shù)字孿生工廠(chǎng),將虛擬三維工廠(chǎng)、二維DCS操作畫(huà)面和實(shí)體工廠(chǎng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)內(nèi)操和外操的緊密結(jié)合和互動(dòng),快速便捷獲取數(shù)字工廠(chǎng)設(shè)計(jì)信息,提升工廠(chǎng)操作、運(yùn)維與巡檢的安全性和智能化。最終創(chuàng)造一個(gè)新型的人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控結(jié)合數(shù)字工廠(chǎng)提供一站式操作、運(yùn)維服務(wù)。

2 整體架構(gòu)

虛擬工廠(chǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)分為過(guò)程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)(包括過(guò)程檢測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、操作畫(huà)面等)、三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)(工程數(shù)字化移交數(shù)據(jù),包括工廠(chǎng)信息和制造廠(chǎng)信息),以設(shè)備編號(hào)為關(guān)鍵字通過(guò)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)建立數(shù)據(jù)鏈接。實(shí)現(xiàn)分散控制系統(tǒng)(DCS)與虛擬工廠(chǎng)的深度融合,二、三維聯(lián)動(dòng)。

為實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)與數(shù)字化平臺(tái)無(wú)縫集成,采用數(shù)字化專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)專(zhuān)有輕量化的三維渲染處理技術(shù),配置防火墻硬件設(shè)備等保證生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和安全,保證系統(tǒng)整體架構(gòu)的安全,包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞、信息存儲(chǔ)等。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)示意

3 典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及軟硬件配置

數(shù)字化集成應(yīng)用在本文中作為DCS的高級(jí)應(yīng)用,部署在網(wǎng)絡(luò)的操作管理層,為了確保DCS控制網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性,服務(wù)器與操作員站單獨(dú)建立專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò),通過(guò)嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)安全策略配置保證數(shù)據(jù)傳輸安全,數(shù)字化集成應(yīng)用和DCS控制網(wǎng)分開(kāi)。大數(shù)據(jù)平臺(tái)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 大數(shù)據(jù)平臺(tái)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意

如圖2所示,操作監(jiān)控層與數(shù)據(jù)服務(wù)層之間的網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)為數(shù)字化集成應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),并增加了三維云渲染服務(wù)器、設(shè)備管理服務(wù)器、高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器,新增的服務(wù)器和指定數(shù)字化集成應(yīng)用的操作員站處于同一個(gè)局域網(wǎng)(LAN)內(nèi)。根據(jù)裝置規(guī)模和操作員班組設(shè)置,以局域網(wǎng)為單元設(shè)置各自的數(shù)字化集成應(yīng)用服務(wù)器是合理的,以盡可能提高軟硬件配置效率并節(jié)省投資。

硬件配置及功能說(shuō)明如下:

1)三維云渲染服務(wù)器。主要負(fù)責(zé)模型的輕量化云渲染,并根據(jù)操作員站發(fā)出的請(qǐng)求,定位相應(yīng)的設(shè)備位置,根據(jù)設(shè)備所需展示的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)傳遞給高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器,設(shè)備數(shù)據(jù)傳遞給設(shè)備管理服務(wù)器,接收返回的數(shù)據(jù)并發(fā)送給操作員站進(jìn)行顯示。

2)設(shè)備管理服務(wù)器。主要負(fù)責(zé)移交平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),保存設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù),并根據(jù)三維云渲染服務(wù)器的請(qǐng)求,將需要展示的數(shù)據(jù)發(fā)送至三維畫(huà)面。

3)高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器。為不影響DCS數(shù)據(jù)庫(kù)的安全,防止三維工廠(chǎng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求影響DCS數(shù)據(jù)服務(wù)的操作,設(shè)置該服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù),相當(dāng)于DCS數(shù)據(jù)服務(wù)的克隆。

4)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。集成方案的二維、三維數(shù)據(jù)均采用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)傳輸,不占用控制網(wǎng)絡(luò)帶寬;操作員站僅負(fù)責(zé)三維圖像的顯示工作。

5)CPU負(fù)荷。現(xiàn)有操作員站均采用多核CPU,在該方案中,將操作員站其中一到二核指定給三維工廠(chǎng)瀏覽,其余留給DCS,保證計(jì)算機(jī)的CPU負(fù)荷不超過(guò)總的50%,確保CPU資源安全。

6)數(shù)據(jù)傳遞。通過(guò)高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器及高級(jí)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)存及發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),避免對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生影響。

7)信息安全。為了保證裝置中DCS與數(shù)字化集成應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立,在圖2的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,雙方網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立組網(wǎng),且采用獨(dú)立虛擬局域網(wǎng)(VLAN),網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)安全策略配置保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

4 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)

數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程如下:

1)操作員站通過(guò)二維定位到三維畫(huà)面,向三維云渲染服務(wù)器發(fā)送一條請(qǐng)求。

2)三維云渲染服務(wù)器在收到請(qǐng)求后,定位到相應(yīng)的設(shè)備位置,并根據(jù)設(shè)備位置計(jì)算出需要請(qǐng)求實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的設(shè)備。該請(qǐng)求為了提高性能,只請(qǐng)求了三維中當(dāng)前畫(huà)面范圍內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),而不是每次都請(qǐng)求全廠(chǎng)數(shù)據(jù)。

3)三維云渲染服務(wù)器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求發(fā)送給高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器,高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器功能與工廠(chǎng)DCS數(shù)據(jù)服務(wù)器一致,使用該服務(wù)器的目的在于防止三維工廠(chǎng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求影響DCS數(shù)據(jù)服務(wù)器的操作。

4)高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器返回查詢(xún)到的工廠(chǎng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)給三維云渲染服務(wù)器,經(jīng)處理后與三維工廠(chǎng)畫(huà)面一起推送給操作員站。

5 功能實(shí)現(xiàn)步驟

三維數(shù)字化集成應(yīng)用作為DCS的高級(jí)應(yīng)用,實(shí)施的前提是工程設(shè)計(jì)的靜態(tài)虛擬工廠(chǎng)和二維DCS操作畫(huà)面已完成,內(nèi)操人員和外操人員可以分別在DCS操作畫(huà)面和實(shí)體工廠(chǎng)進(jìn)行運(yùn)維操作。實(shí)現(xiàn)步驟如下:

1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。包括: 裝置的三維模型和設(shè)備數(shù)據(jù)字典、裝置的PBS結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、裝置的智能P&ID圖、數(shù)字化交付內(nèi)容,儀表數(shù)據(jù)清單內(nèi)容。

2)軟硬件準(zhǔn)備及部署。包括: 數(shù)字化集成應(yīng)用專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)搭建,渲染服務(wù)器、設(shè)備管理服務(wù)器、高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)字化集成應(yīng)用客戶(hù)端部署,網(wǎng)絡(luò)安全策略配置。

3)三維模型處理。具體內(nèi)容如下:

a)在裝置的三維模型基礎(chǔ)上,根據(jù)實(shí)體工廠(chǎng)的真實(shí)面貌補(bǔ)充,包括對(duì)裝置總圖地坪、地形模型修改、美化,與現(xiàn)場(chǎng)保持較高一致性。

b)對(duì)裝置內(nèi)圍欄、道路、行車(chē)線(xiàn)、人行道、停止線(xiàn)、馬路牙、路燈、綠化、大門(mén)美化渲染,與現(xiàn)場(chǎng)保持較高一致性。

c)對(duì)管道、管架、橋架、給排水等專(zhuān)業(yè)美化渲染和配色,保持和現(xiàn)場(chǎng)較高一致性。

d)對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)進(jìn)行外觀(guān)貼圖渲染,與現(xiàn)場(chǎng)保持較高一致性。

e)添加廠(chǎng)區(qū)內(nèi)重要設(shè)備(大型塔、壓縮機(jī)、反應(yīng)器等)的設(shè)備位號(hào)、名稱(chēng),該類(lèi)設(shè)備顏色和材質(zhì)按照現(xiàn)場(chǎng)要求貼圖渲染。

f)對(duì)路面標(biāo)識(shí)牌等貼圖美化,與現(xiàn)場(chǎng)保持較高一致性。

g)對(duì)所有已建模消防設(shè)備,例如: 干粉滅火裝置、泡沫發(fā)生器及附件等貼圖美化。

h)以周邊500 m環(huán)境和衛(wèi)星影像圖片作為GIS貼圖,圖片要和模型貼合緊密。

4)DCS組態(tài)完善。在二維DCS流程圖中對(duì)動(dòng)靜設(shè)備、儀表進(jìn)行三維跳轉(zhuǎn)的組態(tài);在數(shù)字化工廠(chǎng)對(duì)三維部分進(jìn)行組態(tài),調(diào)整模型定位最佳視角,包括報(bào)警數(shù)據(jù)二、三維聯(lián)動(dòng)組態(tài);動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)標(biāo)牌展示組態(tài);三維反跳二維DCS流程圖組態(tài)等。

5)系統(tǒng)調(diào)試。二維操作畫(huà)面與三維虛擬工廠(chǎng)之間的切換調(diào)試,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)調(diào)試。

6)系統(tǒng)維護(hù)。

6 實(shí)現(xiàn)功能展示

通過(guò)工業(yè)控制系統(tǒng)與三維場(chǎng)景的結(jié)合,在工業(yè)控制系統(tǒng)操作畫(huà)面中,操作人員可通過(guò)點(diǎn)擊畫(huà)面中的設(shè)備或通過(guò)鍵盤(pán)輸入設(shè)備位號(hào)的方式,以預(yù)設(shè)的視角和距離在虛擬三維工廠(chǎng)中對(duì)所選擇的設(shè)備實(shí)體進(jìn)行定位顯示。與此同時(shí),設(shè)備的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在工業(yè)控制系統(tǒng)與三維場(chǎng)景中實(shí)時(shí)刷新;視角中預(yù)設(shè)范圍內(nèi)所有設(shè)備的過(guò)程檢測(cè)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)面板形式3D懸停顯示;選中模型中的設(shè)備,可以查看詳細(xì)操作面板,面板內(nèi)容包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)與設(shè)備的靜態(tài)數(shù)據(jù)等。

6.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成

通過(guò)集成設(shè)備管理數(shù)據(jù),以唯一設(shè)備位號(hào)關(guān)系,模型與DCS建立“一對(duì)一”關(guān)系。將設(shè)備模型與DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和互通,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊設(shè)備模型便捷查看設(shè)備基本信息、運(yùn)行數(shù)據(jù)以及報(bào)警信息等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容。對(duì)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成與組態(tài),接入現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和三維映射內(nèi)容,系統(tǒng)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工程管理數(shù)據(jù)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)二三維監(jiān)控、生產(chǎn)預(yù)警。為了更好地使用系統(tǒng)功能,就必須保證數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、刷新率。將集成原系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù),并保持每個(gè)數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)一致,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新頻率也將與原系統(tǒng)的刷新頻率保持一致,以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)刷新,為業(yè)務(wù)人員在生產(chǎn)決策時(shí)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

6.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)管理

每一個(gè)工廠(chǎng)對(duì)象(設(shè)備、閥門(mén)、管線(xiàn)等)都有對(duì)應(yīng)的位號(hào),從工程信息中提取位號(hào)后建立以位號(hào)為中心的數(shù)據(jù)管理方式,用于管理位號(hào)所關(guān)聯(lián)的模型、屬性。同時(shí)在后續(xù)應(yīng)用階段,可補(bǔ)充拓展對(duì)象的基礎(chǔ)屬性。原始三維模型導(dǎo)入系統(tǒng)后,自動(dòng)帶有工程設(shè)計(jì)階段的相關(guān)屬性信息,但在后續(xù)運(yùn)維過(guò)程中,這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可隨著設(shè)備的使用逐步增加,例如采購(gòu)信息、安裝調(diào)試信息等。從設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)、安裝、運(yùn)行等階段中,會(huì)產(chǎn)生各式各樣與設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù),設(shè)備的屬性貫穿著設(shè)備的整個(gè)生命周期,在不同階段產(chǎn)生的設(shè)備屬性可直接在平臺(tái)上補(bǔ)充,逐步積累設(shè)備的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。用戶(hù)可以對(duì)每個(gè)對(duì)象設(shè)置并增加資產(chǎn)類(lèi)型及相應(yīng)的屬性集,包括設(shè)計(jì)信息、調(diào)試信息、運(yùn)維信息等,自動(dòng)將對(duì)象屬性集與所選對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái),最后在三維場(chǎng)景中進(jìn)行展示。

1)二、三維相互跳轉(zhuǎn)。通過(guò)右鍵點(diǎn)擊二維畫(huà)面上的設(shè)備,系統(tǒng)自動(dòng)定位至三維畫(huà)面上關(guān)聯(lián)的設(shè)備,可查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、過(guò)程數(shù)據(jù)浮窗顯示,屬性信息及關(guān)聯(lián)信息、P&ID圖紙等。

2)輸入位號(hào)跳轉(zhuǎn)至三維。直接輸入位號(hào),定位至三維畫(huà)面上關(guān)聯(lián)的設(shè)備,可查看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、屬性信息及關(guān)聯(lián)信息。在操作畫(huà)面中,操作人員可通過(guò)點(diǎn)擊畫(huà)面中的設(shè)備或通過(guò)鍵盤(pán)輸入設(shè)備位號(hào)的方式,以預(yù)設(shè)的視角和距離在虛擬三維工廠(chǎng)中對(duì)所選擇的設(shè)備實(shí)體進(jìn)行定位并顯示。

3)報(bào)警列表跳轉(zhuǎn)至三維。通過(guò)點(diǎn)擊報(bào)警列表操作,定位至出現(xiàn)報(bào)警的設(shè)備,工業(yè)控制系統(tǒng)記錄的報(bào)警數(shù)據(jù),可直接定位三維場(chǎng)景中產(chǎn)生報(bào)警的設(shè)備。

4)雙屏顯示。對(duì)于雙屏操作站,可實(shí)現(xiàn)下屏操作,上屏顯示,上屏操作,下屏顯示。

5)漫游巡檢。在操作員站的三維場(chǎng)景中,可使用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)相配合的方式實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景漫游,通過(guò)虛擬人物,模擬外操人員在現(xiàn)場(chǎng)中的巡檢過(guò)程。在漫游過(guò)程中,可通過(guò)3D浮窗的方式實(shí)時(shí)顯示且只顯示一定范圍內(nèi)(該范圍可以根據(jù)不同情況進(jìn)行設(shè)置)的設(shè)備對(duì)象包含的各種測(cè)點(diǎn)信息,并借助三維平臺(tái)集成的各類(lèi)運(yùn)行參數(shù)和歷史記錄等進(jìn)行問(wèn)題分析,進(jìn)一步提升內(nèi)操和外操之間的信息聯(lián)動(dòng),方便內(nèi)操指導(dǎo)、外操現(xiàn)場(chǎng)操作。

6)智能P&ID聯(lián)動(dòng)。該系統(tǒng)可活化工廠(chǎng)的流程圖,形成智能P&ID,實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)化應(yīng)用使其智能性更加強(qiáng)大。同時(shí),它還可以與模型數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)二維數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)的一體化聯(lián)動(dòng)應(yīng)用,增加了數(shù)據(jù)瀏覽方式的多樣性,彌補(bǔ)了DCS流程畫(huà)面在工藝細(xì)節(jié)方面的不足。

7)上下游快速定位。通過(guò)數(shù)字化交付,基于三維模型、智能P&ID實(shí)現(xiàn)多維度的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在三維場(chǎng)景中,可快速定位查看當(dāng)前設(shè)備連接的上下游儀器儀表、閥門(mén)等,進(jìn)而提升運(yùn)維工作效率。

7 應(yīng)用機(jī)遇及挑戰(zhàn)

數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用是一個(gè)新興且高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè),不管是對(duì)于企業(yè)還是供應(yīng)商,都具有很高的挑戰(zhàn)性,而國(guó)內(nèi)的三維渲染技術(shù)也正在興起,對(duì)于智能制造的國(guó)產(chǎn)化是機(jī)遇,如何基于自身產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)和發(fā)展機(jī)遇,更好地助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型,是業(yè)界當(dāng)前需要思考的問(wèn)題。

數(shù)字孿生技術(shù)具有可推演性、保真性和閉環(huán)性。而該技術(shù)中重要的一環(huán)就是數(shù)字化交付(高保真模型和數(shù)據(jù)治理),通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、仿真分析和虛擬現(xiàn)實(shí)等功能,結(jié)合數(shù)字化交付結(jié)果與物理實(shí)體運(yùn)行的實(shí)時(shí)反饋信息,實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,依據(jù)采集的物理實(shí)體運(yùn)行數(shù)據(jù)完善虛擬體的仿真分析算法,從而對(duì)物理實(shí)體的后續(xù)運(yùn)行和改進(jìn)提供更加精確的決策。將工廠(chǎng)DCS,MES等能實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,三維可視化數(shù)字工廠(chǎng)平臺(tái)可完美將數(shù)字化交付后的3D模型和信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合,并與VR/AR/MR深度融合,實(shí)現(xiàn)身臨其境增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的數(shù)字化工廠(chǎng)。為從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)實(shí)施直至服務(wù)的各個(gè)環(huán)節(jié)打造一致的、無(wú)縫的數(shù)據(jù)平臺(tái),形成基于模型的虛擬企業(yè)和基于自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)企業(yè)鏡像。

8 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)石油化工行業(yè)工藝流程長(zhǎng)、操作畫(huà)面多、操作負(fù)荷高、人機(jī)交互性差的問(wèn)題,在工程實(shí)踐中充分利用數(shù)字化交付資產(chǎn),在傳統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)工廠(chǎng)二維操作畫(huà)面的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)虛擬三維工廠(chǎng)操作畫(huà)面,融合了數(shù)字化交付、三維模型、實(shí)體工廠(chǎng)、P&ID圖紙和儀表數(shù)據(jù)等資料信息。結(jié)合運(yùn)行階段DCS以及建設(shè)的三維數(shù)字化工廠(chǎng),將工業(yè)控制系統(tǒng)與三維虛擬工廠(chǎng)進(jìn)行集成組態(tài),打通二、三維數(shù)據(jù)間傳輸通道,實(shí)現(xiàn)DCS過(guò)程數(shù)據(jù)向虛擬工廠(chǎng)的傳遞。通過(guò)DCS流程畫(huà)面和DCS報(bào)警畫(huà)面在三維模型中的一鍵定位、DCS查看工藝信息和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、三維模型,了解現(xiàn)場(chǎng)地理空間信息及設(shè)備設(shè)施建設(shè)期(設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工)、運(yùn)營(yíng)期信息(檢維修、運(yùn)維信息、運(yùn)行狀態(tài)等信息)等功能,實(shí)現(xiàn)在中心控制室對(duì)廠(chǎng)區(qū)的精準(zhǔn)管控,協(xié)助內(nèi)操指導(dǎo)外操人員現(xiàn)場(chǎng)處理異常情況。能夠大幅提升各裝置的操控運(yùn)維直觀(guān)性,確保內(nèi)操人員更方便快捷地查詢(xún),更有效地與外操人員溝通;有效減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,進(jìn)而提高了裝置的平穩(wěn)性和安全性。