數(shù)字化工廠介紹(概念、建設和方法)

1數(shù)字化工廠概念22數(shù)字化工廠建設33建設數(shù)字工廠的意義和方法4數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢數(shù)字化工廠（DF）是指以產(chǎn)品全生命周期的相關數(shù)據(jù)為基礎，在計算機虛擬環(huán)境中，對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期的新型生產(chǎn)組織方式。現(xiàn)代數(shù)字制造技術與計算機仿真技術相結合的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)給基礎制造業(yè)注入了新的活力，主要作為溝通產(chǎn)品設計和產(chǎn)品制造之間的橋梁。“數(shù)字化工廠”提供了全面的制造過程管理，在實際產(chǎn)品生產(chǎn)前，在計算機模擬的環(huán)境中完成虛擬生產(chǎn)全部過程，生成經(jīng)過“數(shù)字化工廠”驗證過的、實際生產(chǎn)所需的各種工藝數(shù)據(jù)和文檔。工工從工裝工具、生產(chǎn)部門獲取資源數(shù)據(jù)（2D）：從工裝工具、生產(chǎn)部門獲取資源數(shù)據(jù)（2D）：通過系統(tǒng)集成，從設計部門的PDM系統(tǒng)中自動通過系統(tǒng)集成和客戶化開發(fā)，輸出工藝執(zhí)行文件；通過系統(tǒng)廣義數(shù)字化工廠用于生產(chǎn)企業(yè)廣義數(shù)字化工廠用于生產(chǎn)企業(yè)資產(chǎn)運行管理、安全管理、規(guī)章管理、員工培訓和維修管理，以提升工廠的生產(chǎn)效率、安全水平和決策能力。以工程對象為中心，將大量復雜的工廠資產(chǎn)相關數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為容易理解和以業(yè)務導向的信息，以表現(xiàn)資產(chǎn)真實物理狀況的三維工廠電子模型為基礎，并且無縫集成各種工廠企業(yè)信息系統(tǒng)，如設計數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)、ERP、MES、實時數(shù)據(jù)庫、運行、維護以及文檔管理等系統(tǒng)。以設備位號進行關聯(lián)最終達到的效果階段及內(nèi)容最終達到的效果階段及內(nèi)容數(shù)字化移交工程建設期：工廠運維期：我們對數(shù)字工廠的認識4數(shù)字工廠建設與業(yè)務流程高度融合，實現(xiàn)業(yè)務全流程的自動化、智能化6通過數(shù)據(jù)深度挖掘和專家知識的加工積累，實現(xiàn)智能化決策支持靜態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)一體化可視化以“一體化運營”為核心，數(shù)字工廠建設與業(yè)務流程高度融合，實現(xiàn)業(yè)務全流程的數(shù)字工廠技術與管道線性資產(chǎn)特性結合對管道全生命周期（設計、施工、運營）數(shù)據(jù)綜合管理約束輸出約束輸出數(shù)字化管道可研設計施工竣工數(shù)字化管道可研設計施工竣工運營可研數(shù)字化成果設計數(shù)字化成果施工圖（三合一圖）施工采集數(shù)字化成果竣工數(shù)字化成果多源勘察數(shù)據(jù)規(guī)范管道設計規(guī)則施工期數(shù)據(jù)采集規(guī)范竣工數(shù)據(jù)規(guī)范管道完整性管理數(shù)據(jù)規(guī)范數(shù)字化移交規(guī)范管道可研數(shù)字化管理系統(tǒng)管道設計數(shù)字化管理系統(tǒng)-三圖合一特點-一、二、三維一體化線性里程線性里程查詢結果亮埋深埋深穿跨越穿跨越數(shù)字工廠技術與油田特點（勘探、開發(fā)、生產(chǎn)）結合注重地下部分數(shù)據(jù)收集、分析及三維展示油田勘探油田生產(chǎn)油田勘探油田生產(chǎn)油田開發(fā)體化體化運營平臺統(tǒng)決策智能分析采出水處理工程給排水及消防供電工程自動控制通信工程供熱和暖通道路工程生產(chǎn)維修工程…………總體框架總體框架兩大體系 標準體系開發(fā)規(guī)范一體化運營平臺輔助決策信息安全二三維一體化系統(tǒng)集成地質(zhì)油藏開發(fā)生產(chǎn)化驗空間數(shù)據(jù)兩大體系 標準體系開發(fā)規(guī)范一體化運營平臺輔助決策信息安全二三維一體化系統(tǒng)集成地質(zhì)油藏開發(fā)生產(chǎn)化驗空間數(shù)據(jù)三維模型中心數(shù)據(jù)庫井作業(yè)凈化集輸鉆井錄井測井物探 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)字典轉(zhuǎn)換規(guī)范自控系統(tǒng)視頻監(jiān)控硬件設施網(wǎng)絡基礎設施安全體系服務安全物理安全安全管理一體化平臺連通基礎設施和數(shù)字化應用的橋梁。一體化平臺連通基礎設施和數(shù)字化應用的橋梁。二三維一體化二三維一體化整個油田場景差異點共同點數(shù)字工廠適合行業(yè)：石化企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)移交平臺搭建，數(shù)據(jù)收集、整理2、一體化平臺建設3、業(yè)務整合4、基于可視化技術5、基于良好的硬件基礎重點關注：生產(chǎn)管理、HSE管理、培訓、交互、工藝仿真通用性比較強數(shù)字管道適合行業(yè)：管道公司重點關注：管道線性資產(chǎn)的生命狀況針對管道完整性，專業(yè)性比較強數(shù)字油田適合行業(yè)：油氣田重點關注：油氣田業(yè)務，側(cè)重勘探、開發(fā)、生產(chǎn)一體化解決能力。三維展示地面結構、地下構造、油氣藏針對油氣生產(chǎn)全流程，涵蓋部分管道業(yè)務1數(shù)字化工廠概念22數(shù)字化工廠建設33建設數(shù)字工廠的意義和方法4數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢沒有按照沒有按照統(tǒng)一標準對設計數(shù)據(jù)進行組織沒有標準沒有標準軟件接口對各廠家設計數(shù)據(jù)進行整合設計數(shù)據(jù)與勘查圖數(shù)據(jù)對應不上設計數(shù)據(jù)與勘查圖數(shù)據(jù)對應不上施工過程施工過程土石方計算不準確設計過程中設計過程中位號信息沒有統(tǒng)一1、制定統(tǒng)一設計規(guī)范、移交規(guī)范。2、統(tǒng)一設備位號。3、統(tǒng)一的數(shù)字化平臺。從設計、施工到生產(chǎn)運營建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)移交平臺，一體化應用平臺。4、建立通用接口工具，不同格式設計文件都能讀取、操作。5、數(shù)字化平臺滿足設計單位和業(yè)主對于數(shù)字移交的要求，同時兼顧業(yè)主對于生產(chǎn)應用的要求。設計階段建設時機設計階段建設時機優(yōu)點：統(tǒng)一規(guī)劃、全面設計；設計成果、過程文件能夠有效管理。優(yōu)點：統(tǒng)一規(guī)劃、全面設計；設計成果、過程文件能夠有效管理。缺點：建設周期長施工階段施工階段特點介于設計階段和運營階段之間。特點介于設計階段和運營階段之間。運營階段優(yōu)點：任務目標明確，周期短，缺點：缺乏總體規(guī)劃；數(shù)據(jù)遺失（需要補錄）；需要系統(tǒng)整合；資金投入加大，后續(xù)面臨重復投資設計階段設計階段數(shù)據(jù)采集管理數(shù)據(jù)采集管理261326135設計階段設計階段數(shù)據(jù)采集管理數(shù)據(jù)采集管理自行提交各種格式數(shù)據(jù)設計階段設計階段過程控制管理過程控制管理手段流程控制流程控制任務通知任務通知自動生成審核結果報表自動生成審核結果報表模型比較模型比較規(guī)范項目過程規(guī)范項目過程減少錯誤發(fā)生減少錯誤發(fā)生保障數(shù)據(jù)正確性保障數(shù)據(jù)正確性施工階段施工階段物理工廠數(shù)字工廠數(shù)字移交兩個工廠施工階段施工階段信息移交規(guī)范√定義移交內(nèi)容信息移交規(guī)范√定義移交內(nèi)容√定義信息規(guī)范√定義移交方式信息移交平臺√信息提交√信息接收√信息校驗√信息發(fā)布設計采購建設調(diào)試供應商供應商工程信息移交平臺工程信息集成工程信息集成管理施工階段施工階段數(shù)字移交流程生產(chǎn)應用檔案完整性管理檔案完整性管理可視化工藝培訓、工藝仿真可視化應一體化平臺一體化平臺一體化平臺一體化平臺數(shù)字化工程信數(shù)字化工程信息移交平臺供應商供應商未來提交“兩個”工廠一個真實的工廠一個數(shù)字的工廠運行、維護階段運行、維護階段場景可視化管理場景可視化管理真實三維地形搭建真實三維地形搭建真實DEM全廠布局全廠布局三維搭建裝置區(qū)三維裝置區(qū)三維模型搭建工藝管道工廠可視化精細模型內(nèi)部結構建模設備內(nèi)部精細模型內(nèi)部結構建模柴油加氫改質(zhì)裝置?2.2功能建設連續(xù)重整裝置柴油加氫改質(zhì)裝置?2.2功能建設連續(xù)重整裝置催化裂化裝置聚丙烯裝置催化裂化裝置聚丙烯裝置場景可視化管理場景可視化管理穩(wěn)高壓消防水運行、維護階段運行、維護階段設備培訓管理——剖切設備培訓管理——剖切對于內(nèi)部精細化建模的設備設施，系統(tǒng)提供剖切工具對其進行各個截面的展示，剖切功能如下：步驟1：點擊“剖切功能”按鈕，開啟剖切功能步驟2：平臺中選擇內(nèi)部精細化建模的設備，雙擊，彈出設備剖切顯示框。步驟3：分別沿X、Y、Z軸，虛擬平面剖切設備。設備培訓管理——組裝設備培訓管理——組裝對于設備內(nèi)部結構進行精細化建模的設備，系統(tǒng)提供設備拆裝功能，主要有兩種形式：1、標準化組裝工藝流程展2、提供用戶自由選擇設備某部分進行示及標注功能。拆裝的功能。工藝培訓管理工藝培訓管理根據(jù)工藝流程圖紙根據(jù)工藝流程圖紙，通過控制上下游關斷閥門及設備流量，制作生產(chǎn)工藝動態(tài)流程，通過模擬氣、液流動效果，還可以半透、虛化、管道、地下生產(chǎn)流程。對生產(chǎn)工藝所包含的設備屬性、生產(chǎn)參數(shù)同步顯示，讓用戶快速學習掌握生產(chǎn)工藝流程相關知識。操作培訓管理操作培訓管理應急培訓管理應急培訓管理使安全部門和搶維修人員快速掌握科學、先進的應急使安全部門和搶維修人員快速掌握科學、先進的應急流程，全面了解應急資源調(diào)度和設備工藝技術。達到企業(yè)安全運營的目標。三維應急案例動畫是為了滿足企業(yè)安全生產(chǎn)部門應急培訓、演練的需要，通過事故過程的三維動畫展現(xiàn)，實現(xiàn)人員、資源、設備的綜合調(diào)度演練；實現(xiàn)預案決策培訓、實現(xiàn)搶險流程，工藝技術的培訓，通過培訓提升搶維修人員對突發(fā)事件的處理能力和對現(xiàn)場設備的熟練操作能力。設備狀態(tài)監(jiān)控設備狀態(tài)監(jiān)控根據(jù)工程建設基礎數(shù)據(jù)、裝置運行基礎數(shù)據(jù)、模擬分析評價基礎數(shù)據(jù)，在三維可視化場景下對設備模型折舊狀況、腐蝕狀況進行模擬分析，為安全環(huán)保評估預測提供依據(jù),是保證工廠安全運行的重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)綜合管理生產(chǎn)監(jiān)控管理生產(chǎn)監(jiān)控管理工廠平臺直觀查看所有設備、管線運行參數(shù)、生產(chǎn)狀況。數(shù)字工廠系統(tǒng)與ERP數(shù)字工廠系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)進行接口開發(fā)。生產(chǎn)監(jiān)控管理可視化視頻監(jiān)控管理可視化視頻監(jiān)控管理數(shù)字工廠對全廠所有攝像頭進行一對一建模，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行接口開發(fā)，將圖像與對應的攝像頭模型進行數(shù)據(jù)掛接，方便用戶對現(xiàn)場狀況的實際監(jiān)控，同時提供遠程控制；歷史存檔回放等各種功能。可視化巡檢管理可視化巡檢管理手持機通過GPRS功能把包含有巡檢人員實時坐標的數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務器，經(jīng)系統(tǒng)解析后，可以幫助監(jiān)控人定位巡檢人員的位置，也可以配合調(diào)度維修人員快速進行目標設施或故障事件的定位。系統(tǒng)在地圖上以圖標的方式定位顯示巡檢人員的位置；通過通訊臺主動向Web站點傳輸數(shù)據(jù)，不需要通過讀取數(shù)據(jù)庫，從而加快了Web站點獲取最新坐標的時間(系統(tǒng)的優(yōu)勢之一)?？梢暬a(chǎn)控制可視化生產(chǎn)控制系統(tǒng)可以將所有系統(tǒng)可以將所有監(jiān)控信息（溫度、流量、壓力、液位）等信息與其對應的傳感器模型、儀表模型進行掛接，用戶在個人電腦就可以查看生產(chǎn)信息。并可以控制原料流量，協(xié)調(diào)工廠生產(chǎn)計劃。宣傳、規(guī)劃宣傳、規(guī)劃以數(shù)字工廠大場景為基礎，配合背景音樂，專業(yè)解說，制作企業(yè)宣傳動畫。生動介紹項目建設情況，各裝置區(qū)基本情況。同時配合虛擬現(xiàn)實技術，將現(xiàn)場施工情況以動畫的形式展示，達到超自然的效果。提升企業(yè)信息化水平，提高企業(yè)形象。宣傳、規(guī)劃宣傳、規(guī)劃?2.2功能建設?2.2功能建設運維階段施工階段運維階段施工階段設計階段三維設計模型轉(zhuǎn)換技術三維設計模型轉(zhuǎn)換技術可視化系統(tǒng)Maximo其他系統(tǒng)三維應急系統(tǒng)可視化系統(tǒng)Maximo其他系統(tǒng)三維應急系統(tǒng)三維模型數(shù)據(jù)庫 美化處理通用模型三維模型數(shù)據(jù)庫 美化處理通用模型設計模型設計模型三維掃描技術一體化平臺技術一體化平臺技術理理據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)EPC動設備靜設備布置裝置圖工藝PID圖數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層地質(zhì)虛擬現(xiàn)實技術地質(zhì)虛擬現(xiàn)實技術1數(shù)字化工廠概念22數(shù)字化工廠建設33建設數(shù)字工廠的意義4數(shù)字化工廠的發(fā)展趨勢設計單位設計單位345業(yè)主單位業(yè)主單位從設計之