樊軍鋒

(中國(guó)天辰工程有限公司，天津 300400)

智能工廠數(shù)字化交付初探

樊軍鋒

(中國(guó)天辰工程有限公司，天津 300400)

為保證數(shù)據(jù)管理組織結(jié)構(gòu)和傳遞的一致性，基于鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級(jí)解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用，對(duì)智能工廠數(shù)字化交付過(guò)程中實(shí)施的主要方法及主要流程進(jìn)行了闡述，提出了如何將滿(mǎn)足國(guó)外業(yè)主數(shù)字化交付要求的初步實(shí)施階段，轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ坦驹谛滦蝿?shì)下的發(fā)展方向，在新技術(shù)環(huán)境下提高工程公司的業(yè)務(wù)能力和經(jīng)濟(jì)效益。

智能工廠 數(shù)字化交付 平臺(tái) 工廠結(jié)構(gòu) 種子文件

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外業(yè)主對(duì)于建設(shè)智能工廠、數(shù)字化工廠的需求越來(lái)越多，但是目前行業(yè)內(nèi)對(duì)智能工廠、數(shù)字化工廠的理解可謂百花齊放，各有千秋。無(wú)論哪一種理論，或者采用哪一種系統(tǒng)，都是為了從工廠的全生命周期中的某個(gè)階段入手，然后逐步數(shù)字化，并且在每個(gè)階段的數(shù)字化過(guò)程中，數(shù)字化的信息成果能夠被集成和重復(fù)利用，這樣通過(guò)從基礎(chǔ)信息的數(shù)字化到企業(yè)資源配置的數(shù)字化，再到全面實(shí)現(xiàn)工廠的數(shù)字化，從而為打造智能工廠奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；厮菡麄€(gè)工廠的全生命周期，工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工(EPC)階段產(chǎn)生的工程數(shù)據(jù)才是工廠數(shù)字化的原始基礎(chǔ)，是真正反映工廠客觀存在的實(shí)際數(shù)據(jù)，如何收集、管理好EPC階段的工程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)最終的工廠數(shù)字化交付，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的重要基石[1]。因此，越來(lái)越多的工程公司開(kāi)始研究如何在EPC階段進(jìn)行智能工廠數(shù)字化建設(shè)，以及如何將建設(shè)好的智能工廠通過(guò)數(shù)字化方式交付給業(yè)主。文中結(jié)合鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級(jí)解決方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用[2]，對(duì)儀表專(zhuān)業(yè)在智能工廠建設(shè)以及數(shù)字化交付實(shí)施過(guò)程進(jìn)行初步介紹和探討。

1 智能工廠數(shù)字化交付工作流程

智能工廠數(shù)字化交付的對(duì)象是工程公司在EPC階段收集、管理的工程數(shù)據(jù)，因而如何科學(xué)地收集、管理這些工程數(shù)據(jù)以及最終如何進(jìn)行數(shù)字化移交，必須定制科學(xué)有效、嚴(yán)格可行的工作流程。

1.1 制訂整體技術(shù)架構(gòu)

智能工廠數(shù)字化建設(shè)，即依托當(dāng)前不斷迅速發(fā)展的信息技術(shù)(IT)，將設(shè)計(jì)圖紙數(shù)字化和設(shè)計(jì)模型化[3]。整體技術(shù)架構(gòu)主要分為三層： 基礎(chǔ)硬件平臺(tái)、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)和應(yīng)用軟件平臺(tái)[4]。

1) 基礎(chǔ)硬件平臺(tái)。主要功能是提供穩(wěn)定的硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其中也包括了硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全、配置、備份和保密等基本要求。

2) 基礎(chǔ)軟件平臺(tái)。主要功能是提供基礎(chǔ)的軟件架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，以滿(mǎn)足基本的數(shù)據(jù)、資料、業(yè)務(wù)功能和工作流程的需要。

3) 應(yīng)用軟件平臺(tái)。主要功能是提供豐富的客戶(hù)應(yīng)用環(huán)境，以便不同客戶(hù)可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)錄入、報(bào)表的查詢(xún)和分析等一些自定義功能。

因此，從基礎(chǔ)軟件平臺(tái)搭建入手，調(diào)研業(yè)務(wù)需求，擴(kuò)展應(yīng)用軟件平臺(tái)，集成各類(lèi)已有的信息系統(tǒng)，最終形成一個(gè)“數(shù)字化工廠”的整體架構(gòu)。其中的基礎(chǔ)硬件平臺(tái)、基礎(chǔ)軟件平臺(tái)是工程公司的基礎(chǔ)建設(shè)，而采用一個(gè)成熟的應(yīng)用軟件平臺(tái)，是能否實(shí)現(xiàn)智能工廠數(shù)字化移交的關(guān)鍵。智能工廠數(shù)字化整體技術(shù)架構(gòu)見(jiàn)表1所列。

表1 智能工廠數(shù)字化整體技術(shù)架構(gòu)

1.2 制訂明確的工作目標(biāo)[5]

雖然行業(yè)內(nèi)對(duì)智能工廠數(shù)字化交付的理解各有不同，但是落實(shí)到工程建設(shè)的具體實(shí)施過(guò)程中，必須對(duì)智能工廠數(shù)字化交付進(jìn)行明確的定義，以便工廠建設(shè)的各參與方有一個(gè)共同的明確目標(biāo)。

1) 目前走在前列的國(guó)外業(yè)主，對(duì)于智能工廠數(shù)字化交付的定義體現(xiàn)在邀標(biāo)書(shū)中，邀標(biāo)書(shū)中一般對(duì)以下內(nèi)容做出詳細(xì)的定義：

a) 基礎(chǔ)軟件平臺(tái)采用的軟件及其版本。

b) 集成發(fā)布平臺(tái)的軟件及其版本。

c) 應(yīng)用軟件平臺(tái)采用的軟件及其版本。

d) 各個(gè)軟件中管理哪些對(duì)象。

e) 每個(gè)對(duì)象需要管理哪些屬性。

f) 哪些屬性需要在集成發(fā)布平臺(tái)發(fā)布，并與其他哪個(gè)應(yīng)用軟件共享。

g) 哪個(gè)軟件生成哪些圖紙。

h) 非結(jié)構(gòu)化文檔(Non-TEF Documents)，例如第三方供貨商提供的文檔在哪個(gè)應(yīng)用軟件中管理和交付等。

2) 對(duì)于國(guó)內(nèi)業(yè)主來(lái)說(shuō)，往往缺少這方面的經(jīng)驗(yàn)，邀標(biāo)書(shū)中沒(méi)有明確的規(guī)定。作為工程公司，就需要在投標(biāo)書(shū)中對(duì)智能工廠數(shù)字化交付給出詳細(xì)的定義，以供業(yè)主理解和確認(rèn)。作為業(yè)主和工程公司，在傳統(tǒng)工程項(xiàng)目合作過(guò)程中，比較習(xí)慣實(shí)體工廠交付的目標(biāo)和內(nèi)容，例如以機(jī)械竣工或者開(kāi)車(chē)，或者經(jīng)過(guò)約定時(shí)間的性能考核作為交付目標(biāo)。同樣，對(duì)于智能工廠的數(shù)字化交付也只有雙方都明確了目標(biāo)，才能保證雙方為同一個(gè)目標(biāo)共同努力，避免理解不同而發(fā)生分歧，導(dǎo)致實(shí)體工廠建設(shè)已經(jīng)完成，但是數(shù)字化移交卻不能順利完成。

1.3 定義統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)

由于在智能工廠數(shù)字化交付實(shí)施中，應(yīng)用軟件平臺(tái)涉及多個(gè)軟件，因而在多個(gè)應(yīng)用軟件中必須要有統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)，以保證數(shù)據(jù)管理組織結(jié)構(gòu)和傳遞的一致性。智能工廠數(shù)字化數(shù)據(jù)交付給業(yè)主也應(yīng)基于統(tǒng)一的工廠結(jié)構(gòu)或單元。

在SPE平臺(tái)中，只需在SPF中根據(jù)項(xiàng)目情況建立工廠結(jié)構(gòu)并發(fā)布，在其他應(yīng)用軟件中接收即可統(tǒng)一工廠結(jié)構(gòu)。

2 智能工廠數(shù)字化交付種子文件標(biāo)準(zhǔn)化

種子文件(Seed file)[6]是鷹圖SPE平臺(tái)各個(gè)應(yīng)用軟件開(kāi)始項(xiàng)目的關(guān)鍵，各應(yīng)用軟件種子文件中定義某項(xiàng)目所用的規(guī)格書(shū)、標(biāo)準(zhǔn)、表格格式、計(jì)算書(shū)格式、出圖格式等細(xì)節(jié)要求。因此，國(guó)外業(yè)主會(huì)提供基礎(chǔ)的種子文件給工程公司，工程公司以該種子文件開(kāi)始工作，并按照工程進(jìn)度約定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)庫(kù)提交回業(yè)主進(jìn)行質(zhì)量審查。

如果業(yè)主對(duì)種子文件有任何升版，可以按周或者按月將升版內(nèi)容提供給工程公司，工程公司據(jù)此修改自己的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，只有如此，才能保證工程公司始終與業(yè)主的數(shù)字化要求保持一致。

3 智能工廠數(shù)字化交付角色和職責(zé)

業(yè)主和工程公司作為合作方，在智能工廠數(shù)字化交付實(shí)施過(guò)程中，必須基于種子文件進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，明確以哪一方為主導(dǎo)，另一方配合。

國(guó)外業(yè)主一般會(huì)在邀標(biāo)書(shū)中對(duì)智能工廠數(shù)字化交付提出明確要求，并且會(huì)將各個(gè)應(yīng)用軟件的種子庫(kù)提供給工程公司。工程公司只需依照邀標(biāo)書(shū)的要求，以種子庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行工作即可。發(fā)布的數(shù)據(jù)、信息以及非結(jié)構(gòu)化文檔，都以業(yè)主的要求按項(xiàng)目進(jìn)度分階段或按照工程進(jìn)度約定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)提交給業(yè)主，由業(yè)主進(jìn)行審查、組織和管理。業(yè)主將審查后的不一致性報(bào)告返給工程公司，工程公司依據(jù)審查報(bào)告進(jìn)行整改。這樣在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，才能盡可能減少工程公司與業(yè)主之間的分歧、困惑和錯(cuò)誤。

4 智能工廠數(shù)字化交付的標(biāo)準(zhǔn)和軟件

智能工廠數(shù)字化交付實(shí)施過(guò)程中，涉及工程公司與業(yè)主之間的多次數(shù)據(jù)交互，因而雙方采用共同的標(biāo)準(zhǔn)和軟件至關(guān)重要。

采用相同的標(biāo)準(zhǔn)是雙方能夠互相理解和達(dá)成共識(shí)的前提。然而目前國(guó)際上對(duì)于智能工廠數(shù)字化交付的標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟，國(guó)內(nèi)更是沒(méi)有。因此，工程公司在滿(mǎn)足國(guó)外業(yè)主智能工廠數(shù)字化移交的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)形式和理念進(jìn)行改革，提高認(rèn)識(shí)、轉(zhuǎn)變觀念、建立規(guī)則、穩(wěn)步創(chuàng)新。數(shù)字化設(shè)計(jì)要與模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合，應(yīng)當(dāng)腳踏實(shí)地、實(shí)事求是、總體規(guī)劃、細(xì)致做起、分步實(shí)施[7]。

采用相同的應(yīng)用軟件是保證數(shù)字化數(shù)據(jù)移交的基本條件。鷹圖智慧工廠全生命周期企業(yè)級(jí)解決方案SPE是目前國(guó)外業(yè)主普遍選擇的軟件平臺(tái)，工程公司以此為接入點(diǎn)，首先研究SPE平臺(tái)的相關(guān)功能，不斷體會(huì)和總結(jié)，最終形成自己的新型作業(yè)模式。

5 智能工廠數(shù)字化交付的技術(shù)支持

智能工廠數(shù)字化交付實(shí)施的初級(jí)階段，應(yīng)用軟件平臺(tái)的本地化技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)是必不可少的，并且本地技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)能夠保證在工程公司內(nèi)部與專(zhuān)業(yè)工程師進(jìn)行協(xié)同工作。

本地化技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)不但要為工程公司提供足夠的軟件培訓(xùn)，而且還要負(fù)責(zé)正確解釋業(yè)主提出的應(yīng)用軟件方面的要求，并對(duì)使用軟件過(guò)程中遇到的問(wèn)題隨時(shí)提供幫助。工程的進(jìn)度不能因?yàn)檐浖募夹g(shù)問(wèn)題而耽誤，強(qiáng)有力的本地化技術(shù)團(tuán)隊(duì)可以為工程公司解除這方面的后顧之憂(yōu)，使工程公司能夠?qū)Ｗ⒃谧约旱谋韭殬I(yè)務(wù)上。工程公司與業(yè)主的溝通應(yīng)基于專(zhuān)業(yè)工作的交流，盡可能地減少對(duì)于應(yīng)用軟件的交流，避免給業(yè)主造成“不專(zhuān)業(yè)”的印象。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前國(guó)家提倡傳統(tǒng)行業(yè)以“互聯(lián)網(wǎng)+”和“工業(yè)4.0”的理念進(jìn)行換代升級(jí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”的實(shí)質(zhì)是以用戶(hù)的需求為出發(fā)點(diǎn)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行行業(yè)內(nèi)部工作流程的重構(gòu)，提高工作效率，為用戶(hù)提供更好的服務(wù)[8]?！肮I(yè)4.0”是利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化[9]，最后達(dá)到快速、有效、個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng)，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。建設(shè)智能工廠并進(jìn)行數(shù)字化移交的目的，是為業(yè)主數(shù)字化運(yùn)營(yíng)和維護(hù)做準(zhǔn)備，不但使工程公司在EPC階段管理理念和作業(yè)模式得到改革，而且使EPC階段收集和管理的數(shù)據(jù)在工廠的全生命周期中又得到擴(kuò)展和延伸，符合“互聯(lián)網(wǎng)+”和“工業(yè)4.0”理念，此類(lèi)需求必將呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。而工程公司如何把握機(jī)遇，將傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)模式結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”精神，轉(zhuǎn)變觀念，以改革開(kāi)放的態(tài)度迎接“工業(yè)4.0”，不斷提升自己的業(yè)務(wù)水平和擴(kuò)展服務(wù)范圍，為自己創(chuàng)造新的盈利增長(zhǎng)點(diǎn)[10]，值得思考和研究。

[1] 鄒桐.工廠石化工程信息管理的探索[J].石油化工設(shè)計(jì)，2016，33(04)： 73-76.

[2] 樊軍鋒.鷹圖SmartPlant Enterprise之儀表設(shè)計(jì)管理初探[J].石油化工自動(dòng)化，2015，51(01)： 9-13.

[3] 葉向東.數(shù)字化石油煉制和石油化工工廠建設(shè)初探[J].石油化工自動(dòng)化，2013，49(04)： 1-4.

[4] 魏巍.數(shù)字化工廠中的IT技術(shù)及信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].信息化建設(shè)，2015(08)： 116.

[5] 錢(qián)新華，顧祥勇.數(shù)字化工廠基礎(chǔ)信息管理平臺(tái)建設(shè)淺析[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2015(08)： 84-89.

[6] 謝冠鋒.SPI軟件在自控儀表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀表，2012，27(05)： 10-12.

[7] 呂松濤.應(yīng)用數(shù)字化集成設(shè)計(jì)的項(xiàng)目管理實(shí)踐[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2016(01)： 88-91.

[8] 俞永福.“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是重構(gòu)供需[J].商周刊，2015(10)： 47.

[9] 樊志娟，王金根.工業(yè)4.0時(shí)代企業(yè)管理的創(chuàng)新思考與研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2015(23)： 51.

[10] 李海濤，趙小平.蘭州石化實(shí)施數(shù)字化工廠信息化項(xiàng)目投資收益分析[J].數(shù)字化用戶(hù)，2013(22)： 114-115.

Preliminary Discussion of SmartPlant Digital Hand-over

Fan Junfeng

(China Tianchen Engineering Corporation, Tianjin, 300400, China)

Based on the whole life cycle resolution of plant with application of SmartPlant Enterprise(SPE), to guarantee consistency of data management organization structure and delivery, main method and process in digital hand-over implementation process for SmartPlant are expounded. How to transfer primarily implementation stage with meeting foreign owner’s requirements of digital hand-over to development direction for engineering companies under new situation, and to improve engineering business ability and economic benefit under new technological environment is proposed.

SmartPlant; digital hand-over; platform; plant structure; seed file

樊軍鋒(1982—)，男，陜西蒲城人，2004年畢業(yè)于北京化工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專(zhuān)業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中國(guó)天辰工程有限公司儀表電氣部，從事儀表工程設(shè)計(jì)及管理工作，任高級(jí)工程師。

TP273

B

1007-7324(2017)03-0015-03

稿件收到日期： 2017-01-03，修改稿收到日期： 2017-03-10。