智能工廠三維數(shù)字化指南

1、智能工廠三維數(shù)字化指南2016年9月1.2.2.1數(shù)據(jù)資產(chǎn)的重要性2.2落后的設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)造成的影響2.3設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)的落后現(xiàn)狀2.4三維數(shù)字工廠是設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理的最佳實(shí)踐3.范圍與邊界4.術(shù)語和定義5.整體架構(gòu)1.Q5.1智能工廠三維數(shù)字化業(yè)務(wù)架構(gòu)1Q5.2三維數(shù)字工廠IT技術(shù)架構(gòu)115.3三維數(shù)字工廠與傳統(tǒng)IT架構(gòu)相容并行126.實(shí)施過程1.36.1實(shí)施原則136.2實(shí)施路線146.3關(guān)鍵環(huán)節(jié)及注意事項(xiàng)146.4評估與改進(jìn)157.附錄.1.67.1案例一：某央企地方分公司化工裝置運(yùn)營期三維數(shù)字化實(shí)踐167.2案例二：某央企地方分公司工程建設(shè)期三維數(shù)字化實(shí)踐237.3案例三：某

2、央企地方分公司全廠基于數(shù)字化技術(shù)的LDAR管理實(shí)踐297.4案例四：某地?zé)挼叵鹿芫€三維數(shù)字化實(shí)踐317.5案例五：某民企煤化工項(xiàng)目數(shù)字化交付實(shí)踐331.刖言分體系研究單位:中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會分體系執(zhí)行單位:中國化工經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中心北京中科輔龍科技股份有限公司分體系起草單位:中國化工經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展中心、北京中科輔龍科技股份有限公司分體系指導(dǎo)委員會主任：趙俊貴分體系指導(dǎo)委員會副主任：祝昉分體系專家組成員：高新民、楊海成、張志檁、謝宏、王同良、李劍峰、陳溯、陳為民、彭連軍、宮向陽、何力健、梁堅(jiān)、楊景杰、閆高斌、夏茂森、羅敏明、羅建平、李松濤、任忠、柯林分體系工作組組長：謝宏分體系工作組成員：關(guān)世

3、太、張春利、翟國麗、宋楠、胡宇、甘雨、張朝明、孫露露2.引2.1數(shù)據(jù)資產(chǎn)的重要性設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)是工廠建設(shè)投資的成果主體,也是企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的物質(zhì)基礎(chǔ)。相應(yīng)的，設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)在建設(shè)、運(yùn)維直至報(bào)廢的全生命周期過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù),形成了設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)形勢變化的加劇，以及大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)爆發(fā)式增長，數(shù)據(jù)資產(chǎn)對于企業(yè)的價(jià)值日益凸顯。上至企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略決策，下至資產(chǎn)操作運(yùn)維工作，良好的數(shù)據(jù)資產(chǎn)都是設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)績效的基礎(chǔ)和必要保障。2.2落后的設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)造成的影響高資本性支甜（0.7%營成本）fe可靠性運(yùn)營成40高毒護(hù)戟用 A 心陽 tw ti47 事|虛硒焯|:1 IfiiuTflca

4、iiB :旺 HJClVKn!*卜鼻Bt巫.tt1王沁*V孔M kJ R.i?j1= Sill fHvrWK i 7.1 =LkMH 1 If VfTl/REIl f 二UiJi?n-i/:nrnH?mil自動提示設(shè)備維修過程中的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn),保證維修質(zhì)量理_n7母S a jb? fl 卡韻ff需片攜 idiflMT 建 Fl 何 joiWuFtad (nT jtlF-tJ. - If 同it 壬SE3M*f li暑匸止P】0*-BiiBV nvE 理+曙不F廂科gSM 盯旳HAEliWi 罔a勵jauw 中網(wǎng)2=? E*rMaY in*4 Mk.)!數(shù)字化交付方面根據(jù)典型裝置數(shù)據(jù)治理成果，制

5、定了對工程建設(shè)期數(shù)字化交付的要求，并結(jié)合工程建設(shè)管理過程提出了數(shù)據(jù)治理的過程要求和質(zhì)量控制節(jié)點(diǎn)。小結(jié)&展望體現(xiàn)了三維數(shù)字化技術(shù)通過項(xiàng)目實(shí)踐，該企業(yè)初步建成了多專業(yè)統(tǒng)一工作平臺的基礎(chǔ)框架和試點(diǎn)，在數(shù)據(jù)治理，信息集成，自然交互，基于空間的智能應(yīng)用等方面不可替代的優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)智能化的必由之路。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)擬定了新一輪的三維數(shù)字化建設(shè)規(guī)劃:主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域持續(xù)建設(shè)智能增值應(yīng)用，推動三維數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變;有節(jié)奏，多維度推進(jìn)數(shù)字化工作，同步支撐全面提升核心裝置車間的運(yùn)行管理能力和重點(diǎn) 專業(yè)全廠范圍的三維數(shù)字化智能應(yīng)用；推廣數(shù)字化交付，為新建裝置的運(yùn)行管理提供數(shù)字資產(chǎn)，提升后續(xù) 據(jù)質(zhì)量。IT系統(tǒng)的實(shí)施

6、效率和數(shù)7.2案例二：某央企地方分公司工程建設(shè)期三維數(shù)字化實(shí)踐背景工程量約占項(xiàng)目建設(shè)總安裝工程量在工程建設(shè)中，管道施工是整個施工建設(shè)過程中的重點(diǎn)工作的40-50%，質(zhì)量直接決定項(xiàng)目的投產(chǎn)運(yùn)營安全和后期維護(hù)費(fèi)用投入，高溫高壓或輸送易燃易爆介質(zhì)的高后果管線尤甚。因此，實(shí)現(xiàn)管道施工進(jìn)度和質(zhì)量管理的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，一直是施工管理的終極目標(biāo)。但是在傳統(tǒng)的管道施工管理模式下，往往存在管理粗放、信息不透明、瞞報(bào)誤報(bào)、工作效率低下等問題，造成監(jiān)管不到位的同時也給投產(chǎn)運(yùn)營帶來了極大的安全隱患。目標(biāo)1DF文件管道三鑽型借助三維數(shù)字化技術(shù)，為管道施工進(jìn)度和質(zhì)量控制提供有效的管理工具，確保管道施工數(shù)據(jù)的 完整

7、、真實(shí)、及時、透明，在此基礎(chǔ)上通過智能增值應(yīng)用提高工作效率，提升工作質(zhì)量，最終 實(shí)現(xiàn)精益施工。通過對施工過程和質(zhì)量數(shù)據(jù)的有效管理，同步構(gòu)建三維數(shù)字工廠，為工廠運(yùn)營期管理提供優(yōu)質(zhì) 的設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)。成果通過軟件采購結(jié)合定制開發(fā)，該企業(yè)成功建設(shè)了一套基于三維數(shù)字化技術(shù)的管道施工管理系統(tǒng)。系統(tǒng)以管道焊接質(zhì)量和進(jìn)度管理為核心，結(jié)合三維可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)管道施工從開工到試壓驗(yàn)收全過程的數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、存儲，并對實(shí)時工程量、施工進(jìn)度和質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了多維度的統(tǒng)計(jì)分析，還可同步生成與過程記錄對應(yīng)的交工資料，為管道施工管理提供了可視化的協(xié)同管理工具。主要的應(yīng)用場景包括:焊口預(yù)制設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無損導(dǎo)入管道施工前，施

8、工單位根據(jù)設(shè)計(jì)下發(fā)的圖紙，利用合材料計(jì)劃（扒圖扒料），對焊口、綜合材料等信息手工錄入CAD手動設(shè)計(jì)焊口并逐條管線核實(shí)材料制定綜excel形成臺賬數(shù)據(jù)庫，需要大量技術(shù)人員參與其中，費(fèi)時費(fèi)力且準(zhǔn)確性低。4D管道施工利用專業(yè)的二次設(shè)計(jì)軟件（內(nèi)置焊口設(shè)計(jì)的規(guī)則和生成圖紙的規(guī)范），對設(shè)計(jì)移交的三維模型或通過解析模型中間格式文件還原的三維模型進(jìn)行高效的、自動化的焊口設(shè)計(jì)和圖紙生成,依托模型提高焊口、材料等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信度，提高工作效率,減少技術(shù)人員投入。zewiuiooLyf至扌 W -Bi* L 亀 1 ! 斯卜fra 1!5ha B 1 IXrJ n%耳多維度工作量統(tǒng)計(jì)在工程項(xiàng)目的開始， 需要

9、對施工的總工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從現(xiàn)場施工和工程造價(jià)的角度分別統(tǒng)計(jì),而管道本身的數(shù)據(jù)量是非常龐大的，如一套中型裝置的管線會達(dá)到幾千條甚至上萬條,焊縫會達(dá)到約幾十萬個，人工對這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)本身就很困難，人工統(tǒng)計(jì)的工作量可信度非常低。4D管道施工中的數(shù)據(jù)源自于設(shè)計(jì)模型，保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時，可以按照不同材質(zhì)、管徑、壁厚和壓力等級分別對工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，還可以從工程造價(jià)的角度對工程量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì),管理層可以通過這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場的施工。iizr-1T1、W丿#|*1：時R-1A_ 弓ItT1NX hCt曲耳賈占;tKr 5 如廠-.-0-=-,；r-廠廠心119/*汗V h* gm0CD；-尹;:廠二匚-

10、Vg陽口丁-nJOT?1Ft1K比屮分層次直觀統(tǒng)計(jì)真實(shí)、準(zhǔn)確和全面的過程數(shù)據(jù)施工單位向業(yè)主匯報(bào)施工進(jìn)度時往往會出現(xiàn)誤報(bào)、瞞報(bào)等現(xiàn)象，導(dǎo)致管理層無法及時發(fā)現(xiàn)問題、配資源、準(zhǔn)確指導(dǎo)施工生產(chǎn)，進(jìn)度款撥付缺乏準(zhǔn)確的依據(jù)，根本原因在于體現(xiàn)進(jìn)度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如焊接工作量）數(shù)量巨大且難以考證。采用4D施工進(jìn)度匯報(bào)的方式，通過對過程記錄的錄入，軟件在三維模型中呈現(xiàn)每道焊口基本信息及過程記錄信息。同時提供圖文結(jié)合的方式，通過信息下鉆的視圖展示各 級的進(jìn)度、質(zhì)量數(shù)據(jù)，如：多項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)-項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)-區(qū)域統(tǒng)計(jì)-工作包統(tǒng)計(jì)-管線-焊縫，并可以在統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行任意時間段的分析，有助于實(shí)時了解工程進(jìn)展， 實(shí)時掌控焊接工程質(zhì)量，

11、 為領(lǐng)導(dǎo)決策提供 依據(jù)。I-TtT1：亠=心：.無損檢測的自動組批點(diǎn)口管道焊接完成后要依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范按比例進(jìn)行組批點(diǎn)口，委托第三方檢驗(yàn)單位進(jìn)行焊口的檢測,檢測結(jié)果是衡量管道焊接質(zhì)量的最重要指標(biāo)。目前組批點(diǎn)口多依賴于人的經(jīng)驗(yàn),人為操作性大，干擾點(diǎn)口的客觀性，使被檢口質(zhì)量情況無法代表所有管道的質(zhì)量狀況。且由于人的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰ο拗?難以滿足規(guī)范中各項(xiàng)規(guī)則，或增加檢驗(yàn)數(shù)量致使檢測費(fèi)用的增加。通過4D管道施工，內(nèi)置行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)規(guī)則,實(shí)現(xiàn)自動組批點(diǎn)口，從而達(dá)到焊口檢驗(yàn)委托的智能化,在保證合規(guī)性和客觀性的的同時提高檢驗(yàn)委托效率，節(jié)省人工投入和時間。*- . l-t. %Offc店忌JW沁rT5F b Sv

12、s - - li I It 4. 也.-rt.ctf I :?譏.- 應(yīng)r A/.材料狀態(tài)指導(dǎo)現(xiàn)場施工若存在未到貨，尤其是部分缺貨管道施工過程中，施工員根據(jù)施工計(jì)劃計(jì)算所需材料到庫房領(lǐng)用，的情況，嚴(yán)重影響管道施工的進(jìn)度， 甚至存在材料到貨， 施工人員因無法及時獲取到貨信息而延誤管線將材料信息與管道三維模型結(jié)合起來,的施工，造成眾多處于半施工狀態(tài)的管線無法及時完成試壓工作。自動提醒材料完全具備的管線，輔助施工員合理安排施工順序，缺貨材料到貨提醒， 及時組織管線繼續(xù)施工，將在整體上提前管線試壓的時間，提高材料統(tǒng)計(jì)和領(lǐng)用的效率。自動生成交工過程資料和報(bào)表施工過程中重實(shí)體、輕資料，交工前為了工程交付，

13、集中時間與人員做交工資料，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不全面，甚至存在造假現(xiàn)象，最終交付資料成為死檔案”通過管理系統(tǒng)保障過程記錄的及時采集，同時集成業(yè)務(wù)規(guī)則使數(shù)據(jù)自動流向下游處理環(huán)節(jié),減少人為操作，交付時自動生成交工資料， 也可交付輕量還可級的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)， 通過過程控制保證數(shù)據(jù)質(zhì)量， 提高交付成果可利用性和交付過程工作效率。以根據(jù)對過程數(shù)據(jù)的組織，自動生成各類進(jìn)度和質(zhì)量所需的報(bào)表。:tiTWII卜!I t * -iiiinu-u 詒中 hi nEii巳勺*I-*-11ib-r4如盹 AiG AjBU %tnfl .1 Tt 爲(wèi)*7i *二空 討 -_i=匸_=:tj_7I p I - J B- X _.

14、_ ri.亠f 1- -L1 ；u TI q* u *1 r *t - + ，亠 4 N h7 一- X IL - A - r- 4= - T _=4kr Z n丄:二二*二* - =* r 戶- IL .-HP- = r 7； a-”TTf-吞:匸L- 川 LS =小結(jié)相比傳統(tǒng)管道施工管理，基于三維可視化技術(shù)的管道施工管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了施工進(jìn)度和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的監(jiān)管和可視化，實(shí)現(xiàn)了部分業(yè)務(wù)過程的自動化和規(guī)范化，提升了企業(yè)的精細(xì)化管理水平以及對施工質(zhì)量和安全的監(jiān)管效果。同時，通過本次實(shí)踐，企業(yè)積累了優(yōu)質(zhì)的管道設(shè)施數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為數(shù)字化交付和運(yùn)營管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為數(shù)字化交付的實(shí)施和推廣積累了良好的經(jīng)驗(yàn)。7

15、.3 案例三：某央企地方分公司全廠基于數(shù)字化技術(shù)的 理實(shí)踐LDAR 管背景應(yīng)集團(tuán)公司和地方環(huán)保部門的要求，某央企地方分公司于2016年啟動了 LDAR專項(xiàng)治理工作。企業(yè)相關(guān)部門對已實(shí)施 LDAR治理工作的企業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，了解到業(yè)界普遍采用的傳統(tǒng)LDAR管理模式具有以下兩方面的問題:人工通過P&ID圖紙結(jié)合現(xiàn)場采集密封點(diǎn)信息，建立密封點(diǎn)臺帳，往往導(dǎo)致工作量巨大，數(shù)據(jù)質(zhì)量差。表格形式的密封點(diǎn)臺帳結(jié)合現(xiàn)場掛牌的方式造成管理困難，現(xiàn)場維護(hù)、維修工作容易造成 標(biāo)識牌丟失，當(dāng)發(fā)現(xiàn)泄漏時，在臺賬記錄和現(xiàn)場泄漏點(diǎn)的對應(yīng)上費(fèi)時費(fèi)力。目標(biāo)對全廠主要工藝裝置的 P&ID數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化重建，實(shí)現(xiàn)對全廠設(shè)備設(shè)施本體數(shù)據(jù)的初步治理。部署智能增值應(yīng)用，大幅降低建立密封點(diǎn)臺帳的工作量，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，提升后期 環(huán)管理的工作效率。LDAR 閉成果將全廠六十套主基礎(chǔ)設(shè)施方面，通過對紙質(zhì)圖紙人工重繪以及電子圖檔半自動轉(zhuǎn)換相結(jié)合的方式，要工藝裝置的兩千余張 P&ID圖紙全部智能化，并導(dǎo)入三維數(shù)字化平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理和共享，便于企業(yè)統(tǒng)一管理。圖紙上的設(shè)備、管道、閥門和儀表的位號、工藝設(shè)計(jì)參數(shù)全部結(jié)構(gòu)化存儲，為未來工藝、生產(chǎn)領(lǐng)域智能增值應(yīng)用的建設(shè)奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。智能增值