炼化企业中数字化工厂的建设与应用

马冬泉，徐德生，李海燕，王晓荣

（呼和浩特石化公司信息中心，呼和浩特 010000）

1 引言

近些年的信息化建设从各个层面不断推进，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化。但在各个系统不断扩展增强的同时，我们也认识到它们各自有自己实现的目标，而这些目标处于不同时期不同角度，形成了很多信息孤岛和业务关联性孤岛。

理顺企业的数据流是企业信息化建设成功的关键之一，最常用的、基础的设备数据涉及不同部门，如图1所示。采购信息是设备最初的数据来源，在采购过程中设备的属性信息逐步形成原始数据，是投入使用后的数据基础。设备投入使用时其技术参数和静态属性信息由设备部门检验和确定，并建立设备档案。设备启用后，其生产能力和运行状况、检测及维修情况、折旧及价值评估情况分别由生产部门、维修部门和财务部门记录相关数据和执行相关的任务操作。

图1 企业的数据流

各个业务系统之间由于需求不同、目标不同，造成了数据使用的复杂性和多样性。如何把这些功能上关联不密切、应用上相互脱节、底层数据却需要共享互换的系统集成起来，达到“基础设备数字化”、“生产过程数字化”、“生产管理数字化”、“决策支持数字化”、“分析应用数字化”的全过程数字化效果，一直是困扰生产企业的一个难题。

2 数字化工厂建设的产生过程

炼化企业设备繁多，设计资料、设备数量相当庞大，地下管线系统错综复杂，一不小心就被挖断，让人头疼不已；如何使工作人员彻底脱离枯燥的数据文字报表，实现三维可视化，是许多业务部门都急于解决的问题，利用不断发展的信息技术做好设备及检维修管理也就成为了一个引人关注的问题。

三维数字化工厂是基于地理信息系统平台和信息交流平台而开发打造的，它将相关数据植入到系统中，整个生产厂区的所有配套设施进行1∶1三维建模；操作人员能迅速、直观、清晰的了解生产厂区的状态，厂区范围内的建筑、工艺设备、管件、地下管网、电缆、光缆均清晰可见，通过与生产视频监控系统的结合，能动态地查看整个生产厂区的实时情况，为企业安全生产和应急管理的工作提供良好的管理和监控平台。

设备管理信息化可以使设备管理工作从粗放型管理走向科学性、规范性动态管理，并向多功能方向发展。数字化工厂的基础层，设备模型化＋可视化＋设备信息数字化，专门针对地下管网系统孕育而生，运用三维GIS系统将生产厂区相关设施的地理信息、管线设备图形信息以及维护监控信息进行一体化管理，强大的数据管理功能和空间分析功能有利于对生产厂区内管网进行全方位的监测、管理和及时的维护。数字化工厂涵盖了设备动、静态参数满足了机动设备处和维修工作人员的需求，又可以让生产部门、财务部门、物资采购人员直观的了解设备，使信息资源在时间、空间上分布更加合理，达到数据集成的初步效果。

3 数字化工厂的目标

数字化工厂的具体内容应该是构建一个三维虚拟工厂，集成大量的图纸和基础数据，通过数字化工厂可以直观地查询和展示各类管线、设备以及装置的位置、模型和参数，能够在虚拟空间完成各种模拟和测量，为规划、设计、施工、运营等部门提供准确数据支持的管理环境。

3.1 生成直观的管线、设备及装置三维模型

包括地上地下，三维立体展示整个工厂物理分布情况及设施的运行状态。管理人员能够方便灵活获取装置、罐区、管线等基础三维信息，以及工程设计信息、动态运行信息，为生产指挥、设备保养、运行维护提供可靠信息支撑。可实现动土、动火、有限空间管理的三维可视化。

3.2 信息分类管理和查询

数字化工厂集成了大量的设备、管线以及装置的图纸和基础数据，包括工程设计文档、技改技措文档、各种管理文档等各种格式文档，可以建立数据结构规范，对数据进行规范化处理，管理人员能够对整个工厂的装置、罐区、管线等按设备进行可视化查询，为工厂大修、抢修及日常维修、演练和管理提供完整的基础数据。

4 数字化工厂的实施

信息化项目的使用效果屡遭诟病，业务部门普遍认为信息化项目只是锦上添花，对他们的实际业务帮助不大，这是信息系统只重建设，不重应用的结果。信息化项目要想达到实用性效果，还需要包涵很多内容，数据管理、需求管理和沟通管理变得十分重要，而这些方面在项目实施时很容易不被重视甚至被忽略。

4.1 注重用户的需求调研

据统计80%以上的信息化项目失败都是因为项目的需求不确定造成的，而需求的经常变动大部分都是因为我们不能从客户的角度出发分析和发掘需求。一个成功的项目应该很好的解决两个问题，那就是“我们可以帮助业务部门解决什么问题？我们能给业务部门带来什么价值，能给他们的工作带来什么样的方便和收益”，这样才能引起业务部门的关心和关注。所以需求调研和分析也是非常重要的一步，要了解业务流程、变更管理、需求跟踪、需求验证和确认等重要内容。

4.2 做好沟通管理和冲突管理

数字化工厂作为一个综合类的大型信息系统，设计之初能准确捕获用户需求几乎是不可能的，这就需要经常与业务部门进行沟通，同时还需要对业务人员进行项目的基本知识培训，让他们更好的了解软件项目开发的过程和步骤，以提高他们对开发高质量业务需求重要性的认识水平。项目组成员的从业经验和业务背景往往与业务部门干系人存在很多不同，构成了双方在相互信任、理解和沟通方面的若干障碍，当项目运转时，总有不合理、不规范、违背常规的情况暴露出来，这时就必须要运用人际交往手段来弥补和促进工作角色之间关系的和谐。一些非正式的交往和沟通手段提供了更多可供选择的办法来解决争端，使他们愿意共享技术、信息，直至相互信任，营造出融洽、和谐、愉快的工作环境，从而达到管理制度无法促成的岗位或部门间的默契配合，以此来保证流程的畅通，促使信息化系统得以顺利组织和实施。

4.3 项目实施综述

项目整体管理是项目管理中一项综合性和全局性的管理工作，项目经理必须按照《信息系统项目管理》的五大过程组和九大知识领域，从整体上权衡各个分项目标，执行科学合理的详细管理工作计划，对项目实施中的潜在风险进行识别，分析，规避负面影响，把握正面机会，定期对项目进行监督，指导，保障项目按管理计划既定基线运行，加强项目相关干系人的沟通，以保障项目成功实施。

业务部门所做的工作、所起的作用是不可忽视的，他们参与该工作的积极性直接决定了信息化进展程度的快慢、信息化系统水平的高低。数字化工厂的建立最后还是要有人去用，利用各种有用的数字化资源为生产管理服务，因此用户的“想法”特别重要，数据则根据用户的应用需求来确定。用户有想法准备用来使用和分析的数据，我们优先植入系统，以“应用”促“建设”，是信息化项目接地气的重要方法。业务部门更多的是关注管理和业务，对信息系统的实施不会积极主动的参与，一般也不会派驻专人进入项目实施组，通常只有一名业务联系人。数字化工厂改变了传统工作模式，本身就会遇到阻力，在没有给业务人员带来便利的同时，必然会引起抵触情绪。

数字化工厂数据量十分巨大，实施周期长，实施人员一定要主动与业务部门的人员进行融合沟通。信息系统的宗旨就是提高工作效率，给业务人员的工作带来便利，实施前首先要了解和掌握业务的工作流程，知道业务部门关心的是哪些设备参数，经常变化的动态数据有哪些，在检维修流程中他们最繁琐的是哪些环节，信息系统能否给他们带来实用性的帮助，这样针对性的与业务关联起来，就比较容易引起业务部门的关心和关注。

4.4 应用范围梳理

数据的组织与管理工作也十分重要，很多信息系统重建设、轻应用和数据管理，造成烂尾楼的现象，数据就像是人体的血液，有了血液系统才能形成一个有活力的有机体，业界流传很广的一句话是“三分技术，七分管理，十二分数据”，可见数据的重要性。炼化企业一套装置设备数据的采集、录入通常需要一个月时间，给业务人员带来了沉重的负担，并且数据很容易出现收集不全、丢失或录入错误的情况，数据还需要进行采集、录入、整理、归纳、提炼等一系列过程，才能有应用价值，所以数据的管理一定要采取灵活、机动的策略。数据建设采用层层推进的策略，不要期望数据的管理能一步到位；做好数据建设的组织与管理工作；做好基础资料的后续维护。

数据质量是数据的生命，错误的数据不但没有任何意义，而且干扰生产。外界环境和生产情况在不断变化，数据准确度是个相对的概念，目前数据准确并不代表一直都准确，所以对于静态数据和动态数据都要不断调整和优化，这是长期的、无止境的。

总之，基础数据整理是个艰苦细致的工作，数据质量的提高是个渐进和求精的过程。实施信息系统的企业一定要高度重视基础数据的整理，使基础数据达到了及时性、准确性和完整性的要求。基础数据准备这项工作的重点不是在数据本身，严密的计划和合理的组织才是完成这项艰巨工作的最好手段。同时利用已经提供的各类分析工具进行分析应用。

5 结语

数字化工厂是一个庞大的综合性管理、展示、查询和培训平台，它是对现有信息化系统的提升和更高层次的应用。建成一个完整的炼油企业数字化工厂环境，并在这个庞大的虚拟空间上建设各种分析应用、模拟演示等各种各样的高级应用，有着强大的应用空间和前景。但目前还处于摸索和实践的阶段，要达到预期的目标还有很长的路要走。

［1］柳纯录，刘明亮，高章舜.信息系统项目管理师教程［M］.第2版.北京：清华大学出版社，2010.

［2］张浩.数字化工厂技术发展与展望［J］.世界仪表与自动化，2003，7（8）：12－14.

［3］张浩，樊留群，马玉敏，等.数字化工厂技术与应用［M］.北京：机械工业出版社，2006（4）.

［4］魏娜.数字化工厂的提出及其关键技术［J］.科技创新导报，2009（9）：238.