智能工厂数字化交付初探

樊军锋

(中国天辰工程有限公司，天津 300400)

智能工厂数字化交付初探

樊军锋

(中国天辰工程有限公司，天津 300400)

为保证数据管理组织结构和传递的一致性，基于鹰图智慧工厂全生命周期企业级解决方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用，对智能工厂数字化交付过程中实施的主要方法及主要流程进行了阐述，提出了如何将满足国外业主数字化交付要求的初步实施阶段，转变为工程公司在新形势下的发展方向，在新技术环境下提高工程公司的业务能力和经济效益。

智能工厂 数字化交付 平台 工厂结构 种子文件

近年来，国内外业主对于建设智能工厂、数字化工厂的需求越来越多，但是目前行业内对智能工厂、数字化工厂的理解可谓百花齐放，各有千秋。无论哪一种理论，或者采用哪一种系统，都是为了从工厂的全生命周期中的某个阶段入手，然后逐步数字化，并且在每个阶段的数字化过程中，数字化的信息成果能够被集成和重复利用，这样通过从基础信息的数字化到企业资源配置的数字化，再到全面实现工厂的数字化，从而为打造智能工厂奠定坚实的数据基础。回溯整个工厂的全生命周期，工程设计、采购、施工(EPC)阶段产生的工程数据才是工厂数字化的原始基础，是真正反映工厂客观存在的实际数据，如何收集、管理好EPC阶段的工程数据，实现最终的工厂数字化交付，是实现数字化工厂的重要基石[1]。因此，越来越多的工程公司开始研究如何在EPC阶段进行智能工厂数字化建设，以及如何将建设好的智能工厂通过数字化方式交付给业主。文中结合鹰图智慧工厂全生命周期企业级解决方案SPE(SmartPlant Enterprise)的使用[2]，对仪表专业在智能工厂建设以及数字化交付实施过程进行初步介绍和探讨。

1 智能工厂数字化交付工作流程

智能工厂数字化交付的对象是工程公司在EPC阶段收集、管理的工程数据，因而如何科学地收集、管理这些工程数据以及最终如何进行数字化移交，必须定制科学有效、严格可行的工作流程。

1.1 制订整体技术架构

智能工厂数字化建设，即依托当前不断迅速发展的信息技术(IT)，将设计图纸数字化和设计模型化[3]。整体技术架构主要分为三层： 基础硬件平台、基础软件平台和应用软件平台[4]。

1) 基础硬件平台。主要功能是提供稳定的硬件和网络环境，其中也包括了硬件和网络环境的安全、配置、备份和保密等基本要求。

2) 基础软件平台。主要功能是提供基础的软件架构和数据库环境，以满足基本的数据、资料、业务功能和工作流程的需要。

3) 应用软件平台。主要功能是提供丰富的客户应用环境，以便不同客户可以根据自身的需要进行相关数据录入、报表的查询和分析等一些自定义功能。

因此，从基础软件平台搭建入手，调研业务需求，扩展应用软件平台，集成各类已有的信息系统，最终形成一个“数字化工厂”的整体架构。其中的基础硬件平台、基础软件平台是工程公司的基础建设，而采用一个成熟的应用软件平台，是能否实现智能工厂数字化移交的关键。智能工厂数字化整体技术架构见表1所列。

表1 智能工厂数字化整体技术架构

1.2 制订明确的工作目标[5]

虽然行业内对智能工厂数字化交付的理解各有不同，但是落实到工程建设的具体实施过程中，必须对智能工厂数字化交付进行明确的定义，以便工厂建设的各参与方有一个共同的明确目标。

1) 目前走在前列的国外业主，对于智能工厂数字化交付的定义体现在邀标书中，邀标书中一般对以下内容做出详细的定义：

a) 基础软件平台采用的软件及其版本。

b) 集成发布平台的软件及其版本。

c) 应用软件平台采用的软件及其版本。

d) 各个软件中管理哪些对象。

e) 每个对象需要管理哪些属性。

f) 哪些属性需要在集成发布平台发布，并与其他哪个应用软件共享。

g) 哪个软件生成哪些图纸。

h) 非结构化文档(Non-TEF Documents)，例如第三方供货商提供的文档在哪个应用软件中管理和交付等。

2) 对于国内业主来说，往往缺少这方面的经验，邀标书中没有明确的规定。作为工程公司，就需要在投标书中对智能工厂数字化交付给出详细的定义，以供业主理解和确认。作为业主和工程公司，在传统工程项目合作过程中，比较习惯实体工厂交付的目标和内容，例如以机械竣工或者开车，或者经过约定时间的性能考核作为交付目标。同样，对于智能工厂的数字化交付也只有双方都明确了目标，才能保证双方为同一个目标共同努力，避免理解不同而发生分歧，导致实体工厂建设已经完成，但是数字化移交却不能顺利完成。

1.3 定义统一的工厂结构

由于在智能工厂数字化交付实施中，应用软件平台涉及多个软件，因而在多个应用软件中必须要有统一的工厂结构，以保证数据管理组织结构和传递的一致性。智能工厂数字化数据交付给业主也应基于统一的工厂结构或单元。

在SPE平台中，只需在SPF中根据项目情况建立工厂结构并发布，在其他应用软件中接收即可统一工厂结构。

2 智能工厂数字化交付种子文件标准化

种子文件(Seed file)[6]是鹰图SPE平台各个应用软件开始项目的关键，各应用软件种子文件中定义某项目所用的规格书、标准、表格格式、计算书格式、出图格式等细节要求。因此，国外业主会提供基础的种子文件给工程公司，工程公司以该种子文件开始工作，并按照工程进度约定的时间节点将数据库提交回业主进行质量审查。

如果业主对种子文件有任何升版，可以按周或者按月将升版内容提供给工程公司，工程公司据此修改自己的应用数据库，只有如此，才能保证工程公司始终与业主的数字化要求保持一致。

3 智能工厂数字化交付角色和职责

业主和工程公司作为合作方，在智能工厂数字化交付实施过程中，必须基于种子文件进行沟通和协调，明确以哪一方为主导，另一方配合。

国外业主一般会在邀标书中对智能工厂数字化交付提出明确要求，并且会将各个应用软件的种子库提供给工程公司。工程公司只需依照邀标书的要求，以种子库为基础进行工作即可。发布的数据、信息以及非结构化文档，都以业主的要求按项目进度分阶段或按照工程进度约定的时间节点提交给业主，由业主进行审查、组织和管理。业主将审查后的不一致性报告返给工程公司，工程公司依据审查报告进行整改。这样在项目执行过程中，才能尽可能减少工程公司与业主之间的分歧、困惑和错误。

4 智能工厂数字化交付的标准和软件

智能工厂数字化交付实施过程中，涉及工程公司与业主之间的多次数据交互，因而双方采用共同的标准和软件至关重要。

采用相同的标准是双方能够互相理解和达成共识的前提。然而目前国际上对于智能工厂数字化交付的标准尚未成熟，国内更是没有。因此，工程公司在满足国外业主智能工厂数字化移交的基础上，应对传统的设计形式和理念进行改革，提高认识、转变观念、建立规则、稳步创新。数字化设计要与模块化、标准化相结合，应当脚踏实地、实事求是、总体规划、细致做起、分步实施[7]。

采用相同的应用软件是保证数字化数据移交的基本条件。鹰图智慧工厂全生命周期企业级解决方案SPE是目前国外业主普遍选择的软件平台，工程公司以此为接入点，首先研究SPE平台的相关功能，不断体会和总结，最终形成自己的新型作业模式。

5 智能工厂数字化交付的技术支持

智能工厂数字化交付实施的初级阶段，应用软件平台的本地化技术支持团队是必不可少的，并且本地技术支持团队能够保证在工程公司内部与专业工程师进行协同工作。

本地化技术支持团队不但要为工程公司提供足够的软件培训，而且还要负责正确解释业主提出的应用软件方面的要求，并对使用软件过程中遇到的问题随时提供帮助。工程的进度不能因为软件的技术问题而耽误，强有力的本地化技术团队可以为工程公司解除这方面的后顾之忧，使工程公司能够专注在自己的本职业务上。工程公司与业主的沟通应基于专业工作的交流，尽可能地减少对于应用软件的交流，避免给业主造成“不专业”的印象。

6 结束语

目前国家提倡传统行业以“互联网+”和“工业4.0”的理念进行换代升级，“互联网+”的实质是以用户的需求为出发点，利用互联网技术进行行业内部工作流程的重构，提高工作效率，为用户提供更好的服务[8]。“工业4.0”是利用物联信息系统将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化[9]，最后达到快速、有效、个性化的产品供应，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。建设智能工厂并进行数字化移交的目的，是为业主数字化运营和维护做准备，不但使工程公司在EPC阶段管理理念和作业模式得到改革，而且使EPC阶段收集和管理的数据在工厂的全生命周期中又得到扩展和延伸，符合“互联网+”和“工业4.0”理念，此类需求必将呈增长趋势。而工程公司如何把握机遇，将传统的业务模式结合“互联网+”精神，转变观念，以改革开放的态度迎接“工业4.0”，不断提升自己的业务水平和扩展服务范围，为自己创造新的盈利增长点[10]，值得思考和研究。

[1] 邹桐.工厂石化工程信息管理的探索[J].石油化工设计，2016，33(04)： 73-76.

[2] 樊军锋.鹰图SmartPlant Enterprise之仪表设计管理初探[J].石油化工自动化，2015，51(01)： 9-13.

[3] 叶向东.数字化石油炼制和石油化工工厂建设初探[J].石油化工自动化，2013，49(04)： 1-4.

[4] 魏巍.数字化工厂中的IT技术及信息系统结构[J].信息化建设，2015(08)： 116.

[5] 钱新华，顾祥勇.数字化工厂基础信息管理平台建设浅析[J].中国勘察设计，2015(08)： 84-89.

[6] 谢冠锋.SPI软件在自控仪表设计中的应用[J].自动化与仪表，2012，27(05)： 10-12.

[7] 吕松涛.应用数字化集成设计的项目管理实践[J].中国勘察设计，2016(01)： 88-91.

[8] 俞永福.“互联网+”的本质是重构供需[J].商周刊，2015(10)： 47.

[9] 樊志娟，王金根.工业4.0时代企业管理的创新思考与研究[J].现代经济信息，2015(23)： 51.

[10] 李海涛，赵小平.兰州石化实施数字化工厂信息化项目投资收益分析[J].数字化用户，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

樊军锋(1982—)，男，陕西蒲城人，2004年毕业于北京化工大学测控技术与仪器专业，获学士学位，现就职于中国天辰工程有限公司仪表电气部，从事仪表工程设计及管理工作，任高级工程师。

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。