智能工厂三维数字化指南

1、智能工厂三维数字化指南2016年9月1.2.2.1数据资产的重要性2.2落后的设备设施数据资产造成的影响2.3设备设施数据资产的落后现状2.4三维数字工厂是设备设施数据资产管理的最佳实践3.范围与边界4.术语和定义5.整体架构1.Q5.1智能工厂三维数字化业务架构1Q5.2三维数字工厂IT技术架构115.3三维数字工厂与传统IT架构相容并行126.实施过程1.36.1实施原则136.2实施路线146.3关键环节及注意事项146.4评估与改进157.附录.1.67.1案例一：某央企地方分公司化工装置运营期三维数字化实践167.2案例二：某央企地方分公司工程建设期三维数字化实践237.3案例三：某

2、央企地方分公司全厂基于数字化技术的LDAR管理实践297.4案例四：某地炼地下管线三维数字化实践317.5案例五：某民企煤化工项目数字化交付实践331.刖言分体系研究单位:中国石油和化学工业联合会分体系执行单位:中国化工经济技术发展中心北京中科辅龙科技股份有限公司分体系起草单位:中国化工经济技术发展中心、北京中科辅龙科技股份有限公司分体系指导委员会主任：赵俊贵分体系指导委员会副主任：祝昉分体系专家组成员：高新民、杨海成、张志檩、谢宏、王同良、李剑峰、陈溯、陈为民、彭连军、宫向阳、何力健、梁坚、杨景杰、闫高斌、夏茂森、罗敏明、罗建平、李松涛、任忠、柯林分体系工作组组长：谢宏分体系工作组成员：关世

3、太、张春利、翟国丽、宋楠、胡宇、甘雨、张朝明、孙露露2.引2.1数据资产的重要性设备设施资产是工厂建设投资的成果主体,也是企业生产运营的物质基础。相应的，设备设施资产在建设、运维直至报废的全生命周期过程中产生了大量数据,形成了设备设施数据资产。随着经济形势变化的加剧，以及大数据、人工智能等技术爆发式增长，数据资产对于企业的价值日益凸显。上至企业的发展战略决策，下至资产操作运维工作，良好的数据资产都是设备设施资产绩效的基础和必要保障。2.2落后的设备设施数据资产造成的影响高资本性支甜（0.7%营成本）fe可靠性运营成40高毒护戟用 A 心阳 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自动提示设备维修过程中的关键控制节点,保证维修质量理_n7母S a jb? fl 卡韵ff需片携 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励jauw 中网2=? E*rMaY in*4 Mk.)!数字化交付方面根据典型装置数据治理成果，制

5、定了对工程建设期数字化交付的要求，并结合工程建设管理过程提出了数据治理的过程要求和质量控制节点。小结&展望体现了三维数字化技术通过项目实践，该企业初步建成了多专业统一工作平台的基础框架和试点，在数据治理，信息集成，自然交互，基于空间的智能应用等方面不可替代的优势，是实现企业智能化的必由之路。在此基础上，企业拟定了新一轮的三维数字化建设规划:主要业务领域持续建设智能增值应用，推动三维数字化向智能化转变;有节奏，多维度推进数字化工作，同步支撑全面提升核心装置车间的运行管理能力和重点 专业全厂范围的三维数字化智能应用；推广数字化交付，为新建装置的运行管理提供数字资产，提升后续 据质量。IT系统的实施

6、效率和数7.2案例二：某央企地方分公司工程建设期三维数字化实践背景工程量约占项目建设总安装工程量在工程建设中，管道施工是整个施工建设过程中的重点工作的40-50%，质量直接决定项目的投产运营安全和后期维护费用投入，高温高压或输送易燃易爆介质的高后果管线尤甚。因此，实现管道施工进度和质量管理的精细化、标准化、规范化，一直是施工管理的终极目标。但是在传统的管道施工管理模式下，往往存在管理粗放、信息不透明、瞒报误报、工作效率低下等问题，造成监管不到位的同时也给投产运营带来了极大的安全隐患。目标1DF文件管道三鑽型借助三维数字化技术，为管道施工进度和质量控制提供有效的管理工具，确保管道施工数据的 完整

7、、真实、及时、透明，在此基础上通过智能增值应用提高工作效率，提升工作质量，最终 实现精益施工。通过对施工过程和质量数据的有效管理，同步构建三维数字工厂，为工厂运营期管理提供优质 的设备设施数据资产。成果通过软件采购结合定制开发，该企业成功建设了一套基于三维数字化技术的管道施工管理系统。系统以管道焊接质量和进度管理为核心，结合三维可视化技术实现管道施工从开工到试压验收全过程的数据采集、校验、存储，并对实时工程量、施工进度和质量数据进行了多维度的统计分析，还可同步生成与过程记录对应的交工资料，为管道施工管理提供了可视化的协同管理工具。主要的应用场景包括:焊口预制设计，设计数据无损导入管道施工前，施

8、工单位根据设计下发的图纸，利用合材料计划（扒图扒料），对焊口、综合材料等信息手工录入CAD手动设计焊口并逐条管线核实材料制定综excel形成台账数据库，需要大量技术人员参与其中，费时费力且准确性低。4D管道施工利用专业的二次设计软件（内置焊口设计的规则和生成图纸的规范），对设计移交的三维模型或通过解析模型中间格式文件还原的三维模型进行高效的、自动化的焊口设计和图纸生成,依托模型提高焊口、材料等统计数据的准确性和可信度，提高工作效率,减少技术人员投入。zewiuiooLyf至扌 W -Bi* L 亀 1 ! 斯卜fra 1!5ha B 1 IXrJ n%耳多维度工作量统计在工程项目的开始， 需要

9、对施工的总工作量进行统计，从现场施工和工程造价的角度分别统计,而管道本身的数据量是非常庞大的，如一套中型装置的管线会达到几千条甚至上万条,焊缝会达到约几十万个，人工对这些数据统计本身就很困难，人工统计的工作量可信度非常低。4D管道施工中的数据源自于设计模型，保证了数据质量的同时，可以按照不同材质、管径、壁厚和压力等级分别对工作量进行统计，还可以从工程造价的角度对工程量进行分类统计,管理层可以通过这些准确的数据进行现场的施工。iizr-1T1、W丿#|*1：时R-1A_ 弓ItT1NX hCt曲耳贾占;tKr 5 如厂-.-0-=-,；r-厂厂心119/*汗V h* gm0CD；-尹;:厂二匚-

10、Vg阳口丁-nJOT?1Ft1K比屮分层次直观统计真实、准确和全面的过程数据施工单位向业主汇报施工进度时往往会出现误报、瞒报等现象，导致管理层无法及时发现问题、配资源、准确指导施工生产，进度款拨付缺乏准确的依据，根本原因在于体现进度的基础数据（如焊接工作量）数量巨大且难以考证。采用4D施工进度汇报的方式，通过对过程记录的录入，软件在三维模型中呈现每道焊口基本信息及过程记录信息。同时提供图文结合的方式，通过信息下钻的视图展示各 级的进度、质量数据，如：多项目统计-项目统计-区域统计-工作包统计-管线-焊缝，并可以在统计的基础上进行任意时间段的分析，有助于实时了解工程进展， 实时掌控焊接工程质量，

11、 为领导决策提供 依据。I-TtT1：亠=心：.无损检测的自动组批点口管道焊接完成后要依据行业标准规范按比例进行组批点口，委托第三方检验单位进行焊口的检测,检测结果是衡量管道焊接质量的最重要指标。目前组批点口多依赖于人的经验,人为操作性大，干扰点口的客观性，使被检口质量情况无法代表所有管道的质量状况。且由于人的经验能力限制,难以满足规范中各项规则，或增加检验数量致使检测费用的增加。通过4D管道施工，内置行业标准和检验规则,实现自动组批点口，从而达到焊口检验委托的智能化,在保证合规性和客观性的的同时提高检验委托效率，节省人工投入和时间。*- . l-t. %Offc店忌JW沁rT5F b Sv

12、s - - li I It 4. 也.-rt.ctf I :?讥.- 应r A/.材料状态指导现场施工若存在未到货，尤其是部分缺货管道施工过程中，施工员根据施工计划计算所需材料到库房领用，的情况，严重影响管道施工的进度， 甚至存在材料到货， 施工人员因无法及时获取到货信息而延误管线将材料信息与管道三维模型结合起来,的施工，造成众多处于半施工状态的管线无法及时完成试压工作。自动提醒材料完全具备的管线，辅助施工员合理安排施工顺序，缺货材料到货提醒， 及时组织管线继续施工，将在整体上提前管线试压的时间，提高材料统计和领用的效率。自动生成交工过程资料和报表施工过程中重实体、轻资料，交工前为了工程交付，

13、集中时间与人员做交工资料，数据不准确、不全面，甚至存在造假现象，最终交付资料成为死档案”通过管理系统保障过程记录的及时采集，同时集成业务规则使数据自动流向下游处理环节,减少人为操作，交付时自动生成交工资料， 也可交付轻量还可级的数据结构化系统， 通过过程控制保证数据质量， 提高交付成果可利用性和交付过程工作效率。以根据对过程数据的组织，自动生成各类进度和质量所需的报表。:tiTWII卜!I t * -iiiinu-u 诒中 hi nEii巳勺*I-*-11ib-r4如盹 AiG AjBU %tnfl .1 Tt 爲*7i *二空 讨 -_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 户- IL .-HP- = r 7； a-”TTf-吞:匸L- 川 LS =小结相比传统管道施工管理，基于三维可视化技术的管道施工管理系统，实现了施工进度和业务数据的监管和可视化，实现了部分业务过程的自动化和规范化，提升了企业的精细化管理水平以及对施工质量和安全的监管效果。同时，通过本次实践，企业积累了优质的管道设施数据资产，为数字化交付和运营管理提供数据基础，为数字化交付的实施和推广积累了良好的经验。7

15、.3 案例三：某央企地方分公司全厂基于数字化技术的 理实践LDAR 管背景应集团公司和地方环保部门的要求，某央企地方分公司于2016年启动了 LDAR专项治理工作。企业相关部门对已实施 LDAR治理工作的企业进行了调研，了解到业界普遍采用的传统LDAR管理模式具有以下两方面的问题:人工通过P&ID图纸结合现场采集密封点信息，建立密封点台帐，往往导致工作量巨大，数据质量差。表格形式的密封点台帐结合现场挂牌的方式造成管理困难，现场维护、维修工作容易造成 标识牌丢失，当发现泄漏时，在台账记录和现场泄漏点的对应上费时费力。目标对全厂主要工艺装置的 P&ID数据进行数字化重建，实现对全厂设备设施本体数据的初步治理。部署智能增值应用，大幅降低建立密封点台帐的工作量，提升数据质量，提升后期 环管理的工作效率。LDAR 闭成果将全厂六十套主基础设施方面，通过对纸质图纸人工重绘以及电子图档半自动转换相结合的方式，要工艺装置的两千余张 P&ID图纸全部智能化，并导入三维数字化平台进行统一管理和共享，便于企业统一管理。图纸上的设备、管道、阀门和仪表的位号、工艺设计参数全部结构化存储，为未来工艺、生产领域智能增值应用的建设奠定了良好的数据基础。智能增值