基于pim的智慧工厂解决方案

1、目录第一部分企业简介及案例4第 1 章 企业简介4第 2 章 典型案例52.1 沈阳机床（2.2 浙江）公司数控机床及成套装备技改项目5杭州卷烟厂三维综合信息系统52.3 徐工工程机械装载机智能化项目升级扩建工程三维工厂建设信息化项目62.4 宇通智慧工厂总体建设技术咨询项目62.4 我院主编：以 PIM 技术为的标准工业工程设计信息模型应用标准 . 6第 3 章 承接项目优势7第二部分智慧工厂的概念8第 4工厂的定义及愿景84.1 智慧工厂的定义84.2 智慧工厂的特征84.3 智慧工厂的愿景9第三部分智慧工厂整体解决方案16第 5的建造175.1 基于 PIM 的智慧建造增值服务方案概述1

2、75.1.1 背景175.1.2 智慧建造的目标185.1.3 总体方案的组成195.2 基于 PIM 的虚拟设计与虚拟建造服务195.2.1 主要服务内容195.2.2 各阶段提供的服务组合方案205.3 基于 PIM 的协作平台205.3.1 概述205.3.2功能描述205.3.3 硬件部署215.4 基于 PIM 的精益建造管理信息集成平台215.4.1 概述215.4.2功能描述225.4.2.1 项目前期资料管理模块225.4.2.2 项目策划管理模块225.4.2.3 进度管理模块225.4.2.4 投资管理模块225.4.2.5 质量管理模块235.4.2.6 合同管理模块23

3、5.4.2.7 后期运行评价管理模块235.5 基于 PIM 的设施运维信息集成平台2325.5.1 概述235.5.2功能描述245.5.2.1 智慧工厂模型管理245.5.2.2 模型信息管理模块245.5.2.3 设施运维管理模块245.5.2.4 安全生产管理模块245.6 基于 PIM 的综合展示扩展应用255.6.1 概述255.6.2 主要扩展应用描述26第 6第 7第 8的设. 26的生产30的决策323第一部分企业简介及案例第 1 章 企业简介机械工业第六创建于 1951 年，是拥有工程设计综合甲级资质的大型综合，隶属大型企业中国机械工业有限公司。公司是首批获得智能化工程设计

4、与施工一级资质的之一，具有安全技术防范工程一级资质，具有工信部颁发的通信用户管线建设施工资质，并通过 ISO9001 质量管理体系，ISO14001 环境管理体系，GB/T28001职业健康安全管理体系“三标”认证。公司下属智能与信息工程院，成立于 1993 年，是我国最早开展智能与信息化业务的之一，已完成的一千智能与信息化设计、咨询、开发及工程总承包项目中，荣获各类奖项 50，其中及部级以上奖项十。智能与信息化设计水平在国内处于领先水平，设计理念超前、施工配套优化、系统集成度高，河南省内民用工程智能与信息设计、数据中心项目设计几乎全部由我院完成。我院在数字化、智能化工厂的设计、咨询方面在国内

5、中居于领先地位，以沈阳机床数控产业园项目荣获 2009 年智能化设计一等奖为代表的工业项目更是充分体现我院在工业领域的领先优势（本奖项设置以来唯一获得一等奖的工业项目），基于 PIM（PlantInformationMing 工厂信息模型化）的三维综合信息系统数字工厂平台正在杭州卷烟厂、合肥卷烟厂易地技改项目中实施，更是在行业内的首创，项目实现从模拟建造、项目管理到项目竣工后的可视化运营维护，以及日后改、扩建的全生命周期管理，从而体现了工业化、信息化、智能化相融合的创新模式，实现真正意义上的数字工厂和智慧工厂。本院对智慧工厂的定位是将设计、工程、服务溶为一体，真正实现一条龙交钥匙的工程公司，并

6、对工业功能有较深理解的专业公司，在业内兢兢业业、实实在在的工作中积累了大量的设计及工程经验分了解总包的工作流程和方式，有能力在项目时间紧、系统复杂、质量要求高的情况下，为用户提供从咨询、设计到施工、安装、调试、开通、验收、培训和维护等全方位、一条龙式的服务，提供经过优化组合、系统集成、节约投资和能源、充分满足用户要求、实用可靠的整体解决方案。4本院专门从事智能化系统设计、工程的技术有丰富的设计经验和工程经验，并且掌握与智能系统被控对象相关的电器、设施专业知识，以保证对遇到的各类的及时正确处理，保证的工程质量及的顺利，以及全系统与项目竣工的同步开通。本院是以技术能力见长,以设计为先导的信息化系统

7、集成公司,不同于供应商和工程承包商，并不直接从事硬件生产和研发，而是活跃在用户和制造厂商之间，根据用户需求提供经过优化的系统设计方案，选择不同厂商的进行适当的配置和组合，以的专业技术和丰富的经验为用户构筑一个先进、适用、可靠的系统，并承担对用户的培训和系统运行跟踪服务。智能与信息工程院技术雄厚，拥有一支高素质的技术与管理队伍，在本专业领域拥有各类专业技术150 多人，以上学历 40，本科以上学历90。其中：建设部智能化技术2 人，智能化行业创新4人，高级工20 人，电气工4 人，一、（一、项目经理）20 人，计算机信息系统集成项目经理 15 人，数据中心（机房）设计师、设计师等获执业资格各类工

8、20 多人，拥有自动化、通信工程、计算机、开发等专业工80 多人。第 2 章 典型案例2.1 沈阳机床（）公司数控机床及成套装备技改项目该项目是我国机床行业建设规模最大的项目，占地 78 万。智能与信息设计功能完善、涉及面广，充分体现了信息化融合工业化的数字化工厂理念，被誉为“中国最大的智能化、化工厂”。2009 年荣获优秀工程设计智能化专业一等奖。2.2 浙江公司杭州卷烟厂易地技改项目三维综合信息系统本项目是我院在与美国微软（中国）公司、上海江达（法国中国增值服务商）等共四家实力雄厚的国内外公司的激烈竞争中，以工业化与信息化融合的技术优势中标。项目首次在国内工程建设项目中应用三维可视化全生命

9、周期管理。该项目基于三维工厂信息模型，实现从模拟建造、项目管理到项目竣工后的可视化运营维护，以及日后改、扩建的全生命周期管理。体现了工业化产业和5信息化技术相融合的创新模式，在产业技术融合中提升了项目的工业化水平，实现真正意义上的数字工厂和虚拟工厂。2010 年荣获创新杯（国内唯一的工业项目）。郑州煤机、秦川机床三维信息模型项目 2011 年再次荣获创新杯。其他同类实施项目业绩：公司合肥卷烟厂易地技改项目三维综合信息系统湖南公司四平卷烟厂易地技改项目三维综合信息系统河南公司许昌卷烟厂易地技改项目三维综合信息系统2.3 徐工工程机械装载机智能化项目升级扩建工程三维工厂建设信息化项目该项目为三维工

10、厂模型信息化技术在重型机械行业的首次应用，该项目通过三维可视化技术，为业主方、设计方、施工方的深度、达成共识提供了一个很好的交互平台，该项目中应用的动态碰撞分析的技术为国际首创，通过对其整个工厂工艺流程的动态模拟，提供多种的非标离散性生产方案，项目建成后将成为绿色、智能化、智慧工厂的典范。2.4 宇通智慧工厂总体建设技术咨询项目本项目是我院在与美国 IBM、思科等公司竞争中，以先进的、切合工厂实际情况的智慧工厂设计理念予以承接本项目。宇通智慧工厂是以智能技术、数字技术、为基础，通过物理基础设施和信息基础设施的融合，整合园区内的、和基础设施实施多系统之间实时的管理、协调和，在此基础上，可以以更加

11、精细和动态的方式管理生产，达到“智慧”状态，从而提高工厂的管理效率和生产效率。2.4 我院主编：以 PIM 技术为的标准工业工程设计信息模型应用标准适用于工业建设工程设计阶段的三维数字化设计应用及交付过程。旨在明确并规范工厂信息模型的应用方式、各阶段专业模型交付的详细程度、各阶段不同专业模型构件的制作详细程度,以及相应的数据参数要求,为设计企业、行业客户及相关施工企业提供三维数字化设计应用的质量依据和实施规范。6该标准实施必将促进工业化和信息化技术相融合的进程，为数字工厂和虚拟工厂的建设打下信息化平台。第 3 章 承接项目优势专业优势：智慧工厂各个系统分工明确，精工细分，本专业领域拥有一级（项

12、目经理）、电气工、公用工（暖通空调、给水排水、动力）、造价师、计算机信息系统集成项目经理、综合布线认证工、安全防范工程系统认证工、开发工、数据中心认证工等各类执业技术，有能力满足工业化、智能化、数字化、信息化融合智慧工厂建设的技术支持要求。领域融合优势：作为机械工业，我们对机械工厂的各种生产环境以及生产工艺有着 60 年的经验积累，熟知各种类型机械工厂的生产环境，管理模式，同时我院综合了科研、设计院、施工、电信运营商等不同企业的、技术、实施经验等优势，以其扎实雄厚的专业实力、牢靠持久的企业商誉、先进实用的工程理念、优质高效的售后服务，倍受合作方及用户的信赖。业务优势：智慧工厂作为工厂工程建设的

13、基础之一，项目建设工程中，必然会与工艺、土建、电气等专业进行交叉和协作，做为综合性的，我院水、暖通、电气、动力、工艺、结构、工艺、自控、通讯等各专业齐全，各类专业技术、各相关会配合智能化专业做好本专业的实施，同时也会协助业主方处理好与其他相关专业的接口协调工作，减少工程界面及接口。在工程实施过程中，协助业主处理实施中遇到急切的技术难题，以保证设计指导实施，实施实现设计，从而为业主方提供全方位技术服务。全生命周期服务优势：我院对智慧工厂建设立足于为业主提供从前期咨询、可行性研究、初步设计、施工图设计、深化设计、工程承包、运营维护等全生命周期项目服务，基于 PIM 的三维综合信息系统数字工厂平台实

14、现从模拟建造、项目管理到项目竣工后的可视化运营维护，以及日后改、扩建的全生命周期管理，从而体现了工业化、信息化、智能化相融合的创新模式，实现真正意义上的数字工厂和智慧工厂。7第二部分智慧工厂的概念第 4工厂的定义及愿景4.1 智慧工厂的定义随着科学技术的进步，越来越多的高新技术用于工厂的建设中，工厂也变的逐渐智能起来。但人类的追求也永无止境，为了适应世界的发展，人们需要一个更加智慧的工厂，以满足工厂内生产、生活、管理的更高要求。我院所理解的智慧工厂就是以智能技术、数字技术、为基础，通过物理基础设施和信息基础设施的融合，整合工厂内的、和基础设施实施多系统之间实时的管理、协调和，在此基础上，可以以

15、更加精细和动态的方式管理生产，达到“智慧”状态，从而提高工厂的管理效率和生产效率。图 4-1 智慧工厂的定义就像人之所以拥有智慧，正是人可以凭借着视觉、触觉、嗅觉、听觉从外界感知信息，然后转化为大脑可以理解的信息，凭借着以前的知识、经验对信息进行整理、分析，然后决策，最后采取正确的反应和行动。所以智慧的工厂也是一样，通过智能化的感知系统信息，然后通过数字化转化为计算机可以理解的信息，通过信息系统的处理、分析，最后形成最优的决策，然后通过智能化系统中的自动化技术、显示技术以对做出最佳的动作。4.2 智慧工厂的特征智慧工厂是一个由企业不同园区间相互组成，智慧的创新、智8慧的和智慧的管理，是建立在“

16、云计算”（更确切的是“云”）基础上的，其物理基础是互联网、无线网和物联网，应该具有更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化的特征。1、更透彻的感知更透彻的感知指的不仅仅是现在我们能从所获取到的数字信息，而是包括从射频识别(RFID)装置、传感器、摄像头、全球、激光扫描器等信息传感所能感知到的数字信息，也就是说，人们可以在任何时间、任何地点，通过多种方式感知、测量、捕获和传递信息。2、更广泛的互联互通更广泛的互联互通是指通过各种形式的高速的高带宽的通信工具，将个人电子、生产、设施、和工厂信息系统中收集和储存的分散的信息及数据连接起来，进行交互和多方共享。从而更好地对环境和业务状况进行实时，

17、从全局的角度分析形势并实时解决，使得工作和任务可以通过多方协作来得以完成，从而彻底地改变了整个工厂的方式。3、更深入的智能化更深入的智能化是指深入分析收集到的数据，以获取更加新颖、系统且全面的洞察来解决特定。这要求使用先进技术(如数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统)来处理复杂的数据分析、汇总和计算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行业和的数据和信息，并将特定的知识应用到特定行业，特定的场景，特定的解决方案中以更好地支持决策和行动。4.3 智慧工厂的愿景企业园区主要由组织（人）、基础设施、生产、能源、通信以及业务等系统组成，这些系统不是零散的，而是以一种协作的方式相互衔接。未来的智慧

18、工厂，就是能够充分运用信息和通信技术感测、分析、整合工厂运行系统的各项关键信息，从而对于建造、运维管理、办公环境、交流、能源管理、安全管理、生产设施的各种需求做出智能的响应，为工厂提供一个高效、安全、节能、环保、舒适的生产、研发、销售和管理环境的绿色高科技、可持续发展工业园区。9图 4-1 智慧工厂的未来未来的智慧工厂将会是一个信息物理融合的智慧工厂。它是一个计算机网络、通信、物联网相互连接的，综合计算、感知、的信息物理融合。通过计算（Computation）、通信（Communication）感知（Sensor）和（Control）的有机融合与深度协作，实现系统的实时感知、动态和信息服务。通

19、过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用化空间以的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。同时每一个单独的系统都是一个智能体，通过将来无处不在的环境感知、计算、通信和等系统工程，具有计算、通信、精确、协作和自治的能力，系统之间紧密结合与协调，达到更加智慧的状态。未来的智慧工厂将是一个虚拟与现实相融合的智慧工厂。工厂的所有物理实体和行为活动均通过各种实现了数字化和虚拟化，形成一个伴随物理世界同步运转的可视化的智慧工厂。这个智慧工厂通过即时的数据交互接口和现实工厂的实体对象之间保持动态，实时反映实体之间以及实体与外界间的信息交换活动与实体本身全生命周期中的状态变化，并能根据丰富的历史

20、数据和知识工厂各项活动的发展趋势，为智慧工厂的管理提供一种可视的、动态的、及时的、准确的、智慧的管理。未来的智慧工厂将会是一现绿色云的智慧工厂。在“即服务”10理念的基础上，通过将企业的全生命周期活动中的各类（如工业设备、计算）及过程中的各种模型、数据、领域知识数字化，借助于信息物理融合形成可实时感知、动态的，实现的虚拟化、优化调度和协同互联，建立起共享的，将巨大的池连接在一起，提供各种服务，实现与服务的开放协作高度共享。未来智慧工厂的愿景具体分为以下四个部分：1、智慧的建造智慧建造是综合利用、并行工程、系统、项目管理、生产多种技术，以精益建造为目标的建设过程。可视化管理方面：基于工厂信息模型

21、（PIM）进行设计和成品交付，一方面，工程相关参与方能够利用精确的 PIM 模型讨论施工安排和管理绩效；另一方面，施工能够在详细而准确的图纸指导下展开施工。同时管线复杂的区域，采用导出模型效果图现场张贴的办法，进行指导，由模型导出的效果图，其最大作用就是所见即所得，能有效地帮助工人、管理、监理及业主直观的对照现场的实物，及早地发现和解决。在施工现场发生变更要求的时候，能够利用 PIM 模型进行变更方案可行性和变更影响模拟推敲，较好的变更带来的不确定性。在形象进度和安全建造生产管理方面，配合和模型多资料关联技术，可以将现场画面直观的反馈给项目相关，更好地实现管理。虚拟设计建造方面：在工厂建成之前

22、即通过虚拟设计对预期的建成运行效果进行风、光、电、热、声及污染扩散等性能分析，结合分析结果评估方案能耗，优化设计方案，实现绿色工厂节能、环保和可持续发展；在施工建造开始之前对预期的施工方案进行建造工艺模拟，对场地、施工顺序等进行优化，并合理调度工序间衔接、减少材料缓冲库存、提高机具利用率，及时发现，实现精益施工管理。进度方面：应用 PIM 工具分析出施工难度大、作业时间长、交叉面较多的位置，便于进行机电的整体进度安排，模拟施工建造顺序，减少现场协调的工作量和难度和返工引起的进度延误。并通过建立节点形象进度模型进行仅对比对的方式，能有效地帮助管理、监理及业主直观的发现进度延误，及时调11整计划，

23、确保项目工期。成本方面：应用 PIM 工具对设计方案机电各管线的工程量、物料需求进行统计，便于实现管线的工厂化预制，最大限度减少损耗、缩短工期。利用三维管线综合优化管线设计方案、施工工艺，避免因错漏碰缺和系统施工顺序失误的返工浪费。质量方面：利用 PIM 模型的可视化功能，可以对设计方案进行全方位审核，及时发现并排除不符合建设意图的设计，对设计质量进行；利用 PIM模型的信息集能，一方面可以建立施工过程质量，另一方面可以将材料报验、阶段验收资料和模型关联，便于对比设计要求和覆盖范围，对施工质量进行关联。运维管理方面：通过无处不在的感知和自动识别技术，以及互相连接的，采用多层次的系统整合与信息传

24、递，对设施的、环境、能源、安现场数据的自动、共享集成、管理和。在基于 PIM 模型的基础上，可以实现与工厂智能化集成系统、安防系统、MES 系统、OA、ERP 等信息系统基于空间位置信息的集成，能够实现 RFID 应用、固定资产管理、故障报修应用中空间位置信息的自动定位；在故障运维中能够提供自动管路拓扑分析和影响范围分析，并通过二三维资料关联功能将相关设施的设计图纸、施工建设资料、备件资料、供应商资料等自动关联显示，根据历史维护工单自动提供维修建议，并借助统一通信平台向相关人自动报修申请、订货通知，向相关系统运维故障状态报告，并自动调用相应的画面。利用传感器和系统，自动运行状态，进行维护计划和

25、基于运维库的故障提醒，保证生产设施及环境满足生产运营要求。2、智慧的设智慧的设施管理通过无处不在的感知，以及互相连接的，采用多层次的系统整合与信息传递，对设施的、环境、能源、安智慧的管理和，以及为办公、生产、管理提供智慧的。办公管理方面：通过统一的计算机、通信以及多会议系统、广、信息集成发布系统、一卡通集成系统、楼宇系统、智能照多种智能化系统的综合应用为企业工厂的提供良好的办公环境和高效12的办公。例如，当有人在物业管理系统上预定了一间会议室举行会议，系统将自动通过统一通信系统的短消息系统发布到与会的上，同时通过集成的信息发布系统将会议通知发布到工厂内的信息发布平台上，当会议开始前，系统自动打

26、开空调系统将会议室温度调到合适的温度，将智能照明系统调到欢迎模式上，当会议开始后，通过集成的多会议系统在讨论模式、模式场景中自动切换，同时通过会议录对会议进行录制、归档，以备后期查阅，当会议结束后，系统将转换到清扫模式，当清扫完成后，会议室被关闭后，门禁系统自动感知关闭空调、灯光。所以只有这些系统的深度集成和整合才能为工厂创造出智慧的办公环境和办公。交流方面：把多种通信和方式（、固定、传真、电子邮件、即时通信、视屏会议等）通过将语音，数据，和消息有效的整合在一起，使用户不受所处地点、时间、所使用终端类型、运营商条件、信息媒介类型等等条件限制，都可以实现实时和有效的，实现文字、语音、图像等各种媒

27、介信息流的高效。还可以将通信系统作为 IT 系统的统一信息交换平台，通过开放的应用接口，实现通信和通信能力向其它业务应用的开放，实现各种信息媒介流在企业 IT 应用、办公系统、及生产系统之间的智能，实现各业务系统间信息流的自动交换，实现协同办公和移动办公。通过通信系统无缝的嵌入到各种企业 IT 信息化平台和业务流程的各个阶段之中，借助通信技术带来的高效机制，减少业务延迟，提高工作效率，在降低成本的同时提高了生产力和灵活性，更好的为生产、运维管理、市场和客户服务。智慧的交流使用户从关注通信方式到关注效率，整合各种通信，整合各种信息媒介，是通信系统具备了更有效、更人性化、更智慧的特点。安全管理方面

28、：通过安防系统、门禁及出系统、防盗系统、巡更管理、消防系统、动力能源环境系统、访客管理系统、停车场管理系统进行深度的集成和充分的整合，并通过统一的界面实现、控制、联动、数据的综合性应用处理，同时提供性的预案联制对整个工厂的人身安全、生产秩序保证提供一个综合性的安全管理平台。智慧的安全管理系统需要提供的不仅仅是简单的系统之间的硬集成，而是通过一个统一的平台，提供底层之间的基于业务之间的集成。13能源管理方面：通过实时监视现有硬件的能源消耗及分析，同时提供水、电、汽等能源的虚拟数据。实现能耗可视化管理和效果评估，从而可以全面了解和掌握能源消耗的总体情况，精确各个环节和的能耗状况了解和分析能耗特性和

29、趋势；发现能耗的异常消耗点,通过管理和技术改造降低能耗费用；并且能按能源类型，按成本中心进行能耗费用的分摊，避免不正常的能源成本增长及罚款。通过智慧的能源管理，让企业在能源的使用方面更加安全、可靠、高效、和环保。应急管理方面：由于生产操作的不规范、人为麻痹大意、自然灾害、突发事件等多种造成的安全生产都可能给企业造成无法估量的损失。当工厂发生紧急突发后，通过一个包含、会议、统一通信在内的应急指挥支撑平台，将不同部门的信息有机整合在一起，通过整合，各个相互割裂的可以连通起来、不同通信中的终端都可以与中心进行实时的沟通，并同步、快速地接收指令信号，通过整合，可以快速、全面的为各级提供实时、准确的信息

30、，从而有效的对信息进行智能分析，提高决策的时效性，最终确保在紧急情况下以及时、全面、安全、便捷的信息进一步的，减少损失和影响，在日常工作中整个系统还可发挥应有的指挥互联、信息共享作用。3、智慧的生产管理智慧的通过生产管理智能支持平台、生产过程智能、先进物流自动化实现智慧化的生产。智慧的生产管理就是在生产环节进行精细化、智能化的管理，将生产联网与 MES 有效的集成，每一步都通过数字，通过条码管理、RFID 应用，把数据信息到信息系统，可以追踪到生产过程每一个步骤是哪一个人做的，可以追踪是哪个环节出的，哪一段信息整。通过我们的车间精细管理、通过物资的精细管理，最终实现生产过程的全程电子追踪。通过

31、运维系统和数控生产、系统进行集成，当某一个厂区发生的时候，运维系统自动，之后可以通过切换系统，到这个厂区到底发生什么，在运维系统就会有工作单的生成，这个工单设置好之后会发送给相关的维修，这个时候维修在系统里面接到他的工作单以后，他就14去到这台上去检修这台。整个生产设施系统可以实现从自动到自动联动、到自动生成作业单，到自动派工，从而可以及时解决出现的。智慧生产设施还可以时时察看到每一台的运行情况，如果发生了故障，如果这个需要修理得到话，整个管理的产能情况就会发生变化，从而对整个生产的计划、物资的计划，都会发生一个实时的调整计划。4、智慧的决策智慧的决策就是通过多种自动获取和交换信息，消除信息壁

32、垒，将与相关各方整合为一个协同团体，共同制定更智慧的决策。智慧的决策通过内人、财、物各种信息全面连通，全过程跟踪企业的方方面面，从而通过各种可视化的数据分析，分析市场和客户情况，提出解决方法；分析订单执行情况，提出解决；分析企业生产过程中的瓶颈，提出解决预案；分析的成本情况，提出改进方向；分析企业财务情况，提出解决；分析使用、服务情况，帮助用户用好；分析员工情况，提出培养、帮助和利用员工的途径。15第三部分智慧工厂整体解决方案解决方案划分为四个部分：智慧工厂建设内容智慧的建造以建设信息化为基础，通过性能分析、工艺分析、厂区物流、工厂布置优化、可视化设计、碰撞检查分析、进度模拟等一系列的三维数字

33、化工厂信息模型服务，贯穿于整个智慧工厂的方案、设计建造、运维管理，为后期的智慧工厂实现提供基础的信息。智慧的设施管理以设施智能化为基础，通过无处不在的感知，以及互相连接的，采用多层次的系统整合与信息传递，对设施的、环境、能源、安智慧的管理和。智慧的生产以生产设施智能化为基础，通过生产管理智能支持平台、生产过程智能、先进物流自动化实现智慧化的生产。智慧的决策以运营信息化为基础通过多种自动获取和交换信息，消除信息壁垒，将与相关各方整合为一个协同团体，共同制定更智慧的决策。16智慧工厂结构功能图下面根据以上四部分提供我们的智慧工厂整体解决方案。第 5的建造5.1 基于 PIM 的智慧建造增值服务方案

34、概述5.1.1 背景在业，工程项目建设始终着企业生产运营的规模发展和技术改造，企业所有的活动均服务于生产和管理利益最大化的目的及设也不例外。由于工程项目建设过程包含了业主建设意图传递与物化实现过程、各阶段相关参与方工作的协作过程以及相互割裂的建构筑物的设计、建造、安装过程，通常具有唯一性、复杂性和不确定性的特点。据统计，在工程建设过程中，仅有5%的活动能为业主增加价值，60%的活动是辅助价值产生所必需的流程，35%的活动是纯粹无价值增加的活动。同时，建造过程因理解偏差产生的设计方案返工、施工返工、采购返工在施工建造过程中进度延误、成本浪费的常见因素中首位；而受传统二维图纸局限，项目还伴随这工程

35、量难以统计准确、成本困难等一系列。从企业信息化实施的层面来说，无论设计院安装公司还是业工厂，虽然各自都不同程度的实现了企业内部的信息化管理，但是在同一个工程项目建17信息管理层电控层设备层基础层云计算平台数据中心计算机综合布线PLC、现场仪表、传感器、自动识别、执行器园区管理系统智能卡系统设备设施管理系统设备设施管理系统安防自动化梯控管理系统访客管理系统智能停车厂系统电子巡更系统出入口控制系统防盗报警系统视频监控系统消防自动化化消防及火灾报警系统办公自动化智能展厅时钟系统电子培训系统点播直播系统公共广播系统多媒体会议系统集成信息发布系统统一通信传真、邮件、即时通信视频会议系统无线对讲系统通信接

36、入系统程控交换系统能源管理智能化空调管控系统配电管控系统锅炉管控系统空压真空管控系统智能照明系统物流智能化自动配送系统成品库管自动化系统辅材库管自动化系统生产智能化制丝线过程控制卷包数据采集生产监控系统基于PIM的三维综合展示集成平台基于PIM的设施运维信息集成平台智能集成平台生产运营总控中心工厂生产执行及综合管理系统设施设备全生命周期管理业务信息系统（生产指挥系统、技术研发系统、ERP、SCM、CRM、综合门户、办公自动化系统等）设过程中却仍以信息孤岛形式合作，相互之间的传递的主要文件仍然以传统二维图纸方式进行，不能由信息系统自动识别提取数据，在上下游企业间实现协同。这也导致每一个下游企业都

37、必须进行一次信息录入，也因为信息传递过程中的裁剪、，导致最终运行维护所需资料遗失不全、或繁杂难用。这些现象，国际上工程建设业界推出了精益建造、工厂信息模型、物流分析、性能分析、并行工程等先进设计建造技术，利用精益思想的指导和的支持，最大程度优化建造各参与方协作流程，利用可视化技术效率，通过可视化漫游与分析让业主提前评估方案实施效果来消除方案的不确定性，减少变更并消除工程项目建造过程的浪费，并利用建设信息模型的集成与传递为项目竣工后的运营维护尽可能的提供增值服务。我院业的特点，结合业界发展趋势，在工厂信息模型技术基础上引入工艺及物流生产技术和精益建造理念，并融合智能化、生产智能化、运营信息化相关

38、技术，提出了智慧建造的理念，即：在工程项目中各阶段均面向用户最终的运行使用目标和利益，面向设施全生命周期的运维和改造需求，在三维可视化工厂信息模型基础之上的精益建造过程。5.1.2 智慧建造的目标智慧建造的目标如下：l将工厂的建构筑物、设和传感物联数字化，形成具备完整工厂实物属性信息、空间信息和感知信息的虚拟化工厂信息模型，为智慧工厂各种信息化应用系统提供直接面向设施、空间及物联网对象的技术支撑；l利用工厂信息模型的属性信息，对智慧工厂各物联网对象建立行为模型,通过优化技术运行效果，避免设计方案偏差，保证建设智慧工厂、绿色工厂等意图充分贯彻在设计方案中；l充分发掘三维工厂模型的直观优势，在工程

39、项目建设过程中采用可视化辅助，尽可能的消灭误解，排除错漏碰缺等现象，消灭各种浪返工；l利用三维工厂模型的构件准确的优势，辅助工程量统计，加强成本；18l 利用三维工厂信息模型信息集成和继承的优势，实现智慧工厂建设信息全生命周期管理和建设过程的多方协同，提升建设信息和设施运维管理水平。5.1.3 总体方案的组成智慧建造的是我院开发形成的一系列基于工厂信息模型（PIM，Plant Information Ming）的智慧建造增值解决方案，主要包含技术服务和软件平台两大部分，全面覆盖业工厂建设过程全生命周期。图 6-1 基于 PIM 的智慧建造增值方案组成内容5.2 基于 PIM 的虚拟设计与虚拟建

40、造服务5.2.1 主要服务内容工厂信息模型承载的几何信息和空间信息，以及集成的各种建造信息，能够被计算机有效的识别和计算，因此可以借助工厂信息模型相关工具进行辅助模拟建造，预先识别可能的。本方案主要涉及的相关服务如下：l 整个工厂相虚拟设计建模服务：各工厂厂区工程各专业系统，各子项建构筑物土建及公用各专业系统的可视化建模、空间碰撞检查与设计。l 工艺分析服务：各工厂物流及关键车间工艺生产能力与瓶颈分析。l性能分析服务：提供绿色所需光、热、风、声环境分析，及污染扩散分析。l 施工建造阶段的虚拟建造服务：相关服务的主要交付物为分析报告、模19拟演示文件和优化方案建议。5.2.2 各阶段提供的服务组

41、合方案在建设前期可以进行性能分析、工艺流程、产能推演、方案比较分析，优化建设方案；在设计阶段可以利用可视化模型辅助，让业主可以参与到设计方案的讨论和确认中，确保方案体现业主的使用需求和价值目标；利用基于工厂信息模型的性能分析，优化办公楼、恒温车间、焊装厂房、数据中心的维护结构、空调气流组织方案、空调和电源选型，结合绿色认证要求进行室内外光照、热辐射、风环境、噪声等专项性能分析模拟，实现绿色、绿色工房和绿色数据中心建设；通过进行多专业协调、碰撞检查、空间分析和建造模拟优化布局和管线方案，提升设计质量，减少施工过程浪费。在建造阶段通过进行大型疑难构件建造安装工序模拟、形象进度模拟、现场施工组织优化

42、模拟等优化施工方案，通过成本模型模拟计算任何阶段的实时成本，通过变更方案模拟变更等，快速解决施工现场的突发。5.3 基于 PIM 的协作平台5.3.1 概述能够将各协作方、各阶段信息关联于统一的工厂信息模型信息源是工厂信息模型技术的优势，在精益建造过程中，项目的各参建通过统一的协同平台，集成了丰富信息的工厂信息模型，高效的进行协作办公。基于 PIM 的协作平台由硬件平台和系统共同组成，系统主要用于实现协作办公，硬件平台主要用于为信息集成、提供服务运算环境和实现各方信息交换通信。5.3.2功能描述系统的主要功能：设计成品同步：通过，将深化设计图纸、工厂信息模型及相关设计文档以本交付，在交付本设计

43、成品基础上，可以在整个建造阶段通过通信协议跨互联网和我院设计成品管理系统同步，及时更新变更图纸和模型版本，实现成品版本统一管理。20图纸分发：通过不同子项、专业图纸的管理为业主项目部和项目相关参与方实现设计成品的或离线浏览使用，确保设计数据一致性获取。项目协同办公模块。主要是为项目各参与方提供项目协作工作流支持，设计、施工、业主等相关方流转文档的提交、审批、发布、签收、回复等功能和文档分类维护等功能，便于项目过程资料检索、获取。同时面向智慧工厂的设施运维搜集建设过程资料。5.3.3 硬件部署系统硬件平台的部署拓扑示意如下图：图 6-2基于 PIM 的协作平台拓扑示意图5.4 基于 PIM 的精

44、益建造管理信息集成平台5.4.1 概述现代建设项目管理已经转变为对项目信息的管理，工厂信息模型作为建设项目的一个完整的信息载体，不但具有建造对象的几何信息和空间信息，还集成了策划阶段、方案阶段、设计阶段、建造阶段和运维阶段的信息，并且以三维可视化的方式直观的表达这些丰富的信息。基于工厂信息模型的精益建造管理强调以业主的需求为导向，以工厂信息模型为项目信息集成平台，综合生产管理理论和21管理理论，面向整个建造过程，对建造进行动态优化配置，持续的减少时间、成本和资金的浪费。我院提供的基于 PIM 的建造管理信息集成平台充分利用工厂信息模型的标准化结构、较准确的工程量和可视化、集成化、可协调等特点，

45、将项目管理与工厂信息模型相结合，为实现精益建造项目管理提供工具。5.4.2功能描述基于 PIM 的建造管理信息集成平台系统模块及功能如下：5.4.2.1 项目前期资料管理模块主要是对前期策划所形成的文件进行保存和维护，并提供的功能。5.4.2.2 项目策划管理模块在这个模块当中，主要是基于工厂信息模型确立工程子项编码体系和对关联工程进行 WBS 分解。每一个生产工厂的物、空间分区、和构件编码都是唯一的，其对应的工作编码也是唯一的，是将工厂信息模型作为同一数据源整合设计、采购、建造安装、项目管理的信息的基础。在项目管理过程中，分析、成本管理、数据的储存、分析、统计都依靠编码来识别，编码设计对项目

46、的整个计划及管理系统的运行效率都有很大的影响。5.4.2.3 进度管理模块该模块的主要是对工期目标和施工总进度计划、工程施工进度计划、分部（项）工程施工进度计划、季度、月（旬）作业计划等进行管理。该模块提供基于工厂信息模型形象进度的，利用三维模型建立可视化的关键节点模型，通过计划迭代更新版本维护及现场施工图片、反馈实现直观的进度比对。5.4.2.4 投资管理模块结合关键节点形象进度模型，可以进行较准确的阶段建设目标工程量统计，从而编制出阶段建设概算和预算，按各子项目、按项目实施的各个分阶段进行投资分配，进而在工程进展的过程中，每个子项目、每一阶段的实际投资，确保项目投资目标实现。通过建立基于工

47、厂信息模型的投资模型和实际投资进展模型，可用于将实际投资与计划投资的动态跟踪比较，进行项目投资趋势分析，为项目管理采取决策措施提供依据。225.4.2.5 质量管理模块质量管理是一个质量保证体系，设计质量、施工质量和质量，是通过以验收为流程的规范管理，它主要通过各种质量文档的分类管理来实现。质量模块是用于对设计质量、施工质量和安装质量等的和管理，它的功能是提供有关工程质量的信息，也为后期工厂运维提供较为完善的施工验收及设施资料。另外，还提供资料与设施构件模型关联的功能，利用相关工厂信息模型与现场施工图片、质量文档等的关联实现可视化管理。5.4.2.6 合同管理模块工程合同管理是对工程项目中相关

48、合同文档的管理，可以和工厂信息模型相进行关联。5.4.2.7 后期运行评价管理模块主要是反映项目运行以后的状况，也对反映工程项目整体管理工作的数据进行汇总，为业主、最终用户、承包商、分包商、监理机构、施工方等提供了一些后期总结数据。5.5 基于 PIM 的设施运维信息集成平台5.5.1 概述利用项目竣工信息模型，可以将前期建造过程中的信息加以复用，实现工厂工程项目在设计与建造阶段信息向运维阶段的集成延伸，确保及设施信息在建设工程全生命周期的数据源一致，同时能在运维过程中提供较完整的资料库和可视化的检索、分析。系统模块及功能如下：23图 6-3基于 PIM 的设施运维信息集成平台功能框架5.5.

49、2功能描述基于 PIM 的设施运维信息集成平台系统模块及功能如下：5.5.2.1 智慧工厂模型管理主要各工厂竣工模型、竣工图纸进行管理，建立基本的工厂、物空间信息库，可以根据使用阶段改扩建的需要进行持续更新维护。5.5.2.2 模型信息管理模块主要用于结合空间及设施使用需要进行基本的分类和使用，并各根据需要定义附加在模型上的属性信息，以及配置关联信息的来源（输入、维护、显示界面以及联动系统的数据库来源）5.5.2.3 设施运维管理模块主要实现基于三维可视化的设施固定资产与运维管理功能，并根据模型的设计数据提供管路故障影响范围分析与管路拓扑分析，以及按照检修规程提供各预设的系统安装检修操作工艺模

50、拟文件，帮助维护熟悉各系统环境和作业标准，设施的维护水平，保障生产环境和装备正常运行，确保设施可用。5.5.2.4 安全生产管理模块主要设施运行状态，安全事故备案管理，以及各工厂安全生产应急预案管理，并可提供预设紧急状态下生产影响范围的模拟与事故排除步骤预24演、应急措施模拟功能，为企业安全生产提供辅助。5.6 基于 PIM 的综合展示扩展应用5.6.1 概述智慧工厂的生产既依赖于由设施、管线等的硬件环境，也依赖于信息系统的支撑，主要信息系统由智能化系统（自动的工艺、检测及智能化设施）MES）、企业计划系统（ERP）、办公自动化系统（OA）组成。智慧工厂信息模型系统是虚拟化的工厂，是工厂信息集成的载体，除了要对自身的信息进行管理，还须能够和支撑工厂生产的信息系统进行集成。本方案提供三种集成方式：基于组件服务的无缝成、基于协议的集成、基于XML 的数据集成。通过信息集成，智慧工厂信息模型能够在虚拟的三维工厂中可视化的展示工厂生产过程中产生的数据信息及设施的实时参数。通过信息集成，支撑工厂生产的信息系统能够三维智慧工厂信息模型管理的信