全生命周期数字工厂（智慧工厂）解决方案

全生命周期三维数字工厂建设汇报提纲总体架构设计思路项目背景功能应用其他说明

数字化工厂（DF）是指以产品全生命周期的相关数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个生产过程进行仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个产品生命周期的新型生产组织方式。

现代数字制造技术与计算机仿真技术相结合的产物，它的出现给基础制造业注入了新的活力，主要作为沟通产品设计和产品制造之间的桥梁。数字化工厂起源“数字化工厂”提供了全面的制造过程管理，在实际产品生产前，在计算机模拟的环境中完成虚拟生产全部过程，生成经过“数字化工厂”验证过的、实际生产所需的各种工艺数据和文档。工作流程通过系统集成，从设计部门的PDM系统中自动下载产品相关数据。从设计部门获取产品数据：从资源库中自动下载相关资源数据；在“数字化工厂”环境中建立相关项目的资源库。从工装工具、生产部门获取资源数据（2D/3D）：在“数字化工厂”规划模块中进行协同规划或导入工艺部门已有工艺信息。工艺规划：在“数字化工厂”工程模块中验证规划结果。工艺验证、仿真：通过系统集成和客户化开发，输出工艺执行文件；通过系统集成和客户化开发。客户化输出：12345数字化工厂起源数字工厂是存储在计算机系统中的一个数字化的工厂，是物理工厂的虚拟“镜像”；

物理工厂是企业的实体资产，数字工厂则管理着企业的数字信息资产，记录了所有物理工厂的信息；

构建数字工厂数据的过程我们称之为数字化。数字工厂定义数字化工厂是“建模—模拟—流程—设计—建造—运营”在工厂的全生命周期将工艺数据、设计数据、ERP企业级生产管理系统、DCS自动化系统、安全、设备可靠性、文档（工程）管理以及其他信息系统的信息交换和集成。

数字化工厂不是一个单一的系统或单一的技术就能代表和描述的概念，它至少应该包括工厂资产模型的数字化、生产过程控制的数字化、生产运行管理的数字化以及生产经营决策的数字化。而三维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，是对现有各信息化系统的提升和更高层次的深化应用，它使工厂繁复庞杂的设备和管线模型、设计施工数据、变更维修资料等静态数据，连同各相关信息化系统提供的动态数据，按照三维空间有机地整合，建成一个完整的数字化虚拟工厂环境，并基于此实现全息交互、综合分析、模拟演练、智能预测和决策支持。数字工厂定义第三阶段第二阶段第一阶段集团级企业级

数字化云工厂

业务领域：集团管理

关键技术：云计算

生产机理数字化

业务领域：生产、内外操联动培训

关键技术：物联网、大数据、仿真物理工厂数字化

业务领域：设备、安全应急、工程、外操培训

关键技术：数字工厂全生命周期数据模型数字工厂发展趋势数字工厂发展趋势数字工厂建设的形势分析专业系统具备整体提升的基础工厂自身业务流程深入信息化技术渗透传统行业多系统海量数据整合；DCS系统有大量以前没用但值得分析的历史监测数据；视频图像信息可以图像识别出更多预警信息；火气监测系统可与视频系统、人员定位联动；通过手机来跟踪隐患的排查现状；……云计算物联网移动互联网商务智能三维可视化云桌面云存储WEB3D……向建设期扩展,数字化移交基于RFID的全厂工艺与设备巡检设备完整性管理，预防性维修维护提醒应急深入，如接处警、智能与消防计算……建设数字工厂的条件逐步成熟：不再是概念，其正逐步影响炼化、长输管道、油气田、矿山等传统行业。中石油：庆阳石化、四川石化、大庆石化、呼石化、独山子石化、广东石化均已开展相关建设。中石化：燕山石化、镇海炼化、茂名石化、九江石化等也已开展立项建设工作。汇报提纲总体架构设计思路项目背景功能应用其他说明数字工厂的特点直观最自然、全景式、实体化、融合的三维虚拟现实工作环境，如实地描述和反映设备的实体关系。精确精确的实体、位置、数据、业务、工艺逻辑的描述。实时资产改造的同步更新、生产动态的实时监控、业务数据的实时同步。集成各应用系统实现数据集成和应用集成，达到信息的充分共享，如DCS、FGS、HSE、工业监控系统的整合。融合三维设备物理模型与各类属性的融合、与工艺流程的融合、与生产经营业务流程的融合，构建信息的关联关系。智能基于岗位角色的数据智能筛选与推送；基于数据模型的生产工艺仿真与优化模拟；基于大数据云计算的挖掘分析与预测预判。移动基于虚拟桌面、移动互联网技术，在手机、PAD等移动终端上实现可视化应用。协同基于网络同步，通过远程访问实现协同工作，如设计评审、工程磋商、应急演练、指挥指挥。可视化工程管理

开停车方案制定……资产全生命周期管理可视化资产管理

沉浸式培训信息集成与展示安全应急数字工厂应用潜力巨大业务渗透于功能建设，提供各项业务的专题式服务结合工厂生产运行与安全应急相关模型，挖掘、动态分析以工厂、周边环境的可视化场景为载体，数据按照三维空间有机整合工厂设施设备各类静动态数据与现有信息化体系为基础与前提数字工厂的总体思路以云计算、物联网、移动终端、商务智能、三维可视化、WEB3D、大数据分析、创新互联网思维等新型技术为技术支撑基础载体与展现形式技术支撑工程管理生产运行安全应急培训演练设备资产全方位应用支撑辅助计算与智能分析数字化移交数字工厂设计思路三维地理信息专用数据模型流程工厂专用工程数据模型•

ISO

15926

•

GB/T

18975三维设计成果转换利用数字工厂设计思路1.外在工厂2.内部机理数据工艺逻辑业务逻辑3.核心计算数字工厂设计思路工艺逻辑业务逻辑数据分析与计算基于角色的智能视图领导仪表盘移动终端根据用户角色，智慧筛选并主动推送信息根据主流移动客户端操作系统进行针对性设计数字工厂设计思路汇报提纲总体架构设计思路项目背景功能应用其他说明数字工厂总体架构决策者仪表盘核心指标挖掘仪表盘显示模式与界面定制基于岗位角色数据分析三维可视化培训工艺流程培训生产操作培训设备机理培训检维修培训设备完整性管理设备图纸资料管理可视化维检修管理设备台账可视化管理生产监控指挥生产过程三维动态模拟生产数据管理生产运行监视

预警分析物料统计分析安全应急管理隐患应急资源危险源应急响应辅助决策预案演练数字化移交工程信息移交规范要求三维设计的要求统一命名规则工程建设管控工程用料错漏碰缺数据档案QHSE吊装模拟进度计划数字工厂涵盖的业务应用概览WEBGIS应用移动客户端APP应用内外操协同培训培训资料管理备品备件管理设备运行状态预警设备知识库工艺仿真优化数字工厂的运行使用模式设计数字工厂平台数字工厂平台综合数据库DCS系统工业视频监控系统监测位置监测数据工艺组态报警信号摄像头位置视频流视频设备参数智能门禁系统设备综合巡检信息系统MESERP门禁设备位置进出人员信息进出人会状态报警信号巡检点位置巡检计划巡检路线巡检内容巡检结果生产数据工艺运行状态工艺模拟状态和结果生产经营指标大修设备大修计划资产信息三维工艺组态实时数据三维显示结合历史数据的趋势预测报警自动定位数据融合提升应用视频报警联动灾情识别与自动定位视频与三维场景对比查看人员分布态势报警自动定位与视频、DCS系统的报警联动分析巡检点和巡检路线可视巡检结果的实时标绘巡检异常预警生产过程三维动态模拟预警报警物料统计分析生产工艺优化移动应用备品备件的可视化管理设备维检修状态的三维可视数字工厂建设的价值分析类别意义地下管线降低施工及运营阶段对地下管线的挖断风险，降低成本设备资产管理资料查找效率：减少检修前准备时间（查找操作规范、图档、备品备件数量确认）设备检维修管理：新型管理模式，减少设备停机停工时间数以万计的设备量，数千种类型的备件，备件与设备的海量可视化关联关系解决生产部门与采购部门对设备部件认识不一致（规格、型号），带来的采购错误或延误力争达到设备最有效的使用时间，避免更换过早或过晚。培训减少培训时间，降低培训时间所带来的人力成本生产运营生产监控：各系统之间的联动触警，减少应急响应时间生产优化：各类资讯共享，智能筛选推送，降低信息查找时间智能计算，降低事故反应时间，提高决策效率应急指挥各类资讯共享，智能筛选推送，降低信息查找时间智能计算，降低事故反应时间，减少停工时间，提高决策效率移动BI相比传统繁杂报表，获取关键指标的时间降低移动办公，不受作业场所和时间限制，提升办公效率以整合、联动、可视化、分析提升业务：汇报提纲总体架构设计思路项目背景功能应用其他说明工程建设管理施工进度管理基于三维场景，建立施工对象、施工工序和时间之间的对应关系，实现工程进度计划的可视化管理，包括工程量计划与实际完成量对比展现，重要单项工程实体形象进度图展现。整体工程进度可视化罐体施工进度可视化管线焊接施工进度可视化同步建设地下管线及隐蔽工程的三维场景，宏观展示地下工程布局及交叉情况，动态展示施工进度，便于设计方案在线讨论会商和审查验证。空间布局可视化管件信息管理焊缝信息可视化综合信息查询施工进度管理在线问题会商工程建设管理转换规则完整性管理系统三维应急系统Maximo其他系统三维模型数据库通用模型通用模型美化处理工程设计模型PDMS、SP3D、autoplant设计模型通用模型三维设计成果转换工程建设管理三维设计成果转换利用工程建设管理工程建设管理三维设计成果转换利用4D可视化施工管理施工进度可视化，资料交接规范化，物料管理精细化，施工方案最优化。三维设计模型4D可视化施工管理设计料表数据导入可视化进度管理施工资料管理精细化物料管理现场影像管理施工方案模拟优化工程建设管理动态全息化工程规划施工进度4D可视化施工方案推演与模拟投运工程项目过程管控三维标准化、过程精细化、成果集成化，为工程施工和运行管理提供基础数据与可视化模型三维设计模型转换利用数据伴随采集校验辅助交工资料编制数字化移交设备变更管理设备新增设备启停设备封存设备变卖设备报废设备档案管理设备分类设备基本信息设备台帐设备备件关联管理设备仪表关联管理设备巡点检巡点检任务管理超标数据管理趋势分析工器具管理工器具基本信息工器具借出工器具归还工器具库存管理工器具采购管理备品备件管理备件基本信息备件入库备件出库备件库存管理备件采购管理设备资产完整性管理设备资产管理：以设备档案为基础，以设备维护管理为核心，建立标准、统一、完备的设备信息数据库，提供关键设备的运行动态，为调度运行、设备管理、维护和维修提供信息支持。实施设备资产管理系统，对于提升对主要设备及固定资产的运营和管控水平、增强资产透明度将起到重要作用，是实现精细化管理、提升公司成本控制水平的有力工具。设备管理设备知识库预防性维护故障维修巡点检备件设备档案工器具故障维修管理故障检修申请设备维修工作票维修工单管理预防性维护管理预防性维护设定标准作业管理维护工单管理设备知识库管理规程库故障维修库体系文件库设备资产完整性管理（设备分类）设备资产完整性管理（设备档案管理）通过设备ID号，快速定位设备全方位信息目标基本信息设备台账关联图档关联备件设备变更管理：是记录设备状态发生变化。当有设备变更申请，根据变更类型，进行相应的工作流程审批，做到所有设备变更都在流程监管中。设备变更完成后，设备变更记录自动添加到设备台帐中，实现对设备履历的连续跟踪。设备资产完整性管理（设备变更管理）设备资产完整性管理（设备巡点检）了解维修的设备查询作业票信息各项指标统计分析设备资产完整性管理（检维修管理）工况异常预防维护巡检问题设备资产完整性管理（预防性维护管理）触发工单紧急维修工单巡检检修工单预防性维护工单预防性维护工单1标准作业计划设备安全计划物资危险、预防措施和安全隔离工具...预防性维护工单2预防性维护工单N针对不同岗位日常作业，提供标准作业计划管理工具。标准作业计划是一个工作模板。当为相似工作创建工单时，将其应用于一个工单后，它的任务、资源和安全计划将被复制到该工单。设备资产完整性管理（预防性维护管理）设备生产

操作规程设备检修、

维保规程常见故障及

处理办法三维设备知识库设备资产完整性管理（设备知识库）实时数据三维查询基于网页的远程生产数据查询三维视频监控产销平衡管理生产数据可视化监视生产监控指挥工艺流程查询生产监控指挥物料统计生产监控指挥隐患管理基于三维可视化平台，实现隐患的排查认定-整改-核销全过程的可视化管理。隐患排查登记隐患级别评定隐患核销隐患整改隐患统计分析安全应急管理HAZAOP可视化管理

支持HAZOP报告的结构化管理和三维可视化，并按引发后果的原因，和原因导致的后果等不同视角，对HAZOP分析的偏差、后果、原因、措施进行脚本动态展示，可用于员工风险识别与处置措施培训，并能够为设备风险评估提供数据支持，为安全工作决策提供更多的依据。安全应急管理备品备件抢修队重点化工厂单位抢险物资公安武警消防力量水源地应急资源管理（应急人员、应急物资、内外部救援抢险单位等）编织袋颗粒清污剂阻燃围油栏吸油毡……消防支队派出所武警支队……饮用水源地江河湖海池塘……螺旋焊缝管卷板泵机械密封可燃气体报警器……抢维修中心站场抢修队沿线社会抢险队……石油化工厂加油站化肥厂……安全应急管理应急预案管理预案结构化管理预案可视化制作系统支持对已编定预案分级分类，可提供预案制作模板；并提供专门的数字化预案制作工具，将文本预案制作成可视化预案。安全应急管理应急演习演练单人演习演练示例图基于网络的多级异地协同演练支持可视化培训模拟演练，提供单人事故推演模式和基于网络的多级异地协同演练模式。安全应急管理接处警设计内部系统DCSFGS视频监控智能门禁外部系统气象信息灾害预测预警预测分析警情分级警情通知视频联动视频图像识别报警阈值模型预案模型门禁系统联动处置方案风险分析警情提示联动处置模型安全应急管理巡线异常阴保异常油品泄露地质灾害设备故障人为破坏实时监测数据历史数据日常业务数据风险源运行监控与检测异常监控预警与联动分析预警分析与三维展示分析预警视频内容分析人员识别车辆识别烟雾识别火灾识别实时监测日常检查预警识别与分析指标超标DCS气象FGS隐患排查设备维护分析计算、预警模型分析结果异常事件延迟处理流程违规预警分析数据库预警指标预警处置预警与可视化显示安防安全应急管理预警种类隐患预警对厂区待改正、整改到期的隐患进行预警提示DCS预警对厂区监测设施的温度、压力、流量等进行阈值设置，当超限时进行预警提示设备维检修预警对厂区设备检修计划进行预警提示FGS预警对厂区中火焰进行检测报警视频监控预警利用视频识别技术对烟雾、火灾等预警提示气象预警利用气象预报系统对台风等灾害天气预警提示安全应急管理发送预警信息设备隐患报警区域异常监控信息短信平台以文字、截图、照片等形式到期检修预警到期整改预警三维系统（预警与定位）触发生产部经理HSE经理DCSFGS视频监控温压流阈值预警火焰监测预警烟雾火灾图像识别预警三维系统（同步预警与定位）触发视频监控系统报警装置周边视频流触发DCS日常生产异常工况安全应急管理火灾、泄漏、爆炸等关闭阀门、堵排水井等分析设备、人员、路线上报灾情成立应急领导小组领导、应急

人员、专家

实时指挥消防、救护车辆；沙袋、吸油毯等物资调用喷淋稀释放空/冷却灭火疏散抢修设备操作应急分析预案启动人员调度车辆物资处置救援应急响应流程导引灾害报警安全应急管理应急辅助决策设计评估消防能力评估排污能力辅助调集应急资源推算疏散范围和路线灾情定位数据统计分析计算报警物料统计事故触警空间GIS虚拟仿真突发事件安全应急管理安全应急管理自动匹配路由警戒线自动标注事故推演与协同指挥事故模拟推演协同指挥可模拟油品泄漏、气体扩散、火灾、爆炸事故；通过集成安评结果和专业的事故后果分析数学模型，可进行灾情推演，分析灾害影响范围。安全应急管理灾害类型灾害场景数学模型模型输入参数模型输出参数火灾池火灾可燃液体表面的自由燃烧；储油罐、大型炼化装置区受限池火模型液池表面高度

液池形状

液池的尺寸（直径/长宽）

指定热辐射值对应的最远距离；

各受体点上的热辐射值；

指定受体点温度随时间的变化

非受限池火模型储存温度，压力

泄漏时长

泄漏速率（体积速率/质量速率）

地表类型及参数指定热辐射值对应的最远距离；

各受体点上的热辐射值喷射火高压气液体从裂口高速喷出后被点燃；管道喷射火灾模式管道直径，破裂孔径，泄漏高度，储存压力，储存温度指定热辐射值对应的最远距离；

各受体点上的热辐射值爆炸沸腾液体扩展蒸汽爆炸可燃液化气储罐外部受到火焰长时间烘烤，储罐突然破裂，导致爆炸；储罐、压力容器BLEVE模式可燃物质的量指定热辐射值对应的最远距离；

各受体点上的热辐射值蒸汽云爆炸管道TNT等当量模式可燃物质的量；爆炸效率；爆炸高度指定超压值对应的最远距离；

各受体点上的超压值泄漏气体泄漏重气泄漏：硫化氢SLAB模式污染源排放速率

污染源面积

污染源释放高度

污染源释放温度

泄露物质液相的比例指定污染物浓度值对应的最远距离；

各受体点上的污染物浓度（模拟时常内的平均浓度or指定模拟时刻的浓度）轻气泄漏：天然气INPUFF模式污染源排放速率

污染源排放高度

污染源排放温度

污染源排放等效直径

污染源出口速度指定污染物浓度值对应的最远距离；

各受体点上的污染物浓度

（模拟时常内的平均浓度or每个指定的模拟timestep的浓度）油品泄漏成品油、原油等SLAB模式污染源排放速率

污染源面积

污染源释放高度

污染源释放温度

泄露物质液相的比例指定污染物浓度值对应的最远距离；

各受体点上的污染物浓度（模拟时常内的平均浓度or指定模拟时刻的浓度）数学模型安全应急管理安全应急管理事故模拟推演火灾事故模拟推演：站库漏油火灾事故模拟，发生火灾，关闭关联阀门，根据管线破裂孔径、运行参数、物料特性、气象信息、分析模型，分析热辐射范围、重伤半径、死亡半径、安全距离等数据，进行三维模拟分析，为应急抢险救援提供决策支持。火灾发生消防设施启动关闭阀门外部消防介入场内人员、车辆监控应急抢修安全应急管理自动调取（或手动）火灾周边一定范围内关联设备的实时数据。统计范围内所包含的设备、设施、管道的数量、型号等信息。对实时数据进行物料存量分类