數字化MES、WMS交付，助力流程行業邁向數字世界

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流程行業工廠高效建設之困

流程行業包括石油、化工、冶金、建材、造紙等行業，流程制造過程為物質流在能量流的驅動和作用下，按照設定的“程序”例如生產作業指令等，沿著特定的“流程網絡”做動態有序的運行，并實現多目標優化，不只是生產產品。其特點是產品種類固定、批量大、生產設備投資高且按照產品配置，并且涉及大量的物理化學變化，如石化廠的反應裝置涉及三四百攝氏度的高溫，煉鋼煉鐵則需要高達1500到1700攝氏度的高溫。
大量能源的集中使用造成石油、化工、冶金等流程行業的生產具有易燃易爆易腐蝕等特點，廠區輸送能源的管道縱橫，大型反應塔高聳入云，各類反應容器、換熱器、蒸發器、加熱爐、儲罐、動力裝備、自動化設備及各類安全裝置遍布廠區。這些行業的工廠建設工程浩大，安全設計等級高，自動化程度要求高，投資規模通常上億，參建單位眾多。

以國內某新建石化百萬噸乙烯裝置為例，從施工組織、工程進度、巨型設備采購、垂直運輸及安裝、再到安全管理，每一個環節都在挑戰建設者們的水平與技術。
項目建設者涵蓋了項目業主、規劃設計單位、勘察設計單位、技經設計單位、主管部門(規劃、建設、土地、計劃、環保、質監、金融、工商等)、施工單位、國內外設備制造與供應商、材料供應商、 調試單位、監理單位等單位，眾多項目參與方即是項目建設過程信息的提供者(信息源)，也是項目信息的需方(用戶)，如何有效搜集、管理、共享工程信息，是工程建設的關鍵，也是企業管理運維的基礎。

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數字化交付展露鋒芒

賦能企業高效運轉

數字化交付通過數字化集成平臺，有效搜集、管理、共享工程信息，并將設計、采購、施工、調試等階段產生的數據、文檔、模型以標準數據格式提交給企業，是一種區別于傳統紙質文檔交付的新型交付方式。數字化交付貫穿于企業的建設階段、運維階段以及退役的全生命周期，是工程協同設計、工廠建設信息透明化、提升工廠建設效率和企業管理運維的有力手段。

1）在工廠建設階段，提升工程效率

過去，很多工程建設的施工現場，工程進度數據不清晰不準確，比如設備、材料的到貨時間，土建、電氣、機械等專業施工進度等數據，主要依賴于項目負責人不斷跟進項目現場施工、物料采購的進展情況。對于小型項目，項目經理經常通過電話或實地查看來了解現場施工情況；而對于流程行業工廠建設這類大體量項目，需要企業負責人不定期向總包方及分包商了解信息，分包商向施工現場各專業負責人詢問，逐級匯報的信息到達企業負責人手里可能已經滯后、與現場實情不符了。
傳統的工程進度協調會效率不高。由于施工現場長期缺乏數據協同，導致施工停滯，只能由建設單位或建設單位委托項目總包方經常召開進度協調會，向各施工承包商、分包商、采購人員、庫管、主要設備供貨商了解設備、物料采購到貨情況，與剩余施工計劃是否匹配，不同專業施工計劃有無沖突，施工質量是否達標及影響因素等等，每次會議長達半天甚至一天，效率不高，影響項目施工、企業投產。
另外，設計變更信息傳達不及時影響施工。設計單位可能會由于業主或供貨商原因更換設備，發生圖紙設計變更，但往往由于信息傳達不及時，施工方的土建已經開始該設備基礎的施工，就只能推掉返工。如果設計院、企業、施工方能夠做到設計變更信息及時共享，那么就可以避免這一計劃外的人工及材料成本支出，縮短施工周期，幫助企業按時投產生產。
在如今追求高效的信息化時代，企業（建設單位）及大中型項目管理者（工程公司）迫切需要透明的工程現場數據，包括設計變更、來料進度及庫存、各專業施工進度、物料及人工成本、施工質量、設備調試、試運行情況等。
數字化交付可以滿足建設者們對透明數據的需求。采用數字孿生技術構建工廠模型是工廠數字化交付的一種典型應用，它基于工廠對象自動識別設計變更、并疊加施工進展和庫存、風險預警等信息，向各項目參建方提供透明的施工過程信息，可以降低一半以上的會議頻率和時長，增強各方在項目實施中的協調性，減少沖突、規避風險，縮短項目周期。

2）在工廠運營階段，準確快速運維

數字化交付不僅在上述施工階段可以控制項目周期，在項目竣工后的管理運維階段也發揮巨大作用。由于在項目的設計、采購、施工各不同階段，會產生大量數據和文檔，而這些信息在數字化交付實施前是孤立的，各種電子文檔、圖紙以目錄方式存儲在相關的服務器中，各專業、各階段的數據完全脫離，業主在后期管理運維時，需要耗費大量人力跨部門、跨專業去尋找關聯的基礎數據，給工廠維護帶來很多困難，數字化交付可以從工程建設的源頭——規劃設計階段來解決這一問題。
工廠數字化交付能夠在工程設計階段統一所有交付物的設計標準，實現基于平臺的異地圖紙會審，這是企業業主、設計院、工程公司多方數字化、集成化協同設計的目標之一，也是工程交付模式數字化轉變的標志。不僅僅是設計階段的交付物，包括工程實施階段的采購信息、施工信息等一切與工程相關的數據和文檔以關聯的方式在數字化交付平臺向業主展現，使業主徹底擺脫工廠基礎數據查找難的煩惱，為企業運維、改擴建、技改等管理決策提供支持。
通過數字化交付平臺，可以幫助企業業主接收和管理服務方移交的數據資產，使企業從源頭掌握工廠運行管理數據，并以此為基礎實現工廠數字化，開展現代化的工廠運維管理及設備資產管理，從而實現工廠全生命周期的數字化管理。    
數字化交付在工廠的規劃設計、建設和運維等各個階段發揮著重要作用，對工廠的退役同樣意義重大。以化工廠的退役為例，只有數字化交付的數據模型足夠詳細和完整，其各種廠房、機械設備、管線、結構、電氣設備等才能得到盡可能環保的拆除和處理；如果是核電廠，退役后的放射性廢物處置同樣需要前期的數據模型予以支撐。
數字化交付在流程行業的典型應用，也拓展了其他行業工程建設的數字化交付思路，其貫穿于企業建設全生命周期，是提高企業精益化管理水平和生產力的重要途徑。

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數字化交付到底交付什么？

      工廠數字化交付，交付的到底是什么，能為企業帶來如此高效？掀開它的神秘面紗，我們會發現：它為企業帶來的是一座物理工廠的數字孿生工廠、一座數字化的虛擬工廠，而構建這座虛擬工廠的“建筑材料”正是數字化交付的內容：數據、文檔、三維模型，以及它們與工廠對象的關聯關系。

1）數據

交付的數據包含工廠對象的通用屬性、工藝屬性、機械屬性、設計屬性、可靠性維護屬性、計量單位、采購訂單號、備品備件等信息，數據范圍涵蓋了設計、采購、施工、試運行全過程。參與工廠建設全過程的單位很多，有建設方（企業）、設計院、施工方（總包、分包商），也有供貨商、監理單位、專業檢測機構等等，這些不同單位交付的數據形式多樣，內容可能會有疊加，需要去除冗余數據，并按類庫的要求進行組織，以確保能正確地加載到交付平臺，且關聯關系正確，才能有效的歸類存儲，供用戶瀏覽查詢。

2）文檔

交付的文檔屬于非結構構型數據，包括一些圖形圖片，圖紙資料，如儀表回路圖、產品合格證、安裝操作說明書、關鍵調試過程記錄等，與交付的數據一樣，涵蓋設計、采購、施工、試車全過程，各單位提交前，應按照數字化交付平臺的文檔格式要求,如.docx、.dwg等進行規范整理。

以工廠對象板式塔為例，它的交付數據和交付文檔類型如圖。

3）三維模型

交付的三維模型是對物理工廠的虛擬可視化表達，它涵蓋設備模型、管道模型、建筑模型、結構模型、電氣模型、儀表模型，具體包括設備外形、接口、管道管件及附屬儀表、建筑外形、路面、梯子、平臺、電纜橋架等等物理工廠的實物對象模型。設計院為了構建這些種類繁雜的立體模型所使用的三維設計軟件如CREO、Solidworks、PDMS、TEKLA等多達幾十種，并根據專業分類，每個專業僅設計工廠模型中的一部分，比如管道設計軟件、電纜設計軟件、鋼結構設計軟件等等，因此需要將它們轉化為交付平臺要求的統一格式，并拼接成一個完整的工廠模型。

4）數據、文檔或三維模型與“工廠對象”的關聯關系

無論交付的是數據、文檔或三維模型，它們都是以“工廠對象”為中心，建立關聯關系，這些關聯關系像人體的血液和筋脈，將分散的“肌肉、骨骼”——數據、文檔和模型連接成一個充滿活力的數字化虛擬工廠。

數字化交付的是工程建設過程中產生的設計、采購、施工的工程信息，即數字化靜態信息，這些信息在工程建設階段主要掌握在設計院和施工單位手中，通過數字化交付，企業可以數字化掌握、管理這些工程數據，建立工程數據中心，再加上企業運營后的數字化動態信息，包括管理數據（ERP、生產、銷售、財務等），以及運行數據（DCS、PLC系統數據，如壓力/流量儀表數據等），“動靜結合”，形成智能工廠的建設基礎。

智能工廠在基建期，基于工程數據的數字化交付為參與項目的設計院、施工方、設備供貨商、企業提供一個基于IE瀏覽器的跨組織的協作平臺、信息共享平臺，幫助企業實現采購施工進度可視化模擬、施工安排、施工條件數據的自動獲取等功能。在運維期，借助移交過來的工程數據，并關聯運維階段的運行數據、維修數據、改擴建數據，形成以位號和三維模型為索引的大數據中心，依托此數據中心建立的三維可視化虛擬工廠管理平臺，可有效進行風險預警、提高運維效率、減少停車時間、提高檢維修的安全性、提高各管理系統數據的一致性、減少差錯和事故。