数字化工厂介绍(概念、建设和方法).pptx

数字化工厂介绍目 录1数字化工厂概念2数字化工厂建设3建设数字工厂的意义和方法4数字化工厂的发展趋势1.1 数字化工厂起源1.2 广义数字化工厂1.3 数字化工厂1.4 数字化管道1.5 数字化油田2.1 现状分析2.2 建设思路2.3 功能建设2.4 数据建设2.5 关键技术1、数字化的起源 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”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。工工作作流流程程通过系统集成，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：1 12 23 34 45 51、数字化的起源2、广义数字化工厂 广义数字化工厂用于生产企业资产运行管理、安全管理、规章管理、员工培训和维修管理，以提升工厂的生产效率、安全水平和决策能力。以工程对象为中心，将大量复杂的工厂资产相关数据转化为容易理解和以业务导向的信息，以表现资产真实物理状况的三维工厂电子模型为基础，并且无缝集成各种工厂企业信息系统，如设计数据、施工数据、竣工数据、ERP、MES、实时数据库、运行、维护以及文档管理等系统。以设备位号进行关联工程建设期：工程二三维协同设计工程材料协同管理工程采购管理工程施工管理工程计划管理工厂运维期：多系统信息集成管理生产辅助设备维护应急指挥人员培训合规与变更知识管理工程设计企业生产企业生产企业阶段及内容目标用户最终达到的效果2、广义数字化工厂数字化移交数字化移交2 2我们对数字工厂的认识1 1通过数据深度挖掘和专家知识的加工积累，实现智能化决策支持以“一体化运营”为核心，业务协同向外部协同、全球化协同发展数字工厂建设与业务流程高度融合，实现业务全流程的自动化、智能化以设备为核心，提高操作效率“数字工厂”是企业发展的一个重要方向建立基于可视化数字工厂，在三维环境中进行研究和决策建立数字移交规范，建设数字移交平台3 34 45 56 67 73、数字工厂建立统一数据库，对企业全生命周期的数据进行管理。利用“可视化”技术，在三维可视化环境中进行研究和决策以“一体化运营”为核心，数字工厂建设与业务流程高度融合，实现业务全流程的自动化、智能化。生产管理应急管理培训管理设备管理消防管理三维地理信息系统虚拟现实系统SCADADCSCCTV火灾报警生产数据数字化交付成果设备基础信息地理信息基础数据静态数据静态数据动态数据动态数据一体化一体化运营运营可视化可视化数字工厂设计思路3、数字工厂数字工厂架构设计3、数字工厂4、数字化管道数数 字字 化化 管管 道道政府规划可研数字化成果(初设数字化成果）施工图（三 合一图）施工采集数字化成果设计期数字化成果建设期数字化成果多源勘察数据规范管道设计规则施工期数据采集规范竣工数据规范管道完整性管理数据规范数字化移交规范可研数字化成果设计数字化成果施工图（三合一图）施工采集数字化成果竣工数字化成果1、勘察2、可研设计3、专项评估4、可研数字化成果输出1、勘察2、初步设计3、初设数字化成果输出4、详细设计5、详设数字成果输出、施工图输出1、采购进度2、施工过程3、数据采集4、变更与调整1、内检测2、试运行3、数据采集1、管道运营2、完整性管理3、设施设施管理4、更新维护管理阶段输入活动约束输出可研设计施工竣工运营数字工厂技术与管道线性资产特性结合对管道全生命周期（设计、施工、运营）数据综合管理管道可研数字化管理系统4、数字化管道管道设计数字化管理系统-三图合一4、数字化管道特点-一、二、三维一体化线性里程查询结果高亮4、数字化管道穿跨越埋深4、数字化管道5、数字化油田油田勘探油田开发油田生产油田储量报告国家批复文件环评文件可行性研究报告油田开发设计报告地面工程基础资料工程勘察数据地面工程配套方案地面工程配套方案 采出水处理工程采出水处理工程 给排水及消防给排水及消防 供电工程供电工程 自动控制自动控制 通信工程通信工程 总图运输及建筑结构总图运输及建筑结构 供热和暖通供热和暖通 道路工程道路工程 生产维修工程生产维修工程竣工验收资料竣工验收资料 非震物化探数据地震数据测井数据钻井数据录井数据试油试采数据分析化验资料综合研究成果 油水井生产数据作业施工管理数据油田监测数据地面集输管理数据开发生产管理数据油藏工程管理数据采油工程管理数据应急安全管理数据管道完整性数据 一体化运营平台统一决策智能分析数字工厂技术与油田特点（勘探、开发、生产）结合注重地下部分数据收集、分析及三维展示总 体 框 架16应用与辅助决策中心（辅助运行、展示、应急、决策）中心数据库物探井下作业测试化验地质油藏净化集输开发生产空间数据三维模型开发规范接口规范制图规范采集规范数据字典转换规范标准体系安全体系服务安全信息安全网络安全物理安全安全管理生产管理资产应用HSE管理数据质量控制网络硬件设施自控系统视频监控系统集成二三维一体化信息安全企业服务总线ESB门户（统一入口、单点登录）基础设施钻井录井测井一体化运营平台辅助决策分析监测两两大大体体系系两两大大体体系系一个中心一个中心三大工程三大工程5、数字化油田一体化平台一体化平台连通基础设施和数字化应用的桥梁连通基础设施和数字化应用的桥梁。集成集成GIS、三维可视化和、三维可视化和虚拟现实技术虚拟现实技术为数字化油田应用提供为数字化油田应用提供基础的油田场景、设备基础的油田场景、设备设施、工艺流程的三维设施、工艺流程的三维可视化及空间分析能力。可视化及空间分析能力。数字油田系统内部各数字油田系统内部各子系统各模块各功能子系统各模块各功能之间以及与外部系统之间以及与外部系统之间之间，根据实际的业根据实际的业务流程和工作流程，务流程和工作流程，建立流程关系。建立流程关系。按照统一数据模型按照统一数据模型统一发布统一发布自控系统自控系统实时数据、人工录实时数据、人工录入数据入数据、历史数据历史数据提供统一的系统入提供统一的系统入口和身份验证。口和身份验证。利用利用IT安全技术，对系安全技术，对系统使用的数据和系统本统使用的数据和系统本身提供安全保障；并对身提供安全保障；并对可能出现的安全攻击或可能出现的安全攻击或隐患具备一定的防范能隐患具备一定的防范能力。力。一体化平台5、数字化油田装置细部地面三维场景设备设施设备部件采油井地质构造油气藏分析二三维一体化一体化平台5、数字化油田展示整个油田展示整个油田的总体的总体基本情况基本情况，显示地上地下一显示地上地下一体化整体模型。地面部分显体化整体模型。地面部分显示为地形影像。可粗略的看示为地形影像。可粗略的看到地上道路、到地上道路、油田油田、行政单、行政单位、地面建设等的分布位、地面建设等的分布，地，地下部分能够看到整个区块的下部分能够看到整个区块的构造模型。构造模型。全油田信息汇聚到一个三维油田场景中整个油田场景一体化平台5、数字化油田差异点共同点数字工厂适合行业：石化企业、生产企业1、数据规则建立，移交平台搭建，数据收集、整理2、一体化平台建设3、业务整合4、基于可视化技术5、基于良好的硬件基础重点关注：生产管理、HSE管理、培训、交互、工艺仿真通用性比较强数字管道适合行业：管道公司重点关注：管道线性资产的生命状况针对管道完整性，专业性比较强数字油田适合行业：油气田重点关注：油气田业务，侧重勘探、开发、生产一体化解决能力。三维展示地面结构、地下构造、油气藏针对油气生产全流程，涵盖部分管道业务数字工厂、数字油田、数字管道目 录1数字化工厂概念2数字化工厂建设3建设数字工厂的意义和方法4数字化工厂的发展趋势1.1 数字化工厂起源1.2 广义数字化工厂1.3 数字化工厂1.4 数字化管道1.5 数字化油田2.1 现状分析2.2 建设思路2.3 功能建设2.4 数据建设2.5 关键技术1、现状分析没有按照统一标准对设计数据进行组织没有标准软件接口对各厂家设计数据进行整合设计数据与勘查图数据对应不上施工过程土石方计算不准确设计过程中位号信息没有统一2、建设思路1、制定统一设计规范、移交规范。2、统一设备位号。3、统一的数字化平台。从设计、施工到生产运营建立统一的数据移交平台，一体化应用平台。4、建立通用接口工具，不同格式设计文件都能读取、操作。5、数字化平台满足设计单位和业主对于数字移交的要求，同时兼顾业主对于生产应用的要求。2、建设思路优点：统一规划、全面设计；设计成果、过程文件能够有效管理。缺点：建设周期长设计阶段设计阶段特点介于设计阶段和运营阶段之间。施工阶段施工阶段优点：任务目标明确，周期短，缺点：缺乏总体规划；数据遗失（需要补录）；需要系统整合；资金投入加大，后续面临重复投资运营阶段运营阶段建设时机数据采集管理自动验证需要对数据进行有效管理：需要对数据进行有效管理：支持不同数据源自动抽取Tag信息自动建立关联关系1234结构化存储自动产生报表563、功能建设设计阶段自行提交各种格式数据设计阶段3、功能建设数据采集管理流程控制规范项目过程任务通知减少错误发生自动生成审核结果报表保障数据正确性模型比较手段目标3、功能建设过程控制管理设计阶段数字移交两个工厂数字工厂工程信息移交跟踪管理业务系统集成综合项目报表工程信息编码工程信息编码工程材料编码工程对象编码工程文件编码工程信息移交规范工程信息移交规范工程信息移交平台工程信息移交平台 工程信息集成管理工程信息集成管理物理工厂 施工阶段3、功能建设工程信息移交平台工程信息集成管理信息移交规范定义移交内容定义信息规范定义移交方式信息移交平台信息提交信息接收信息校验信息发布EPC设计采购建设调试供应商信息移交规范施工阶段3、功能建设查看项目进度查看工程技术资料运维管理项目进度数据审核发文协助进度处理协助进度处理制定出图计划设计并提交文档资料接收文件建立移交规范建立移交平台数据入库业主PMT数据服务商EPC设计单位审核收文（数字工厂）（数字工厂）数据移交平台一体化平台成果发布成果发布数字移交流程施工阶段3、功能建设数字化工程信息移交平台一体化平台数据查询和利用成果传递项目实施综合信息管理调试包管理数据校验规范性管理阶段间变更控制工程对象综合管理移交管理数字信息中心（DIH）设计信息材料及采购信息施工信息调试信息供应商一体化平台EPC3、功能建设构建真三维虚拟实景档案完整性管理可视化工艺培训、工艺仿真数字沙盘企业对外宣传可视化应急管理可视化生产监控管理生产应用2 功能建设2.2功能建设未来提交“两个”工厂一个真实的工厂一个数字的工厂3、功能建设场景可视化管理运行、维护阶段场景场景搭建搭建真实DEM工艺管道设备内部工厂可视化真实三维地形搭建全厂布局三维搭建装置区三维模型搭建精细模型内部结构建模3、功能建设2.2功能建设柴油加氢改质装置连续重整装置催化裂化装置聚丙烯装置3、功能建设循 环 冷 水循 环 热 水新鲜水生产给水管道稳高压消防水生活给水管道1、稳高压消防给水管线比生活给水管道要粗很多，生活给水管道非常细。2、虽然两者同为绿色但稳高压消防给水管线的绿色比生活给水管道要深。场景可视化管理3、功能建设 对于内部精细化建模的设备设施，系统提供剖切工具对其进行各个截面的展示，剖切功能如下：步骤1：点击“剖切功能”按钮，开启剖切功能 步骤2：平台中选择内部精细化建模的设备，双击，弹出设备剖切显示框。步骤3：分别沿X、Y、Z轴，虚拟平面剖切设备。设备培训管理剖切运行、维护阶段3、功能建设 对于设备内部结构进行精细化建模的设备，系统提供设备拆装功能，主要有两种形式：2、提供用户自由选择设备某部分进行拆装的功能。1、标准化组装工艺流程展示及标注功能。设备培训管理组装3、功能建设2 功能建设2.2功能建设根据工艺流程图纸，通过控制上下游关断阀门及设备流量，制作生产工艺动态流程，通过模拟气、液流动效果，还可以半透、虚化、隐藏地面的形式，展示设备、管道、地下生产流程。对生产工艺所包含的设备属性、生产参数同步显示，让用户快速学习掌握生产工艺流程相关知识。工艺培训管理3、功能建设1、平台将设备外操作流程植入到三维场景中，业务系统记录角色的权限和可以操作的功能4、通过和系统交互式操作，反复学习各个岗位涉及到每一步标准操作，从而在不影响正常生成的情况下，达到岗位操作方法学习和演练的目的。2、用户按照各自角色登录系统后，进入对应的培训流程界面，点击某个设备模型，通过三维控件响应，即可调用该用户可以进行的操作。3、通过和系统交互式操作，反复学习各个岗位涉及到每一步标准操作，从而在不影响正常生成的情况下，达到岗位操作方法学习和演练的目的。操作培训管理3、功能建设三维应急案例动画是为了满足企业安全生产部门应急培训、演练的需要，通过事故过程的三维动画展现，实现人员、资源、设备的综合调度演练；实现预案决策培训、实现抢险流程，工艺技术的培训，通过培训提升抢维修人员对突发事件的处理能力和对现场设备的熟练操作能力。使安全部门和抢维修人员快速掌握科学、先进的应急流程，全面了解应急资源调度和设备工艺技术。达到企业安全运营的目标。应急培训管理3、功能建设 根据工程建设基础数据、装置运行基础数据、模拟分析评价基础数据，在三维可视化场景下对设备模型折旧状况、腐蚀状况进行模拟分析，为安全环保评估预测提供依据,是保证工厂安全运行的重要环节。设备状态监控3、功能建设生产综合管理3、功能建设 数字工厂系统与DCS、SCADA系统进行接口开发，获取各设备、管线实时生产数据，如温度、压力、流量等。将数据与对应三维模型进行绑定，用户在数字工厂平台直观查看所有设备、管线运行参数、生产状况。如果设备运行参数超过预设预警值范围，系统自动报警提示并定位到故障设备。及时提醒用户进行处理。生产监控管理3、功能建设数字工厂系统与ERP系统进行接口开发。生产监控管理3、功能建设 数字工厂对全厂所有摄像头进行一对一建模，与视频监控系统进行接口开发，将图像与对应的摄像头模型进行数据挂接，方便用户对现场状况的实际监控，同时提供远程控制；历史存档回放等各种功能。可视化视频监控管理3、功能建设 手持机通过GPRS功能把包含有巡检人员实时坐标的数据包发送至服务器，经系统解析后，可以帮助监控人定位巡检人员的位置，也可以配合调度维修人员快速进行目标设施或故障事件的定位。系统在地图上以图标的方式定位显示巡检人员的位置；通过通讯台主动向Web站点传输数据，不需要通过读取数据库，从而加快了Web站点获取最新坐标的时间(系统的优势之一)。可视化巡检管理3、功能建设系统可以将所有监控信息（温度、流量、压力、液位）等信息与其对应的传感器模型、仪表模型进行挂接，用户在个人电脑就可以查看生产信息。并可以控制原料流量，协调工厂生产计划。可视化生产控制3、功能建设 以数字工厂大场景为基础，配合背景音乐，专业解说，制作企业宣传动画。生动介绍项目建设情况，各装置区基本情况。同时配合虚拟现实技术，将现场施工情况以动画的形式展示，达到超自然的效果。提升企业信息化水平，提高企业形象。宣传、规划3、功能建设宣传、规划3、功能建设2.2功能建设1996年气井3座2000年气井8座 2004年气井13座 2008年气井17座 2012年气井19座3、功能建设4、数据建设初设图纸数据祥设成果数据计算书材料清册设备清册概预算书施工计划安装计划调试计划参数设定竣工决算达标投产采购计划融资计划定货合同运输计划设备验收付款情况设备管理运行管理安全管理培训管理检修管理经营管理基础资料数据库设计阶段施工阶段 运维阶段专项评估报告科研成果数据勘察数据可研成果数据DOM|DEM|DLG数据生产运营数据库5、关键技术转 换 规 则转 换 规 则三维设计模型转换技术可视化系统三维应急系统Maximo其他系统三维模型数据库三维模型数据库通用模型通用模型美化处理美化处理工程设计模型PDMS、SP3D、autoplant设计模型通用模型三维扫描技术5、关键技术基础环境EPC动设备静设备布置装置图工艺PID图设备随机资料MESERPEAMOA工业视频工艺仿真邮件处理风险评估网络硬件设施视频监控自控系统数据质量控制动静设备基础数据其他业务数据档案资料数据地面工程数据生产动态数据应急安全数据空间数据数字化移交档案资料管理其他业务管理可视化设备管理可视化生产管理可视化应急管理可视化规划管理可视化培训管理一体化平台技术5、关键技术地质虚拟现实技术5、关键技术目 录1数字化工厂概念2数字化工厂建设3建设数字工厂的意义4数字化工厂的发展趋势1.1 数字化工厂起源1.2 广义数字化工厂1.3 数字化工厂1.4 数字化管道1.5 数字化油田2.1 现状分析2.2 建设思路2.3 功能建设2.4 数据建设2.5 关键技术意义规范设计工作流程、提高工作效率设计人员、图纸校核人员、现场施工人员，提供过图纸图纸，版本升级信息以工作流的形式备档，有据可查。扩大服务范围从单纯提供设计工作，到提供一整套数字化解决方案，一方面提升用户满意度，一方面提升自身服务水平。增加盈利收入基本设计中加入数字工厂设计项，后续收取数字工厂建设升级费用。抢占信息化制高点数字化工厂作为近年来兴起的新兴行业，在国内外均有诸多尝试。随着新技术革命的到来，数字工厂建设一定会成为很多企业的标配。制定规范从设计软件到应用软件研究工作衍生出来系列规范，作为业内数据转换及数字工厂建设的指导意见。1245123设计单位业主单位统一设计，节约成本、节约时间从设计之初就充分考虑数字工厂建设内容及要求。避免进入运营期之后在进行基础条件改造、系统整合等工作。基础数据的准确性从工厂建设源头出发，对设计数据、施工数据进行综合管理，为客户提供最准确的基础数据，为工厂后续运维提供服务。目 录1数字化工厂概念2数字化工厂建设3建设数字工厂的意义和方法4数字化工厂的发展趋势1.1 数字化工厂起源1.2 广义数字化工厂1.3 数字化工厂1.4 数字化管道1.5 数字化油田2.1 现状分析2.2 建设思路2.3 功能建设2.4 数据建设2.5 关键技术数字工厂的发展趋势重视数据管理勘察数据设备基础数据设计、施工数据生产动态数据管理数据采用最新技术三维可视化技术物联网技术应用一体化数据集成硬件集成软件集成业务功能集成综合分析辅助决策运营调度一体化管控一体化应急会商与综合决策的功能BI分析、OI分析