数字工厂解决方案.pptx

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1、数字工厂解决方案,初级阶段：数字设计、虚拟制造,以业务驱动为核心的数字工厂,以工程对象为核心的数字工厂,AVEVA数字工厂主要特征,INOVx三维虚拟平台主要特征,INOVx 解决方案是一个创新的以资产为中心的软件平台，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ERP、MES、实时数据库、工程、检测、运行、维护以及文档管理等系统。,重点针对流程工业的支持企业资产管理（EAM）的先进虚拟现实软件，提供EAM 端到端的集成的虚拟现实解决方案。重点用于企业资产运行管理、安全管理、规章管理、员工培训

2、和维修管理，以提升工厂的生产效率、安全水平和决策能力。虚拟化是流程工业，诸如石油、化工、公用工程等领域集约化、精细化资产管理的下一代流行新技术。,IBM数字工厂主要特征,决策流,信息流,ERP,CRM,e-Business,其他,ERP,MES,LIMS,规格管理,物料管理,PIMS,实时数据库,APC,研发管理,PCS,DCS,SCADA,公司总部,区域A,区域B,工厂1,工厂2,工厂3,工厂n,集团企业系统集成,炼化企业数字化现状分析,数字炼化解决方案_数据部分,三维数字炼化关键技术,三维数字炼化展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼化解决方案_功能部分,目 录,数字工厂功能介绍,数字化现状

3、及问题 Status and problems of digitizing,1、中石油炼化板块各子公司信息化建设从各个层面不断推进，ERP、MES、EAM等大型信息化项目，已经对我们的生产过程和日常管理带来了巨大的变化。这些系统由于是各个时期提出，同时又都是站在各自特定的角度，形成了很多信息孤岛和业务关联性孤岛。,2、炼化企业设备繁多，装置复杂，各种设计资料、设备数量相当庞大，动辄就是几万条甚至几十万条。传统的档案管理以纸质版为主，保存不方便，查阅费时费力。很多企业上了电子档案管理系统，但查阅起来不方便，没有与设备进行绑定。,数字化现状及问题 Status and problems of di

4、gitizing,3、新建炼化企业、改扩建装置区大部分已经有三维图纸（如PDMS、PDS、AutoPlant3D），但如何有效使用这些数据没有思路。三维设计数据和数字工厂三维模型之间是否能够做到数据共享，降低工作量。,4、老炼化企业由于历史原因、技术限制，设计图纸、安装图纸很多都已经不完整，如何完成数字化再现，完善企业管理、改造需要的各项设计资料，是诸多老炼油厂亟待解决的问题。,5、炼化企业地下管网错综复杂，在现场施工中很容易挖断，如何直观、高效对地下管线进行管理，保证多年后以系统数据为本而不是以某个工程师的记忆来指导现场改造。,炼化企业数字化现状分析,数字炼厂解决方案_数据部分,三维数字炼厂

5、关键技术,三维数字炼厂展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼厂解决方案_功能部分,目 录,三维数字化工厂概述 3D digital factory concept,三维可视化数字化工厂是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，对整个产品进行数字化仿真建模，对生产过程进行监控、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。,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,工程建设期 信息移交规范信息移交平台 数据收集管理数据转换,数字化工厂,设计,建设,运维,三维数字化工厂架构图,炼化企业数字化现状分析,数字炼厂解决方案_

6、数字化移交,三维数字炼厂关键技术,三维数字炼厂展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼厂解决方案_功能部分,目 录,三维数字化工厂数据解决方案,很重要，并且很繁琐，是每个系统成功运行最重要的基础。,三维数字化工厂数据解决方案,已建成炼厂（老炼厂）,建设年底比较早，资料缺失严重。经过多次改造及扩建地下管线分布状况不明，地上部分装置区外形可以看到，但具体尺寸、长度、型号等信息缺失。 随着三维激光扫描技术的迅猛发展，已经有部分企业尝试对已建成装置区进行数字化还原。,数据解决方案,三维激光扫描仪,Z+F(德国)，徕卡（瑞士），天宝（美国），拓普康（日本）， Surphaser（美国）,点云处理软件,LFM

7、是全世界最早推向市场的基于激光技术的三维处理软件。从1998年开始，LFM不断地推陈出新，现今已成为市场中功能最强大和最高效的三维数据处理软件。,三维渲染软件,Super earth平台是中盈安信自主研发的核心软件产品，已经在中华人民共和国专利部门进行软件著作权登记，并已申报相关知识产权。Super earth平台从研发到成熟经历十多年，在国内多个数字化工厂、可视化工厂培训系统、数字煤矿、数字油气田项目中得到广泛应用，得到多方业主的肯定。,点云数据设计数据仿真数据,三维数字化工厂数据解决方案,新建炼厂,新建工厂规模较大，现场管线、设备安装布置图、水电气消防建筑各类图纸数量非常庞大。涉及角色较多

8、（设计院、施工单位、最终用户） 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）,三维数字化工厂数据解决方案,信息移交规范,移交规范是为满足业主项目管理及未来工厂运维的需求，工程实施方在进行工程信息移交过程中必须遵循的规程及规范。 移交原则 移交内容要求 移交方式,数字化工程信息移交管理,数字化工程信息资产管理信息协同,三维数字化工厂数据解决方案,信息移交平台,自动验证；支持不同数据源；自动建立关联关系；结构化存储；自动产生报表,AutoCADMicroStationSmartPlant P&IDSmartPlant 3D

9、InToolsPDS P&IDPDS 3DAutoPlant 3DAutoPlant P&IDAVEVA P&IDAVEVA DiagramsAVEVA InstrumentationAVEVA ElectricalAVEVA PDMSAVEVA Hull and OutfittingVantage Marine 11.6 OutfittingNupas-CadmaticTribon,支持不同数据源,Gateway,自动寻找和维护关联关系,P&ID,Datasheet,3D model,GA,ISO,Loop diagram,Wiring diagram,Ter

10、mination panel,Junction box,IS panel,Trip and alarm schedule,Work Order,PO,Calibration sheet,Audit report,Shift Handover report,Permit to work,MOC,炼化企业数字化现状分析,数字炼厂解决方案_数据部分,三维数字炼厂关键技术,三维数字炼厂展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼厂解决方案_功能部分,目 录,1 场景可视化搭建,2 档案完整性管理,3 可视化设备培训、检维修,4 可视化工艺培训、仿真,5 可视化应急管理,6 可视化生产监控指挥,7 企业对外宣传

11、,三维数字化工厂功能解决方案,1、场景可视化管理,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,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,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,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。,三维数字化工厂解决方案 3D digit

12、al factory solution,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,2、档案完整性管理,数字化工厂模型支持最高限度的精细化要求，严格按照设备设计图纸，按照1:1的比例进行建模。 同时将设备信息与三维模型进行挂接，用户在虚拟显示平台可以直接查询、查看、定位、修改设备信息，提供设备图纸与三维模型挂接功能，提供设备参数图打印功能，为现场施工、设备维护提供数据参考。,3、可视化设备培训、检维修,35,数据、图纸挂接,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,3、可视化设备培训、检维修,设备剖切展示,对于内部精细化

13、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。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,3、可视化设备培训、检维修,设备组装展示,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。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,

14、4、可视化工艺培训、仿真,可视化工艺流程培训,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。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,4、可视化工艺培训、仿真,可视化外操培训,（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

15、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。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,1、岗位基本任务及职责培训,2、岗位化学反应过程及工艺流程,每班准备哪几种原料，设定原料的数量、质量指标、温度、压力等各项参数； 备好的原料送往什么

16、岗位，每班送几次，每次送几吨。本岗位与前、后岗位如何分工合作，注意两个岗位的交接点。,化工工艺路线及其基本原理； 主要化学反应及副反应； 主要物流的平衡及流向、带有控制点的工艺及设备流程图； 工艺流程及起止点，画出工艺流程图。,3、岗位设备管理规范,本岗位生产操作所使用的所有设备、仪表，其数量、型号、规格、材质、重量（如能有）等。,4、岗位操作程序及步骤,开车前的准备对操作人员资格及劳动保护的要求；对生产过程的各种电器、设备、管道、仪表、阀门等进行确认；对生产过程所用的各种原料进行确认，并对水、电、汽、冷及气系统进行确认；对工作现场环境进行确认；对消防器材进行确认。正常开车运行各种原料的备料和

17、计量操作过程；投料先后顺序和投料所用时间及投料方法；各电器及设备运行开启顺序的操作过程；在生产操作过程中，温度、压力、速度、时间等各项工艺指标的控制过程；物料流向的各个操作过程；工艺参数的记录次数、每次间隔时间以及记录规范的要求；分析控制取样点及分析频次。紧急停车不同状态下紧急停车可能对生产造成的影响；对紧急停车应采取的相应措施。长期停车对整个生产过程所有设备电器、仪表、管道、阀门等还原为开车前初始正常状态所采取的措施加以明确；对现场的清理提出要求；对各种物料的贮存进行明确；不正常现象及处理措施；对生产过程中易出现的不正常现象加以识别；对出现不正常现象所采取的措施进行明确。,5、岗位生产控制技

18、术,本岗位配方和配料； 工艺控制点示意图； 各项工艺操作指标； 主要生产工序的控制方法,仪表控制、装置和设备的报警联锁； 中间控制技术及检测手段。,6、岗位仪表操作规范,仪表的启动程序及有关规定； 设备仪表一览表； 计量器具及仪器仪表的检查和校正。,7、岗位巡检制度及交接班制度,本岗位的巡回检查路线及其起止点； 了解巡回检查的各个点、检查次数、检查要求等； 交接班制度应了解交接时间、交接地点、交接内容、交接要求及交接班注意事项等。,8、岗位安全生产、环境保护规定,使用、产生有毒有害物质一览表；易燃易爆工序一览表；危险化学品的安全管理（贮存、运输要点）；可能发生的事故及处理预案；工业卫生和劳动保

19、护；环境保护；三废排放示意图；三废排放及其治理； 三废排放标准和现状对比；副产回收的处理的综合利用。,9、岗位安全生产、环境保护规定,产品名称、化学结构式、主要理化性质； 产品质量规格、技术标准、包装运输方式、贮存期限、主要用途； 原辅材料名称、规格及主要指标检验方法。,外操培训内容,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,5、可视化应急管理,三维应急演练,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

20、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。,5、可视化应急管理,设备安全监控,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,为管理者提供清晰概貌,也是保证工厂安全运行的重要环节。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,C、三维预案管理 支持应急预案制作，打印。,人员信息,物资信息,救援信息,范围搜索,预案浏览,5、可视化应急管理,应急

21、预案管理,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,6、可视化生产监控、指挥,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。,与MES系统生产集成,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,6、可视化生产监控、指挥,与视频监控系统集成,数字工厂对石化全厂所有摄像头进行一对一建模，与

22、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。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,6、可视化生产监控、指挥,与巡检系统集成,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)。,

23、三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,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。,6、可视化生产监控、指挥,可视化生产控制,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,7、对外宣传-可视化展示,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

24、业形象。,三维数字化工厂解决方案 3D digital factory solution,炼化企业数字化现状分析,数字炼厂解决方案_数据部分,三维数字炼厂关键技术,三维数字炼厂展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼厂解决方案_功能部分,目 录,核心技术集成与应用,三维数字化工厂解决方案,基于对象技术-以设备为中心。 基础数据管理将设备基础属性、设计资料、工厂资料、随机资料等进行挂接。 涉及系统（档案管理、数字移交、工程管理、造价管理等） 设备维护管理将设备检维护信息、历史维护记录、技改技措信息 涉及系统（EAM） 工艺参数管理将设备生产运行参数及设备相关的生产信息进行挂接。 涉及系统（MES、

25、SCADA、内控管理、工艺技术管理系统） 设备安全管理将设备运行安全监控方面的信息进行挂接。 涉及系统（应急管理系统、腐蚀管理系统、健康安全环保系统） 生产物料管理将现场重点设备、主要装置区、目标炼油厂每天、每周、每月 生产信息进行集成。 涉及系统（ERP、炼化物料优化与排产） 其他管理方面将人员巡检系统，视频监控系统，门禁系统等诸多管理系统进行集成，在可视化平台进行综合管理。,文档数据,图纸数据,模型数据,系统集成,系统应用,三维数字化工厂解决方案,核心技术可视化平台,1、地上地下一体化,地上工厂模型、地下地质模型一体展示，真实还原客观场景。,2、大范围三维场景实时渲染技术,三维GIS系统构

26、建初期就明确要求软件系统一定要具备处理、管理和显示实景三维模型场景及地形的能力，因此超大范围的空间GIS数据和全息化企业信息数据的处理、管理和流畅显示技术的攻关成为首要解决的问题。,3、三维技术在B/S架构下运行,在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展性非常容易，只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。,4、场景绘制的加速技术,包括2个方面的意义，其一是利用三维引擎提供的场景渲染功能进行高质量的图形渲染，使得三维效果尽可能逼真，其二则是充分利用多种技术、尽可能加快场景的绘制速度，使得其图形刷新速率保持在每秒20

27、帧以上，这样才能对用户的操作进行实时反应，才能进行动态浏览。,三维数字化工厂解决方案,炼化企业数字化现状分析,数字炼厂解决方案_数据部分,三维数字炼厂关键技术,三维数字炼厂展望及案例,三维数字工厂概述,数字炼厂解决方案_功能部分,目 录,三维数字工厂展望及案例,云计算与三维可视化数字工厂,云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。基于企业私有云（中石油）建设的数字工厂，将中石油所有炼化企业影像数据、模型数据、业务数据部署在云端，最终用户不需要任何高端处理器和显卡，只需要基本的视频解压能力就可以轻

28、松操作数字工厂平台、读取各种数据；中石油总部人员亦可直观查看所有分公司生产数据、安全信息。建设基于私有云的数字工厂平台，是解决企业规模化、分散化管理一个有效的方式。,物联网与三维可视化数字工厂,物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。三维可视化数字工厂平台提供了一个直观、方便的载体，将现实世界中的信息与计算机中模拟模型进行关联，极大提升了用户体验。目前在炼化板块，我们已经实现了数字工厂与DCS系统、SCADA系统、巡检系统、视频监

29、控系统的数据融合。相信，随着炼化板块业务的不断深入，将会有越来越多的业务已三维可视化的方式呈现，越来越多的人员使用数字工厂系统来处理各项工作。,三维数字工厂展望及案例,商务智能与三维可视化数字工厂,商务智能BI（Business Intelligence）包含两大部分，一是包括报表、查询和分析的工具，二是高级分析工具诸如数据挖掘的工具。商务智能包括数据的迁移、数据的管理、数据的分析和数据的展现四大过程。数字工厂对炼厂基础数据、业务数据进行综合、有效管理。与BI系统进行深度结合，为用户提供企业战略规划、商务建模、预算与规划、监控与分析、企业合规报告等。,运营智能与三维可视化数字工厂,运营智能 OI (Operation Intelligence) 是一种全新的概念，OI运营智能是在企业利用信息科技运营业务的过程中采集与分析IT运行数据，从而进行对IT运维或业务量的实时监控与分析，以有效协助企业迅速因应瞬息万变的市场。,三维数字工厂展望及案例,某石化公司数字工厂,某海外天然气净化厂,三维数字工厂展望及案例,海上平台数字化建设,三维数字工厂展望及案例,谢谢,