梁银蝉

(国家能源集团宁夏煤业集团信息技术中心，宁夏 银川 750011)

随着国能宁夏煤业集团煤制油化工(以下简称煤化工)的建设与发展，在煤化工厂区的建设过程中实现“三维数字化移交”，提高煤化工的信息管理水平，建设数字化工厂已经越来越重要。

“三维数字化移交”有别于传统交付模式，是业内新兴的一种交付方式。传统交付是按照专业交付各自生成的图纸或文件(可包括三维模型)，交付物相互之间是孤立的，很难保证数据的一致性。“数字化移交”以“工厂对象”为核心，依托"数字化移交平台"，将各专业产生的工程数据、文档、三维模型，相互之间建立关联关系，形成一个有机的整体(数字化工厂模型)进行交付。

煤化工厂区在建设期间到投产运行期间，煤化工需要从各参建方移交大量的数据，比如图纸、设备参数、资产数据、文档记录、数据记录等，但是多数这样的数据提交还是只停留在纸质的施工资料移交的旧模式下，并且由于厂区建设各阶段是孤立的，导致各种数据信息也是分散的，不能在图纸与现场实际建立起有效的融合，远不能满足集约化、标准化、流程化管理的需求。

“三维数字化移交”，利用三维可视化技术、信息系统集成技术，结合工程数据和位置信息，以三维数字化的形式，将工厂的建设过程数据进行整合，实现从设计开始到煤化工工厂全生命周期信息的三维化、可视化和在线管控，达到满足集约化、标准化、流程化管理的需求。

本文将以国能宁夏煤业集团烯烃二分公司厂区建设为例，浅谈数字化移交在煤化工厂区建设中的设计与应用。

1 三维数字化移交目标

依托工厂的工程项目信息，建设一个三维数字化工厂平台。同时，集成工程管理、生产运营、设备管理、环保安全的各种动静态数据。通过利用三维数字化设计技术，将物理工厂与数字工厂的完美结合，实现从设计开始工厂全生命周期信息的三维化、可视化和在线管控。为企业生产、安环、培训、设备管理、工程管理等业务的数字化应用提供数据、三维模型、应用服务的支撑。

2 数字化移交内容与关键环节

数字化移交项目，主要依托AVEVA NET软件，从设计、交付、集成三个方面入手，将工厂的建设设计数据、过程数据、运营数据进行集成、展示、应用，最终搭建一个数字化工厂平台，为企业数字化、智能化运营管理模式提供支撑。

数字化移交，为一次性整体交付，交付内容包括数据、文档、模型。交付范围内容由交付物清单进行约定，主要包括智能P&ID、三维模型、文档资料和结构化数据，依托平台建立起相互关联，方便数据检索，查找，关联和信息共享。

2.1 建立移交规范和数据标准

数字化移交项目首先要建立工作内容的标准，来约束设计单位、供应商单位、施工安装单位、监理单位产生的文件数据，根据项目的特点和实际需要进行数字移交规范和数据标准的建设。

主要包括对三维模型层级划分要求，主体装置编码规定、设备编码要求、仪表编码要求、建构筑物编码要求，设计图纸编码要求，文件编码要求，文件清单要求，材料清单要求等要求和合规性要求；设备供应商和主要材料供应商的供应代码要求，设备部件清单要求，设备安装图纸编码要求，设备维护检修编码要求，备品备件清单要求和合规性要求；建设单位的相关施工方案，施工管理，安装过程记录等文件和数据要求和合规性要求；监理单位的技术监督，HSE监督，监理报告等文件和数据要求和合规性要求。

图1 流程发布图

2.2 数字化设计

数字化设计，是数字化移交的数据源头设计，主要进行工程资料梳理、智能P&ID图纸绘制、工程数据库创建、工厂三维建模等内容，设计平台主要采用AVEVA公司的AVEVA Plant组件完成实施，包括Diagrams、Engineering、Schematic-3D-Integrator模块。软件架构如图2所示。

图2 aveva net平台软件架构

2.3 智能P&ID图纸绘制

整个数据集成设计阶段，智能P&ID图纸的绘制是整个设计的关键技术，通过将图纸中对象的位号信息热点化，将对象的数据信息同时保存在图纸上面和工程数据库中，实现与工程数据库的交互及图面数据的智能传递。

2.4 三维模型建模

采用PDMS(PlantDesignManagementsystem)即工厂三维布置设计管理系统软件进行三维建模。通过建立独立的数据库结构，将元件和设备信息全部存储在参数化的元件库和设备库中，实现数据的独立性，拜托对第三方数据库的依赖。同时，通过元件和各专业设计之间自动地三维碰撞检查，保证了整体上设计结果的准确性。

2.5 二三维校验

三维模型依据P&ID来完成，主要通过人工比对的方式，往往会有偏差，二三维数据的检查，是检验设计质量的重要一项工作任务。完成对智能P&ID的审核后，通过Sechmatic 3D工具，结合三维模型，进行二三维数据的校验，检查二三维数据的不一致性(校验报告)，并根据检查结果，修改和完善相应的二维或三维数据，保证交付数据的一致性，提升交付成果质量。

3 数字化过程交付

将工厂的工艺流程图、管道轴测图、设备布置图、三维模型、供应商资料、施工图、结构预制图等相关工程资料和数据，按照一定的规则进行收集、组织、校验和管理，经过PDF或者SVG格式转换、数据关联等方式进行数据处理后，移植到数字化移交平台，实现工厂基础信息的数字化，整体进行交付。

数字化交付的关键技术是，通过Getway将PDMS中的三维模型数据转换为XML文件，导入到数字化交付平台。

交付流程参见下图3。

图3 交付流程

4 数字化移交的应用

在国能宁夏煤业集团烯烃二分公司数字化移交项目中，主要实现应用功能主要包括三维可视化、二维图纸可视化、文档资料可视化、报表可视化、实时数据可视化、用户管理等。

数字移交项目中的 3D 模型，可以直接在网页浏览器来浏览，不依赖源系统(软件)的可视化功能。能够执行查看、测量装置的三维模型等一系列可视化操作，查看方式比较丰富，主要有飞行、行走、绕中心旋转、平移、滑行等方式，既可以查看装置整体模型，也可以隔离查看单个设备模型。模型示例见图4。

图4 模型示例

4.1 二维图纸可视化

二维图纸包括布置图和智能P&ID图纸，智能P&ID可视化图纸中的位号是带热点的，在图纸中点击位号可以打开位号的相关信息，点击任何一个与图纸相关联的对象，将在可视化图纸中高亮(粉红色)显示点击的对象，同时打开该对象的相关信息，见图5。

图5 智能P&ID示例

4.2 文档资料可视化

普通文档资料包括OFFICE、PDF、图片，直接通过浏览器对文档进行查看，实现文档的圈阅、缩放、打印、拷贝、放大镜查看等功能，通过关联的位号信息可以直接打开相应的而三维模型等其他关联信息，见图6。

图6 文档可视化示例

4.3 报表可视化

根据实际的需求，将用户关心的设备通过自定义组合的方式，以不同的颜色显示不同的设备，DIY自己的可视化报表，方便查看调用。

4.4 实时数据可视化

通过数据接口的方式，将实时数据、设备检维修信息、实时报警信息进行接入，实现动静态数据查看，见图7。

图7 实时数据示例

4.5 用户管理

以域控服务器为基础进行服务器的搭建，实现单点登陆，通过Admin Tool工具完成普通用户、管理员用户、控制组等设置，达到不同权限用户具有不同访问操作权限的功能。

5 总结

化工行业在工厂建设阶段实现数字化交付，已经是一项新型领域和发展方向，一般意义上的交付按照专业划分，资料分别交付，交付成果是分散的，没有关联关系的，很难保证数据的一致性。用户很难进行维护和再利用，而“数字化交付”将各专业数据进行整合，并将它们之间建立起关联关系，保证交付信息的完整性，一致性和正确性。通过数字化移交的应用，能大幅提升工作效率，降低经营成本。

就化工行业来说，还未形成统一的数字化移交标准，就增加了数字化移交的困难，因此，需要建立起统一的移交标准，来指导数字化移交的规范性。