数字工厂基础服务平台(工程数字化交付、数字工厂全生命周期管理).ppt

数字工厂基础服务平台 工程数字化交付、数字工厂全生命周期管理,1,前言,未来时代什么东西最有价值,从IT 到DT,数据将是公司的核心资产,2,项目背景,近年来，信息化和数字化已经成为一种国际上先进的业主管理理念。信息，作为一种无形的资产，它的准确和完整与否已经直接影响到工厂的运营效率和业绩。 目前，国际上先进业主的信息管理，早已不再是以文档、图纸为中心的电子文档管理（更不要提硬拷贝文档管理），而是以数据为中心的信息化交付。这种创新性的理念不但在工程建设阶段使信息集成实现了质的突破，大大提高了工厂建设效率，使项目移交可以不再依附于设计工具，实现底层数据交付，而且交付的数据经过校验后一方面支撑工厂的生产运行业务，另一方面也可以为ERP为主的经营管理系统和以MES为主的生产执行管理系统提供基础数据支撑。 工厂信息的数子化交付保证了前期基础信息可用于的工厂运营系统，大大加强了基础数据对工厂运营的支持，提高了工厂管理深度。因此，以工厂信息全生命周期管理的数字化交付是一个日渐成熟的可持续发展创新的智能工厂的重要基础环节。,3,全息物联智能工程,建设期间的 工程数据,勘察设计数据,采购技术数据,施工技术数据,开车试运数据,综合管理数据,建设期、改扩建,运维期,运维期间的 数据应用,设备资产管理,安全生产运行,应急指挥应用,仿真培训管理,检修改造应用,综合管理层面,数字化交付 数字工厂基础服务平台,工程资产 数字重塑,立项审批数据,建设期、改扩建,运维期,传统工程交付,运维期再对工程做数字信息化， 工程数据与应用系统数据脱节， 导致： 工程资产数字化成本高昂 无法深入工艺包细节 （工艺流程、自动化） 难以消化供应商提供的工程技术 难打造高新的核心技术知识产权 工程维护智能监测需高昂投入 智能应用建设支离破碎 工程信息化维护成本高 工程节能改造数字化成本高 工程改扩建重新数字化成本高 全面建设智能工厂难度极大,建设期同步进行全息物联智能工程： 1、工程建设降低工程变更引发的 工期延误导致的经济损失风险20% （延误可能损失每天千万元营收） 2、工厂大修、工程改扩建，协同 多方进行方案深度优化，缩短停工 时间，节约了10-15%的运营消耗 3、运营维护阶段，每年节约了4-7% 的运维成本。运营成本是建设的10 倍算，20年节约成本=建设成本, 传统工程交付 VS 工程数字化交付,4,国内外现状及发展趋势,通过数字化交付形成的数字化工厂是工厂的无形资产，通过数字化手段以更低的成本实现工厂安全、可持续生产、运营、维护和管理，需要快速获取与工厂实际状态一致的基础数据，数字化工厂是实现这一目标的最佳手段。数字化工厂是以数据为基础的信息管理平台；是一个以工厂基础数据为核心的数据仓库。数字化工厂不仅仅是一个数据集成的平台，更是一个信息浏览的端口和项目数据移交的工具，为工厂的日常运营、维护、扩建和检维修项目提供了完整、准确和可信的基础数据。通过信息生命周期管理，数字化工厂的数据可以在工厂中不断更新，维护和再利用。而且基础数据的数字化是一种管理的创新，可以提高工厂的工作效率和提升管理水平。,目录,EHD工程技术服务概述,1,2,EHD可以带来什么效益,3,EHD的服务成果,4,EHD解决方案简介,5,5,EHD的实施,6,实施单位简介,P2-P7,P8-P14,P15-P20,P21-P24,P25-P34,P35-P36,6,“工程全息数据”EHD工程技术服务概述,6,为什么产生“EHD工程技术服务”需求？,1、中国能源工程项目管理和工程智能化深度低于欧美水平 2、信息可用性差工程数据与运维期应用系统数据脱节 3、信息管理难度大工程数据分散,移交资料多为文件或图片，难以检索信息“据统计，工厂运维管理中60的时间用于查询信息” 普华永道 运维阶段仍需重新组织、录入和校对数据 “我们实施信息化系统时，参照工程资料，投入60个人、历时6个月，才得以完成数据的组织、录入和校对工作。” 中海化学 设计信息与工厂现状不一致 施工阶段存在大量的设计变更，由于大部分设计人员已投入新的项目，导致变更无法体现在项目资料甚至竣工资料中 。,7,工程全息数据，数字化，可视化关联查询,信息对象化,信息用户化,文件固定化,2000年以前,2000年后,当前,电子化管理,数字化管理,人工管理,工程信息连续移交 消除信息孤岛 管理各种信息类型,纸质文件 人工查询 费时费力,电子文件 单一查询 费时费力,数字文件 关联查询 省时省力,a.图纸及文件,a.图纸及文件,b.数据,a.图纸及文件,b.数据,c.数字模型,全息物联智能管理,模型系统 实时动态 运维智能,数据库到应用模型系统化,工程数据库,电子档案,8,“工程全息数据” EHD数字化交付-定义,纠偏：档案电子化交付不等于数字化交付，以往认识是不全面、不完整的。,目的：数字化交付的资料、数据，业主能真正用起来，工程全息数据 在运维阶段最大化利用，打破信息对接不畅问题，为运维阶段提供工 程基础数据支撑。,定义：数字化交付平台是以工程业务为主线，实现工程数据全生命周期管理，交付业主完整性工程数据模型和工程数据，实现工厂主要业务系统的基础数据共性支撑，提升生产运维信息的质量和可持续性。,对业主（生产企业）从建设期到运维期需求进行梳理，对接工程总包及关联方交付物，初步整理出贯穿工程建设阶段、运维阶段的数字交付需求。工程建设阶段从工程建设项目管理系统中逐层挖掘、采集交付内容，提升业主对工程资料（信息、数据）的管理水平；工厂运维阶段从应用系统中推导出数字化交付对运维阶段的强有力共性支撑。建立相应的运维小组，对工厂检修、改造等技改技措进行更新，保持与工厂现状一致，实现交付物的可持续使用性。打破建设期工程数据、运维应用之间的壁垒。从而逐步完善数字化交付业主运维端的核心价值。,9,工程数据全生命周期管理工作指导,全生命周期管理理论启示： 1.工程数字化交付平台建成交付后，需持续运维，可延伸为工程数据平台， 支撑业主运营的工作。 2.工程数据的应用要紧扣工厂设施、设备（元件）、物料的生命周期管理， 作为支撑应用系统的核心基础,建设期间的工程数据,工程数据全生命周期管理 全息物联智能工程平台,建设期间的工程数据,运维期的工程数据,运维期的工程数据,10,EHD工程技术服务-全息物联智能工程平台,建设期间的 工程数据,勘察设计数据,采购技术数据,施工技术数据,开车试运数据,综合管理数据,建设期、改扩建,运维期,运维期间的 数据应用,设备资产管理,安全生产运行,应急指挥应用,仿真培训管理,检修改造应用,综合管理层面,EHD数字化交付 全息物联智能工程平台,工程数字资产重塑,立项审批数据,依据工程数据全生命周期管理理念，“工程全息数据”EHD数字化交付实现底层数据的转移来支撑运维应用，形成全息物联智能工程平台。,目录,EHD工程技术服务概述,1,2,EHD可以带来什么效益,3,EHD的服务成果,4,EHD解决方案简介,11,5,EHD的实施,6,实施单位简介,P2-P7,P8-P14,P15-P20,P21-P24,P25-P34,P35-P36,12,“工程全息数据”全生命周期的经济驱动,资料来源 NIST GCR 04-867,NIST: 美国重要的工业设施在整个工厂生命周期内，由于缺乏数据协同所带来的成本(单位：百万美金),由于缺乏有效的协同，在运营维护阶段所花费的成本是设计阶段的数倍。,从目前这个表中，可以看得出，由于缺乏有效的协同工作，项目各个参与方在工厂全自命周期内所消费的成本：尤其在运营维护阶段所花费的成本是设计阶段的接近10倍。,全球领先的化工公司 BASF 做过一个500个化工工厂的调查研究，他们发现： 1，每个工厂平均每年有7次非计划内停工，很多的停工都是由于缺乏信息造成的 2，维护运作人员需要花费至少20%的时间在比对和确认他们的工作中需要用到的信息。 3，每个项目结束时候，都会由于信息不准确，导致下订单出现20%的材料剩余,13,业界趋势全球范围成功实践,13,BP石油、壳牌石油、康菲石油 海上石油钻井平台项目实现了 数字化移交 BP 挪威项目实现了和西门子的DCS系统集成 “我们在Bayu Undan的工厂做了一次重大升级，项目的开车时间比通常 情况提前了两个月 这是因为高质量，高粒度和准确性的数字化移交。“ Peter Rogers 康菲石油 康菲（Conocophillips）是美国最大的能源公司之一。康菲在完成项目的过程中，需要与许多承包商、供应商进行合作。他们使用SAP作为财务，采购以及资产管理，并通过工程管理系统聚焦于管理生命周期的全过程，包括工程设计阶段、运营维护阶段。康菲使用BENTLEY的LCS进行工程项目管理。运营商可以通过SAP的运营维护系统获取项目的文档、工程图纸信息以及相互之间的参考。所有的变更都通过LCS的验证后，才能进入到SAP中。通过测算，实施了LCS之后，康菲估计他们已经节约了4-6%的成本。,14,国内外现状及发展趋势,对标一：康菲石油是美国第一大炼油化工公司，是美国第三大石油公司。,原康菲石油公司（CONOCOPHILLIPS），2012年财富世界500强排名第9位。2012年5月，康菲石油将旗下炼油部门、加油站和管道资产拆分出来成立独立公司Phillips 66公司，2013年财富世界500强排名中，Phillips 66公司排名第16位，康菲石油公司排名第144位。,经过几十年的摸索与发展，康菲石油已经建立了完备的数字化交付体系，全面实现了数字化交付的编码体系和技术体系的标准化与规范化，并将其作为招标条件之一，要求包括Fluor、KBR在内的国际一流工程公司遵照执行。 此外，康菲石油公司在标准化的基础上，通过使用更高成熟度的逻辑系统和数理手段对标准化体系进行处理，真正实现了从项目预研、工程建设、试车交付到生产运营、检修改造、资产退役的覆盖项目全生命周期的智慧化管理。,15,国内外现状及发展趋势,中国石油工程项目全生命周期管理数据库项目于2012年完成可研并立项，目前，包括输气管道、输原油/成品油管道和LNG在内的共15类油气储运工程的标准化工作已经完成。完全依靠自主开发，并拥有完整自主知识产权的工程项目全生命周期管理数据库的开发工作也已经进入到上线前的集成测试阶段，该项目计划于2014年在西气东输三线工程（干支线总长7378公里，管道直径1219毫米/1016毫米）中进行试点应用。,对标二：中国石油集团公司,16,国内外现状及发展趋势,2011年3月，中国海油开展海上油气工程的工程数字化移交标准化工作，并在南海深水天然气开发项目中进行试点，然后，分别于2013年3月和9月发布中国海油工程数字化移交规范、海上油（气）田开发工程项目编码标准。,对标三：中国海洋石油总公司,17,业界趋势电力行业大力推行,17,“未来要向业主提交两个电厂，一个钢铁的电厂，一个数字的电厂数字电厂的信息积累从设计开始，以数字化移交的方式交付给业主“ 王聪生 中国电力工程顾问集团公司总信息师,庄河电厂2X600MW机组项目,中电工程集团公司（中国能源建设集团有限公司）牵头，下属各院大力推行数字化移交,18,“工程全息数据” EHD带来什么效益,1、工程建设阶段，提高工程质量（含隐蔽工程），数据协同提高工程建设效率，辅助消除订单出现10-20%的材料剩余耗费，降低工程变更引发的工期延误导致的经济损失风险20%（工期延误往往涉及每天数百万、千万的运营收入） 2、工厂大修、工程改扩建，协同多方进行方案深度优化，缩短停工时间，节约了10-15%的运营消耗 3、运营维护阶段，每年节约了4-7%的运维成本。运营维护阶段所花费的成本是设计阶段的接近10倍算，20年节约成本=建设成本,智慧核电站,19,智慧矿山,20,目录,EHD工程技术服务概述,1,2,EHD可以带来什么效益,3,EHD的服务成果,4,EHD解决方案简介,21,5,EHD的实施,6,实施单位简介,P2-P7,P8-P14,P15-P20,P21-P24,P25-P34,P35-P36,22,基础数据构建智能运维系统群,22,统一维护智能工厂基础数据,统一维护包含工程数据统一变更 降低业主基础数据建设与持续维护成本,生产执行MES 基础数据模型,生产应急指挥 基础数据模型,资产管理 基础数据模型,总图管理 基础数据模型,各应用数据模型,智能工厂基础数据共享平台 （统一维护，工程建设、技改、扩建工程数据统一变更）,23,全息物联智能工程平台-智能运维系统群,23,通用运维深度智能化： 设备管理系统 检维修系统 资产管理系统 培训系统 变更管理系统 总图管理系统 应急演练系统 巡检系统 装置安全预警与预知维修系统 ,智能工厂运维系统群,统一维护智能工厂基础数据 降低业主信息化建设系统群的数据成本,生产执行（MES）深度智能化： 工厂模型及信息集成平台 生产物流管理 生产计划管理 生产调度管理 物料移动 物料平衡 生产操作管理 计量管理 能耗管理 实验室信息管理 实时数据综合自动化平台 生产调度指挥系统 炼油生产计划优化系统 化工生产计划与效益测算系统 生产调度优化决策系统 虚拟工厂综合自动化系统,典型自动化系统集成： 分散控制系统/现场总线控制系统(DCS/FCS) 安全仪表系统(SIS) 火灾和气体检测系统(FGS) 压缩机控制系统(CCS) 转动设备监视系统(MMS) 设备包控制系统(PECS) 分析数据采集系统(ADAS) 罐区数据采集系统(TDAS) 储运自动化系统(MAS) 设备监控管理系统(AMS) 操作数据管理系统(ODS) 先进控制，实时优化(APC),(RT-OPT) 操作培训仿真系统(OTS),24,主流信息系统需求（一）,现状评估及需求分析,25,主流信息系统需求（二）,现状评估及需求分析,26,基础数据构建智能运维系统群,26,智能运维核心系统（样例）,装置安全预警与预知维修立体融合系统,27,27,智能运维核心系统（样例）,28,装置安全预警与预知维修（样例）,目录,EHD工程技术服务概述,1,2,EHD可以带来什么效益,3,EHD的服务成果,4,EHD解决方案简介,29,5,EHD的实施,6,实施单位简介,P2-P7,P8-P14,P15-P20,P21-P24,P25-P34,P35-P36,30,“全息物联智能工程平台”总体架构,30,数据服务层,数 据 源,业务 应用,工程建设、技改、扩建，工厂维修运行,生产指挥、应急指挥、MES、EAM、HSE、EMS等信息系统,基础服务功能,系统 服务,工程设计数据 （含勘察设计),采购数据 （全过程),施工数据,开试车数据,改扩建数据,工程全息数据平台,工程数据采集系统与工具集,工程数据处理及运维系统层,工程数据模型层,各业务应用的工厂基础模型层,工程、改造 设施设备数据 处理运维模块,工艺流程 自动化数据 处理运维模块,应用系统的 工程数据 处理运维模块,生产执行MES 工程数据模型,生产应急指挥 工程数据模型,资产管理 工程数据模型,总图管理 工程数据模型,工程数据主库,工艺流程自动化工程数据库,应用系统工程数据库,其他数据,自动化动态数据融合,虚拟现实数据融合,采用标准体系与先进架构,1、工程数据集成、工程数据组件服务标准 支持国际标准ISO15926：“工业自动化系统与集成，生命周期数据集成流程工厂包括石油和天然气生产设施” 支持国际标准ISO/IEC 19775:2004 Extensible 3D (X3D) 和国家标准GB/T 28170.1-2011 ：“可扩展三维(X3D)组件标准（网络三维数据标准）” 支持HTML5标准 支持地理空间国家标准 2、云服务网络架构 支持远程异地B/S浏览器访问平台系统。 支持远程异地B/S浏览器访问二维、三维工程数据和虚拟现实数据。 坚持数据、管理、服务、应用相分离的架构设计模式，能够在未来适应基于云存储、云管理、云安全、云调度的信息化“一揽子”解决方案。 3、通用的SOA集成技术 基于REST的Web服务的SOA架构应用 可实现企业级可视化立体融合集成平台。 自动化、SCADA、其它信息系统可由SOA方式调用嵌入。,31,32,全息物联智能工程平台建设与持续运维,32,工程项目 数据采集,工程项目 数据处理,工程数据 平台构建,工程数据 平台持续运维,设施设备工程数据处理 动态工厂工程数据处理 1.数据校验 （确保信息质量） 2.数据结构化 （提升信息粒度） 3.调整信息结构 （数据转换）,1工程数据模型融合 （装置工程数据模型 融合、动态工厂工程 数据模型融合） 2.支撑各业务应用的 工程数据模型的构建 3.数据服务层构建,1.工程改造设施设 备数据重构与变更 2.工艺流程 自动化数据、 动态工厂工程 数据持续运维 3.各应用系统的 工程数据持续运维,三维模型 二维图纸 标准规范 采购清单 操作规程 工艺数据 ,建设期,运营期,工程数字化交付平台,全息物联智能工程平台,试车投运,目录,EHD工程技术服务概述,1,2,EHD可以带来什么效益,3,EHD的服务成果,4,EHD解决方案简介,33,5,EHD的实施,6,实施单位简介,P2-P7,P8-P14,P15-P20,P21-P24,P25-P34,P35-P36,34,EHD的实施的类型,1、新工程建设、改扩建工程 实施周期与工程建设周期一致 “工程全息数据”EHD数字化交付平台，形成全息物联智能工程平台,2、已建成工程，运行阶段工厂 实施周期约4-8个月(可选择部分装置分部实施) “工程全息数据”EHD数据模型重建，形成全息物联智能工程平台,可选择部分装置分部实施 可选择公用工程、综合管网（能耗平台）部分优先实施,35,工程数据源采集,35,兼容主流数字工厂设计数据,兼容其他主要工程项目数据,数字地球、遥感影像： Google Earth、World Wind、四维卫星影像，航拍 GIS（地理信息）：美国ESRI ArcGIS、中国SuperMap 油藏： Landmark、M-S Excel、Schlumberger、Peloton、Maurer和Paradigm等 地质：龙软GIS（矿山），MapGIS，地质建模Petrel，RMS，Gocad, Fasttracker等 项目管理 资产管理：SAP、P6/PU、上海普华等,36,工程全息数据模型建立,36, 工厂分解结构（PBS） 多专业三维模型及工程信息 工艺流程 关联关系 设备操作规程、维护保养信息 工程变更记录 ,全面的工业工程数据，支持国际标准ISO15926：“工业自动化系统与集成， 生命周期数据集成流程工厂包括石油和天然气生产设施”,全面结构化的装置工程数据模型,扩展的动态工厂工程数据模型,工程数据的构建强关联性,37,强关联性的数据,设备 T101,设备 T102,阀门,仪表,执行机构,分支元件,对象-属性/文档关联 对象-对象拓扑关联,空间基础数据,工程检修、改造数据,自动化控制数据,应用系