PIMCenter-Handover数字化移交技术方案书

概述近年来，发电企业正面临着前所未有的深刻变化，越来越多的发电企业意识到信息资产与物理资产同等重要，离开有效的工程信息资产，不但各种管理信息系统不能发挥有效效益，企业也无法形成有效的知识积累，使管理主要依靠经验管理，从而无法保障可持续健康发展。因此发电企业要求在工程过程中和竣工时能够同时得到在建设过程中产生的与电厂（电站）运行有关的数据，简称“数据移交”。对于发电厂（电站）而言，从数字化到智能化、智慧化的演进，是提高生产效率、促进安全生产的一项重要举措，而其建设又非一朝一夕可完成，必须以工厂的全生命周期(PlantLifecycleManagement)数据为基础，在计算机虚拟环境中，对整个电厂（电站）的规划、建设、生产全过程数据进行管控、仿真、评估和优化，并进一步扩展到整个生命生命周期的新型生产组织方式。作为智能电厂（电站）乃至未来智慧电厂（电站）的基础，数字化电厂（电站）是现阶段电厂（电站）相关参与方信息化建设的基础，建设期信息化的重点在于：如何实现可视化工程多参与方云协同，加快信息的传递效率，提升数据的互用性，确保数据质量，这一阶段管理的重点是建设数字资产的生产过程。运维期的信息化重点在于：搭建工厂设备资产全生命周期可视化管理体系，这一阶段的管理重点是营运资产的高效运维过程。而介于这两个阶段之间的则是如何实现建设期数字资产的高效、完整的数字化移交。自上个世纪90年代以来，工程总承包方（EPC）使用的设计工具以及移交给业主的内容发生了翻天覆地的变化（如下图所示）。从最原始的纸质设计并移交给业主后的档案馆藏到二、三维设计系统并移交给业主电子档案再到现在使用集成设计系统，并移交设计和施工过程中的完整数据信息，我们可以看到：纸质移交，不易于保存、查找和查看；使用电子档案移交，仅移交了文件，例如PDF，DWG，WORD等。这些文件可以使用全文检索技术进行查找，而所有信息都是从设计图纸上获取，在这些图纸背后的信息都全部丢失。使用基于ISO15926标准的数字化移交，除了电子档案外，还将设计和施工过程中的设备、管线、管件以及结构等转换成独立的对象，这些对象的关联关系在移交后仍然保留，使得其除了能够满足人的应用需求外，还可以与生产过程中的动态数据（DCS/SCADA）进行关联，进行智能化的运维管理。达美盛的PIMCenterHandover提供一个数字化虚拟工厂，它把工程设计、采购、施工等阶段的信息都完整的记录下来。基于ISO15926国际标准的数字化移交平台，可以为业主提供完善的数据质量的检查，以确保提交的数据完整性、正确性及一致性，并且数据的状态及关联性也被完整的保存。在收集设计和基建过程中的数据并移交给业主后，将与业主的其他业务系统进行集成，并最终成为集成各种数据进行统一展示的门户，为运营提供单一入口。具有如下特点：管理对象从图纸深化到图纸中的每一个设备、管线；将工程建设阶段的数据进行统一打包并建立相互关联关系；移交给业主后，所有数据统一存储，对外提供应用接口；集成到运营系统，资产管理系统，形成工厂全生命周期管理门户；引用ISO15926标准参照库(RDL)，能够快速导出满足该标准的数据到第三方系统中。数字化移交发展现状数字化虚拟电厂（电站）平台技术是近几年国内外都在研究和实践的一个信息化应用方向，该研究方向目的在于把三维模型、静态文档、动态数据整合在一起，建立一个多维的数字信息集成应用平台。同时引入三维可视化技术，为电厂（电站）的生产运维提供更好的技术支持和信息收集，使支持信息更直观，节约运维成本，提高运维效率。总之，数字化虚拟电厂（电站）平台是一种新的运营管理模式，它集成工程设计、生产运营、设备控制、环保安全等各种动态静态数据，运用可视化技术，大数据技术，提供企业资产信息全生命周期的集成管理，使企业的信息化水平由数字化提升至智能化，最终达到智慧化。数字化虚拟电厂（电站）平台涉及到的电厂（电站）生命周期阶段：从初设、基建、运营到退役的全过程；涉及到的IT技术：三维建模技术、数据库技术、三维激光扫描技术、数字化移交管理技术以及大数据处理技术等；涉及到的信息：涉及到工程设计、基建、技改变更、运行维护各个阶段的信息。例如：来自于设计过程中的3D模型、2D图纸、GIS信息、施工数据、档案管理系统中的图文档资料、实施数据库信息、设备管理信息、MIS/ERP信息等；设计到的服务部门：电厂（电站）生产部门、维修部门、工程部门、公司管理者、档案部门、信息中心、宣传部门。数字化虚拟电厂（电站）平台建设的一般目标：运用智能的三维建模技术和开放的数据集成技术，基于建立三维智能虚拟现实模型，以基础设备数字化、生产过程数字化、生产管理数字化为基础，搭建公司统一的三维数字化电厂（电站）管理平台，制定电厂（电站）数据资产收集、整理、移交、存储、利用规范，集成分散在各应用系统中的设计、设备、生产、质量、安全、环保等业务数据，实现三维智能模型与生产、运营、经营业务融合，提升管理业务的直观性、准确性、智能性和协同性，实现管理和决策业务的可管、可视。方案设计原则在本系统规划实施中，将遵循如下原则：（1）系统通用性原则采用产业标准技术，采用可扩展的系统架构，开放式语言，保证系统可在异构的平台系统之间方便移植；（2）低耦合、高内聚原则本系统与发电厂（电站）其他系统有机集成，采用低耦合，经过扩容的集成管理平台，保持统一数据存储库，统一操作风格界面，统一的安全控制机制，以及统一的开发接口标准。（3）稳定性及可扩展性原则系统可以方便的增加内容服务器组、工作流服务器和其他管理核心模块，保证系统稳定运行，同时使其适应扩展后的大业务处理量，以适应未来业务量、非结构化数据种类和业务流程的扩展；（5）业务适应性原则能够适应各种业务流程的应用和数据视图，通过配置支持不同阶段、不同专业操作人员的业务流程。（6）符合国际标准的原则本系统为方便与设计系统、施工系统的集成，在系统开发过程中遵循ISO15926数字化移交国际标准。PIMCenterHandover方案特点国际标准支撑——基于ISO15926的数据模型ISO15926核心思想是为每一个工厂的实体、设备、管线、结构等建立一个对应的“对象”，这个对象存储了与其相关的所有属性以及各个对象之间的关联关系。随着工厂在不同阶段的推进，将不同阶段的数据再次追加和补充到这个对象上去，逐渐完善，同时下游部门可以直接利用上游输入的数据，而不需要再次录入。这样的好处在于：保证数据的一致性保证数据的准确性减少数据录入的工作量PIMCenterHandover完全基于ISO15926的思想进行设计，同时引用ISO15926标准对象库（RDL），设计出对象模型、文件模型，属性集模型，对象与对象关联关系，对象与属性集关联关系等。这些模型和关系构成了系统的核心，同时定义了属性集模板、对象多视图、设计系统数据适配器、报表等业务模块。移交、应用过程以及对象示例如下图所示：轻量化三维可视化引擎PIMCenter内置eZWalker轻量化三维可视化引擎（达美盛具有自主知识产权的图形引擎平台），支持超大模型浏览，拥有良好的扩充性和压缩比，核心分层传输技术能够保障在浏览器上流畅体验。eZWalker在模型转换过程中，对三维模型采用先进的压缩方式，使模型的体积压缩到了最小。同时，采用流式加载的方式，使得三维模型能够通过网页浏览器快速的漫游和浏览。根据用户的不同工作状态，用户可以通过基于网络的方式查看分布在各地的三维模型；当网页浏览不便的情况下，用户也可以通过移动端手机或平板的方式浏览本地的三维模型。eZWalker可实现多人进入同一场景，并可以高度定制开发适应不同场景。沉浸式漫游可以支持3D电影模式、VR虚拟等模式，只要有模型就可以快速进入VR环境体验，无需再专门制作VR内容，所见即所得。内置人机工程模型（HumanFactorErgonomics）。工程数据解析能力工厂全生命周期进程中，累积了大量设计、施工和运维阶段不同的数据和文档，这些数据和文档来自于不同的参与方，不同的应用工具，例如工程公司各专业有专属的设计和分析系统，例如智能工艺流程图设计系统P&ID的数据和图纸，可能来自于IntergraphSmartP&ID,或者是AutodeskP&ID等；三维配管专业的建模工具，可能来自于IntergraphSmart3D、AVEVAPDMS或者是AutodeskRevit；设备专业的建模系统，可能来自于达索的CATIA或者是AutodeskInventor等。而作为参与方的施工单位、业主方都没有工程公司专属的设计系统和工具，导致其他参与方无法打开和查看工程公司的成果，如果工程公司发布成PDF等格式给其他参与方，必然导致信息的丢失和传递效率下降。基于达美盛多年的工程行业经验积累，平台内置强大的工程软件数据解析能力，兼容如下多种厂商和软件，通过内置的工程数据总线，把各专属软件的几何和属性信息，统一解析为标准数据格式，并自动创建元件之间的关联关系，其他参与方可以通过内置的eZWalker三维图形引擎来展示图形和数据，查询相关的文档。通过数据的标准解析，不只是满足了不同参与方人与人之间的信息沟通，更重要的是满足了不同参与方系统与系统之间的信息沟通和传递。海量元件管理按照传统的工作模式，不同工程对象的数据以不同的形态分布，例如图纸、文件、三维模型和其他管理系统数据等。这些数据信息独立存在，只能让工程师从多个不同的资料中总结出他们的关联关系以及必要的信息。平台的管理范围已经突破了图纸的范畴：以大数据的方式管理工厂中的每一个设备及其部件，以及这些设备、部件之间的内在关系；在本系统中，每一个工厂的实体、设备、管线、结构等都有对应的“对象”，这个对象储存了与其有关的所有属性及各个对象之间的关联关系。

PIMCenterHandOver技术方案系统概况技术构架本系统采用轻量级WEB服务架构RESTFUL，同时向客户端、WEB浏览器以及移动端（目前仅支持Android、ISO系统）提供服务，达到同时兼容从大屏到小屏的各种客户终端的目的，其中以网页端应用为主，移动端主要用作模型浏览查看、数据采集等功能。系统架构如下图所示：本系统采用JavaEE为核心技术，其包括灵活性、稳定性、可伸缩性及跨平台等特性，是当前企业级应用的主流技术实现方案。从系统架构上来看，主要有如下特点：采用面向对象的思想进行分析设计。领域设计贯穿于整个软件研发的生命周期。我们将用户需求中的每一个不可分割的业务功能点定义为一个领域模型，围绕该模型采用动态代理模式实现具体业务功能。通过工作流系统实现业务功能的流转。通过流程的定制将各个具体的业务功能点串联在一起，实现具体的业务操作场景。以组件化的方式实现业务功能的集成。客户端的无关性，系统采用RESTFUL架构，提供相比于SOAP更轻量级的WEB服务，使得系统响应效率更高。混合型数据库系统，本产品采用SQL+NOSQL数据库相结合的混合型数据库系统，其中SQL数据库用于存储系统的元数据，包括属性定义和字典等；NOSQL数据库用于存储工厂中的每一个对象，对象的属性以及对象之间的关系，这是因为NOSQL更加能够满足不同对象的多样性要求，更加适应面向对象存储的特点。系统集成平台采用了开放的设计思路，一方面，提供了标准的数据访问API，可以让第三方系统使用这些API访问到系统内数据，满足类似于企业门户系统这样的集成工作。另一方面，支持二次开发，将其他系统的数据展现到本系统中。系统功能三维模型格式支持平台除了解析常见的流程工厂三维设计模型（Smart3D、PDMS、PDS和DWG、DWF等）外，还可以解析三维建筑模型（Revit，天正建筑，AutoCAD，Microstation等）和三维机械模型等。以下三维模型格式可通过eZWalker发布成wlkx格式，并通过内嵌的eZWlaker插件在WEB网页上浏览。专业(类别)软件格式测绘GISudb、gdb、dxf、stl地质ItasCADicad枢纽、工厂CATIAV5R21Part、Product电气博超STDdwg工民建、市政、基础设施Revit2014rvt、rfa文件浏览功能与项目相关的资料（图纸、说明书等）例如：PDF，MSOffice系列，BMP，TXT等，都可以上传至系统中，以文件夹/列表的形式呈现，供用户进行浏览查看；平台采用统一的二维图纸浏览器在WEB网页上浏览，查看过程中，可以对模型旋转、缩放、平移等操作。此外，系统提供了与Windows系统文件夹相似的文件存储结构，首先建立文件组织结构，然后再上传三维模型和二维文档到数字化移交平台。如果上传同名文件，会自动提示是否升版，还可以查看文件的历史版本。平台具备精确查询、模糊查询，支持自定义的组合查询，能实现一键式信息查询。双击即可实现查看对象信息。自由浏览功能用户可以根据自己的需要，以不同的结构树形式（按系统功能、或者按位置分解）等对模型进行组合，呈现给用户。全景展示对于上传到系统的三维模型，可以根据用户自定义展现形式，实现对抽水蓄能电站的全景展示，可以对上水库、下水库、枢纽布置等水工建筑以及厂区道路的360度全景影像展示，并对电站的位置、地形地貌、周边环境（前提：有三维模型）、水工建筑物布置、厂区道路布局等内容进行展示。实现对进厂交通洞、地下厂房、主变洞、尾闸洞等地下洞室的内部虚拟漫游，对机电设备布置实现三维可视化浏览。模型基本操作基本漫游操作可以对模型进行基本的缩放、平移、旋转、剖切、定位、测量、属性查看、高亮、对象隐藏、对象透明、鹰眼（需要二次开发）等功能，实现模型及文档数据的查询、统计（需要二次开发）、定位等功能。如下图所示：资料关联与模型相关资料的关联、更改、移除，方便及时查看相关资料。属性自定义用户可以根据实际需要，对属性信息进行自定义添加，并与三维模型进行关联操作，方便将各阶段的信息进行录入，查询。对于自定义属性字段，数据可以依次手动输入，也可以将数据导出为外部Excel文件，在Excel中输入后重新导入，更新系统数据。数据维护功能对于机电设备等信息数据，可根据后续运维的情况对设备属性、电子图纸、产品说明书等资料进行数据维护、资料删除或更新。典型浏览功能（二次开发）预先在系统中设置浏览典型路径，通过典型路径的建筑物、设备模型将自动显示相关功能特性、属性以及与之关联的相关资料数据。运行、检修模拟（二次开发）实现对主要机电设备的工作原理、结构特点、典型操作步骤、操作要点等内容进行模拟，对主要机电设备的拆卸、安装顺序以及检修要点、部件的装配和整机调试等内容进行模拟。对检修常用工艺、专用工器具操作、常用检修材料选用等内容制作可视化方面的仿真模拟，并通过模拟系统的搭建，实现运行、检修人员的在线培训和实战考核功能。状态展示（二次开发）根据需求的梳理，状态展示分为静态状态信息展示和动态状态信息展示两部分：静态状态展示：设备出厂日期、安装日期、使用寿命、检修周期、测点布置的信息展示；实现泵阀动作频率的信息展示；实现对机电设备的检修、维护、更管信息记录展示；建立故障类比分类、故障表现现象、导致原因、解决措施与设备位置或设备类型的对应关系，并对重点部位故障发生原因、发生故障案例展示说明。动态状态展示：上库面板堆石坝、下库面板堆石坝渗流、应力的信息展示；实现泄洪洞等泄水建筑物水文及水力学的信息展示；实现库岸边坡变形的监测数据展示；实现水轮机、发电机等主要设备振动、摆度、位移的信息展示；实现油罐的温度、流量、压力、液位的信息展示；对于静态信息展示，只需要通过属性的自定义，及对自定义属性的及时维护（数据的录入、管理），即可实现静态状态展示。在移动端数据录入过程中，可以采用移动端扫码方式，快速定位到对应设备，并录入相关数据信息，Web网页端数据实时更新。对于动态信息的展示，需要通过相关传感器硬件的结合，通过一定的数据协议，将传感器中的数据读取过来，并实现动态展示。组织架构和人员管理创建数据化移交平台相关各方的组织（包括组织分支机构）与人员。用户可通过WEB端登录到数字化移交平台。如下图所示：安全体系PIMCenterHandover的权限体系包括系统认证、功能权限管理及数据权限管理。系统认证是指针对用户登录系统的认证。PIMCenterHandover支持多种用户的认证方式，便于单点登录的实现。其认证方式不仅包括传统的用户名，密码验证，同时支持其他认证方式，如基于LDAP的认证，Window域认证，CA认证等。并且支持一次性或一定时间内的临时认证。经过PIMCenterHandover管理员新增用户并启用该账号后，方可通过WEB浏览器登录数字化移交平台。功能权限管理是针对基于用户、角色、资源的配置，实现权限控制。平台将业务功能点、菜单、操作按钮及外部调用接口等配置为系统资源，将具有相同业务功能的用户配置为角色或组，通过对角色和资源配置实现用户权限的控制。可以根据工程项目数字化移交不同的工作职责和责任范围配置不同的角色，并确定角色的系统设置权限。例如给设计人员赋予自定义目录权限。数据权限管理是针对关系数据，文档及非关系数据的权限控制，包括针对于数据的创建、修改、删除、上传、下载、状态改变等操作的控制。根据具体数据类型的不同，开发平台支持用户自定义数据权限。例如：经过PIMCenterHandover管理员同时给资产类型和三维模型赋予某一组织机构的读写权限，方可对资产类型的属性集进行编辑。系统部署、建设硬件环境数字化移交部署分为数据库服务器和WEB服务器，实际上数据库和应用服务也可以部署在同一服务器上。数据库服务器类别推荐配置CPUInter(R)Xeon(R)CPUE5-26400@2.5GHz2.5GHz内存32G硬盘磁盘阵列8*SCIS700GB（存储空间根据企业实际数据量大小选配）应用（WEB）服务器类别推荐配置CPUInter(R)Xeon(R)CPUE5-26400@2.5GHz2.5GHz内存8G硬盘磁盘阵列8*SCIS600GB软件环境数据库服务器类别推荐配置操作系统WindowsServer2008R2EnterpriseSP1(64位)数据库Mysql5.5应用（WEB）服务器类别推荐配置操作系统WindowsServer2008R2EnterpriseSP1(64位)浏览器IE10及以上，Chrome44及以下版本浏览器JDKJDK1.7系统建设周期实施方案本项目将采用北京达美盛软件股份有限公司标准项目管理体系进行整个项目的实施管理。标准项目实施采用迭代的方式进行，以每两周为一个迭代周期。在一个迭代周期内，必须完成迭代开始时分配的任务，并保证测试通过（可发布状态），以确保及时、高效、统一、成功的实施结果。将大的目标分解为无数个小的目标，小步快跑，保证项目的成功。项目执行由八个独立的阶段组成：项目启动，一期系统开发及一期系统实施，一期验收，二期启动，二期开发和二期系统实施，二期验收。每一个阶段结束是一个阶段性里程碑，下面是对组成每个阶段的主要任务或活动的描述。项目启动实施启动阶段通过定义或进一步明确项目的工作范围和业务目标，建立技术环境，通过项目组成员提供产品培训，奠定成功项目的基础。项目启动阶段的主要任务或活动包括：项目组织机构建立技术环境/架构计划需求分析实施计划制定项目组织机构建立在本阶段，项目组成员要正式的互相介绍，同时要明确工作规范，以确保服务商和客户对于项目的目标能够达成共识。所有的决定，包括进度计划，工作范围变更都要正式的以书面形式提交，咨询顾问和客户项目组中的哪一位负责，以确保一个高质量的项目能够按时的在预算范围内完成。这一活动所提交的内容包括但不限于：组织机构成员名单、联系方式所有工作规范文档组织机构内人员职责分派项目实施记录本需求分析了解用户当前和未来的详细业务需求，了解实时数据库系统、了解设备资产管理信息系统，定义数字化施工控制信息系统的范围和内容。在本阶段主要提交的内容包括：用户需求点评估/需求文档(包括信息和业务数据、流程图、模型、功能需求)用户需求评审报告实施计划制定根据前期对企业的软、硬件环境的了解、用户需求的梳理，制定出一、二期项目实施的工作计划。在本阶段主要提交内容包括：项目具体进度计划系统开发根据需求分析/用户评估中所做的决定，编写与第三方应用的程序接口的详细设计说明。详细说明还包括系统界面和报表的开发或修改。在详细说明阶段，主要提交的内容包括但不限于：概要设计文档概要设计文档评审报告详细设计文档详细设计文档评审报告接口文档代码编写一旦用户审查并批准了详细说明，将开始进行代码的编写，同时进行测试，以保证能够符合在实施方法论中需求分析步骤中所定义的用户的业务行为和过程。代码编写中主要提交的内容包括但不限于：组件设计详细描述文档和测试计划系统测试详细说明和应用设计开发阶段最后的活动是对系统所有方面的完全测试，然后才进入到实施/投产阶段。一个完全的系统测试是非常必要的，它能帮助确保高质量的和一致的系统过程，同时验证过程和应用培训的效果。系统测试由项目组执行，而且所选择的最终用户以前并没有参与实施开发以保证客观性，这样就确保了在将应用推广到整个组织机构和开发