一、智慧電廠

01概念

智慧電廠就是在數(shù)字化電廠的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息化和智能化融合，利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)、清楚地掌握生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)過程的可控性、減少人工干預(yù)、及時(shí)正確地采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)從而科學(xué)地制定生產(chǎn)計(jì)劃、構(gòu)建高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的人性化工廠，最終達(dá)到降本增效提高生產(chǎn)力的目的，是數(shù)字化、信息化、智能化的科學(xué)高效的新型電廠。

 

 

02發(fā)展歷程

從當(dāng)前的數(shù)字化電廠階段再到智能電廠以及未來我們的智慧電廠目標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)過程并非一朝一夕，需要技術(shù)和硬件的不斷迭代更新，也需要人的認(rèn)知以及配套環(huán)境的不斷升級(jí)。但無論如何，這條發(fā)展主線是大家所認(rèn)同也是大家共同追求的目標(biāo)，當(dāng)前主流觀點(diǎn)認(rèn)為我們?nèi)蕴幱跀?shù)字化電廠階段，下一階段是智能電廠，最終目標(biāo)是智慧電廠。

數(shù)字化電廠階段：我們需要完成的是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累，屬于電廠的“數(shù)據(jù)儲(chǔ)備”階段，我們通過基建期的數(shù)字化移交積累原始數(shù)據(jù)，再與電廠DCS、SIS、ERP以及MIS等系統(tǒng)的集成，可以打造一個(gè)數(shù)據(jù)之間存在清晰邏輯關(guān)系的龐大數(shù)據(jù)池。在這個(gè)階段，我們更重要的是要做好基建期的數(shù)字化移交工作，以保證后期運(yùn)行期的數(shù)據(jù)還原并可追溯。

智能電廠階段：我們需要完成的是對(duì)電廠設(shè)備的智能控制，屬于電廠的“數(shù)據(jù)控制”階段，當(dāng)我們有了足夠的數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)與電廠實(shí)體對(duì)象進(jìn)行了關(guān)聯(lián)之后，我們便可以通過收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)分析自動(dòng)判斷是否需要對(duì)某個(gè)諸如開關(guān)等設(shè)備進(jìn)行啟停等操作，這個(gè)階段我們更重要的是做好數(shù)據(jù)分析判斷與物聯(lián)網(wǎng)的搭設(shè)。

智慧電廠階段：是我們數(shù)字化電廠的終極目標(biāo)，當(dāng)電廠積累了足夠的數(shù)據(jù)，以及具備大量的分析判斷算法積累，這個(gè)階段人工智能技術(shù)的自我學(xué)習(xí)能力起到了關(guān)鍵的作用，通過人工智能技術(shù)將大幅度提高計(jì)算機(jī)分析效率，可以更快、更準(zhǔn)的做出判斷并響應(yīng)。

二、數(shù)字化電廠

要實(shí)現(xiàn)智慧電廠的終極目標(biāo)，數(shù)字化電廠建設(shè)是根基。簡單來說就是物理電廠的數(shù)字化孿生電廠。通過現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)將物理電廠的幾乎每一個(gè)對(duì)象進(jìn)行數(shù)字化描述，描述可以分為三個(gè)維度，分別是三維模型、靜態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)。

國內(nèi)外數(shù)字化電廠建設(shè)現(xiàn)狀

01國外數(shù)字化流程工廠現(xiàn)狀

國外（主要指美國）無論是火電、核電還是石油化工領(lǐng)域，其數(shù)字化程度均相對(duì)較高，數(shù)據(jù)在運(yùn)維階段應(yīng)用較為充分，但是由于新建工程較少，后期在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面不占優(yōu)勢(shì)。

02國內(nèi)數(shù)字化流程工廠現(xiàn)狀

國內(nèi)流程工廠領(lǐng)域，相對(duì)國外數(shù)字化程度有一定差距，大部分處在傳統(tǒng)數(shù)字化階段（傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)路線），孿生數(shù)據(jù)之間并未充分互聯(lián)互通。其中核電是相對(duì)數(shù)字化程度較高的領(lǐng)域，數(shù)字化集成相對(duì)較高；石油石化最早進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)；火電領(lǐng)域起步相對(duì)較晚，數(shù)字化程度并不高，并且數(shù)字化系統(tǒng)相對(duì)分散�？傮w來講，在數(shù)字化建設(shè)領(lǐng)域均需要進(jìn)一步提升。

03數(shù)字化孿生工廠建設(shè)痛點(diǎn)

在流程工廠領(lǐng)域，由于工程體量龐大，涉及機(jī)構(gòu)復(fù)雜，牽涉技術(shù)繁多等因素，導(dǎo)致在進(jìn)行數(shù)字化電廠建設(shè)過程中遇到諸多困難，（這里只從數(shù)據(jù)層面進(jìn)行分析）痛點(diǎn)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)孤島和信息傳遞丟失兩方面。

 

 

▉ 數(shù)據(jù)孤島

a、設(shè)計(jì)軟件不兼容

在設(shè)計(jì)階段，不同的設(shè)計(jì)院使用的設(shè)計(jì)軟件系列都有會(huì)有差異，有的設(shè)計(jì)院喜歡用AVEVA系列，有的設(shè)計(jì)院喜歡用鷹圖系列，甚至還有的喜歡用歐特克系列。而這些不同的設(shè)計(jì)軟件之間并不兼容，比如我們不能用PDMS軟件打開PDS模型，但往往我們可能同一個(gè)工廠三維設(shè)計(jì)時(shí)使用的軟件既有PDMS、也有CATIA，甚至還有Revit等等。剛才所說的三維設(shè)計(jì)軟件品類只是此類軟件種類的冰山一角，這些不同軟件產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)格式之間互不兼容導(dǎo)致眾多數(shù)據(jù)孤島的存在，所以這也是我們?yōu)槭裁葱枰�做兼容各類格式的集成平臺(tái)的重要原因。（數(shù)據(jù)兼容不僅指的是對(duì)三維模型的兼容，更重要的是對(duì)數(shù)據(jù)的解析，也是最難的部分。不同的數(shù)據(jù)解析難度不同，比如對(duì)于PDMS的數(shù)據(jù)解析我們可以做到無縫兼容，而大部分供應(yīng)商可能無從下手，這取決于設(shè)計(jì)軟件廠商的底層數(shù)據(jù)庫架構(gòu)以及供應(yīng)商的數(shù)據(jù)處理能力）

b、三方數(shù)據(jù)不共享

流程工廠的協(xié)同三方（設(shè)計(jì)、采購施工、運(yùn)維）由于使用的功能性軟件各不相同，設(shè)計(jì)院使用的是設(shè)計(jì)軟件，工程公司常用的是工程管理軟件，運(yùn)維單位常用的是運(yùn)維系統(tǒng)軟件，而這些不同功能性軟件之間的數(shù)據(jù)并不能共享，目前的三方協(xié)作狀態(tài)可能大多通過PDF、Excel、Word等圖文圖檔格式，這類文件多數(shù)情況下并非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，難以被利用。

C、三方協(xié)同不實(shí)時(shí)在線

由于三方使用的功能性軟件定位不一致，所以不同功能軟件之間的通信是被孤立的，比如工程建設(shè)階段的管理軟件數(shù)據(jù)信息無法加載到設(shè)計(jì)院提供的三維模型，而設(shè)計(jì)院提供的三維模型里面的設(shè)計(jì)信息工程管理軟件也無法識(shí)別，以核電工程為例，可能設(shè)計(jì)院三維設(shè)計(jì)軟件生產(chǎn)的材料報(bào)表以紙質(zhì)形式報(bào)送給工程公司，而工程公司需要手動(dòng)將材料清單中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)手動(dòng)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，即便手動(dòng)轉(zhuǎn)換完成，也無法保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)有效性，因?yàn)橹虚g的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)非實(shí)時(shí)在線，而是線下流轉(zhuǎn)。

▉ 信息數(shù)據(jù)丟失

● 數(shù)字化移交形式導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失/失真

由于組織架構(gòu)或者關(guān)于商業(yè)方面（如合同約定）的原因，往往移交的內(nèi)容是非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，通常附件是掃描件的形式，這類數(shù)據(jù)只能作為存檔格式，不能轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，由此必然會(huì)導(dǎo)致數(shù)字化的數(shù)據(jù)部分丟失，當(dāng)然，如果投入人力進(jìn)行轉(zhuǎn)化，也將難以避免數(shù)據(jù)的丟失或者失真，就算是能夠人工恢復(fù)，也會(huì)需要投入不少人力，而且還不是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這種單向斷層式的數(shù)據(jù)傳輸方式，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)恢復(fù)或還原的各項(xiàng)成本增加，數(shù)據(jù)的價(jià)值不能充分利用。通過一體化平臺(tái)可以很大程度上打通這類通道并且是雙向傳輸，提高數(shù)據(jù)價(jià)值，減少數(shù)據(jù)浪費(fèi)。

● 如何解決？

前面我已經(jīng)從數(shù)據(jù)層面講述了我們電廠數(shù)字化的主要難度，當(dāng)然，要做好一個(gè)數(shù)字化電廠，光從技術(shù)上下功夫是不夠的，這會(huì)涉及到很多方面，包括人員因素、管理因素、EPC總承包模式、合同、標(biāo)準(zhǔn)、硬件等等。在這里我們只從技術(shù)角度簡單提出實(shí)施前的建議：

1、完善電廠三維建模范圍要求和深度

包括設(shè)計(jì)院、設(shè)備廠建模范圍，地上、地下管道和設(shè)備建模深度、屬性信息要求。

2、完成數(shù)字化移交規(guī)范

包括移交的時(shí)間進(jìn)度要求，以及三維模型、圖紙資料、廠家資料、調(diào)試報(bào)告等文件資料格式和內(nèi)容等。

3、完成三維數(shù)字化移交計(jì)劃方案

包括移交進(jìn)度、人員安排、系統(tǒng)部署、上線時(shí)間，模型資料導(dǎo)入系統(tǒng)，開發(fā)計(jì)劃、培訓(xùn)服務(wù)等。

4、KKS編碼需規(guī)范統(tǒng)一

5、業(yè)主主導(dǎo)、專人負(fù)責(zé)

6、基建期一定要做好數(shù)字化移交工作

7、其他

從企業(yè)的角度出發(fā)，最終評(píng)判的標(biāo)準(zhǔn)肯定是企業(yè)效益，這也可以從側(cè)面檢驗(yàn)市面上不同技術(shù)路線或者數(shù)字化產(chǎn)品是否最終經(jīng)得起市場(chǎng)考驗(yàn)。所以要做好三維數(shù)字化信息管理平臺(tái)，首先的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該是為企業(yè)降本增效。無論是對(duì)于全周期的任何一個(gè)參與方，都希望通過精細(xì)化管理提高管理水平，帶來效益，而這一切的前提一定是需要一個(gè)包羅萬象并可追溯的的大數(shù)據(jù)庫，并通過可視化降低溝通成本，將平臺(tái)與業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，最終降本增效。只有通過平臺(tái)+服務(wù)的模式融入用戶的管理模式，有的放矢，才能最終為用戶帶來價(jià)值。

工具軟件只是管理工具，對(duì)于用戶而言，個(gè)人認(rèn)為數(shù)字化電廠的核心在于管理創(chuàng)新，但是我們的平臺(tái)可以更好的輔助用戶的數(shù)字化管理，提高企業(yè)管理水平降本增效。對(duì)于我們而言，做好真正有價(jià)值的數(shù)字化平臺(tái)等工具，更好的融入用戶管理體系，才是我們平臺(tái)的靈魂。

圖為鑄劍，用戶御劍，手中有劍似無劍，心中無劍似有劍，人劍合一，才是劍術(shù)至高境界。

三、數(shù)字化移交平臺(tái)

01國外數(shù)字化移交平臺(tái)

當(dāng)前國外主流移交平臺(tái)主要有：Foundation(鷹圖)、VNET(AVEVA)、COMOS（西門子），都有其自有體系的軟件，包括三維/二維設(shè)計(jì)軟件、移交平臺(tái)等。在軟件解決方案方面相對(duì)國內(nèi)供應(yīng)商比較成熟，但是其不足之處也很明顯：

1、商業(yè)及數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)

只要是國外的工業(yè)軟件，大多可能存在商業(yè)和數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)，而且最近表現(xiàn)尤為突出，頻發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)新聞足以證明民族自主核心的重要性。比如最近美國對(duì)中國限制核技術(shù)銷售（工業(yè)軟件也涉及）事件、Google的安卓系統(tǒng)收費(fèi)事件、中興事件等等。如果哪天國外廠商針對(duì)工業(yè)軟件突然對(duì)中國實(shí)施制裁，對(duì)于已經(jīng)依賴于其軟件進(jìn)行管理的企業(yè)將如何破局？是否會(huì)完全喪失控制權(quán)？

2、價(jià)格高昂、存在強(qiáng)制年費(fèi)現(xiàn)象

由于基本上處于市場(chǎng)主導(dǎo)地位，國外大部分軟件價(jià)格定價(jià)相對(duì)高昂，而且存在個(gè)別廠商強(qiáng)制年費(fèi)現(xiàn)象，數(shù)字化移交的費(fèi)用動(dòng)輒幾百萬甚至上千萬，這些費(fèi)用在后續(xù)的電廠中能否創(chuàng)造出同等的價(jià)值尚不確定。

3、數(shù)據(jù)兼容性不高

國外的軟件廠商內(nèi)部數(shù)據(jù)兼容性比較好，但是廠商之間的兼容性不足，各自為戰(zhàn)，對(duì)于民族廠商來講是一個(gè)機(jī)遇。可以以數(shù)字化移交平臺(tái)作為突破口，解決下游數(shù)據(jù)問題。不必受制于國外廠商。

4、開發(fā)性不足

國外廠商的軟件大多寫的比較封閉，所以開放性不足，對(duì)于需求企業(yè)來講，很難有一款軟件能夠適用任何企業(yè)或者項(xiàng)目，需要平臺(tái)有足夠的開發(fā)性才能有的放矢，將軟件融入生產(chǎn)管理。

02國內(nèi)數(shù)字化移交平臺(tái)技術(shù)路線

當(dāng)前國內(nèi)主流數(shù)字化移交平臺(tái)不多，其主要移交技術(shù)路線有三類：

1、引擎封裝

第一類基于Unity3D或者UE4游戲引擎進(jìn)行封裝，此類封裝移交方式優(yōu)點(diǎn)在于視覺效果足夠優(yōu)秀，但是大多無法加載百萬級(jí)模型對(duì)象。第二類基于Techsoft引擎進(jìn)行封裝，此種封裝方式適用于機(jī)械類產(chǎn)業(yè)，這由引擎本身的定位決定。這兩種技術(shù)路線視覺效果表現(xiàn)優(yōu)秀，不足之處均在于對(duì)電廠全廠三維模型的加載和數(shù)據(jù)庫的還原面臨較大壓力。

2、軟件封裝

最初大家大部分移交方式可能是通過Navisworks（以下簡稱NW）客戶端的方式進(jìn)行移交，個(gè)別廠商可能對(duì)NW二次開發(fā)之后進(jìn)行貼牌銷售，換湯不換藥。其優(yōu)秀之處在于兼容性較好，能夠兼容較多的模型格式，但是這類客戶端的沉重移交方式已經(jīng)被現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)式的輕移交方式慢慢替代，此類技術(shù)路線與“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念和發(fā)展趨勢(shì)逐漸背離。

3、自主研發(fā)

前面所述的兩類移交方式技術(shù)路線方面雖然都有其優(yōu)缺點(diǎn)，不能一概而論，但是真正最致命的是其底層核心，三維引擎底層核心的重要性不亞于手機(jī)中的芯片，一旦芯片被禁用，手機(jī)系統(tǒng)將徹底無法運(yùn)行，或者需要付出更大的代價(jià)進(jìn)行彌補(bǔ)甚至無法彌補(bǔ)。

國產(chǎn)化移交平臺(tái)研發(fā)是符合國家、民族、企業(yè)利益的事業(yè)，即便再難，也是一道繞不過的坎，而要做好國產(chǎn)化平臺(tái)，不能視短期利益，只有從引擎底層開始研發(fā)，才能筑好根基；一步一腳印，穩(wěn)步前進(jìn)，才能換來長遠(yuǎn)發(fā)展。

既要換湯，更要換藥！

四、國產(chǎn)T-Plant平臺(tái)

01圖為三維數(shù)字化工廠信息管理平臺(tái)簡介

圖為T-Plant自主平臺(tái)是一款全周期三維數(shù)字化信息管理平臺(tái)，通過對(duì)全周期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成并轉(zhuǎn)換為三維數(shù)字可視化資產(chǎn)，遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)（如ISO15926、GB/T32575）依編碼（如KKS編碼）為依據(jù)，打造為三維數(shù)字可視化檔案系統(tǒng)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源、關(guān)聯(lián)查詢、二三維聯(lián)動(dòng)及各類擴(kuò)展定向開發(fā)功能。

從數(shù)據(jù)的底層特性來講，T-Plant平臺(tái)是一款真正的數(shù)字化電廠平臺(tái)，而不是數(shù)據(jù)化平臺(tái)。

 

 

02 T-Plant平臺(tái)功能

 

 

平臺(tái)具備六大功能，分別如下：

1、資產(chǎn)對(duì)象三維展示

能夠?qū)⒉煌�三維設(shè)計(jì)軟件的數(shù)據(jù)（包括模型和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）進(jìn)行集成并三維可視化，可支持達(dá)10G左右的模型，整個(gè)電廠加載毫無壓力。

2、關(guān)聯(lián)查詢

通過自主研發(fā)的搜索引擎，可實(shí)現(xiàn)二維（CAD、圖文圖檔資料）與三維聯(lián)動(dòng)，并可進(jìn)行關(guān)鍵字檢索，以編碼為中心，實(shí)現(xiàn)所有關(guān)聯(lián)信息秒級(jí)查詢。

3、三維漫游

使用PC、手機(jī)、平板登陸網(wǎng)頁即可實(shí)現(xiàn)三維漫游功能

4、數(shù)據(jù)管理和整合

T-Plant強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合和管理功能，可實(shí)現(xiàn)PDMS等三維設(shè)計(jì)軟件的無縫集成，打破軟件之間的信息孤島。

5、剖切、測(cè)量、標(biāo)記、試圖功能

具備常規(guī)三維軟件的通用操作功能

6、應(yīng)用集成

T-Plant的高擴(kuò)展性是其核心優(yōu)勢(shì)之一，用戶可有針對(duì)性的進(jìn)行二次開發(fā)或集成，能夠有的放矢，將信息管理真正的融入生產(chǎn)管理。

03 T-Plant平臺(tái)優(yōu)勢(shì)——開放性與兼容性

● 良好的系統(tǒng)對(duì)接能力，方便與其他系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)對(duì)接，支持模型數(shù)據(jù)多系統(tǒng)協(xié)同與共享

● 開放的API，方便用戶自主二次開發(fā)

五、案例應(yīng)用

案例：丹河電廠2X100萬千瓦機(jī)組

 

(新媒體責(zé)編：shang080503)