在天正设计数字化交付负责人看来,企业在建设“数字化工厂”继而迈向“人机一体化智能系统”的进程中,实现工程建设项目的“数字化交付”至关重要。数字化交付既是设计院数字化转型的重要标志,也是帮助业主接收和管理数据资产、为数字工厂建设提供数据基础的必由之路。

  金秋十月的杭州,空气中氤氲着桂花的香气,e-works记者走进位于西溪湿地北侧的浙江省天正设计工程有限公司(简称天正设计),探秘其践行数字化交付的历程和经验。

  作为省级设计院,天正设计前身是成立于1958 年的浙江省石油化工设计院,2002年改制之后,成为一家以技术为核心的工程设计咨询和工程总承包业务并举的科技型企业。2008年,天正设计成为中国中化集团成员企业。

  在同行业、同规模设计院中名列前茅的天正设计,在化工医药行业具有鲜明的技术特色和优势。天正设计总经理助理裘江和记者说,在医药行业100强中,近40%的企业与天正设计有业务往来。值得一提的是,2019年度全国优秀医药工程设计项目推优评审中,天正设计一举斩获了4个奖项,其中荣获一等奖一项。

  不仅如此,天正设计于2019年成立了数字化设计研究院,按下了数字化转型的快进键,开始为业主提供数字化交付、可视化工程协同管理及智能工厂等一揽子解决方案。

  根据德国工程师协会的定义——数字化工厂是由数字化模型、方法和工具构成的综合网络,包含仿线D/虚拟现实可视化,通过连续的、不中断的数据管理集成在一起。数字化工厂集成了产品、过程和工厂模型数据库,通过先进的可视化、仿真和文档管理,以提升产品的质量和生产的全部过程所涉及的质量和动态性能。

  这其中,可视化是数字化工厂不可或缺的要素。这也代表着,构建数字化工厂过程中,设计院和实施工程单位采用数字化交付的方式尤为重要。

  作为天正设计数字化设计研究院负责人,裘江十分笃定数字化交付的价值:“工程建设项目的数字化交付,是勘察设计企业核心竞争力的主要体现之一,同时也是帮助业主构建数字化工厂,进而实现智能工厂、人机一体化智能系统的重要数据来源及数据基础”。

  那么,何为数字化交付?顾名思义,区别传统工厂工程设计(以纸介质为主体)的交付方式,数字化交付指的是通过数字化集成平台,将设计、采购、施工、调试等阶段产生的数据、文档、模型以标准数据格式提交给业主的交付方式。

  近年来,随着电子信息技术和网络技术的持续不断的发展,各大设计院为了设计、审查、施工全套工艺流程更便捷,竞相开始筹划和实践“数字化交付”。

  在这个过程中,很重要的一个环节是基于数字化设计系统开展工程设计项目,将设计过程中的二维和三维设计数据实现基于位号的结构化数据集成及多专业协同,同时实现基于位号的非结构化设计、供应商、施工等文档的关联,在交付时向业主整体移交。

  尽管数字化交付概念由来已久,但在国内真正意义上落地的数字化交付项目并不普及。天正设计数字化设计研究院副院长宰斌和记者说,国内只有大石化、电力等行业中的一些大规模的公司对数字化交付有所涉猎,具体到医药行业,国内还没有成功落地的案例。

  一是标准执行不足。对比德国来看,德国一向实行严谨的工业标准体系,譬如德国标准化学会所制定的标准涉及建筑、采矿、冶金、化工、电工、安全技术、环境保护等几乎所有工程领域,每年发布上千个行业标准;同时德国还建立有严格的质量认证和监督管理体系。有了这些标准和执行做支撑,即使德国不怎么提数字化交付的理念,其工程建设项目依然能够获得较高水平的管控。

  好消息是我们的祖国逐渐重视工程建设项目的数字化交付,2018年颁布《石油化学工业工程数字化交付标准》GB/T51296-2018,已经于2019年3月1日起实施。

  其次,数字化交付是一把手工程。客观来讲,所有的信息化、数字化投入最终是为企业经营管理服务的。而企业是一个集权的盈利组织,一把手在企业经营管理中发挥着决定性作用。从这个意义上来说,数字化交付必须是一把手工程。但现阶段来看,很多业主的一把手仍处在接受和认同数字化技术价值的过程中。

  第三,“伪数字化交付”尚待摈弃。我国大多数企业的数字化建设尚处于初级阶段,由于各企业的基础水平、目标任务等参差不齐,造成了数字化交付的深度、水平差异较大。需要强调的是,将项目文档扫描成PDF进行电子化交付、建立设计和施工阶段的数据模型但彼此割裂、或是构建一些无法交互的三维模型都是“伪数字化交付”,只有实现项目全寿期的三维可视化乃至沉浸式虚拟体验、设计和施工的数据模型完全统一、并在工厂运维中可以充分的利用前期数据模型才是真正意义上的“数字化交付”。

  告别“伪数字化交付”,拥抱真正意义上的数字化交付,要实现数据、文档和三维模型的全生命周期管理。

  首先是数据交付。交付的数据包含工厂对象的属性值、计量单位、工艺数据报表模板、设备数据表模板、仪表数据表、电缆库、安装图等信息,交付的数据应按类库的要求做组织,工厂对象的数据内容涵盖设计、采购、施工阶段的基本信息。

  其次是文档交付。采用统一格式的电子文档,电子文档与原版文档一致,能够很好的满足业主对文档质量的要求,同时要包含各类协同工作的规定、手册、修改单等。

  更重要的是三维模型交付。三维模型作为数字化交付后台数据、文档、信息的可视化载体,作为用户直接用的交互窗口,在数字化交付过程中有着重要的作用。三维模型信息与交付的数据、文档中的信息一致,能够在交付平台中正确、迅速的读取和显示。

  从数字化交付的内容能够准确的看出,数字化交付需要将设计阶段、采购阶段、施工阶段的数据渐进式地积累起来,这样的一个过程绝不是一蹴而就的,甚至是一个漫长的过程。宰斌总结称,“数字化交付主要有三方面的价值:首先,基于数字化交付平台,能够在设计阶段统一所有的设计标准;其次,在建设周期内,可实现现场进度、变更管理、风险预警等所有过程的可视化;第三,对资产数据来进行统一的管理,实现真正意义上的全面管控。”

  更重要的是,数字化交付以庞大的数据信息作为基础,在数据整合、检索、提取等方面比传统的工厂建设和运营优势显著,对后期运行、维护、减少相关成本、提高效率等方面有显著的促进作用。

  数字化交付在工厂的设计、建设和运维等各个阶段发挥着及其重要的作用,对工厂的退役同样意义重大。以化工厂的退役来例举,只有数字化交付的数据模型足够详细和完整,其各种厂房、机械设备、管线、结构、电器等才能得到尽可能环保的拆除和处理;如果是核电厂,退役后的放射性废物处置同样需要前期的数据模型予以支撑。

  天正设计的信息化和数字化布局非常早。一方面,基于内部的“数字天正”系统为公司的精细化管理提供支撑;另一方面,通过应用数字化技术为业主提供越来越完善的解决方案和服务。

  早在2005年,天正设计从台塑系列项目就开始做三维数字化工程设计。经过十多年的探索与实践,目前已在医药、精细化工、新材料、空分、液体储运等多个行业开展三维数字化工程设计。

  挑战随之而来。在深化三维数字化技术应用的过程中,特别是在数字化交付的大势所趋下,天正设计不得不面对三维模型体量大、浏览慢,交付内容多、利用困难、管理困难,以及审查过程冗长且效率低等问题。

  宰斌坦言,这也是大多数企业在践行数字化交付进程中必须面对的难题。具体来看,这样一些问题体现在:

  三维模型体量大,浏览慢:工厂三维模型格式众多,普通电脑浏览起来卡顿严重。

  交付内容繁多,利用困难:在数字化交付过程中,业主要收到海量的数据与文档,数据查询无异于大海捞针。

  模型和文档管理困难:图纸、模型的审查意见难追踪;数据的一致性、完整性、合规性难保证;模型、文档和数据之间的关联关系难梳理,后续管理困难。

  数据格式不一致,标准千差万别:由于项目参与方众多,各方数据格式不一致并且标准也各有差异,加大了数字化交付难度。

  校审过程冗长:数字化交付往往要经历多次审核。但是,项目各参与方众多,组织起来是一件有难度的事情,一个环节拖沓就会影响整个审查进度。

  特别是近几年,天正设计快速地发展的业务实施过程中,随着设计理念的持续不断的发展,所采用的的三维设计手段也在不断的推陈出新,已经从专注与生产的全部过程的点型三维设计,发展到了基于同一三维空间下各专业协同作业的面型三维设计。

  在这个过程中,天正设计与资产全寿期数据管理(ALIM)平台提供商达美盛建立了合作伙伴关系,借助其可视化、轻量化等核心技术,为天正设计打造了基于工程和运维一体化数据的数字化交付平台。

  以eZOrtho三维全自动切图标注系统为例,通过将不同设计平台的三维模型输出到AutoCAD平台,继而以统一标准的方式来进行全自动平面出图和标注;eZWalker三维可视化审阅软件则能够完全满足多种三维模型格式的解析、极致轻量化、模型审查、碰撞检查、施工模拟等多种应用场景。

  而基于达美盛PIMCenter工厂资产全寿期信息管理平台,使得业主、承包商、分包商、供应商与实施工程单位等能够在一体化平台中协同工作,免去不同格式、系统、平台数据相互转化等繁琐的过程,有效地提高沟通和协同效率。

  得益于这些先进工具和软件的支撑,2019年,天正设计正式成立了数字化设计研究院,负责公司数字化设计类项目的经营、生产、技术一体化运行,通过提供数字化交付、可视化工程协同管理及智慧工程解决方案,为业主提供覆盖设计、施工、竣工、运维等项目全生命周期数字化服务。

  裘江说,数字化设计研究院尽管是天正设计的支持保障部门,但在公司数字化战略中扮演了重要的角色,研究院的成立也按下了天正设计数字化转型的加速键。

  目前,天正设计数字化设计研究院的职能包括:三维协同设计——在多专业融合的环境下进行三维设计;可视化工程协同云平台——以可视化的视角、充分协同的方法,实现“云审图、云审模、云办公、云协同”,辅助施工管理;工程数字化交付——制定医药及精细化工行业数字化交付统一规定,为用户更好的提供多种形式的数字化交付服务;工厂智能运维平台——以用户的实际的需求为出发点,提供涵盖“安全、人员、设备、资产”现代工厂智能运维平台。

  一定程度上来说,数字化交付推动了天正设计业务模式的改变和进步,更重要的是,基于数字化交付构建的“数字孪生工厂”,能够在一定程度上帮助业主从源头上掌握工厂运行管理数据,并以设计数据为基础实现工厂数字化,同时开展现代化的工厂运维管理及设备资产管理,以此来实现工厂全生命周期的数字化管理。

  宰斌和记者说,天正设计正致力于探索数字孪生工厂的建设。当然,这需要以更加精细化和标准化的数字化交付为前提。以三维协同设计与可视化工程协同、以及数字化交付为基础,数字孪生工厂将可以更好地帮助业主实现全生命周期的智能运维。

  时间来到2019年5月,天正设计举办了一期原料药智能工厂建设实践论坛,首次面向医药行业企业提出数字化交付的理念。在论坛上,天正设计的专家们分享了原料药生产线的设计和智能化策略、工厂数字化交付策略,以及工厂资产全寿期信息管理策略等内容,为建设高水平原料药基地带来了一场工程设计理念及实践的思想盛筵。

  实际上,天正设计六十多年来一直活跃在国内制药工程领域,承揽了一千多项制药工程建设项目,项目类别涵盖化学原料药、医药中间体、生物生化制品、基因工程、中药、大输液及各类药物制剂、医疗器械、药用包装材料、保健品、兽药及添加剂、医药商业、生物安全厂房(实验室)等诸多领域。

  新工厂的建设,都需要超乎想象的配合与协作。传统模式下,业主、设计院、还有EPC总包商,这三者通常基于各自的系统工作。想要实现协同工作,相互之间只有通过签技术协议来保证数据的一致。

  如今,天正设计利用在2019年正式推动的数字化交付平台,正在打破这些孤岛和壁垒。

  例如在金华康恩贝的原料药搬迁项目上,天正设计通过可视化云协同系统、数字化交付系统的定制、配置、维护和技术上的支持,对数字化交付标准规范的编制,同时对模型、文档、数据来进行采集、检查、上传和关联关系建立,以及建设期相关系统的数据集成和展示,最终实现项目设计进度、施工进度、安装进度、流程任务、HSE情况、质量情况、采购进度和费用等全方位的管控。

  裘江和记者说,即将于2021年完工的金华康恩贝项目,有望成为国内医药行业第一批真正意义上实现数字化交付的项目。

  这一项目所产生的正面作用,将对医药企业迈向更深入的数字化进程起到示范作用。毫无疑问,数字化交付是建设数字化工厂、智能工厂的核心基础。通过药企工厂的数字化交付,将助力数字化工厂的建设,以打造成为更先进、智能、环保的制药基地。