摘要：在各行各業數字化轉型的大潮中(zhōng)，工(gōng)程公(gōng)司仍是以卷冊形式向生産(chǎn)企業交付工(gōng)程資料，工(gōng)程設計、建造期的信息數據，無法被生産(chǎn)企業的生産(chǎn)、運維、MES、PCS等系統直接利用(yòng)，即工(gōng)程交付存在信息屏障，是目前鋼鐵行業數字化轉型中(zhōng)面臨的行業困境，數字化交付技(jì )術是解決這一行業困境的關鍵技(jì )術。本文(wén)從數字化交付的概念入手，剖析了數字化交付過程中(zhōng)數據基礎、數據組織、數據交付等内容，從而實現工(gōng)程數據“數字檔案館”形式的集中(zhōng)交付。

　　關鍵詞：數字化交付、數據基礎、數據組織、工(gōng)廠對象、編碼、類庫

　　基金項目：中(zhōng)國(guó)五礦科(kē)技(jì )專項計劃項目（2020ZXA01）；

　　引言

　　近年來，國(guó)家不斷推出各項政策推動數字化技(jì )術發展與應用(yòng)。2020年9月，國(guó)務(wù)院國(guó)資委正式印發了《關于加快推進國(guó)有(yǒu)企業數字化轉型工(gōng)作(zuò)的通知》，就推動國(guó)有(yǒu)企業數字化轉型做出全面部署，強調了進一步強化數據驅動、集成創新(xīn)、合作(zuò)共赢等數字化轉型理(lǐ)念，要建設基礎數字化技(jì )術平台，以技(jì )術賦能(néng)，全面推進數字産(chǎn)業化發展。

　　2015年，工(gōng)業和信息化部、國(guó)家标準化管理(lǐ)委員會聯合發布了《國(guó)家智能(néng)制造标準體(tǐ)系建設指南（2015年版）》，其中(zhōng)智能(néng)工(gōng)廠部分(fēn)包含建設規劃、系統集成、智能(néng)管理(lǐ)、智能(néng)生産(chǎn)等，并未包含數字化相關内容。2018年，發布了新(xīn)版本的指南，智能(néng)工(gōng)廠部分(fēn)加入了智能(néng)工(gōng)廠的設計、建造和交付标準，其中(zhōng)數字化交付成為(wèi)智能(néng)工(gōng)廠交付的關鍵标準，主要内容包括交付内容、深度要求、流程要求等交付标準，從而确保建成的智能(néng)工(gōng)廠達到預定建設目标，交付數據資料滿足智能(néng)工(gōng)廠運營維護要求[1]。2021年，《指南》再次更新(xīn)，專注于智能(néng)工(gōng)廠設計和智能(néng)工(gōng)廠交付，數字化交付依然是智能(néng)工(gōng)廠的關鍵技(jì )術。從指南的曆年變更中(zhōng)，我們不難看出，推進智能(néng)制造，數字化是智能(néng)化的基礎，推進鋼鐵行業數字化轉型，其關鍵是工(gōng)程的數字化交付。

　　但目前工(gōng)程公(gōng)司仍是以卷冊形式向生産(chǎn)企業交付工(gōng)程資料，工(gōng)程設計、建造期的信息數據，無法被生産(chǎn)企業的生産(chǎn)、運維、MES、PCS等系統直接利用(yòng)，即工(gōng)程交付存在信息屏障，隔斷了數據信息的傳遞，造成人力及數據資源的極大浪費，這是目前鋼鐵行業數字化轉型中(zhōng)的行業困境。解決這一困境的關鍵在于實現工(gōng)程建造期的數字化交付，建立工(gōng)廠的數字地圖，實現工(gōng)程數據“數字化檔案館”形式的集中(zhōng)交付。其技(jì )術路線(xiàn)如下圖所示：

　　1數字化交付概念解析

　　數字化交付目标為(wèi)實現工(gōng)程數據“數字化檔案館”形式的集中(zhōng)交付，建立起工(gōng)廠的數字地圖。如何建立工(gōng)廠數字化地圖，可(kě)以借鑒百度地圖、高德(dé)地圖等電(diàn)子地圖的構建。通過電(diàn)子地圖，我們可(kě)以查看某個場所的名(míng)稱、地點、附近的美食、酒店(diàn)信息等，并且，顯示的信息根據場所類别有(yǒu)所不同，比如酒店(diàn)顯示的信息為(wèi)房型、價格，飯店(diàn)顯示的信息為(wèi)菜品、人均消費，住宅顯示的信息為(wèi)房價等。實際上，電(diàn)子地圖中(zhōng)的每個場所、每個建築在後台都是一個POI點（即“信息點”），通過POI點定義了名(míng)稱、位置信息、類别信息、屬性信息（附近的酒店(diàn)飯店(diàn)商(shāng)鋪等信息）。

　　對于一個鋼鐵生産(chǎn)企業，包含衆多(duō)的生産(chǎn)線(xiàn)與能(néng)源公(gōng)輔系統，每條生産(chǎn)線(xiàn)包含若幹生産(chǎn)設備，每台設備又(yòu)需要供電(diàn)、供水、供氣，生産(chǎn)線(xiàn)設備與各能(néng)源公(gōng)輔系統交織組成了一張工(gōng)廠大網。建立工(gōng)廠的數字地圖，首先，要定義每個工(gōng)廠對象的位置信息，包括工(gōng)廠的空間物(wù)理(lǐ)位置與系統位置；其次，建立工(gōng)廠對象的分(fēn)類，不同的類别建立不同的屬性定義規則；最後，為(wèi)保證工(gōng)程建造期屬性信息傳遞的唯一性與準确性，将屬性信息通過代碼化表達，建立工(gōng)廠物(wù)料編碼規則。

　　2數據基礎

　　從上文(wén)可(kě)以得出，建立工(gōng)廠三維地圖的數據基礎包括：工(gōng)廠對象的位置、分(fēn)類及屬性定義。

　　冶金工(gōng)廠是多(duō)生産(chǎn)單元、多(duō)系統交叉的網狀結構，很(hěn)難将每個工(gōng)廠對象的位置信息準确表達。目前做法是對工(gōng)廠逐層分(fēn)解至生産(chǎn)單元、車(chē)間，車(chē)間内生産(chǎn)線(xiàn)分(fēn)解至分(fēn)區(qū)、機組、子機組、成套設備、設備單體(tǐ)，車(chē)間内系統分(fēn)解至子系統、單體(tǐ)。如此，通過空間分(fēn)解确定生産(chǎn)線(xiàn)設備唯一位置，通過系統分(fēn)解确定公(gōng)輔系統設備唯一位置。即根據空間布置或工(gōng)藝流程，按照一定的分(fēn)類原則和編碼體(tǐ)系進行組織，形成反映工(gōng)廠對象的樹狀結構，這個樹狀結構稱之為(wèi)工(gōng)廠分(fēn)解結構（PBS），工(gōng)廠分(fēn)解結構中(zhōng)的每個節點都是一個工(gōng)廠對象，把這個節點按分(fēn)類原則進行代碼化表達，就是工(gōng)廠位置标識碼。工(gōng)廠PBS分(fēn)解結構如下圖所示：

　　通常一個工(gōng)廠對象具(jù)有(yǒu)十餘條乃至數十條屬性，确保這些屬性信息在工(gōng)程設計、采購(gòu)、建造、交付直至運維的各階段間傳遞的完整性與準确性是一個難點。如果将這些屬性按照一定的規則進行分(fēn)類并代碼化表達，這樣，無論有(yǒu)多(duō)少條屬性信息都會簡化成一條物(wù)料編碼屬性，那麽，工(gōng)程周期各階段，僅需要保證物(wù)料編碼的正确傳遞就可(kě)以了。物(wù)料編碼的示例如下：

　　根據功能(néng)或結構等特征對工(gōng)廠對象分(fēn)類，同類别的工(gōng)廠對象具(jù)有(yǒu)相同的屬性定義，不同的分(fēn)類具(jù)有(yǒu)不同的屬性定義，關聯不同的文(wén)檔，描述工(gōng)廠對象的分(fēn)類、屬性、專業文(wén)檔類型及其關聯關系，稱之為(wèi)工(gōng)廠對象類庫。冶金工(gōng)廠對象一般可(kě)分(fēn)為(wèi)工(gōng)藝設備、公(gōng)輔設備、電(diàn)氣設備、儀器儀表、通信與計算機、起重運輸設備、總圖、管線(xiàn)、其他(tā)設備等。類庫具(jù)有(yǒu)父子繼承關系，子類将繼承父類的屬性。

　　工(gōng)廠标識碼、物(wù)料分(fēn)類及屬性、類庫構成了數字化交付的數據基礎，其中(zhōng)，标識碼是工(gōng)廠對象的唯一标識，物(wù)料編碼是工(gōng)廠對象屬性的标準化表征，類庫是工(gōng)廠對象的數據組織結構。工(gōng)廠對象與PBS、類庫、物(wù)料編碼的關系如下圖所示[2]：

　　3數據組織

　　數字化交付内容包括三維模型、數據及文(wén)檔。

　　目前三維模型的生産(chǎn)方法包括正向設計建模、二維圖紙翻模、傾斜攝影實景建模、三維激光掃描建模等方法，但無論采用(yòng)哪種方法建模，首先應确保工(gōng)廠對象單體(tǐ)的獨立性，可(kě)被獨立識别并可(kě)賦予屬性。其次，模型應根據PBS進行組織，最重要的是，模型中(zhōng)應附帶編碼，包括标識碼與物(wù)料編碼。對于正向設計，鋼鐵設計專業多(duō)、軟件雜，難以建立統一的賦碼機制，可(kě)開發編碼管理(lǐ)平台提供統一編碼規則的數據服務(wù)，設計軟件與編碼平台進行數據集成，實現設計過程的自動賦碼，從而在設計階段為(wèi)工(gōng)程注入數字化基因，成為(wèi)數字化工(gōng)廠的起點。

　　文(wén)檔包括設計、采購(gòu)、施工(gōng)等階段産(chǎn)生的圖紙、數據表、規格書、記錄表等。其中(zhōng)，圖紙包括工(gōng)藝布置圖、設備布置圖、工(gōng)藝流程圖、管道軸測圖、各種系統圖、管道布置圖、電(diàn)纜布置圖等各種施工(gōng)圖，設備總裝(zhuāng)圖，安(ān)裝(zhuāng)圖，易損件、操作(zuò)更換件零件圖等設備設計圖；數據表包括設備表、管道表、儀表索引表等索引類數據表，設備數據表、儀表數據表、電(diàn)氣數據表、閥門規格書等數據表；規格書包括設備說明書、維修手冊、使用(yòng)手冊等各種設備技(jì )術文(wén)件；記錄表包括各種施工(gōng)安(ān)裝(zhuāng)記錄、試驗記錄、試運行記錄、驗收報告等。以上文(wén)檔應設置統一的文(wén)件編号規則，能(néng)夠通過編号解析文(wén)檔分(fēn)類、用(yòng)途、來源等信息，以滿足後期數字資産(chǎn)多(duō)維度查詢功能(néng)，文(wén)件編号應包含标識碼字段，以便自動建立與工(gōng)廠對象之間的關聯關系。

　　一般來講，項目由設計單位、供應商(shāng)單位、施工(gōng)單位等多(duō)方參與共同完成，數字化交付的内容也應包含項目所有(yǒu)參與方在各階段産(chǎn)生的數據、文(wén)檔[3]，需要構建完整的項目信息管理(lǐ)系統，才能(néng)實現各參與方、各階段信息的不斷有(yǒu)序彙集。某項目信息管理(lǐ)系統建設如下：

　　4數據交付

　　所有(yǒu)的模型、數據，都彙聚到數字化交付平台中(zhōng)，形成可(kě)表達工(gōng)廠對象及其關聯關系的“網狀數據”結構，從而實現實體(tǐ)物(wù)理(lǐ)工(gōng)廠的數字重構，依托交付平台實現工(gōng)程信息“數字化檔案館”[4]形式的集中(zhōng)交付。基于交付平台，可(kě)将一個工(gōng)廠逐層分(fēn)解至每一個工(gōng)廠對象，每個節點都挂接了相應的屬性信息及文(wén)檔。交付平台的底層數據組織關系見下圖。

　　交付平台應具(jù)備如下基本功能(néng)：

　　（1） BIM模型解析功能(néng)，可(kě)将不同格式模型文(wén)件的三維形體(tǐ)與屬性信息完整獲取；

　　（2） 數據組織管理(lǐ)功能(néng)[5]，可(kě)按項目要求配置交付标準，包括标識碼規則，類庫規則，可(kě)按項目交付标準組織項目數據；

　　（3） 輕量化三維圖形引擎功能(néng)，交付平台應具(jù)有(yǒu)聯合工(gōng)廠級的模型承載能(néng)力以及較快的模型加載速度。

　　（4） 可(kě)擴展功能(néng)，交付平台預留工(gōng)廠EMS、ERP及MES等數據接口，實現工(gōng)程建造信息到運維系統的無縫銜接，平台具(jù)備自動更新(xīn)能(néng)力，可(kě)獲取存量平台的資産(chǎn)更新(xīn)信息，保證虛拟資産(chǎn)與現實資産(chǎn)的一緻性。

　　基于上述基本功能(néng)，交付平台應具(jù)有(yǒu)一定的數據查詢與應用(yòng)功能(néng)，包括二、三維可(kě)視化工(gōng)廠信息的浏覽、綜合查詢、檢索和測量，全局模式、PBS分(fēn)區(qū)模式、系統模式、角色模式等多(duō)種信息檢索、分(fēn)類查找以及多(duō)條件搜索功能(néng)，支持PC端和手機等移動端浏覽器查閱項目資料的功能(néng)等。

　　5結語

　　數據基礎建設、數據标準化治理(lǐ)是數字化交付的重要基礎工(gōng)作(zuò)，鋼鐵工(gōng)廠從設計、供貨、施工(gōng)安(ān)裝(zhuāng)到運維，參與方衆多(duō)，數字化編碼各成系統，應建立一套統一的數字化編碼标準，構建工(gōng)廠數字化描述的共通語境，打造鋼鐵數字化産(chǎn)業生态圈，推進行業數字化轉型升級發展。（張鶴,王永濤,劉京軍,彭巍,陳馨,韋彬）

　　參考文(wén)獻

　　[1] 中(zhōng)華人民(mín)共和國(guó)工(gōng)業和信息化部.國(guó)家智能(néng)制造标準體(tǐ)系指南[S]

　　[2] 中(zhōng)華人民(mín)共和國(guó)住房和城鄉建設部.石油化工(gōng)工(gōng)程數字化交付标準[S]北京:中(zhōng)國(guó)計劃出版社2018

　　[3]汪再軍.基于BIM的建設工(gōng)程竣工(gōng)數字化交付研究[J].土木(mù)建築工(gōng)程信息技(jì )術.2021

　　[4]李珍.基于工(gōng)程項目數字化交付的文(wén)檔管理(lǐ)[J].現代企業.2019

　　[5]許敏.工(gōng)廠數字化交付平台應具(jù)備的基本功能(néng)探究[J].軟件.2019