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)機器人、虛擬現(xiàn)實等高新技術(shù)加強信息管理和服務(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，也需要人的認知以及配套環(huán)境的不斷升級。但無論如何，這條發(fā)展主線是大家所認同也是大家共同追求的目標(biāo)，當(dāng)前主流觀點認為我們?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)與電廠實體對象進行了關(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)分析自動判斷是否需要對某個諸如開關(guān)等設(shè)備進行啟停等操作，這個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)將大幅度提高計算機分析效率，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對象進行數(shù)字化描述，描述可以分為三個維度，分別是三維模型、靜態(tài)數(shù)據(jù)、運行狀態(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)字化程度均相對較高，數(shù)據(jù)在運維階段應(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。

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。其中核電是相對數(shù)字化程度較高的領(lǐng)域，數(shù)字化集成相對較高；石油石化最早進行數(shù)字化設(shè)計；火電領(lǐng)域起步相對較晚，數(shù)字化程度并不高，并且數(shù)字化系統(tǒng)相對分散�？傮w來講，在數(shù)字化建設(shè)領(lǐng)域均需要進一步提升。

03數(shù)字化孿生工廠建設(shè)痛點

在流程工廠領(lǐng)域，由于工程體量龐大，涉及機構(gòu)復(fù)雜，牽涉技術(shù)繁多等因素，導(dǎo)致在進行數(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)層面進行分析）痛點主要體現(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)計軟件不兼容

在設(shè)計階段，不同的設(shè)計院使用的設(shè)計軟件系列都有會有差異，有的設(shè)計院喜歡用AVEVA系列，有的設(shè)計院喜歡用鷹圖系列，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工廠三維設(shè)計時使用的軟件既有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的重要原因。（數(shù)據(jù)兼容不僅指的是對三維模型的兼容，更重要的是對數(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、采購施工、運維）由于使用的功能性軟件各不相同，設(shè)計院使用的是設(shè)計軟件，工程公司常用的是工程管理軟件，運維單位常用的是運維系統(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)同不實時在線

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)計院提供的三維模型，而設(shè)計院提供的三維模型里面的設(shè)計信息工程管理軟件也無法識別，以核電工程為例，可能設(shè)計院三維設(shè)計軟件生產(chǎn)的材料報表以紙質(zhì)形式報送給工程公司，而工程公司需要手動將材料清單中非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)手動轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，即便手動轉(zhuǎn)換完成，也無法保障數(shù)據(jù)的實時有效性，因為中間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)非實時在線，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)，也會需要投入不少人力，而且還不是動態(tài)實時數(shù)據(jù)，這種單向斷層式的數(shù)據(jù)傳輸方式，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)恢復(fù)或還原的各項成本增加，數(shù)據(jù)的價值不能充分利用。通過一體化平臺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)價值，減少數(shù)據(jù)浪費。

● 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，要做好一個數(shù)字化電廠，光從技術(shù)上下功夫是不夠的，這會涉及到很多方面，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

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

3、完成三維數(shù)字化移交計劃方案

包括移交進度、人員安排、系統(tǒng)部署、上線時間，模型資料導(dǎo)入系統(tǒng)，開發(fā)計劃、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)，最終評判的標(biāo)準(zhǔn)肯定是企業(yè)效益，這也可以從側(cè)面檢驗市面上不同技術(shù)路線或者數(shù)字化產(chǎn)品是否最終經(jīng)得起市場考驗。所以要做好三維數(shù)字化信息管理平臺，首先的出發(fā)點應(yīng)該是為企業(yè)降本增效。無論是對于全周期的任何一個參與方，都希望通過精細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，將平臺與業(yè)務(wù)進行融合，最終降本增效。只有通過平臺+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值。

工具軟件只是管理工具，對于用戶而言，個人認為數(shù)字化電廠的核心在于管理創(chuàng)新，但是我們的平臺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。對于我們而言，做好真正有價值的數(shù)字化平臺等工具，更好的融入用戶管理體系，才是我們平臺的靈魂。

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

01國外數(shù)字化移交平臺

當(dāng)前國外主流移交平臺主要有：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)計軟件、移交平臺等。在軟件解決方案方面相對國內(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

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，而且最近表現(xiàn)尤為突出，頻發(fā)的知識產(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)收費事件、中興事件等等。如果哪天國外廠商針對工業(yè)軟件突然對中國實施制裁，對于已經(jīng)依賴于其軟件進行管理的企業(yè)將如何破局？是否會完全喪失控制權(quán)？

2、價格高昂、存在強制年費現(xiàn)象

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

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)，對于民族廠商來講是一個機遇�？梢砸詳�(shù)字化移交平臺作為突破口，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)或者項目，需要平臺有足夠的開發(fā)性才能有的放矢，將軟件融入生產(chǎn)管理。

02國內(nèi)數(shù)字化移交平臺技術(shù)路線

當(dāng)前國內(nèi)主流數(shù)字化移交平臺不多，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游戲引擎進行封裝，此類封裝移交方式優(yōu)點在于視覺效果足夠優(yōu)秀，但是大多無法加載百萬級模型對象。第二類基于Techsoft引擎進行封裝，此種封裝方式適用于機械類產(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）客戶端的方式進行移交，個別廠商可能對NW二次開發(fā)之后進行貼牌銷售，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，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中的芯片，一旦芯片被禁用，手機系統(tǒng)將徹底無法運行，或者需要付出更大的代價進行彌補甚至無法彌補。

國產(chǎn)化移交平臺研發(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，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，才能換來長遠發(fā)展。

既要換湯，更要換藥！

四、國產(chǎn)T-Plant平臺

01圖為三維數(shù)字化工廠信息管理平臺簡介

圖為T-Plant自主平臺是一款全周期三維數(shù)字化信息管理平臺，通過對全周期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行集成并轉(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)，可進行數(shù)據(jù)溯源、關(guān)聯(lián)查詢、二三維聯(lián)動及各類擴展定向開發(fā)功能。

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

 

 

02 T-Plant平臺功能

 

 

平臺具備六大功能，分別如下：

1、資產(chǎn)對象三維展示

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

2、關(guān)聯(lián)查詢

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

3、三維漫游

使用PC、手機、平板登陸網(wǎng)頁即可實現(xiàn)三維漫游功能

4、數(shù)據(jù)管理和整合

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

5、剖切、測量、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的高擴展性是其核心優(yōu)勢之一，用戶可有針對性的進行二次開發(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平臺優(yōu)勢——開放性與兼容性

● 良好的系統(tǒng)對接能力，方便與其他系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)對接，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2X100萬千瓦機組

 

(新媒體責(zé)編：shang080503)