宰 斌，孔 敏，呂擁軍

（1.浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司，浙江 杭州 310030；2.浙江金華康恩貝生物制藥有限公司，浙江 金華 321016）

數(shù)字化交付是指以工廠對(duì)象為核心，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過(guò)程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗(yàn)、信息移交。

如果將以紙質(zhì)文件為載體的工程交付稱為工程交付的1.0 時(shí)代，將以計(jì)算機(jī)技術(shù)興起后的電子文檔與紙質(zhì)文件同步交付稱為工程交付的2.0 時(shí)代，那么數(shù)字化交付這種新型的工程交付方式將引領(lǐng)工程交付進(jìn)入3.0 時(shí)代。

雖然數(shù)字化交付技術(shù)自國(guó)際上首個(gè)項(xiàng)目實(shí)施起，已有超過(guò)10 年的歷史，但在國(guó)內(nèi)，以數(shù)字化交付作為工程交付手段一直未得到普遍開(kāi)展。2018 年9 月11 日，國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51296—2018），國(guó)內(nèi)項(xiàng)目數(shù)字化交付過(guò)程才有了真正意義上第一部可以參考的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)數(shù)字化交付技術(shù)的運(yùn)用主要集中在電力項(xiàng)目（主要是核電項(xiàng)目）、煤化工項(xiàng)目、大型石油煉化項(xiàng)目等規(guī)模大、投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)的項(xiàng)目上。隨著國(guó)內(nèi)各行業(yè)數(shù)字化、信息化、智能化、智慧化的不斷深入推廣，工程項(xiàng)目的數(shù)字化交付將成為打造數(shù)字化工廠的必由之路。推廣數(shù)字化交付在更廣大的行業(yè)范圍內(nèi)得到運(yùn)用，無(wú)疑將為中國(guó)制造2025 提供不竭動(dòng)力。

本文通過(guò)浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司建設(shè)管理的某醫(yī)藥原料藥項(xiàng)目，對(duì)數(shù)字化交付在醫(yī)藥化工行業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)探討，并總結(jié)出可供推廣的數(shù)字化交付行業(yè)解決方案。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為原料藥類搬遷項(xiàng)目，本期新建建構(gòu)筑物13 處，建筑面積超10 萬(wàn)m2。建設(shè)方致力于打造醫(yī)藥原料藥行業(yè)智能工廠范例，在項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施過(guò)程中采用數(shù)字化交付手段開(kāi)始數(shù)字孿生工廠的建設(shè)。

本項(xiàng)目采用了EPCM（設(shè)計(jì)采購(gòu)與施工管理）的建設(shè)模式，由浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司作為項(xiàng)目建設(shè)管理方。項(xiàng)目的數(shù)字化交付由業(yè)主方、項(xiàng)目設(shè)計(jì)院、建設(shè)管理方、監(jiān)理方、施工承包商及數(shù)字化平臺(tái)供應(yīng)商協(xié)作進(jìn)行。本項(xiàng)目數(shù)字化交付從項(xiàng)目初期數(shù)字化交付策略的制定起，在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工過(guò)程中遵循數(shù)字化交付小組制定的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、分類，在項(xiàng)目竣工時(shí)完成數(shù)據(jù)整合、校驗(yàn)，最終隨項(xiàng)目竣工完成數(shù)字化交付工作。

2 數(shù)字化交付策略的制定

本項(xiàng)目啟動(dòng)初期已明確了將采用數(shù)字化交付作為項(xiàng)目工程交付的形式，建設(shè)管理方作為項(xiàng)目數(shù)字化交付的具體執(zhí)行人，同時(shí)成立了以業(yè)主、建設(shè)管理方、設(shè)計(jì)方共同參與的數(shù)字化交付小組，具體負(fù)責(zé)本項(xiàng)目數(shù)字化交付的實(shí)施推進(jìn)。數(shù)字化交付小組以數(shù)字化交付經(jīng)理及數(shù)字化交付專員為主要架構(gòu)。

數(shù)字化交付小組的首要任務(wù)是制定項(xiàng)目的數(shù)字化交付策略，包含數(shù)字化交付平臺(tái)的確定、業(yè)主需求的調(diào)研、《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》的制定。

2.1 數(shù)字化交付平臺(tái)確定

充分比選了國(guó)內(nèi)外各大數(shù)字化交付平臺(tái)，如：國(guó)外的?？怂箍礢PF、劍維AVEVA.NET 以及國(guó)內(nèi)的達(dá)美盛PIMCentre、中科輔龍的PDSOFT、圖為的T-PLANT 等。雖然國(guó)外數(shù)字化交付平臺(tái)具有起步早、應(yīng)用廣、技術(shù)成熟、成功案例多等優(yōu)勢(shì)，但在綜合考慮了起步實(shí)施費(fèi)用昂貴、平臺(tái)開(kāi)放性不夠及個(gè)性化定制技術(shù)支持難度較大等劣勢(shì)后，本項(xiàng)目最終選擇了國(guó)產(chǎn)數(shù)字化交付平臺(tái)。在選擇過(guò)程中，自主技術(shù)的安全性也成為平臺(tái)選擇的重要依據(jù)之一。

確定平臺(tái)后，數(shù)字化交付平臺(tái)供應(yīng)商也進(jìn)入本項(xiàng)目數(shù)字化交付小組，作為數(shù)字化交付技術(shù)支持，進(jìn)一步豐富了數(shù)字化交付小組的結(jié)構(gòu)。

2.2 業(yè)主需求調(diào)研

數(shù)字化交付小組邀請(qǐng)業(yè)主方相關(guān)人員就本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理等各個(gè)方面進(jìn)行深入了解，明確本項(xiàng)目實(shí)際交付的各個(gè)工廠對(duì)象類，進(jìn)一步分類整理后，將本項(xiàng)目建成后運(yùn)行維護(hù)需要的關(guān)鍵信息、一般信息進(jìn)一步細(xì)分，對(duì)應(yīng)各工廠對(duì)象類建立交付信息類庫(kù)及文檔交付清單。

2.3 《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》制定

項(xiàng)目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》作為項(xiàng)目執(zhí)行數(shù)字化交付的行動(dòng)綱領(lǐng)，將從工廠分解結(jié)構(gòu)、工廠對(duì)象類、類庫(kù)、編碼、交付內(nèi)容（深度）、交付過(guò)程管理、交付質(zhì)量管理、交付驗(yàn)收管理等方面為項(xiàng)目建設(shè)全過(guò)程的數(shù)字化交付提供實(shí)施依據(jù)，見(jiàn)表1。在實(shí)際過(guò)程中，項(xiàng)目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》在初次發(fā)布后，會(huì)隨著項(xiàng)目設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等各階段的不斷推進(jìn)，各部分?jǐn)?shù)據(jù)收集的不斷豐富，調(diào)整規(guī)定的部分內(nèi)容，以結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的可行性作為《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》的最終標(biāo)志。

表1 項(xiàng)目《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》目錄

3 設(shè)計(jì)中的數(shù)字化交付工作開(kāi)展

數(shù)字化交付工作圍繞著三維模型、智能P&ID、對(duì)象參數(shù)、文檔四個(gè)關(guān)鍵要素進(jìn)行。首先在設(shè)計(jì)中展開(kāi)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中的編碼規(guī)定，對(duì)作為數(shù)據(jù)交付主體的工廠對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，并以此作為工廠對(duì)象貫穿數(shù)字化交付全過(guò)程的唯一代號(hào)。

3.1 三維設(shè)計(jì)

三維模型作為數(shù)字化交付過(guò)程中的數(shù)據(jù)載體，是實(shí)現(xiàn)數(shù)字工廠可視化不可或缺的一個(gè)部分。本項(xiàng)目采用HEXAGON 公司的三維工廠設(shè)計(jì)軟件CADWorx 進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)項(xiàng)目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中確定的三維建模深度（及模型顆粒度）要求，進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。例如：要求完整建立DN15 以上的管道，包含管道上的管件、閥門、儀表、儀表閥等；要求以實(shí)體的形式建立管道支撐，包含pipe shoes、U bolt 及型鋼構(gòu)建；鋼制襯里管道需要按采購(gòu)要求進(jìn)行分段。

本項(xiàng)目采用全專業(yè)參與的可視化三維協(xié)同設(shè)計(jì)（圖1），即在同一環(huán)境下實(shí)現(xiàn)全專業(yè)的大融合、大協(xié)同，從而真正在三維設(shè)計(jì)的過(guò)程中完成各專業(yè)的條件轉(zhuǎn)移、設(shè)計(jì)互通、實(shí)時(shí)互動(dòng)。

圖1 可視化三維協(xié)同設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過(guò)程中即開(kāi)始使用了數(shù)字化交付平臺(tái)，通過(guò)對(duì)數(shù)字化交付平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)，增量賦能，打造出“可視化工程協(xié)同云平臺(tái)”（圖2）。通過(guò)該平臺(tái)的使用，增強(qiáng)了業(yè)主與設(shè)計(jì)院間的聯(lián)系，使業(yè)主可以通過(guò)云端實(shí)時(shí)參與三維設(shè)計(jì)過(guò)程和三維設(shè)計(jì)階段成果。真正地讓設(shè)計(jì)符合業(yè)主方的根源性需求，從而減少后期在現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)階段的變動(dòng)。

3.2 智能P&ID 圖的繪制

區(qū)別于傳統(tǒng)CAD 繪制的僅有圖形的P&ID圖，智能P&ID 圖是一種包含數(shù)據(jù)內(nèi)容的P&ID圖。本項(xiàng)目采用AVEVA 公司的PDMS Diagram 進(jìn)行智能P&ID 圖的繪制，繪制模式采用設(shè)計(jì)階段CAD 繪制的常規(guī)P&ID 圖與智能P&ID 圖并行的模式。在常規(guī)設(shè)計(jì)階段即項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)過(guò)程中采用CAD 繪制的P&ID 圖，在設(shè)計(jì)施工圖完成入庫(kù)后啟動(dòng)常規(guī)P&ID 圖的智能化工作。這樣既可保證建設(shè)階段對(duì)P&ID 圖提供時(shí)間的要求，又可盡早開(kāi)展為數(shù)字化交付進(jìn)行的準(zhǔn)備工作。

智能P&ID 圖的繪制，必須緊緊圍繞數(shù)字化交付中重點(diǎn)的工廠對(duì)象類開(kāi)展（即擁有位號(hào)命名的對(duì)象）。本項(xiàng)目中選取閥門、在線儀表為最小顆粒交付對(duì)象。

3.3 工廠對(duì)象屬性文檔的編寫

根據(jù)項(xiàng)目《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》中對(duì)本項(xiàng)目定義的工廠分解結(jié)構(gòu)及類庫(kù)，首先編制《工廠交付對(duì)象格式化數(shù)據(jù)表》（圖3）作為交付對(duì)象數(shù)據(jù)收集的模板工具。在設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)先由各設(shè)計(jì)專業(yè)在設(shè)計(jì)的同時(shí)注意進(jìn)行相關(guān)專業(yè)內(nèi)交付對(duì)象的數(shù)據(jù)提取。設(shè)計(jì)交付時(shí)《工廠交付對(duì)象格式化數(shù)據(jù)表》隨設(shè)計(jì)成果上傳數(shù)字化交付平臺(tái)進(jìn)行交付。

圖3 《工廠交付對(duì)象格式化數(shù)據(jù)表》示例

4 采購(gòu)、施工中的數(shù)字化交付工作與應(yīng)用開(kāi)展

本項(xiàng)目的建設(shè)管理方采用了數(shù)字化工程項(xiàng)目管理方法，引入“可視化工程協(xié)同云平臺(tái)”（圖4）作為日常管理工具，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行全方位管理，共涵蓋設(shè)計(jì)管理、合同管理、采購(gòu)管理、質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、費(fèi)用控制、變更控制、溝通管理、HSE 管理、文件管理、施工管理等11 項(xiàng)管理功能。

圖4 可視化工程協(xié)同云平臺(tái)—工程信息看板

通過(guò)可視化、協(xié)同的技術(shù)手段，在采購(gòu)、施工的過(guò)程中充分地使用設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生數(shù)據(jù)的同時(shí)，對(duì)采購(gòu)、施工階段的各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行漸進(jìn)式的收集，為工程項(xiàng)目的完整數(shù)字化交付儲(chǔ)備資源。

5 完整的數(shù)字化交付

以項(xiàng)目的《數(shù)字化交付技術(shù)統(tǒng)一規(guī)定》為指導(dǎo)，通過(guò)在設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工階段對(duì)三維模型、智能P&ID、對(duì)象參數(shù)、文檔四大關(guān)鍵要素的收集、積累，在現(xiàn)場(chǎng)工程項(xiàng)目竣工的同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)的整理、分類、相互校核，建立交付工廠對(duì)象與交付數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，最終形成以交付工廠對(duì)象為數(shù)據(jù)附著點(diǎn)的網(wǎng)狀信息數(shù)據(jù)庫(kù)，向業(yè)主完成工程項(xiàng)目的完整數(shù)字化交付。

（1）數(shù)據(jù)的收集

交付工廠對(duì)象的數(shù)據(jù)主要包含：位置、規(guī)格、型號(hào)、材質(zhì)、屬性、大小、溫度、壓力等。以上數(shù)據(jù)分別從三維模型、智能P&ID、《工廠交付對(duì)象格式化數(shù)據(jù)表》中進(jìn)行格式化數(shù)據(jù)的提取，以及對(duì)采購(gòu)、施工階段主要產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，先通過(guò)OCR、人工識(shí)別等手段進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，再進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。

（2）數(shù)據(jù)的校驗(yàn)

由于工程建設(shè)過(guò)程中數(shù)據(jù)來(lái)源多樣，對(duì)同一工廠對(duì)象的同一類目數(shù)據(jù)，會(huì)存在數(shù)據(jù)沖突的情況，這就需要在交付過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度校驗(yàn)。數(shù)據(jù)的校驗(yàn)通過(guò)數(shù)字化交付平臺(tái)進(jìn)行，校驗(yàn)的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的一致性、完整性、合理性（一般指數(shù)值數(shù)據(jù)計(jì)量單位的合理性）。在獲得數(shù)據(jù)校驗(yàn)結(jié)果后，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的刪減、補(bǔ)充、修改，逐步完善交付數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。

（3）數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

以交付的工廠對(duì)象為數(shù)據(jù)載體，通過(guò)對(duì)象的唯一代碼作為關(guān)聯(lián)特征，在數(shù)字化交付平臺(tái)上完成工廠對(duì)象與相關(guān)數(shù)據(jù)、文檔的關(guān)聯(lián)。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）隨著“十四五”的到來(lái)，“數(shù)字化”浪潮必將愈加洶涌，制造業(yè)，尤其是流程工業(yè)將會(huì)加快投身于“數(shù)字化”的懷抱。

（2）通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)踐，浙江省天正設(shè)計(jì)工程有限公司形成了醫(yī)藥原料藥行業(yè)工程項(xiàng)目數(shù)字化交付的完整解決方案?？晒┩惞こ添?xiàng)目參考借鑒。

（3）通過(guò)數(shù)字化交付手段，為業(yè)主打造的數(shù)字孿生工廠邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步，為實(shí)現(xiàn)智能工廠，乃至智慧工廠奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。