三維數字化交付是建立一個以三維虛擬工廠為基礎的集成管理平臺，集成工程設計、生產運營、機動設備、環保安全等各種動態靜態數據，運用三維可視化技術，提供企業資產信息全生命周期管理、具備高度可配置化應用的系統，是對企業信息管理系統的擴充應用。在物理資產從產生、運營到退役的全過程中，提供資產信息的工程設計、數字資產移交、整合與生命周期管理、技改變更、運行維護、動態展示、信息查詢和模擬演示，能夠為規劃、設計、施工、運營等部門提供準確數據支持的管理環境。

1 三維數字化工廠交付的關鍵技術

1.1數字化建模技術

      建立裝置設備模型、生產環境模型、工藝模型以及生產管理模型等。三維數字化工廠是建立在模型基礎上的綜合應用管理系統，所以數字化建模是數字化工廠的基礎。  

1.2優化仿真技術

     在數字化建模的基礎上，對生產系統裝置設備布置、三維數字化工廠技術在中石油煉化企業中的應用加工能力、加工路線等各方面進行動態仿真和優化。

1.3虛擬現實技術

      文本信息、圖表和二維圖紙很難滿足數字化煉廠的需求。隨著三維技術發展，具有沉浸性的虛擬現實技術，使用戶能身臨其境地感受裝置的設計建造過程和生產加工過程，使用戶對現場工藝的了解更全面、更準確、更便捷。

1.4軟件之間的重組和集成

     數字化工廠軟件模塊之間以及和其他軟件模塊之間的信息交換和集成。

1.5應用工具

     產生虛擬環境的工具集、各種數據轉換工具、設備控制程序的生成器、各種報表的輸出工具等。  

2 三維數字化工廠的特點

2.1直觀

     最自然、全景式、實體化、融合的三維虛擬現實工作環境，如實地描述和反映設備的實體關系，基于角色的用戶界面，滿足不同用戶需求。

2.2精確

     精確的實體、位置和層級描述，提供準確的全景展示。

2.3實際

     與工廠、資產實際狀況準確對應，并易于變更維護，確保與資產改造同步更新。

2.4智能

     跨各類管理專業集成，設備模型物理屬性和生產工藝流程充分融合，集成資產的內部和外部各種屬性，實體信息與經營管理和生產流程數據的完美結合，達到信息的充分共享。

2.5協同

     為各種訓練和演練提供統一的虛擬現實手段，通過遠程訪問實現協同合作。

3 三維數字化工廠的功能

     三維數字化工廠系統是對煉廠進行全生命周期數據管理的信息系統：

3.1構建裝置設備三維模型

     包括地上地下，三維立體展示整個工廠物理分布情況及設施的運行狀態。

3.2系統集成

     集成設備運行實時狀態信息，與外部各種數據源，如ERP、MES、EAM、SCADA等系統互聯互通，實時反映資產的實際狀況。

3.3信息分類管理

    工廠建設期開始高效、精確和經濟地收集工廠地上、地下設施的基礎資料，建立數據結構規范，對接收的數據進行規范化處理。為工廠大修、搶修及日常維修、演練和管理提供完整的基礎數據。 

3.4快速查找、查詢和檢索

     工廠管理人員能夠對整個工廠的裝置、罐區、管線等按設備進行可視化查詢。

3.5數據瀏覽

     管理人員能夠方便靈活獲取裝置、罐區、管線等基礎三維信息，以及工程設計信息、動態運行信息，為生產指揮、設備保養、運行維護提供可靠信息支撐。

3.6文檔管理

     工程設計文檔、技改技措文檔、管理文檔等各種格式文檔的集成。

3.7智能視圖

     基于角色的、靈活的導航方式，包括漫步、動態演示、快速定位等。

3.8集中化管理體系

     便于擴充的開放性的結構和集中化管理體系，便于數據同步和維護，并支持增量更新（模型、文檔等）。

3.9并發訪問

     支持多個并發連接訪問，基于角色的架構體系。

4 三維數字化交付的實施

     應用數字化工廠技術建設數字化煉廠系統的一般實施方式是：首先建立煉廠包括設備靜態屬性信息的二維和三維模型，再嵌入各設備實時信息，并與經營管理綜合層面的信息系統集成，實現煉廠信息的三維綜合展示和模擬。三維數字化煉廠實施的步驟大致為：

（1）構建全廠裝置、設備的三維模型，或收集、轉化工程設計建設中產生的三維模型；

（2）數字化煉廠全生命周期管理系統建立；

（3）工程設計文檔集成（電子PID圖、CAD圖）；

（4）其它各種信息化系統集成，系統架構圖：

     顯示集成：根據共享的公用識別密鑰在公用門戶中顯示來自多個系統的數據 數據集成：將來自多個來源的數據整合到公用儲存庫中。例如：將來自多個承包商的數據導入到公用工程數據庫中。應用程序集成：提供在多個應用程序之間映射和交換數據的機制。例如：在工程設計基礎中創建或更新的位號將觸發更新維護系統中的相應功能位置。業務流程集成：對應用程序集成進行了擴展，以將所涉及的業務流程考慮在內并提供用戶干預、在接收系統中啟動操作等功能。

     合成小程序：在公用用戶界面中無縫利用兩個或多個系統中的數據，從而提供個別系統中沒有的新功能。

5 三維數字化煉廠預期效果

     三維數字化煉廠的應用可以改善傳統的工作方式，建立起煉廠資產管理新觀念，改善涵蓋安全、合規、操作和維護等多方面，可以應用于應急反應、安全演練、合規檢查、捕獲知識、維護工單、清晰交流、管道容器完整性檢查、虛擬培訓、安全隱患分析模擬、三維可視化信息門戶等。

5.1煉廠設備三維可視化

     使用多種建模技術，對煉廠地上地下設備、管線，進行三維電子建模，生成代表工廠竣工數據的三維電子模型場景，立體展示工廠的物理分布情況和各設備屬性數據，是企業介紹和演示的有效工具。在設計階段可以提高企業規劃設計的效率，進行模擬評價，避免產生巨大的工程變更。

5.2煉廠工程信息管理

     為工廠建立一個全面的電子化數據倉庫，數據全面涵蓋工廠結構、屬性、設備關聯關系等各種業務結構化數據，以及記錄、規范、工程圖紙、程序、報告、電子郵件、設計和許可文檔等非結構化數據，更好地實現對工廠數據資產全生命周期的管理。

5.3日常安全管理

     實現生產隱患、重大危險源可視化標注，設計安全巡檢路線，風險的可視化模擬評估，提高危險的預測、監控、處理能力，有效促進企業對隱患的精細化管理。通過虛擬模型，可以進行災難評審、討論和模擬各種情景的可能應對行動，并且確認每個人行動的生存能力和可接受程度，提高災難培訓質量。為管理者趨勢分析、風險預判、事故預防與應急預案制定工作提供依據。

5.4預案和應急管理

     實現預案管理標準化和規范化，以及實現預案模擬能夠及時檢驗預案的合理性和有效性；輔助應急響應與決策，提高緊急情況下信息獲取效率，提高應急救援的準確性和有效性；為指揮救援、現場控制及事故原因調查提供指導，提高災害事故的現場處理水平。模擬預測事故發展態勢，實現各級救援指揮部門聯合制定救援措施、采取統一的救援行動、實時反饋救援信息，使指揮中心能夠以前所未有的清晰方式調度協調。

5.5生產運營信息集成

     與工廠現有的MES、ERP、HSE、設備管理系統、生產運營指揮系統、工業電視視頻系統等各類信息系統進行數據集成，提供單一信息源，能夠更好、更全面地整合設備、財務、安全、計劃、生產、計量、質量等各類生產信息。通過WEB發布、大屏幕系統展示，提供更直觀的三維動態展示和數據查詢，更好地為設備搶修、維護運營工作提供需要的基礎信息，縮短尋找數據和查詢確認文檔時間，為公司安全生產和科學調度提供支持。

5.6可視化培訓

     虛擬環境基于真實的企業環境，提高培訓演練的真實性和有效性，減少培訓演練成本；內置各種培訓演練內容和方式，適應不同崗位和工種需求；通過準確和直觀的虛擬化方式，可以接近真實地檢查瀏覽和確認操作步驟，避免操作錯誤；安全演練可以通過互聯網會議平臺在會議室進行，相關人員可上線演練并且進行協作；經驗豐富的操作人員可以通過虛擬現實指導缺乏經驗的人員。

5.7維護工單

     以前維護工單以文本方式存入計算機，難以查閱和分析，多個工單之間的合理性也難以整體考慮。通過虛擬化模型和實時工況信息可以使工單更合理，多工單之間合理性分析保證相鄰工作人員的工作內容不互相干擾。通過基于顏色編碼的資產模型，計劃人員可以看到已計劃的、正在進行的和完成狀態的工單。

5.8管道、容器完整性檢查

     通過標記檢測點關聯物理數據和相關的腐蝕數據的虛擬化模型，檢查人員可以方便地進行腐蝕趨勢分析，并對高腐蝕區域進行根源分析。將虛擬化模型與所需技術檢測時間和材料需求相結合，優化檢測計劃。使用泄漏檢測器和虛擬模型可精確定位和記錄數據，監控潛在泄露風險點。分析可能的關聯設備，采取措施消除事故。虛擬化使技術路線優化，并且提供有效手段對計劃和執行進行檢測和監控。

5.9統一的可視化門戶

     煉廠工作人員可以基于局域網絡在虛擬模型中導航，并針對資產設備和實時信息進行查詢。模型可以以接近真實的、顏色編碼的方式呈現結果，獲取工廠數據，包括收集、歸類和存檔的歷史數據等，方便各類管理、技術、生產、運維人員的使用。數字化煉廠技術的潛力可以在應用中不斷挖掘和完善。