中国工业互联网大赛参赛作品申报书面向石化安全的三维数字孪生工厂.docx

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1、中国工业互联网大赛参赛作品申报书1基本信息11.1 参赛作品名称11.2 赛题方向113依托的平台名称11.4参赛作品概述11.4.1解决方案背景114.2主要功能21.4.4应用企业32解决方案详细介绍42.1技术架构42.1.1系统架构42.12产品框架52.2主要功能72.2.1三维虚拟工厂82.2.2集成设备信息92.2.3实时监控数据集成102.2.4面向HSE的报警信息集成122.2.5应急演练和仿真142.2.5移动端应用212.2.5VR应用252.2 实施方案262.3 核心优势273商业模式283.1 市场分析283.2 竞争分析283.3 运作模式和盈利能力293.4 市

2、场推广策略304应用成效304.1 应用情况304.2 成本投入304.3 经济效益314.4 社会效益315团队介绍错误!未定义书签。1基本信息1.1 参赛作品名称面向石化安全的三维数字李生工厂1.2 赛题方向工业互联网平台应用方向、工业互联网创新应用模式方向1.3 依托的平台名称1.4 参赛作品概述以工厂知识数据为核心，结合石化企业实际运营生产的业务需求，基于华天软件的智能制造管理技术平台，利用三维可视化技术加载三维工厂地图，实现工厂知识数据的整合、管理、三维展示及应用，创建高度智能化、集成化、模型化的智能制造协同平台，构建高效、节能、绿色、环保、智能、舒适的人性化工厂。1.4.1 解决方

3、案背景随着新一轮工业革命的发展，工业转型的呼声日渐高涨。十三五发展规划中第六篇拓展网络经济空间指出，牢牢把握信息技术变革趋势，实施网络强国战略，加快建设数字中国，推动信息技术与经济社会发展深度融合，加快推动信息经济发展壮大。利用大数据，把体量大，发展步伐缓慢的传统产业与互联网、大数据、人工智能等新兴产业融合发展，是实体经济转型升级的新动力。国家大数据体系必须有利于打破传统产业转型升级的瓶颈，打造生态型、平台型、融合型的产业集群。我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。山东把加快新旧动能转换作为统领经济发展的重大工程，积极创建国家新旧动

4、能转换综合实验区，推动经济发展从要素驱动向创新驱动转变。数字化工厂由工厂建设阶段生产的数字化的静态信息，运维阶段产生的数字化的动态信息和基于工厂对象的关联关系构成，并通过三维可视化和虚拟仿真技术对工厂进行数字化模拟和全生命周期的数字化管理。通过数字工厂的建设实现高质量数据“唾手可得”，以数字挛生的方式让各专业人员随时随地获取高质量信息。在数字化工厂建设的基础上，逐步拓展基础应用、实现检维修管理、安全管理、生产管理、培训管理、其他业务集成等功能，进一步拓展信息系统应用水平，提高各专业领域精细化管理程度。14.2主要功能本方案的主要目标是基于华天软件的三维可视化技术和知识管理平台，结合石化企业实际

5、运营生产的业务需求，整合企业知识数据，梳理公司业务流程，优化产业结构，将工业化和信息化深度融合，提高工厂自动化水平，打造属于石化企业的智能制造协同平台。提高企业信息化管理水平，为未来知识大数据的积累和深度应用提供专业平台和技术支撑。整个研发过程将以石化企业运行维护知识的收集和应用为中心，采用合理的软件架构搭建完整、精细、一致的数据管理平台，利用三维可视化技术建立三维工厂地图，使生产运营数字化、可视化，实现虚拟工厂和现实工厂的动态联动。整合工厂设备资料、生产信息、工艺数据，统一管理，方便查询，提高企业数字化管理水平。为未来大数据分析、事故预测、优化工艺提供数据支持。实现石化装置运行维护知识的分类

6、、发布、积累和重用，切实解决企业当前运营知识散落凌乱的现实问题。通过对企业生产过程的梳理和模拟，打破实际操作环节中的信息孤岛，建立完整立体的知识管理体系，提升企业的运营管理水平，推动企业健康可持续发展。提供任务综合管理平台，一次性设置任务派发规则，自动生成任务。任务信息明确，员工可参照执行，跟踪任务执行情况，审核任务执行结果。系统融合4G、无线射频、Wi-Fi、工业环网、单片机控制、物联网技术，铺设4G专网或通过基站建立工业环网，在装置区等特殊的环境里运用一种安全、可靠的自动识别系统来区分、识别、跟踪和定位工作人员，保护内部工作人员和管理来访人员，并将信息系统中每个人的信息和现实中的每一个人动

7、态的联系起来，主动识别并自动按照设定的规则进行报警。结合三维工厂地图，实现工作人员位置、行动轨迹可视化，规范员工行为，提高工作效率，及时发现设备隐患，减少事故发生率，促进装置高效平稳运转。根据员工实际情况，提供针对性的培训考核机制。培训紧密贴合实际生产工作，将VR虚拟现实和多媒体等新兴科技融入到培训工作中，提高培训质量和员工素质，壮大企业队伍。14.4应用企业CNMG中国有色集团清源集团Qingyuanoroup露SEG中4色洛口11：程仃阳公，4Ayncc云南双化味秋靴!期ISWah5WASCHW06KA1GRO1PBAOSE宝邑股IfiBA0SC0.,1TD.中广核.ZGNC1MCRAFF

8、1ES2解决方案详细介绍2.1 技术架构2.1.1 系统架构系统基于华天软件的三维可视化技术（SView）和知识管理平台（Inforcenter）,结合石化企业实际生产运营的业务需求，整合企业知识数据，梳理公司业务流程，优化产业结构，将工业化和信息化深度融合，提高工厂自动化水平，打造属于石化企业的智能制造协同平台。提高企业信息化管理水平，为未来知识大数据的积累和深度应用提供专业平台和技术支撑。智能制造平台工厂知识数据知识管理平台三维显示平台InforCenterSVjeW智能工厂顶层设计规划图主要分为三层和一个平台，主要包括过程控制层、生产执行层、生产经营层和一个公共服务平台。整个系统层级体现

9、了设备的智能化和互联网协议化，以及网络的扁平化趋势。 过程控制层的数据产生和输出来源于设备，包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器、机械等，是企业进行生产活动的物质技术基础。同时还包括可编程逻辑控制器（P1C）、数据采集与监视控制系统（SCADA）s分布式控制系统（DCS）等控制系统。 生产执行层实现面向工厂/车间的生产管理，包括制造执行系统（MES）企业资产管理系统（EAM）、实验室信息系统（11MS）等，保障生产的稳定有序进行以及指令的上传下达，促进企业的良性运转。 生产经营层实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP）,产品全生命周期管理（P1M）,综合办公管理（OA）、行

10、政后勤管理等。整合设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，通过二维码、射频识别、软件等信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成。通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。由企业产业链上不同部门通过互联网络共享信息实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。公共服务平台实现企业级应用开发、配置、运行集成一体的技术平台

11、，可以支持整个应用软件体系，并为其提供一个组件化、可视化的软件全生命周期的开发和管理平台。作为开发平台，能够提供软件开发的效率和质量，提高软件的可扩展和灵活性；作为应用集成平台，能够支持各种异构系统之间的应用整合，降低系统整合的复杂性和企业信息系统建设的总成本。整个平台业务建模为主，编码实现为辅的设计理念，完全开放性的平台接口，具有极大的灵活性，在进行特殊业务开发时不会受到任何的限制，组件化的开发模式，具有可装配、可替换的特点，对于各产品或组件的集成有更好的支持。为工厂业务提供强大的平台支撑。2.12产品框架数字化工厂管理平台采用面向服务体系架构(SOA)能够将应用程序的不同功能单元通过服务之

12、间定义良好的接口和契约联系起来。SOA使用户可以不受限制地重复使用软件、把各种资源互连起来，只要IT人员选用标准接口包装旧的应用程序、把新的应用程序构建成服务，那么其他应用系统就可以很方便的使用这些功能服务。大规模分布式的企业应用需要相对简单而实用的中间件技术来简化和统一越来越复杂、繁琐的企业级信息系统平台。支撑SoA的关键是其消息传递架构企业服务总线(ESB)oESB是传统中间件技术与XM1、Web服务等技术相互结合的产物，用于实现企业应用不同消息和信息的准确、高效和安全传递。让不同的应用服务协调运作，实现不同服务之间的通信与整合。数字工厂集成平台系统架构主要包含两大模块，数字工厂管理系统、

13、ESB管理系统。通过ESB企业总线管理，实现与第三方系统SAP、ERP.OA、SRM等的集成。智能工厂管理平台所包含的主要功能及层次划分如上图所示，一共分为5层： 数据支持层：平台数据持久化所支持的数据库，已经完成对OQde、MSSq1Server和Mysq1的适配。 基础支持层：平台所需要的基本运行环境、开发平台和技术，目前主要基于.net平台，采用如WCF、XM1、AOP等技术，搭建平台的运行环境。 平台内核：平台为上层应用模块开发提供基础支持、调用和通用逻辑封装。主要提供了业务建模工具、对象工厂、国际化支持、缓存处理等，并提供了插件机制，支持业务的不断扩展。 通用业务组件：基于平台内核实

14、现的基础业务模块，可在产品中直接使。包括组织结构、权限、授权、消息、日志、流程、事件订阅等功能。把各产品或业务模块较通用的一些操作和功能由平台统一提供，减少产品编码，提升可维护性。 应用业务层：基于以上四层模块，开发上层应用，满足数字工厂系统的业务需求。系统集成模块：该数字工厂管理系统架构集成了三维轻量化浏览器，来实现整个工厂大数模的浏览，同时支持集成CAD、EmaikOffice.RTX等工具。ESB管理：每个系统，设备只需要以一种协议与ESB集成，只关注自己与ESB集成，不需要关注其他系统如何与ESB集成，通过该ESB管理平台，来减少接口数量、规模、复杂性。主要的参数化适配器如下： MQ（

15、消息队列）适配器：若业务系统是JAVA语言环境，推荐MQ适配器接入； RFC适配器：专为SAP系统接入提供的适配器，SAP简单配置即可快速接入； WS适配器：针对非JAVA语言环境的系统接入提供的适配器； DB适配器：针对非核心业务系统且数据库允许读写权限的系统接入。2.2主要功能解决方案主要目标是基于华天软件的三维可视化技术和知识管理平台，结合石化企业实际运营生产的业务需求，整合企业知识数据，梳理公司业务流程，优化产业结构，将工业化和信息化深度融合，提高工厂自动化水平，打造属于石化企业的智能制造协同平台。提高企业信息化管理水平，为未来知识大数据的积累和深度应用提供专业平台和技术支撑，应急演练三维数字仿真2.2.1三维虚拟工厂三维虚拟工厂的具体内容是通过建立一个以三维虚拟炼厂为基础的集成管理平台，集成工程设计、生产运营、机动设备、安全环保等各种动静态数据，运用三维可视化、物联网、虚拟现实等技术，提供企业资产全生命周期管理、具备高度高度可配置化应用的系统，是对企业信息管理系统的扩充应用。在物理资产从产生、运营到退役的全过程中，提供资产信息的工程设计、数字资产移交、整合与生命周期管理、技改变更、运行维护、动态展示