1、目錄第一部分企業簡介及案例4第 1 章 企業簡介4第 2 章 典型案例52.1 沈陽機床（2.2 浙江）公司數控機床及成套裝備技改項目5杭州卷煙廠三維綜合信息系統52.3 徐工工程機械裝載機智能化項目升級擴建工程三維工廠建設信息化項目62.4 宇通智慧工廠總體建設技術咨詢項目62.4 我院主編：以 PIM 技術為的標準工業工程設計信息模型應用標準 . 6第 3 章 承接項目優勢7第二部分智慧工廠的概念8第 4工廠的定義及愿景84.1 智慧工廠的定義84.2 智慧工廠的特征84.3 智慧工廠的愿景9第三部分智慧工廠整體解決方案16第 5的建造175.1 基于 PIM 的智慧建造增值服務方案概述1

2、75.1.1 背景175.1.2 智慧建造的目標185.1.3 總體方案的組成195.2 基于 PIM 的虛擬設計與虛擬建造服務195.2.1 主要服務內容195.2.2 各階段提供的服務組合方案205.3 基于 PIM 的協作平臺205.3.1 概述205.3.2功能描述205.3.3 硬件部署215.4 基于 PIM 的精益建造管理信息集成平臺215.4.1 概述215.4.2功能描述225.4.2.1 項目前期資料管理模塊225.4.2.2 項目策劃管理模塊225.4.2.3 進度管理模塊225.4.2.4 投資管理模塊225.4.2.5 質量管理模塊235.4.2.6 合同管理模塊23

3、5.4.2.7 后期運行評價管理模塊235.5 基于 PIM 的設施運維信息集成平臺2325.5.1 概述235.5.2功能描述245.5.2.1 智慧工廠模型管理245.5.2.2 模型信息管理模塊245.5.2.3 設施運維管理模塊245.5.2.4 安全生產管理模塊245.6 基于 PIM 的綜合展示擴展應用255.6.1 概述255.6.2 主要擴展應用描述26第 6第 7第 8的設. 26的生產30的決策323第一部分企業簡介及案例第 1 章 企業簡介機械工業第六創建于 1951 年，是擁有工程設計綜合甲級資質的大型綜合，隸屬大型企業中國機械工業有限公司。公司是首批獲得智能化工程設計

4、與施工一級資質的之一，具有安全技術防范工程一級資質，具有工信部頒發的通信用戶管線建設施工資質，并通過 ISO9001 質量管理體系，ISO14001 環境管理體系，GB/T28001職業健康安全管理體系“三標”認證。公司下屬智能與信息工程院，成立于 1993 年，是我國最早開展智能與信息化業務的之一，已完成的一千智能與信息化設計、咨詢、開發及工程總承包項目中，榮獲各類獎項 50，其中及部級以上獎項十。智能與信息化設計水平在國內處于領先水平，設計理念超前、施工配套優化、系統集成度高，河南省內民用工程智能與信息設計、數據中心項目設計幾乎全部由我院完成。我院在數字化、智能化工廠的設計、咨詢方面在國內

5、中居于領先地位，以沈陽機床數控產業園項目榮獲 2009 年智能化設計一等獎為代表的工業項目更是充分體現我院在工業領域的領先優勢（本獎項設置以來唯一獲得一等獎的工業項目），基于 PIM（PlantInformationMing 工廠信息模型化）的三維綜合信息系統數字工廠平臺正在杭州卷煙廠、合肥卷煙廠易地技改項目中實施，更是在行業內的首創，項目實現從模擬建造、項目管理到項目竣工后的可視化運營維護，以及日后改、擴建的全生命周期管理，從而體現了工業化、信息化、智能化相融合的創新模式，實現真正意義上的數字工廠和智慧工廠。本院對智慧工廠的定位是將設計、工程、服務溶為一體，真正實現一條龍交鑰匙的工程公司，并

6、對工業功能有較深理解的專業公司，在業內兢兢業業、實實在在的工作中積累了大量的設計及工程經驗分了解總包的工作流程和方式，有能力在項目時間緊、系統復雜、質量要求高的情況下，為用戶提供從咨詢、設計到施工、安裝、調試、開通、驗收、培訓和維護等全方位、一條龍式的服務，提供經過優化組合、系統集成、節約投資和能源、充分滿足用戶要求、實用可靠的整體解決方案。4本院專門從事智能化系統設計、工程的技術有豐富的設計經驗和工程經驗，并且掌握與智能系統被控對象相關的電器、設施專業知識，以保證對遇到的各類的及時正確處理，保證的工程質量及的順利，以及全系統與項目竣工的同步開通。本院是以技術能力見長,以設計為先導的信息化系統

7、集成公司,不同于供應商和工程承包商，并不直接從事硬件生產和研發，而是活躍在用戶和制造廠商之間，根據用戶需求提供經過優化的系統設計方案，選擇不同廠商的進行適當的配置和組合，以的專業技術和豐富的經驗為用戶構筑一個先進、適用、可靠的系統，并承擔對用戶的培訓和系統運行跟蹤服務。智能與信息工程院技術雄厚，擁有一支高素質的技術與管理隊伍，在本專業領域擁有各類專業技術150 多人，以上學歷 40，本科以上學歷90。其中：建設部智能化技術2 人，智能化行業創新4人，高級工20 人，電氣工4 人，一、（一、項目經理）20 人，計算機信息系統集成項目經理 15 人，數據中心（機房）設計師、設計師等獲執業資格各類工

8、20 多人，擁有自動化、通信工程、計算機、開發等專業工80 多人。第 2 章 典型案例2.1 沈陽機床（）公司數控機床及成套裝備技改項目該項目是我國機床行業建設規模最大的項目，占地 78 萬。智能與信息設計功能完善、涉及面廣，充分體現了信息化融合工業化的數字化工廠理念，被譽為“中國最大的智能化、化工廠”。2009 年榮獲優秀工程設計智能化專業一等獎。2.2 浙江公司杭州卷煙廠易地技改項目三維綜合信息系統本項目是我院在與美國微軟（中國）公司、上海江達（法國中國增值服務商）等共四家實力雄厚的國內外公司的激烈競爭中，以工業化與信息化融合的技術優勢中標。項目首次在國內工程建設項目中應用三維可視化全生命

9、周期管理。該項目基于三維工廠信息模型，實現從模擬建造、項目管理到項目竣工后的可視化運營維護，以及日后改、擴建的全生命周期管理。體現了工業化產業和5信息化技術相融合的創新模式，在產業技術融合中提升了項目的工業化水平，實現真正意義上的數字工廠和虛擬工廠。2010 年榮獲創新杯（國內唯一的工業項目）。鄭州煤機、秦川機床三維信息模型項目 2011 年再次榮獲創新杯。其他同類實施項目業績：公司合肥卷煙廠易地技改項目三維綜合信息系統湖南公司四平卷煙廠易地技改項目三維綜合信息系統河南公司許昌卷煙廠易地技改項目三維綜合信息系統2.3 徐工工程機械裝載機智能化項目升級擴建工程三維工廠建設信息化項目該項目為三維工

10、廠模型信息化技術在重型機械行業的首次應用，該項目通過三維可視化技術，為業主方、設計方、施工方的深度、達成共識提供了一個很好的交互平臺，該項目中應用的動態碰撞分析的技術為國際首創，通過對其整個工廠工藝流程的動態模擬，提供多種的非標離散性生產方案，項目建成后將成為綠色、智能化、智慧工廠的典范。2.4 宇通智慧工廠總體建設技術咨詢項目本項目是我院在與美國 IBM、思科等公司競爭中，以先進的、切合工廠實際情況的智慧工廠設計理念予以承接本項目。宇通智慧工廠是以智能技術、數字技術、為基礎，通過物理基礎設施和信息基礎設施的融合，整合園區內的、和基礎設施實施多系統之間實時的管理、協調和，在此基礎上，可以以更加

11、精細和動態的方式管理生產，達到“智慧”狀態，從而提高工廠的管理效率和生產效率。2.4 我院主編：以 PIM 技術為的標準工業工程設計信息模型應用標準適用于工業建設工程設計階段的三維數字化設計應用及交付過程。旨在明確并規范工廠信息模型的應用方式、各階段專業模型交付的詳細程度、各階段不同專業模型構件的制作詳細程度,以及相應的數據參數要求,為設計企業、行業客戶及相關施工企業提供三維數字化設計應用的質量依據和實施規范。6該標準實施必將促進工業化和信息化技術相融合的進程，為數字工廠和虛擬工廠的建設打下信息化平臺。第 3 章 承接項目優勢專業優勢：智慧工廠各個系統分工明確，精工細分，本專業領域擁有一級（項

12、目經理）、電氣工、公用工（暖通空調、給水排水、動力）、造價師、計算機信息系統集成項目經理、綜合布線認證工、安全防范工程系統認證工、開發工、數據中心認證工等各類執業技術，有能力滿足工業化、智能化、數字化、信息化融合智慧工廠建設的技術支持要求。領域融合優勢：作為機械工業，我們對機械工廠的各種生產環境以及生產工藝有著 60 年的經驗積累，熟知各種類型機械工廠的生產環境，管理模式，同時我院綜合了科研、設計院、施工、電信運營商等不同企業的、技術、實施經驗等優勢，以其扎實雄厚的專業實力、牢靠持久的企業商譽、先進實用的工程理念、優質高效的售后服務，倍受合作方及用戶的信賴。業務優勢：智慧工廠作為工廠工程建設的

13、基礎之一，項目建設工程中，必然會與工藝、土建、電氣等專業進行交叉和協作，做為綜合性的，我院水、暖通、電氣、動力、工藝、結構、工藝、自控、通訊等各專業齊全，各類專業技術、各相關會配合智能化專業做好本專業的實施，同時也會協助業主方處理好與其他相關專業的接口協調工作，減少工程界面及接口。在工程實施過程中，協助業主處理實施中遇到急切的技術難題，以保證設計指導實施，實施實現設計，從而為業主方提供全方位技術服務。全生命周期服務優勢：我院對智慧工廠建設立足于為業主提供從前期咨詢、可行性研究、初步設計、施工圖設計、深化設計、工程承包、運營維護等全生命周期項目服務，基于 PIM 的三維綜合信息系統數字工廠平臺實

14、現從模擬建造、項目管理到項目竣工后的可視化運營維護，以及日后改、擴建的全生命周期管理，從而體現了工業化、信息化、智能化相融合的創新模式，實現真正意義上的數字工廠和智慧工廠。7第二部分智慧工廠的概念第 4工廠的定義及愿景4.1 智慧工廠的定義隨著科學技術的進步，越來越多的高新技術用于工廠的建設中，工廠也變的逐漸智能起來。但人類的追求也永無止境，為了適應世界的發展，人們需要一個更加智慧的工廠，以滿足工廠內生產、生活、管理的更高要求。我院所理解的智慧工廠就是以智能技術、數字技術、為基礎，通過物理基礎設施和信息基礎設施的融合，整合工廠內的、和基礎設施實施多系統之間實時的管理、協調和，在此基礎上，可以以

15、更加精細和動態的方式管理生產，達到“智慧”狀態，從而提高工廠的管理效率和生產效率。圖 4-1 智慧工廠的定義就像人之所以擁有智慧，正是人可以憑借著視覺、觸覺、嗅覺、聽覺從外界感知信息，然后轉化為大腦可以理解的信息，憑借著以前的知識、經驗對信息進行整理、分析，然后決策，最后采取正確的反應和行動。所以智慧的工廠也是一樣，通過智能化的感知系統信息，然后通過數字化轉化為計算機可以理解的信息，通過信息系統的處理、分析，最后形成最優的決策，然后通過智能化系統中的自動化技術、顯示技術以對做出最佳的動作。4.2 智慧工廠的特征智慧工廠是一個由企業不同園區間相互組成，智慧的創新、智8慧的和智慧的管理，是建立在“

16、云計算”（更確切的是“云”）基礎上的，其物理基礎是互聯網、無線網和物聯網，應該具有更透徹的感知、更廣泛的互聯互通、更深入的智能化的特征。1、更透徹的感知更透徹的感知指的不僅僅是現在我們能從所獲取到的數字信息，而是包括從射頻識別(RFID)裝置、傳感器、攝像頭、全球、激光掃描器等信息傳感所能感知到的數字信息，也就是說，人們可以在任何時間、任何地點，通過多種方式感知、測量、捕獲和傳遞信息。2、更廣泛的互聯互通更廣泛的互聯互通是指通過各種形式的高速的高帶寬的通信工具，將個人電子、生產、設施、和工廠信息系統中收集和儲存的分散的信息及數據連接起來，進行交互和多方共享。從而更好地對環境和業務狀況進行實時，

17、從全局的角度分析形勢并實時解決，使得工作和任務可以通過多方協作來得以完成，從而徹底地改變了整個工廠的方式。3、更深入的智能化更深入的智能化是指深入分析收集到的數據，以獲取更加新穎、系統且全面的洞察來解決特定。這要求使用先進技術(如數據挖掘和分析工具、科學模型和功能強大的運算系統)來處理復雜的數據分析、匯總和計算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行業和的數據和信息，并將特定的知識應用到特定行業，特定的場景，特定的解決方案中以更好地支持決策和行動。4.3 智慧工廠的愿景企業園區主要由組織（人）、基礎設施、生產、能源、通信以及業務等系統組成，這些系統不是零散的，而是以一種協作的方式相互銜接。未來的智慧

18、工廠，就是能夠充分運用信息和通信技術感測、分析、整合工廠運行系統的各項關鍵信息，從而對于建造、運維管理、辦公環境、交流、能源管理、安全管理、生產設施的各種需求做出智能的響應，為工廠提供一個高效、安全、節能、環保、舒適的生產、研發、銷售和管理環境的綠色高科技、可持續發展工業園區。9圖 4-1 智慧工廠的未來未來的智慧工廠將會是一個信息物理融合的智慧工廠。它是一個計算機網絡、通信、物聯網相互連接的，綜合計算、感知、的信息物理融合。通過計算（Computation）、通信（Communication）感知（Sensor）和（Control）的有機融合與深度協作，實現系統的實時感知、動態和信息服務。通

19、過人機交互接口實現和物理進程的交互，使用化空間以的、可靠的、實時的、安全的、協作的方式操控一個物理實體。同時每一個單獨的系統都是一個智能體，通過將來無處不在的環境感知、計算、通信和等系統工程，具有計算、通信、精確、協作和自治的能力，系統之間緊密結合與協調，達到更加智慧的狀態。未來的智慧工廠將是一個虛擬與現實相融合的智慧工廠。工廠的所有物理實體和行為活動均通過各種實現了數字化和虛擬化，形成一個伴隨物理世界同步運轉的可視化的智慧工廠。這個智慧工廠通過即時的數據交互接口和現實工廠的實體對象之間保持動態，實時反映實體之間以及實體與外界間的信息交換活動與實體本身全生命周期中的狀態變化，并能根據豐富的歷史

20、數據和知識工廠各項活動的發展趨勢，為智慧工廠的管理提供一種可視的、動態的、及時的、準確的、智慧的管理。未來的智慧工廠將會是一現綠色云的智慧工廠。在“即服務”10理念的基礎上，通過將企業的全生命周期活動中的各類（如工業設備、計算）及過程中的各種模型、數據、領域知識數字化，借助于信息物理融合形成可實時感知、動態的，實現的虛擬化、優化調度和協同互聯，建立起共享的，將巨大的池連接在一起，提供各種服務，實現與服務的開放協作高度共享。未來智慧工廠的愿景具體分為以下四個部分：1、智慧的建造智慧建造是綜合利用、并行工程、系統、項目管理、生產多種技術，以精益建造為目標的建設過程。可視化管理方面：基于工廠信息模型

21、（PIM）進行設計和成品交付，一方面，工程相關參與方能夠利用精確的 PIM 模型討論施工安排和管理績效；另一方面，施工能夠在詳細而準確的圖紙指導下展開施工。同時管線復雜的區域，采用導出模型效果圖現場張貼的辦法，進行指導，由模型導出的效果圖，其最大作用就是所見即所得，能有效地幫助工人、管理、監理及業主直觀的對照現場的實物，及早地發現和解決。在施工現場發生變更要求的時候，能夠利用 PIM 模型進行變更方案可行性和變更影響模擬推敲，較好的變更帶來的不確定性。在形象進度和安全建造生產管理方面，配合和模型多資料關聯技術，可以將現場畫面直觀的反饋給項目相關，更好地實現管理。虛擬設計建造方面：在工廠建成之前

22、即通過虛擬設計對預期的建成運行效果進行風、光、電、熱、聲及污染擴散等性能分析，結合分析結果評估方案能耗，優化設計方案，實現綠色工廠節能、環保和可持續發展；在施工建造開始之前對預期的施工方案進行建造工藝模擬，對場地、施工順序等進行優化，并合理調度工序間銜接、減少材料緩沖庫存、提高機具利用率，及時發現，實現精益施工管理。進度方面：應用 PIM 工具分析出施工難度大、作業時間長、交叉面較多的位置，便于進行機電的整體進度安排，模擬施工建造順序，減少現場協調的工作量和難度和返工引起的進度延誤。并通過建立節點形象進度模型進行僅對比對的方式，能有效地幫助管理、監理及業主直觀的發現進度延誤，及時調11整計劃，

23、確保項目工期。成本方面：應用 PIM 工具對設計方案機電各管線的工程量、物料需求進行統計，便于實現管線的工廠化預制，最大限度減少損耗、縮短工期。利用三維管線綜合優化管線設計方案、施工工藝，避免因錯漏碰缺和系統施工順序失誤的返工浪費。質量方面：利用 PIM 模型的可視化功能，可以對設計方案進行全方位審核，及時發現并排除不符合建設意圖的設計，對設計質量進行；利用 PIM模型的信息集能，一方面可以建立施工過程質量，另一方面可以將材料報驗、階段驗收資料和模型關聯，便于對比設計要求和覆蓋范圍，對施工質量進行關聯。運維管理方面：通過無處不在的感知和自動識別技術，以及互相連接的，采用多層次的系統整合與信息傳

24、遞，對設施的、環境、能源、安現場數據的自動、共享集成、管理和。在基于 PIM 模型的基礎上，可以實現與工廠智能化集成系統、安防系統、MES 系統、OA、ERP 等信息系統基于空間位置信息的集成，能夠實現 RFID 應用、固定資產管理、故障報修應用中空間位置信息的自動定位；在故障運維中能夠提供自動管路拓撲分析和影響范圍分析，并通過二三維資料關聯功能將相關設施的設計圖紙、施工建設資料、備件資料、供應商資料等自動關聯顯示，根據歷史維護工單自動提供維修建議，并借助統一通信平臺向相關人自動報修申請、訂貨通知，向相關系統運維故障狀態報告，并自動調用相應的畫面。利用傳感器和系統，自動運行狀態，進行維護計劃和

25、基于運維庫的故障提醒，保證生產設施及環境滿足生產運營要求。2、智慧的設智慧的設施管理通過無處不在的感知，以及互相連接的，采用多層次的系統整合與信息傳遞，對設施的、環境、能源、安智慧的管理和，以及為辦公、生產、管理提供智慧的。辦公管理方面：通過統一的計算機、通信以及多會議系統、廣、信息集成發布系統、一卡通集成系統、樓宇系統、智能照多種智能化系統的綜合應用為企業工廠的提供良好的辦公環境和高效12的辦公。例如，當有人在物業管理系統上預定了一間會議室舉行會議，系統將自動通過統一通信系統的短消息系統發布到與會的上，同時通過集成的信息發布系統將會議通知發布到工廠內的信息發布平臺上，當會議開始前，系統自動打

26、開空調系統將會議室溫度調到合適的溫度，將智能照明系統調到歡迎模式上，當會議開始后，通過集成的多會議系統在討論模式、模式場景中自動切換，同時通過會議錄對會議進行錄制、歸檔，以備后期查閱，當會議結束后，系統將轉換到清掃模式，當清掃完成后，會議室被關閉后，門禁系統自動感知關閉空調、燈光。所以只有這些系統的深度集成和整合才能為工廠創造出智慧的辦公環境和辦公。交流方面：把多種通信和方式（、固定、傳真、電子郵件、即時通信、視屏會議等）通過將語音，數據，和消息有效的整合在一起，使用戶不受所處地點、時間、所使用終端類型、運營商條件、信息媒介類型等等條件限制，都可以實現實時和有效的，實現文字、語音、圖像等各種媒

27、介信息流的高效。還可以將通信系統作為 IT 系統的統一信息交換平臺，通過開放的應用接口，實現通信和通信能力向其它業務應用的開放，實現各種信息媒介流在企業 IT 應用、辦公系統、及生產系統之間的智能，實現各業務系統間信息流的自動交換，實現協同辦公和移動辦公。通過通信系統無縫的嵌入到各種企業 IT 信息化平臺和業務流程的各個階段之中，借助通信技術帶來的高效機制，減少業務延遲，提高工作效率，在降低成本的同時提高了生產力和靈活性，更好的為生產、運維管理、市場和客戶服務。智慧的交流使用戶從關注通信方式到關注效率，整合各種通信，整合各種信息媒介，是通信系統具備了更有效、更人性化、更智慧的特點。安全管理方面

28、：通過安防系統、門禁及出系統、防盜系統、巡更管理、消防系統、動力能源環境系統、訪客管理系統、停車場管理系統進行深度的集成和充分的整合，并通過統一的界面實現、控制、聯動、數據的綜合性應用處理，同時提供性的預案聯制對整個工廠的人身安全、生產秩序保證提供一個綜合性的安全管理平臺。智慧的安全管理系統需要提供的不僅僅是簡單的系統之間的硬集成，而是通過一個統一的平臺，提供底層之間的基于業務之間的集成。13能源管理方面：通過實時監視現有硬件的能源消耗及分析，同時提供水、電、汽等能源的虛擬數據。實現能耗可視化管理和效果評估，從而可以全面了解和掌握能源消耗的總體情況，精確各個環節和的能耗狀況了解和分析能耗特性和

29、趨勢；發現能耗的異常消耗點,通過管理和技術改造降低能耗費用；并且能按能源類型，按成本中心進行能耗費用的分攤，避免不正常的能源成本增長及罰款。通過智慧的能源管理，讓企業在能源的使用方面更加安全、可靠、高效、和環保。應急管理方面：由于生產操作的不規范、人為麻痹大意、自然災害、突發事件等多種造成的安全生產都可能給企業造成無法估量的損失。當工廠發生緊急突發后，通過一個包含、會議、統一通信在內的應急指揮支撐平臺，將不同部門的信息有機整合在一起，通過整合，各個相互割裂的可以連通起來、不同通信中的終端都可以與中心進行實時的溝通，并同步、快速地接收指令信號，通過整合，可以快速、全面的為各級提供實時、準確的信息

30、，從而有效的對信息進行智能分析，提高決策的時效性，最終確保在緊急情況下以及時、全面、安全、便捷的信息進一步的，減少損失和影響，在日常工作中整個系統還可發揮應有的指揮互聯、信息共享作用。3、智慧的生產管理智慧的通過生產管理智能支持平臺、生產過程智能、先進物流自動化實現智慧化的生產。智慧的生產管理就是在生產環節進行精細化、智能化的管理，將生產聯網與 MES 有效的集成，每一步都通過數字，通過條碼管理、RFID 應用，把數據信息到信息系統，可以追蹤到生產過程每一個步驟是哪一個人做的，可以追蹤是哪個環節出的，哪一段信息整。通過我們的車間精細管理、通過物資的精細管理，最終實現生產過程的全程電子追蹤。通過

31、運維系統和數控生產、系統進行集成，當某一個廠區發生的時候，運維系統自動，之后可以通過切換系統，到這個廠區到底發生什么，在運維系統就會有工作單的生成，這個工單設置好之后會發送給相關的維修，這個時候維修在系統里面接到他的工作單以后，他就14去到這臺上去檢修這臺。整個生產設施系統可以實現從自動到自動聯動、到自動生成作業單，到自動派工，從而可以及時解決出現的。智慧生產設施還可以時時察看到每一臺的運行情況，如果發生了故障，如果這個需要修理得到話，整個管理的產能情況就會發生變化，從而對整個生產的計劃、物資的計劃，都會發生一個實時的調整計劃。4、智慧的決策智慧的決策就是通過多種自動獲取和交換信息，消除信息壁

32、壘，將與相關各方整合為一個協同團體，共同制定更智慧的決策。智慧的決策通過內人、財、物各種信息全面連通，全過程跟蹤企業的方方面面，從而通過各種可視化的數據分析，分析市場和客戶情況，提出解決方法；分析訂單執行情況，提出解決；分析企業生產過程中的瓶頸，提出解決預案；分析的成本情況，提出改進方向；分析企業財務情況，提出解決；分析使用、服務情況，幫助用戶用好；分析員工情況，提出培養、幫助和利用員工的途徑。15第三部分智慧工廠整體解決方案解決方案劃分為四個部分：智慧工廠建設內容智慧的建造以建設信息化為基礎，通過性能分析、工藝分析、廠區物流、工廠布置優化、可視化設計、碰撞檢查分析、進度模擬等一系列的三維數字

33、化工廠信息模型服務，貫穿于整個智慧工廠的方案、設計建造、運維管理，為后期的智慧工廠實現提供基礎的信息。智慧的設施管理以設施智能化為基礎，通過無處不在的感知，以及互相連接的，采用多層次的系統整合與信息傳遞，對設施的、環境、能源、安智慧的管理和。智慧的生產以生產設施智能化為基礎，通過生產管理智能支持平臺、生產過程智能、先進物流自動化實現智慧化的生產。智慧的決策以運營信息化為基礎通過多種自動獲取和交換信息，消除信息壁壘，將與相關各方整合為一個協同團體，共同制定更智慧的決策。16智慧工廠結構功能圖下面根據以上四部分提供我們的智慧工廠整體解決方案。第 5的建造5.1 基于 PIM 的智慧建造增值服務方案

34、概述5.1.1 背景在業，工程項目建設始終著企業生產運營的規模發展和技術改造，企業所有的活動均服務于生產和管理利益最大化的目的及設也不例外。由于工程項目建設過程包含了業主建設意圖傳遞與物化實現過程、各階段相關參與方工作的協作過程以及相互割裂的建構筑物的設計、建造、安裝過程，通常具有唯一性、復雜性和不確定性的特點。據統計，在工程建設過程中，僅有5%的活動能為業主增加價值，60%的活動是輔助價值產生所必需的流程，35%的活動是純粹無價值增加的活動。同時，建造過程因理解偏差產生的設計方案返工、施工返工、采購返工在施工建造過程中進度延誤、成本浪費的常見因素中首位；而受傳統二維圖紙局限，項目還伴隨這工程

35、量難以統計準確、成本困難等一系列。從企業信息化實施的層面來說，無論設計院安裝公司還是業工廠，雖然各自都不同程度的實現了企業內部的信息化管理，但是在同一個工程項目建17信息管理層電控層設備層基礎層云計算平臺數據中心計算機綜合布線PLC、現場儀表、傳感器、自動識別、執行器園區管理系統智能卡系統設備設施管理系統設備設施管理系統安防自動化梯控管理系統訪客管理系統智能停車廠系統電子巡更系統出入口控制系統防盜報警系統視頻監控系統消防自動化化消防及火災報警系統辦公自動化智能展廳時鐘系統電子培訓系統點播直播系統公共廣播系統多媒體會議系統集成信息發布系統統一通信傳真、郵件、即時通信視頻會議系統無線對講系統通信接

36、入系統程控交換系統能源管理智能化空調管控系統配電管控系統鍋爐管控系統空壓真空管控系統智能照明系統物流智能化自動配送系統成品庫管自動化系統輔材庫管自動化系統生產智能化制絲線過程控制卷包數據采集生產監控系統基于PIM的三維綜合展示集成平臺基于PIM的設施運維信息集成平臺智能集成平臺生產運營總控中心工廠生產執行及綜合管理系統設施設備全生命周期管理業務信息系統（生產指揮系統、技術研發系統、ERP、SCM、CRM、綜合門戶、辦公自動化系統等）設過程中卻仍以信息孤島形式合作，相互之間的傳遞的主要文件仍然以傳統二維圖紙方式進行，不能由信息系統自動識別提取數據，在上下游企業間實現協同。這也導致每一個下游企業都

37、必須進行一次信息錄入，也因為信息傳遞過程中的裁剪、，導致最終運行維護所需資料遺失不全、或繁雜難用。這些現象，國際上工程建設業界推出了精益建造、工廠信息模型、物流分析、性能分析、并行工程等先進設計建造技術，利用精益思想的指導和的支持，最大程度優化建造各參與方協作流程，利用可視化技術效率，通過可視化漫游與分析讓業主提前評估方案實施效果來消除方案的不確定性，減少變更并消除工程項目建造過程的浪費，并利用建設信息模型的集成與傳遞為項目竣工后的運營維護盡可能的提供增值服務。我院業的特點，結合業界發展趨勢，在工廠信息模型技術基礎上引入工藝及物流生產技術和精益建造理念，并融合智能化、生產智能化、運營信息化相關

38、技術，提出了智慧建造的理念，即：在工程項目中各階段均面向用戶最終的運行使用目標和利益，面向設施全生命周期的運維和改造需求，在三維可視化工廠信息模型基礎之上的精益建造過程。5.1.2 智慧建造的目標智慧建造的目標如下：l將工廠的建構筑物、設和傳感物聯數字化，形成具備完整工廠實物屬性信息、空間信息和感知信息的虛擬化工廠信息模型，為智慧工廠各種信息化應用系統提供直接面向設施、空間及物聯網對象的技術支撐；l利用工廠信息模型的屬性信息，對智慧工廠各物聯網對象建立行為模型,通過優化技術運行效果，避免設計方案偏差，保證建設智慧工廠、綠色工廠等意圖充分貫徹在設計方案中；l充分發掘三維工廠模型的直觀優勢，在工程

39、項目建設過程中采用可視化輔助，盡可能的消滅誤解，排除錯漏碰缺等現象，消滅各種浪返工；l利用三維工廠模型的構件準確的優勢，輔助工程量統計，加強成本；18l 利用三維工廠信息模型信息集成和繼承的優勢，實現智慧工廠建設信息全生命周期管理和建設過程的多方協同，提升建設信息和設施運維管理水平。5.1.3 總體方案的組成智慧建造的是我院開發形成的一系列基于工廠信息模型（PIM，Plant Information Ming）的智慧建造增值解決方案，主要包含技術服務和軟件平臺兩大部分，全面覆蓋業工廠建設過程全生命周期。圖 6-1 基于 PIM 的智慧建造增值方案組成內容5.2 基于 PIM 的虛擬設計與虛擬建

40、造服務5.2.1 主要服務內容工廠信息模型承載的幾何信息和空間信息，以及集成的各種建造信息，能夠被計算機有效的識別和計算，因此可以借助工廠信息模型相關工具進行輔助模擬建造，預先識別可能的。本方案主要涉及的相關服務如下：l 整個工廠相虛擬設計建模服務：各工廠廠區工程各專業系統，各子項建構筑物土建及公用各專業系統的可視化建模、空間碰撞檢查與設計。l 工藝分析服務：各工廠物流及關鍵車間工藝生產能力與瓶頸分析。l性能分析服務：提供綠色所需光、熱、風、聲環境分析，及污染擴散分析。l 施工建造階段的虛擬建造服務：相關服務的主要交付物為分析報告、模19擬演示文件和優化方案建議。5.2.2 各階段提供的服務組

41、合方案在建設前期可以進行性能分析、工藝流程、產能推演、方案比較分析，優化建設方案；在設計階段可以利用可視化模型輔助，讓業主可以參與到設計方案的討論和確認中，確保方案體現業主的使用需求和價值目標；利用基于工廠信息模型的性能分析，優化辦公樓、恒溫車間、焊裝廠房、數據中心的維護結構、空調氣流組織方案、空調和電源選型，結合綠色認證要求進行室內外光照、熱輻射、風環境、噪聲等專項性能分析模擬，實現綠色、綠色工房和綠色數據中心建設；通過進行多專業協調、碰撞檢查、空間分析和建造模擬優化布局和管線方案，提升設計質量，減少施工過程浪費。在建造階段通過進行大型疑難構件建造安裝工序模擬、形象進度模擬、現場施工組織優化

42、模擬等優化施工方案，通過成本模型模擬計算任何階段的實時成本，通過變更方案模擬變更等，快速解決施工現場的突發。5.3 基于 PIM 的協作平臺5.3.1 概述能夠將各協作方、各階段信息關聯于統一的工廠信息模型信息源是工廠信息模型技術的優勢，在精益建造過程中，項目的各參建通過統一的協同平臺，集成了豐富信息的工廠信息模型，高效的進行協作辦公。基于 PIM 的協作平臺由硬件平臺和系統共同組成，系統主要用于實現協作辦公，硬件平臺主要用于為信息集成、提供服務運算環境和實現各方信息交換通信。5.3.2功能描述系統的主要功能：設計成品同步：通過，將深化設計圖紙、工廠信息模型及相關設計文檔以本交付，在交付本設計

43、成品基礎上，可以在整個建造階段通過通信協議跨互聯網和我院設計成品管理系統同步，及時更新變更圖紙和模型版本，實現成品版本統一管理。20圖紙分發：通過不同子項、專業圖紙的管理為業主項目部和項目相關參與方實現設計成品的或離線瀏覽使用，確保設計數據一致性獲取。項目協同辦公模塊。主要是為項目各參與方提供項目協作工作流支持，設計、施工、業主等相關方流轉文檔的提交、審批、發布、簽收、回復等功能和文檔分類維護等功能，便于項目過程資料檢索、獲取。同時面向智慧工廠的設施運維搜集建設過程資料。5.3.3 硬件部署系統硬件平臺的部署拓撲示意如下圖：圖 6-2基于 PIM 的協作平臺拓撲示意圖5.4 基于 PIM 的精

44、益建造管理信息集成平臺5.4.1 概述現代建設項目管理已經轉變為對項目信息的管理，工廠信息模型作為建設項目的一個完整的信息載體，不但具有建造對象的幾何信息和空間信息，還集成了策劃階段、方案階段、設計階段、建造階段和運維階段的信息，并且以三維可視化的方式直觀的表達這些豐富的信息。基于工廠信息模型的精益建造管理強調以業主的需求為導向，以工廠信息模型為項目信息集成平臺，綜合生產管理理論和21管理理論，面向整個建造過程，對建造進行動態優化配置，持續的減少時間、成本和資金的浪費。我院提供的基于 PIM 的建造管理信息集成平臺充分利用工廠信息模型的標準化結構、較準確的工程量和可視化、集成化、可協調等特點，

45、將項目管理與工廠信息模型相結合，為實現精益建造項目管理提供工具。5.4.2功能描述基于 PIM 的建造管理信息集成平臺系統模塊及功能如下：5.4.2.1 項目前期資料管理模塊主要是對前期策劃所形成的文件進行保存和維護，并提供的功能。5.4.2.2 項目策劃管理模塊在這個模塊當中，主要是基于工廠信息模型確立工程子項編碼體系和對關聯工程進行 WBS 分解。每一個生產工廠的物、空間分區、和構件編碼都是唯一的，其對應的工作編碼也是唯一的，是將工廠信息模型作為同一數據源整合設計、采購、建造安裝、項目管理的信息的基礎。在項目管理過程中，分析、成本管理、數據的儲存、分析、統計都依靠編碼來識別，編碼設計對項目

46、的整個計劃及管理系統的運行效率都有很大的影響。5.4.2.3 進度管理模塊該模塊的主要是對工期目標和施工總進度計劃、工程施工進度計劃、分部（項）工程施工進度計劃、季度、月（旬）作業計劃等進行管理。該模塊提供基于工廠信息模型形象進度的，利用三維模型建立可視化的關鍵節點模型，通過計劃迭代更新版本維護及現場施工圖片、反饋實現直觀的進度比對。5.4.2.4 投資管理模塊結合關鍵節點形象進度模型，可以進行較準確的階段建設目標工程量統計，從而編制出階段建設概算和預算，按各子項目、按項目實施的各個分階段進行投資分配，進而在工程進展的過程中，每個子項目、每一階段的實際投資，確保項目投資目標實現。通過建立基于工

47、廠信息模型的投資模型和實際投資進展模型，可用于將實際投資與計劃投資的動態跟蹤比較，進行項目投資趨勢分析，為項目管理采取決策措施提供依據。225.4.2.5 質量管理模塊質量管理是一個質量保證體系，設計質量、施工質量和質量，是通過以驗收為流程的規范管理，它主要通過各種質量文檔的分類管理來實現。質量模塊是用于對設計質量、施工質量和安裝質量等的和管理，它的功能是提供有關工程質量的信息，也為后期工廠運維提供較為完善的施工驗收及設施資料。另外，還提供資料與設施構件模型關聯的功能，利用相關工廠信息模型與現場施工圖片、質量文檔等的關聯實現可視化管理。5.4.2.6 合同管理模塊工程合同管理是對工程項目中相關

48、合同文檔的管理，可以和工廠信息模型相進行關聯。5.4.2.7 后期運行評價管理模塊主要是反映項目運行以后的狀況，也對反映工程項目整體管理工作的數據進行匯總，為業主、最終用戶、承包商、分包商、監理機構、施工方等提供了一些后期總結數據。5.5 基于 PIM 的設施運維信息集成平臺5.5.1 概述利用項目竣工信息模型，可以將前期建造過程中的信息加以復用，實現工廠工程項目在設計與建造階段信息向運維階段的集成延伸，確保及設施信息在建設工程全生命周期的數據源一致，同時能在運維過程中提供較完整的資料庫和可視化的檢索、分析。系統模塊及功能如下：23圖 6-3基于 PIM 的設施運維信息集成平臺功能框架5.5.

49、2功能描述基于 PIM 的設施運維信息集成平臺系統模塊及功能如下：5.5.2.1 智慧工廠模型管理主要各工廠竣工模型、竣工圖紙進行管理，建立基本的工廠、物空間信息庫，可以根據使用階段改擴建的需要進行持續更新維護。5.5.2.2 模型信息管理模塊主要用于結合空間及設施使用需要進行基本的分類和使用，并各根據需要定義附加在模型上的屬性信息，以及配置關聯信息的來源（輸入、維護、顯示界面以及聯動系統的數據庫來源）5.5.2.3 設施運維管理模塊主要實現基于三維可視化的設施固定資產與運維管理功能，并根據模型的設計數據提供管路故障影響范圍分析與管路拓撲分析，以及按照檢修規程提供各預設的系統安裝檢修操作工藝模

50、擬文件，幫助維護熟悉各系統環境和作業標準，設施的維護水平，保障生產環境和裝備正常運行，確保設施可用。5.5.2.4 安全生產管理模塊主要設施運行狀態，安全事故備案管理，以及各工廠安全生產應急預案管理，并可提供預設緊急狀態下生產影響范圍的模擬與事故排除步驟預24演、應急措施模擬功能，為企業安全生產提供輔助。5.6 基于 PIM 的綜合展示擴展應用5.6.1 概述智慧工廠的生產既依賴于由設施、管線等的硬件環境，也依賴于信息系統的支撐，主要信息系統由智能化系統（自動的工藝、檢測及智能化設施）MES）、企業計劃系統（ERP）、辦公自動化系統（OA）組成。智慧工廠信息模型系統是虛擬化的工廠，是工廠信息集成的載體，除了要對自身的信息進行管理，還須能夠和支撐工廠生產的信息系統進行集成。本方案提供三種集成方式：基于組件服務的無縫成、基于協議的集成、基于XML 的數據集成。通過信息集成，智慧工廠信息模型能夠在虛擬的三維工廠中可視化的展示工廠生產過程中產生的數據信息及設施的實時參數。通過信息集成，支撐工廠生產的信息系統能夠三維智慧工廠信息模型管理的信