XX项目智慧工厂解决方案模板Word文档下载推荐.docx

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2.4.精益建造管理信息集成平台16

2.4.1.概述16

2.4.2.软件功能描述17

2.4.2.1.项目前期资料管理模块17

2.4.2.2.项目策划管理模块17

2.4.2.3.进度管理模块17

2.4.2.4.投资控制管理模块17

2.4.2.5.质量管理模块18

2.4.2.6.合同管理模块18

2.4.2.7.后期运行评价管理模块18

2.5.的设施设备运维信息集成平台18

2.5.1.概述18

2.5.2.软件功能描述19

2.5.2.1.智慧工厂模型管理19

2.5.2.2.模型信息资源管理模块19

2.5.2.3.设施设备运维管理模块19

2.5.2.4.安全生产管理模块20

2.6.的综合展示扩展应用20

2.6.1.概述20

2.6.2.主要扩展应用描述21

3.智慧的建筑设施系统22

4.智慧的生产26

5.智慧的决策27

1.智慧工厂的定义及愿景

1.1.智慧工厂的定义

随着科学技术的进步，越来越多的高新技术用于工厂的建设中，工厂也变的逐渐智能起来。

但人类的追求也永无止境，为了适应世界经济一体化的发展，人们需要一个更加智慧的工厂，以满足工厂内生产、生活、管理的更高要求。

我院所理解的智慧工厂就是以智能技术、数字技术、信息技术为基础，通过物理基础设施和信息基础设施的融合，整合工厂内的人员、机器、设备和基础设施实施多系统之间实时的管理、协调和控制，在此基础上，可以以更加精细和动态的方式管理生产，达到“智慧”状态，从而提高工厂的管理效率和生产效率。

图4-1智慧工厂的定义

就像人之所以拥有智慧，正是人可以凭借着视觉、触觉、嗅觉、听觉从外界感知信息，然后转化为大脑可以理解的信息，凭借着以前的知识、经验对信息进行整理、分析，然后决策，最后采取正确的反应和行动。

所以智慧的工厂也是一样，通过智能化的感知系统采集信息，然后通过数字化转化为计算机可以理解的信息，通过信息系统的处理、分析，最后形成最优的决策，然后通过智能化系统中的自动化控制技术、显示技术以对事件做出最佳的动作。

1.2.智慧工厂的特征

智慧工厂是一个由企业不同园区间相互组成网络，包括智慧的创新网络、智慧的制造网络和智慧的管理网络，是建立在“云计算”（更确切的是“云制造”）基础上的，其物理基础是互联网、无线网和物联网，应该具有更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化的特征。

1、更透彻的感知

更透彻的感知指的不仅仅是现在我们能从网络所获取到的数字信息，而是包括从射频识别（RFID）装置、传感器、摄像头、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备所能感知到的数字信息，也就是说，人们可以在任何时间、任何地点，通过多种方式感知、测量、捕获和传递信息。

2、更广泛的互联互通

更广泛的互联互通是指通过各种形式的高速的高带宽的通信网络工具，将个人电子设备、生产设备、建筑设施、和工厂信息系统中收集和储存的分散的信息及数据连接起来，进行交互和多方共享。

从而更好地对环境和业务状况进行实时监控，从全局的角度分析形势并实时解决问题，使得工作和任务可以通过多方协作来得以远程完成，从而彻底地改变了整个工厂的运作方式。

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数据，以获取更加新颖、系统且全面的洞察来解决特定问题。

这要求使用先进技术（如数据挖掘和分析工具、科学模型和功能强大的运算系统）来处理复杂的数据分析、汇总和计算，以便整合和分析海量的跨地域、跨行业和职能部门的数据和信息，并将特定的知识应用到特定行业，特定的场景，特定的解决方案中以更好地支持决策和行动。

1.3.智慧工厂的愿景

企业园区主要由组织（人）、基础设施、生产设备、能源、通信以及业务等系统组成，这些系统不是零散的，而是以一种协作的方式相互衔接。

未来的智慧工厂，就是能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合工厂运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括建造、运维管理、办公环境、沟通交流、能源管理、安全管理、生产设施管理等的各种需求做出智能的响应，为工厂提供一个高效、安全、节能、环保、舒适的生产、研发、销售和管理环境的绿色高科技、可持续发展工业园区。

图4-1智慧工厂的未来

未来的智慧工厂将会是一个信息物理融合的智慧工厂。

它是一个计算机网络、通信网络、控制网络、物联网相互连接的，综合计算、网络、感知、控制、沟通的信息物理融合网络。

通过计算（Computation）、通信（Communication）感知（Sensor）和控制（Control）的有机融合与深度协作，实现系统的实时感知、动态控制和信息服务。

通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。

同时每一个单独的系统都是一个智能体，通过将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治的能力，系统之间紧密结合与协调，达到更加智慧的状态。

未来的智慧工厂将是一个虚拟与现实相融合的智慧工厂。

工厂的所有物理实体和行为活动均通过各种手段实现了数字化和虚拟化，形成一个伴随物理世界同步运转的可视化的智慧仿真工厂。

这个智慧仿真工厂通过即时的数据交互接口和现实工厂的实体对象之间保持动态联系，实时反映实体之间以及实体与外界间的信息交换活动与实体本身全生命周期中的状态变化，并能根据丰富的历史数据和专家知识预测工厂各项活动的发展趋势，为智慧工厂的管理提供一种可视的、动态的、及时的、准确的、智慧的管理。

未来的智慧工厂将会是一个体现绿色云制造的智慧工厂。

在“制造即服务”理念的基础上，通过将企业的制造全生命周期活动中的各类制造设备（如工业设备、计算设备）及制造过程中的各种模型、数据、软件、领域知识数字化，借助于信息物理融合网络形成可实时感知、动态控制的资源，实现制造资源的虚拟化、优化调度和协同互联，建立起共享制造资源的服务平台，将巨大的制造资源池连接在一起，提供各种制造服务，实现制造资源与服务的开放协作、资源高度共享。

我们将未来智慧工厂的愿景具体分为以下四个部分：

1、智慧的建造

智慧建造是综合利用信息技术、并行工程、系统仿真、项目管理、建筑生产管理等多种技术手段，以精益建造为核心目标的建设过程。

可视化管理方面：

基于工厂信息模型（PIM）进行设计和成品交付，一方面，工程相关参与方人员能够利用精确的PIM模型讨论施工安排和管理绩效；

另一方面，施工人员能够在详细而准确的图纸指导下展开施工。

同时针对管线复杂的区域，采用导出模型效果图现场张贴的办法，进行指导，由模型导出的效果图，其最大作用就是所见即所得，能有效地帮助工人、管理人员、监理及业主直观的对照现场的实物，及早地发现问题和解决问题。

在施工现场发生变更要求的时候，能够利用PIM模型进行变更方案可行性和变更影响模拟推敲，较好的控制变更带来的不确定性。

在形象进度控制和安全建造生产管理方面，配合视频监控和模型多媒体资料关联技术，可以将现场画面直观的反馈给项目相关方管理人员，更好地实现管理控制。

虚拟设计建造方面：

在工厂建成之前即通过虚拟设计对预期的建成运行效果进行风、光、电、热、声及污染扩散等建筑性能仿真分析，结合分析结果评估方案能耗，优化设计方案，实现绿色工厂节能、环保和可持续发展；

在施工建造开始之前对预期的施工方案进行建造工艺模拟，对场地、运输、施工顺序等进行优化，并合理调度工序间衔接、减少材料缓冲库存、提高设备机具利用率，及时发现问题，实现精益施工管理。

进度控制方面：

应用PIM工具分析出施工难度大、作业时间长、交叉面较多的位置，便于进行机电的整体进度安排，模拟施工建造顺序，减少现场协调的工作量和难度和返工引起的进度延误。

并通过建立节点形象进度模型进行仅对比对的方式，能有效地帮助管理人员、监理及业主直观的发现进度延误问题，及时调整计划，确保项目工期。

成本控制方面：

应用PIM工具对设计方案机电各管线的工程量、物料需求进行统计，便于实现管线的远程工厂化预制，最大限度减少损耗、缩短工期。

利用三维管线综合优化管线设计方案、施工工艺，避免因错漏碰缺和系统施工顺序失误引发的返工浪费。

质量控制方面：

利用PIM模型的可视化功能，可以对设计方案进行全方位审核，及时发现并排除不符合建设意图的设计，对设计质量进行控制；

利用PIM模型的信息集成功能，一方面可以建立施工过程质量记录档案，另一方面可以将材料报验、阶段验收资料和模型关联，便于对比设计要求和覆盖范围，对施工质量进行控制关联。

运维管理方面：

通过无处不在的感知设备和自动识别技术，以及互相连接的网络，采用多层次的系统整合与信息传递，对建筑设施的设备、环境、能源、安全进行现场数据的自动采集、共享集成、管理和控制。

在基于PIM模型的基础上，可以实现与工厂智能化集成系统、安防系统、MES系统、OA、ERP等信息系统基于空间位置信息的集成，能够实现RFID应用、固定资产管理、故障报修管理等应用中空间位置信息的自动定位；

在故障运维中能够提供自动管路拓扑分析和影响范围分析，并通过二三维资料关联功能将相关设施设备的设计图纸、施工建设资料、备件资料、供应商资料等自动关联显示，根据历史维护工单记录自动提供维修建议，并借助统一通信平台向相关联系人自动发送报修申请、订货通知，向相关监控系统发送运维故障状态报告，并自动调用相应的视频监控画面。

利用传感器和设备监控系统，自动监控设备运行状态，进行维护计划和基于运维专家库的故障预测提醒，保证生产设备设施资源及环境满足生产运营要求。

2、智慧的建筑设施系统

智慧的建筑设施管理通过无处不在的感知设备，以及互相连接的网络，采用多层次的系统整合与信息传递，对建筑设施的设备、环境、能源、安全进行智慧的管理和控制，以及为办公、生产、管理提供智慧的手段。

办公管理方面：

通过统一的计算机网络、通信网络以及多媒体会议系统、广播系统、信息集成发布系统、一卡通集成系统、楼宇控制系统、智能照明系统等多种智能化系统的综合应用为企业工厂的工作人员提供良好的办公环境和高效的办公手段。

例如，当有人在物业管理系统上预定了一间会议室举行会议，系统将自动通过统一通信系统的短消息系统发布到与会人员的手机上，同时通过集成的信息发布系统将会议通知发布到工厂内的信息发布平台上，当会议开始前，系统自动打开空调控制系统将会议室温度调到合适的温度，将智能照明系统调到欢迎模式上，当会议开始后，通过集成的多媒体会议系统在讨论模式、演讲模式场景中自动切换，同时通过会议录播系统对会议进行录制、归档，以备后期查阅，当会议结束后，系统将转换到清扫模式，当清扫完成后，会议室被关闭后，门禁系统自动感知关闭空调、灯光。

所以只有这些系统的深度集成和整合才能为工厂创造出智慧的办公环境和办公手段。

沟通交流方面：

把多种通信手段和方式（包括手机、固定电话、传真、短信、电子邮件、即时通信、视屏会议等）通过将语音，数据，视频和消息有效的整合在一起，使用户不受所处地点、时间、所使用终端类型、运营商网络条件、信息媒介类型等等条件限制，都可以实现实时和有效的沟通，实现文字、语音、图像等各种媒介信息流的高效流动。

还可以将通信系统作为IT系统的统一信息交换平台，通过开放的应用接口，实现通信资源和通信能力向其它业务应用的开放，实现各种信息媒介流在企业IT应用、办公系统、及生产系统之间的智能流动，实现各业务系统间信息流的自动交换，实现协同办公和移动办公。

通过通信系统手段无缝的嵌入到各种企业IT信息化平台和业务流程的各个阶段之中，借助通信技术带来的高效沟通机制，减少业务延迟，提高工作效率，在降低成本的同时提高了生产力和灵活性，更好的为生产制造、运维管理、市场营销和客户服务。

智慧的沟通交流使用户从关注通信方式到关注沟通效率，整合各种通信手段，整合各种信息媒介，是通信系统具备了更有效、更人性化、更智慧的特点。

安全管理方面：

通过视频安防监控系统、门禁及出入口控制系统、防盗报警系统、巡更管理、消防报警系统、动力能源环境监控系统、访客管理系统、停车场管理系统进行深度的集成和充分的整合，并通过统一的软件界面实现视频、控制、报警、联动、数据的综合性应用处理，同时提供针对性的预案联动机制对整个工厂的人身财产安全、生产秩序保证提供一个综合性的安全管理平台。

智慧的安全管理系统需要提供的不仅仅是简单的系统之间的硬集成，而是通过一个统一的平台，提供底层之间的基于业务之间的集成。

能源管理方面：

通过实时监视现有硬件设备的能源消耗及分析，同时提供水、电、汽等能源的虚拟数据。

实现能耗可视化管理和效果评估，从而可以全面了解和掌握能源消耗的总体情况，精确记录各个环节和设备的能耗状况了解和分析能耗特性和趋势；

发现能耗的异常消耗点,通过管理手段和技术改造降低能耗费用；

并且能按能源类型，按成本中心进行能耗费用的分摊，避免不正常的能源成本增长及罚款。

通过智慧的能源管理，让企业在能源的使用方面更加安全、可靠、高效、经济和环保。

应急管理方面：

由于生产操作的不规范、人为麻痹大意、自然灾害、突发事件等多种原因造成的安全生产问题都可能给企业造成无法估量的损失。

当工厂发生紧急突发事件后，通过一个包含网络、视频监控、视频会议、统一通信在内的应急指挥支撑平台，将不同部门的信息资源有机整合在一起，通过整合，各个相互割裂的网络可以连通起来、不同通信网络中的终端都可以与中心进行实时的沟通，并同步、快速地接收指令信号，通过整合，可以快速、全面的为各级领导提供实时、准确的事件信息，从而有效的对信息进行智能分析，提高决策的时效性，最终确保在紧急情况下以及时、全面、安全、便捷的信息阻止事件进一步的恶化，减少财产损失和负面影响，在日常工作中整个系统还可发挥应有的指挥互联、信息共享作用。

3、智慧的生产管理

智慧的通过生产管理智能支持平台、生产过程智能控制、先进物流自动化实现智慧化的生产。

智慧的生产管理就是在生产环节进行精细化、智能化的管理，将生产设备联网与MES有效的集成，每一步都通过数字采集，通过条码管理、RFID应用，把数据信息采集到信息系统，可以追踪到生产过程每一个步骤是哪一个人做的，可以追踪是哪个环节出的问题，哪一段信息不完整。

通过我们的车间精细管理、通过物资的精细管理，最终实现生产过程的全程电子追踪。

通过运维系统和数控生产设备、视频系统进行集成，当某一个厂区发生问题的时候，运维系统自动报警，报警之后可以通过切换视频系统，监控到这个厂区到底发生什么问题，在运维系统就会有工作单的生成，这个工单设置好之后会发送给相关的维修人员，这个时候维修人员在系统里面接到他的工作单以后，他就去到这台机器上去检修这台设备。

整个生产设施监控系统可以实现从自动采集到自动联动、到自动生成作业单，到自动派工，从而可以及时解决出现的问题。

智慧生产设施监控还可以时时察看到每一台设备的运行情况，如果设备发生了故障，如果这个设备需要修理得到话，整个资源管理的产能情况就会发生变化，从而对整个生产的计划、物资的计划，都会发生一个实时的调整计划。

4、智慧的决策

智慧的决策就是通过多种渠道自动获取和交换信息，消除信息壁垒，将个体与相关各方整合为一个协同团体，共同制定更智慧的决策。

智慧的决策通过内人、财、物各种信息全面连通，全过程跟踪企业的方方面面，从而通过各种可视化的数据分析仪表盘，分析市场和客户情况，提出解决方法；

分析订单执行情况，提出解决方法；

分析企业生产过程中的瓶颈问题，提出解决预案；

分析产品的成本情况，提出改进方向；

分析企业财务情况，提出解决方法；

分析产品使用、服务情况，帮助用户用好产品；

分析员工情况，提出培养、帮助和利用员工的途径。

2.智慧工厂整体解决方案

解决方案划分为四个部分：

智慧工厂建设内容

智慧的建造以建设信息化为基础，通过建筑性能仿真分析、工艺仿真分析、厂区物流、工厂布置优化、可视化设计、碰撞检查分析、进度模拟等一系列的三维数字化工厂信息模型服务，贯穿于整个智慧工厂的方案规划、设计建造、运维管理，为后期的智慧工厂实现提供基础的信息。

智慧的建筑设施管理以建筑设施智能化为基础，通过无处不在的感知设备，以及互相连接的网络，采用多层次的系统整合与信息传递，对建筑设施的设备、环境、能源、安全进行智慧的管理和控制。

智慧的生产以生产设施智能化为基础，通过生产管理智能支持平台、生产过程智能控制、先进物流自动化实现智慧化的生产。

智慧的决策以运营信息化为基础通过多种渠道自动获取和交换信息，消除信息壁垒，将个体与相关各方整合为一个协同团体，共同制定更智慧的决策。

智慧工厂结构功能图

下面我们将根据以上四部分提供我们的智慧工厂整体解决方案。

2.1.智慧建造增值服务方案概述

2.1.1.背景

在制造业，工程项目建设始终围绕着企业生产运营的规模发展和技术改造，企业所有的活动均服务于生产和管理利益最大化的目的，建筑及设施系统也不例外。

由于工程项目建设过程包含了业主建设意图传递与物化实现过程、各阶段相关参与方工作的协作过程以及相互割裂的建构筑物的设计、建造、安装过程，通常具有唯一性、复杂性和不确定性的特点。

据统计，在工程建设过程中，仅有5%的活动能为业主增加价值，60%的活动是辅助价值产生所必需的流程，35%的活动是纯粹无价值增加的活动。

同时，建造过程因沟通理解偏差产生的设计方案返工、施工返工、采购返工在施工建造过程中进度延误、成本浪费的常见因素中首位；

而受传统二维图纸局限，项目还伴随这工程量难以统计准确、成本控制困难等一系列问题。

从企业信息化实施的层面来说，无论设计院、建筑安装公司还是制造业工厂，虽然各自都不同程度的实现了企业内部的信息化管理，但是在同一个工程项目建设过程中却仍以信息孤岛形式合作，相互之间的传递的主要文件仍然以传统二维图纸方式进行，不能由信息系统自动识别提取数据，在上下游企业间实现协同。

这也导致每一个下游企业都必须进行一次信息录入，也因为信息传递过程中的裁剪、加工，导致最终运行维护所需资料遗失不全、或繁杂难用。

针对这些现象，国际上工程建设业界推出了精益建造、工厂信息模型、物流仿真分析、建筑性能仿真分析、并行工程等先进设计建造技术，利用精益思想的指导和信息技术的支持，最大程度优化建造各参与方协作流程，利用可视化技术改善沟通效率，通过可视化漫游与仿真分析手段让业主提前评估方案实施效果来消除方案的不确定性，减少变更并消除工程项目建造过程的浪费，并利用建设信息模型的集成与传递为项目竣工后的运营维护尽可能的提供增值服务。

我院针对制造业的特点，结合业界发展趋势，在工厂信息模型技术基础上引入工艺设备及物流生产仿真技术和精益建造理念，并融合建筑智能化、生产智能化、运营信息化相关技术，提出了智慧建造的理念，即：

在工程项目中各阶段均面向用户最终的运行使用目标和利益，面向设施设备全生命周期的运维和改造需求，在三维可视化工厂信息模型基础之上的精益建造过程。

2.1.2.智慧建造的目标

智慧建造的目标如下：

●将工厂的建构筑物、设施系统和传感物联网络数字化，形成具备完整工厂实物属性信息、空间信息和感知信息的虚拟化工厂信息模型，为智慧工厂各种信息化应用系统提供直接面向设施、空间及物联网对象的技术支撑；

●利用工厂信息模型的属性信息，对智慧工厂各物联网对象建立行为模型,通过仿真优化技术预测运行效果，避免设计方案偏差，保证建设智慧工厂、绿色工厂等意图充分贯彻在设计方案中；

●充分发掘三维工厂模型的直观优势，在工程项目建设过程中采用可视化辅助沟通，尽可能的消灭沟通误解，排除错漏碰缺等现象，消灭各种浪费和返工；

●利用三维工厂模型的构件准确的优势，辅助工程量统计，加强成本控制；

●利用三维工厂信息模型信息集成和继承的优势，实现智慧工厂建设信息全生命周期管理和建设过程的多方协同，提升建设信息和设施运维管理水平。

2.1.3.总体方案的组成

智慧建造的核心是我院自主开发形成的一系列基于工厂信息模型（PIM，PlantInformationModeling）的智慧建造增值解决方案，主要包含技术服务和软件平台两大部分，全面覆盖制造业工厂建设过程全生命周期。

图6-1智慧建造增值方案组成内容

2.2.虚拟设计与虚拟建造服务

2.2.1.主要服务内容

工厂信息模型承载的几何信息和空间信息，以及集成的各种建造信息，能够被计算机有效的识别和计算，因此可以借助工厂信息模型相关工具进行辅助模拟建造，预先识别可能存在的问题。

本方案主要涉及的相关服务如下：

●整个工厂相关系统虚拟设计建模服务：

包括各工厂厂区工程各专业系统，各子项建构筑物土建及公用各专业系统的可视化建模、空间碰撞检查与设计验证。

●工艺仿真分析服务：

各工厂物流及关键车间工艺生产能力与瓶颈分析。

●建筑性能分析服务：

提供绿色建筑所需光、热、风、声环境分析，及污染扩散分析。

●施工建造阶段的虚拟建造服务：

相关服务的主要交付物为分析报告、模拟演示文件和优化方案建议。

2.2.2.各阶段提供的服务组合方案

在建设前期可以进行建筑性能分析、工艺流程仿真、产能推演、方案比较分析，优化建设方案；

在设计阶段可以利用可视化模型辅助沟通，让业主可以参与到设计方案的讨论和确认中，确保方案体现业主的使用需求和价值目标；

利用基于工厂信息模型的建筑性能分析，优化办公楼、恒温车间、焊装厂房、数据中心的建筑维护结构、空调气流组织方案、空调设备和电源设备选型，结合绿色建筑认证要求进行室内外光照、热辐射、风环境、噪声等专项性能分析模拟，实现绿色建筑、绿色工房和绿色数据中心建设；

通过进行多专业协调、碰撞检查、空间分析和建造模拟优化布局和管线方案，提升设计质量，减少施工过程浪费。

在建造阶段通过进行大型疑难构件建造安装工序模拟、形象进度模拟、现场施工组织优化模拟等优化施工方案，通过成本模型模拟计算任何阶段的实时成本，通过变更方案模拟控制变更等，快速解决施工现场的突发问题。

2.3.协作平台

2.3.1.概述

能够将各协作方、各阶段信息关联于统一的工厂信息模型信息源是工厂信息模型技术的核心优势，在精益建造过程中，项目的各参建单位通过统一的协同平台，围绕集成了丰富信息的工厂信息模型，高效的进行协作办公。

协作平台由硬件平台和软件系统共同组成，软件系统主要用于实现协作办公，硬件平台主要用于为信息集成存储、提供核心服务运算环境和实现各方信息交换通信。

2.3.2.软件功能描述

系统的主要功能包括：

设计成品远程同步：

通过授权，将深化设计图纸、工厂信息模型及相关设计文档以电子版本交付，在一次性交付电子版本设计成品基础上，可以在整个建造阶段通过通信协议跨互联网和我院设计成品管理系统同步，及时更新变更图纸和模型版本，实现成品版本统一管理。

图纸分发授权：

通过针对不同子项、专业图纸的授权管理为业主项目部和项目相关参与方实现设计成品的在线或离线浏览使用，确保设计数据一致性获取。

项目协同办公模块。

主要是为项目各参与方提供项目协作工作流支持，包括设计、施工、业主等相关方流转文档的提交、审批、发布、签收、回复等功能和文档分类维护等功能，便于项目过程资料检