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【摘 要】数字化工厂系统定位于开放的信息和应用集成平台系统，它提供了与现实工厂一致的三维虚拟数字环境，通过集成在虚拟环境中的海量数字信息，以及各种基于空间和工作流的应用，使企业更轻松自然地理解并掌控现实工厂。本文对兰州石化数字化工厂系统进行了投资收益分析，列举了企业建设数字化工厂系统能够从中获得的价值和给企业带来的改变。说明了信息化建设对石化企业安稳长满优运行和未来的快速发展所起的强大支撑作用。
【关键词】数字化工厂 收益 分析
一、引言
“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的国家战略已取得了世人瞩目的成就。信息化对于资产密集型、技术密集型，同时又风险密集型的石化企业来说，扮演着愈发重要的角色，信息化支撑石化企业在安稳长满优运行的道路上越走越快。“十二五”期间兰州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系统，信息化对业务的支撑已经深入到企业的方方面面，但是依旧未能满足业务发展的需要，信息孤岛的问题也逐渐显露。为此兰州石化启动了数字化工厂系统建设，以期最大限度地满足业务需要、集成信息资源，减少信息孤岛，提升管理效率。新系统给企业能够带来怎样的价值，给企业管理带来怎样的改变，是建设新系统之前需要深入分析的课题。
二、数字化工厂概述
数字化工厂的概念最先是在制造业信息化建设中产生的，主要是解决产品设计和产品制造之间的鸿沟，使设计到制造之间的不确定性降低，使生产过程在三维虚拟工厂中得以检验，提前发现设计和生产工艺中存在的不足，从而缩短从设计到生产的转化时间。
对流程工业的石化企业而言，设计和生产的产品并不像制造业的产品那样有形和可装配，流程工业的数字化工厂所关注的内容发生了很大变化，主要关注在：集成设计、设备、运行等相关数据，在工厂规划、装置设计、工程建设、工厂维护、生产运行、员工培训、应急演练等业务领域，利用三维虚拟工厂实现对现实工厂立体式监控、浸入式交互和协同式管理。
三、成本实施的费用划分
分析兰州石化数字化工厂系统建设费用大体可分为三个部分：系统建设前、系统建设中和系统建设后。系统建设前的费用包括：系统前期技术调研、方案设计、技术咨询和查新检索等费用。系统建设中的费用包括：标准定义、硬件购置、软件许可、接口开发、客户化开发配置、初始培训、数据采集优化验证、历史数据迁移等。系统建设后的费用包括：软件维护、服务支持、新用户培训、系统改进、硬件维护、变更管理、数据备份等。
四、给企业带来的收益价值分析
（一）直接收益
1.流畅、优化的数据移交
当今各设计院工程设计已采用三维立体设计，装置在设计阶段已诞生了一套数字化的虚拟装置，这套带有各种工程基础数据的虚拟装置是炼化企业一笔丰厚的数字资产。但是企业实施数字化工厂系统之前，并没有一套合适的信息化系统来完整的接收这笔资产。工程移交还停留在纸质图纸移交方式，移交验收工作量大，很难高效校验图纸的完整性和准确性，也很难使这些工程设计数据在工程建设信息化管理方面发挥作用。通过数字化工厂系统建立了一个自定义的工程数据管理架构，并能固化复杂的校验规则，实现对装置工程设计资料的完整接收，和对移交资料的校验和分析，确保进入系统的数据完整、准确。工程数据电子化移交，使信息交接能力和质量得到极大提升。如德勤对澳大利亚WOODSIDE（乌赛石油公司）数字化工厂项目测算得到：一般每个装置的工程数据移交费用在100万到250万美元之间，实施数字化工厂系统用于数字化移交后，移交费用降到每个装置25万美元之内。
2.更高效的信息搜索方式
数字化工厂系统对公司业务流程的效率有着显著的影响，主要体现在节省了大量的时间。装置改造、设备维修、动火审批、危险源评估、预案编制、应急救援等管理方案的制定和决策的下达都需要大量的基础数据提供支持。数据分散，检索不便会导致决策的延迟，数据不一致、不准确、不充分会导致不恰当的决策和判断。数字化工厂系统导入了大量装置设计数据和设备技术数据，以及各种相关的建设、运维、安全数据，并通过集成各种生产运行相关的信息系统，使装置动静态数据得以进入一套系统中，数字化工厂系统在数据间建立复杂的网状关联关系，通过信息间的互校验和索引信息，保证了信息的单点查询、正确无误和高效检索，极大地减少了信息的检索时间。
如德勤对乌赛项目测算得到：用户用于搜索信息的时间从占用用户时间的40%降到20%，相当于每个用户平均每天节省3/4小时，搜索效率提升使用户平均可以提高10%的生产效率。在兰州石化各种工程资料和设备资料还是以纸质资料为主，在用信息系统有120多套，信息较为分散，信息集中对信息检索时间的节约效果将更为明显。
3.培训费用降低
数字化工厂系统为多种数据库和资料库提供了单一的存取点：ERP、仪表元件库、文档管理系统、2D和3D模型、生产运行动态数据、安全环保数据、设备检维修数据等大量的信息数据，整合到一个系统中，员工查询信息只需要熟悉一套系统，免去了对员工进行多个信息系统使用方法的培训。
数字化工厂系统在工艺培训管理方面，主要通过全装置三维模型，集成专业培训系统，实现应用场景、虚拟拆解、异常情况处理、模拟演练、HAZOP分析、知识管理及转移等员工培训功能，达到传统的培训无法达到的效果与目的。
培训时间的减少是明显的，如德勤对乌赛项目测算得到：实施数字化工厂以后对新员工的培训时间由20小时降到1.5个小时。
4.减少支持性应用程序数量
大量的信息化应用可以直接在数字化工厂系统上实现，如工作流配置和管理。同时数字化工厂系统对所管理的大量不同格式的资料可以在系统中直接打开，用户以网页形式在客户端直接查看资料内容，免去了客户端购买大量应用和浏览软件工具的费用，和这些软件的维护、支持费用。如德勤对乌赛石油公司数字化工厂项目测算得到：实施数字化工厂系统后，管理系统由253个降到18个。兰州石化员工多，各员工都有可能在系统中查询需要的资料，而这些资料格式多种多样，每种格式可能需要不同的打开和浏览工具，在所有客户端都配置这些打开和浏览工具，将是一笔巨大的软件费用支出，投入大，使用率却不高，造成了极大的浪费。数字化工厂系统能够减少这部分费用支出。 （二）定性与无形收益
除了可量化的收益，数字化工厂系统定性和无形收益还体现在：
1.信息质量的提升带来更安全的工作环境，降低应用错误信息的风险
基础信息进入数字化工厂系统需要通过自定义的校验规则的检验，集成多个信息系统的数据，数据之间也能够实现互验证，这有效地提升了信息的质量，同时信息的跨系统单点查询使一次查询所得到的信息更加充分，这为正确有效的决策提供了强大的支撑。有效地降低了不正确不充分的信息导致的决策失误。基于三维空间的灵活的信息展现方式，也使管理者对信息的掌控得心应手。
2.售出资产具有完善的移交与归档数据，使资产售出获得更大收益
数字化工厂集成了设备、装置基础资料，与ERP系统、MES系统、设备管理平台、预知维修系统、大机组检测系统等系统集成，加强了对设备、装置的全生命周期管理。在资产需要更新而出售旧资产过程中能够提供完善的移交与归档数据，更体现出公司对资产的细心和负责，这将使资产在售出过程中赢得客户的认可和信任，从而获得更大的收益。
3.工程数据的共享和设计成果的重用，节省更多的工程设计费用支出
数字化工厂系统能够完整地接收工程设计数据资料，包括工程设计库数据。进入系统的工程设计模型也能够导出标准的工程设计二维图，这使工程数据共享和设计成果的重用更加便捷。公司在装置改造、新建、扩建过程中可以有效地利用已有的设计成果，促进了设计的标准化，节省了更多的工程设计费用的支出。
4.设备采购、比选更具主动优势，节省采购成本
完整、准确，查询便捷的工程设计信息，使采购人员对设备原始设计参数和技术要求更加了解，更加清楚各种表象信息下，哪些技术要求才是需要重点关注的，这使采购人员在设备采购、比选过程中更具主动优势，采购到最适合需要的设备，节省采购成本。
（三）未来的机会
面对未来，数字化工厂系统提供了更大的应用拓展空间：
1.集成和拓展新的应用系统
数字化工厂系统是一个综合的集成应用平台，通过有限的二次开发可以实现更多的应用功能，这使未来需要新建的信息系统大为减少，降低了未来信息化建设的成本。
2.集成移动办公设备
数字化工厂系统集成移动办公设备，实现系统工作流各控制点的信息的自动推送和移动办公，使系统的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。
3.采用RFID（射频识别）设备跟踪识别设备
采用RFID等物流网新技术，实现设备、车辆、人员在数字化工厂三维虚拟空间中的实时定位，有效地提升了公司对生产区域内各对象空间位置信息的掌控，更有利于工厂的安全运行。
4.集成视频和媒体库，使现实和虚拟更加融合、真实
通过集成遍布厂区的视频监控系统，实现虚拟与现实的便捷切换。系统可以联动各种生产运行数据、火灾报警数据、危险源监控数据，在这些数据出现异常时，自动定位异常位置点，显示实时视频信息，使异常的应对更加迅速高效。
五、总结
数字化工厂系统是一套开放的信息和应用集成平台系统，它提供了与现实工厂一致的三维虚拟数字环境，集成在虚拟环境中的海量数字信息使人们更轻松自然地理解并掌控现实装置，建立在之上的各种应用将为企业提供安稳长满优运行的信息支撑，为企业积累数据财富，并帮助企业持续降低生产运行和管理成本，其给企业带来的收益和价值将在企业未来发展中得到逐步体现，为企业管理提升提供强有力的信息支撑。
参考文献：
[1]管 政 企业信息化需提高投资回报 中国经济信息 2004 1期57-58
[2]李宗琦 企业如何评估信息系统的商业价值 微计算机信息2010 26卷1-3期 66-67
作者简介:
李海涛,（1973-），男，江苏人，2005年硕士研究生毕业于兰州大学，现从事炼化装置先进控制系统研究与应用和兰州石化数字化工厂项目建设工作，高级工程师。
【关键词】数字化工厂 收益 分析
一、引言
“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的国家战略已取得了世人瞩目的成就。信息化对于资产密集型、技术密集型，同时又风险密集型的石化企业来说，扮演着愈发重要的角色，信息化支撑石化企业在安稳长满优运行的道路上越走越快。“十二五”期间兰州石化投入大量的人力物力逐步建成了一百多套信息化系统，信息化对业务的支撑已经深入到企业的方方面面，但是依旧未能满足业务发展的需要，信息孤岛的问题也逐渐显露。为此兰州石化启动了数字化工厂系统建设，以期最大限度地满足业务需要、集成信息资源，减少信息孤岛，提升管理效率。新系统给企业能够带来怎样的价值，给企业管理带来怎样的改变，是建设新系统之前需要深入分析的课题。
二、数字化工厂概述
数字化工厂的概念最先是在制造业信息化建设中产生的，主要是解决产品设计和产品制造之间的鸿沟，使设计到制造之间的不确定性降低，使生产过程在三维虚拟工厂中得以检验，提前发现设计和生产工艺中存在的不足，从而缩短从设计到生产的转化时间。
对流程工业的石化企业而言，设计和生产的产品并不像制造业的产品那样有形和可装配，流程工业的数字化工厂所关注的内容发生了很大变化，主要关注在：集成设计、设备、运行等相关数据，在工厂规划、装置设计、工程建设、工厂维护、生产运行、员工培训、应急演练等业务领域，利用三维虚拟工厂实现对现实工厂立体式监控、浸入式交互和协同式管理。
三、成本实施的费用划分
分析兰州石化数字化工厂系统建设费用大体可分为三个部分：系统建设前、系统建设中和系统建设后。系统建设前的费用包括：系统前期技术调研、方案设计、技术咨询和查新检索等费用。系统建设中的费用包括：标准定义、硬件购置、软件许可、接口开发、客户化开发配置、初始培训、数据采集优化验证、历史数据迁移等。系统建设后的费用包括：软件维护、服务支持、新用户培训、系统改进、硬件维护、变更管理、数据备份等。
四、给企业带来的收益价值分析
（一）直接收益
1.流畅、优化的数据移交
当今各设计院工程设计已采用三维立体设计，装置在设计阶段已诞生了一套数字化的虚拟装置，这套带有各种工程基础数据的虚拟装置是炼化企业一笔丰厚的数字资产。但是企业实施数字化工厂系统之前，并没有一套合适的信息化系统来完整的接收这笔资产。工程移交还停留在纸质图纸移交方式，移交验收工作量大，很难高效校验图纸的完整性和准确性，也很难使这些工程设计数据在工程建设信息化管理方面发挥作用。通过数字化工厂系统建立了一个自定义的工程数据管理架构，并能固化复杂的校验规则，实现对装置工程设计资料的完整接收，和对移交资料的校验和分析，确保进入系统的数据完整、准确。工程数据电子化移交，使信息交接能力和质量得到极大提升。如德勤对澳大利亚WOODSIDE（乌赛石油公司）数字化工厂项目测算得到：一般每个装置的工程数据移交费用在100万到250万美元之间，实施数字化工厂系统用于数字化移交后，移交费用降到每个装置25万美元之内。
2.更高效的信息搜索方式
数字化工厂系统对公司业务流程的效率有着显著的影响，主要体现在节省了大量的时间。装置改造、设备维修、动火审批、危险源评估、预案编制、应急救援等管理方案的制定和决策的下达都需要大量的基础数据提供支持。数据分散，检索不便会导致决策的延迟，数据不一致、不准确、不充分会导致不恰当的决策和判断。数字化工厂系统导入了大量装置设计数据和设备技术数据，以及各种相关的建设、运维、安全数据，并通过集成各种生产运行相关的信息系统，使装置动静态数据得以进入一套系统中，数字化工厂系统在数据间建立复杂的网状关联关系，通过信息间的互校验和索引信息，保证了信息的单点查询、正确无误和高效检索，极大地减少了信息的检索时间。
如德勤对乌赛项目测算得到：用户用于搜索信息的时间从占用用户时间的40%降到20%，相当于每个用户平均每天节省3/4小时，搜索效率提升使用户平均可以提高10%的生产效率。在兰州石化各种工程资料和设备资料还是以纸质资料为主，在用信息系统有120多套，信息较为分散，信息集中对信息检索时间的节约效果将更为明显。
3.培训费用降低
数字化工厂系统为多种数据库和资料库提供了单一的存取点：ERP、仪表元件库、文档管理系统、2D和3D模型、生产运行动态数据、安全环保数据、设备检维修数据等大量的信息数据，整合到一个系统中，员工查询信息只需要熟悉一套系统，免去了对员工进行多个信息系统使用方法的培训。
数字化工厂系统在工艺培训管理方面，主要通过全装置三维模型，集成专业培训系统，实现应用场景、虚拟拆解、异常情况处理、模拟演练、HAZOP分析、知识管理及转移等员工培训功能，达到传统的培训无法达到的效果与目的。
培训时间的减少是明显的，如德勤对乌赛项目测算得到：实施数字化工厂以后对新员工的培训时间由20小时降到1.5个小时。
4.减少支持性应用程序数量
大量的信息化应用可以直接在数字化工厂系统上实现，如工作流配置和管理。同时数字化工厂系统对所管理的大量不同格式的资料可以在系统中直接打开，用户以网页形式在客户端直接查看资料内容，免去了客户端购买大量应用和浏览软件工具的费用，和这些软件的维护、支持费用。如德勤对乌赛石油公司数字化工厂项目测算得到：实施数字化工厂系统后，管理系统由253个降到18个。兰州石化员工多，各员工都有可能在系统中查询需要的资料，而这些资料格式多种多样，每种格式可能需要不同的打开和浏览工具，在所有客户端都配置这些打开和浏览工具，将是一笔巨大的软件费用支出，投入大，使用率却不高，造成了极大的浪费。数字化工厂系统能够减少这部分费用支出。 （二）定性与无形收益
除了可量化的收益，数字化工厂系统定性和无形收益还体现在：
1.信息质量的提升带来更安全的工作环境，降低应用错误信息的风险
基础信息进入数字化工厂系统需要通过自定义的校验规则的检验，集成多个信息系统的数据，数据之间也能够实现互验证，这有效地提升了信息的质量，同时信息的跨系统单点查询使一次查询所得到的信息更加充分，这为正确有效的决策提供了强大的支撑。有效地降低了不正确不充分的信息导致的决策失误。基于三维空间的灵活的信息展现方式，也使管理者对信息的掌控得心应手。
2.售出资产具有完善的移交与归档数据，使资产售出获得更大收益
数字化工厂集成了设备、装置基础资料，与ERP系统、MES系统、设备管理平台、预知维修系统、大机组检测系统等系统集成，加强了对设备、装置的全生命周期管理。在资产需要更新而出售旧资产过程中能够提供完善的移交与归档数据，更体现出公司对资产的细心和负责，这将使资产在售出过程中赢得客户的认可和信任，从而获得更大的收益。
3.工程数据的共享和设计成果的重用，节省更多的工程设计费用支出
数字化工厂系统能够完整地接收工程设计数据资料，包括工程设计库数据。进入系统的工程设计模型也能够导出标准的工程设计二维图，这使工程数据共享和设计成果的重用更加便捷。公司在装置改造、新建、扩建过程中可以有效地利用已有的设计成果，促进了设计的标准化，节省了更多的工程设计费用的支出。
4.设备采购、比选更具主动优势，节省采购成本
完整、准确，查询便捷的工程设计信息，使采购人员对设备原始设计参数和技术要求更加了解，更加清楚各种表象信息下，哪些技术要求才是需要重点关注的，这使采购人员在设备采购、比选过程中更具主动优势，采购到最适合需要的设备，节省采购成本。
（三）未来的机会
面对未来，数字化工厂系统提供了更大的应用拓展空间：
1.集成和拓展新的应用系统
数字化工厂系统是一个综合的集成应用平台，通过有限的二次开发可以实现更多的应用功能，这使未来需要新建的信息系统大为减少，降低了未来信息化建设的成本。
2.集成移动办公设备
数字化工厂系统集成移动办公设备，实现系统工作流各控制点的信息的自动推送和移动办公，使系统的使用更加便捷和高效，大大提升管理的效率。
3.采用RFID（射频识别）设备跟踪识别设备
采用RFID等物流网新技术，实现设备、车辆、人员在数字化工厂三维虚拟空间中的实时定位，有效地提升了公司对生产区域内各对象空间位置信息的掌控，更有利于工厂的安全运行。
4.集成视频和媒体库，使现实和虚拟更加融合、真实
通过集成遍布厂区的视频监控系统，实现虚拟与现实的便捷切换。系统可以联动各种生产运行数据、火灾报警数据、危险源监控数据，在这些数据出现异常时，自动定位异常位置点，显示实时视频信息，使异常的应对更加迅速高效。
五、总结
数字化工厂系统是一套开放的信息和应用集成平台系统，它提供了与现实工厂一致的三维虚拟数字环境，集成在虚拟环境中的海量数字信息使人们更轻松自然地理解并掌控现实装置，建立在之上的各种应用将为企业提供安稳长满优运行的信息支撑，为企业积累数据财富，并帮助企业持续降低生产运行和管理成本，其给企业带来的收益和价值将在企业未来发展中得到逐步体现，为企业管理提升提供强有力的信息支撑。
参考文献：
[1]管 政 企业信息化需提高投资回报 中国经济信息 2004 1期57-58
[2]李宗琦 企业如何评估信息系统的商业价值 微计算机信息2010 26卷1-3期 66-67
作者简介:
李海涛,（1973-），男，江苏人，2005年硕士研究生毕业于兰州大学，现从事炼化装置先进控制系统研究与应用和兰州石化数字化工厂项目建设工作，高级工程师。