【数字工厂】新书推荐：国内流程工业第一本数字工厂专著

2019 年 10 月 30 日 产业智能官

产业智能官：“DT和CPS的关系解析——数字孪生（Digital Twin）是将信息物理系统落地的应用技术框架。”

智能制造的定义和已有研究表明，信息物理系统（CPS）是在新的工业现代化背景下实现智能制造的核心组成要素。智能制造涉及智能产品、智能生产以及智能服务等多个方面及其优化集成。从技术机理角度来看，这些不同方面尽管存在着差异，但本质上是一致的，即“人—信息—物理系统”的融合。随着信息世界和真实的物理世界之间深度融合的前提技术条件日趋成熟，数字孪生（Digital Twin）受到了学界和工业界越来越多的关注。著名的IT 行业咨询研究公司Gartner，从2018年到2019 年连续两年把数字孪生列为未来十大战略技术趋势之一。而数字工厂，是构建数字孪生，实现CPS 乃至智能制造的基本要素。

在第四次工业革命背景下，数字工厂技术对智能制造体系的建设带来的核心价值在于，通过新一代信息技术和制造技术驱动，整合多属性、多维度、多应用可能性的仿真技术，实现对物理实体对象的特征、行为、形成过程和性能等进行描述和建模，从而进一步实现智能化的数字孪生或数字化映射。

在新的智能制造背景下，数字工厂技术先进性的内涵包括了同时采用先进的传感器、工业物联网和历史大数据分析等技术，具有超逼真、多系统融合、高精度的特点，可实现监控、预测和数据挖掘等功能，数字工厂将可以依靠传感器以及其他的数据来理解它的处境，回应变化，提高运营效率，增加价值。

企业的数字化转型，必然会经历相当长时间的优化和改进过程，因此从一开始就有必要结合企业当前自身的实际情况，制定合适的长期战略。无论企业处于数字化进程的哪个阶段，以面向需求的设计思维，从业务模式、业务流程和工作方法3个角度系统化地进行体系讨论和设计，都是必要的思维模式，也是将技术、人才和业务三要素紧密结合的有效方法。

流程制造工业在国家工业生产总值中占比将近一半，因此流程制造工业的发展在国民经济发展中具有非常重要的意义。流程制造工业多种类型的最终产品和复杂的控制变量，导致了其对生产过程的安全性、稳定性和连续性的高要求，以及对瞬时生产控制的强烈需求。过去的研究已经指出，在信息化和管理的相关问题上，从两种不同的工业形态的视角去观察流程制造工业和离散制造工业，往往会聚集在不同的关注点，会得出不一样的研究结论。以流程制造行业的典型代表—石化工厂为例，受到市场需求和生产价格波动的影响，对生产经营过程可控性的要求一直在不断提高。

随着物联网等新一代信息技术在制造业中的应用，物理工厂与数字空间的融合加速，通过数字孪生连接物理工厂和虚拟模型，为石化行业智能化发展提供了新的可行方向。然而，相对于流程制造行业数字化模型的构建和应用的这一迫切需求，目前相关的理论研究和应用标准的制定还处于探索阶段。在推动制造型企业数字化转型的过程中，所面临的诸多问题虽然都和技术有一定的关联，但背后的核心问题却是管理。因此，数字工厂给企业带来的变革，首先应该是管理变革。我们需要有全新的、科学的理论体系，来指导我们改变传统的管理方式，使数字化转型从局部规划设计向全局规划和顶层设计转变，从而走向可持续的数字化路线。

2018年，山东创恩信息科技股份有限公司启动了《流程工业数字工厂技术与应用管理》的编制工作，希望通过研究、应用和推广数字工厂技术，促进流程制造行业数字工厂标准化信息的生成、交换、集成和共享，提升流程制造行业数字工厂的建设质量和效率。

该著作以典型的流程制造行业——石油化工行业为背景，该书编者以典型的流程制造行业——石油化工行业为背景，结合在一个500万吨炼化能力的石化工厂的数字化平台建设和应用试点项目中的项目实践展开编写。

该书作者介绍：

尚吉永，男，（1968-），山东东营人。北京理工大学管理科学与工程博士研究生。现任中国万达集团董事局主席。在《技术经济》、《理论学刊》等核心期刊发表多篇论文。擅长企业战略管理与组织变革管理。

卢阳光，男，（1984-），湖南安仁人。大连理工大学博士研究生。山东创恩信息科技股份有限公司数字技术部总监。擅长项目管理、数字工厂、流程仿真和工业工程分析、工业大数据应用。在智能制造领域，尤其在汽车、石化等行业的数字工厂和大数据应用方面，具有丰富的经验。

该书不再仅仅是介绍概念和愿景，而是从实战的角度，立足于智能数字孪生，以数字工厂平台建设为切入点，提出适用的参考架构及各种数据规范性标准，并针对流程工业的数字化方法，从技术标准、结构设计、规范、流程，到具体的建模技术、硬件和软件工具、应用开发平台等角度，详细地进行了实战级别的阐述。

该书采用生动的讲解形式，深入浅出地介绍了流程工业数字工厂的相关知识，分为技术基础篇和应用管理篇两部分：技术基础篇包括数字工厂绪论及体系框架、数字工厂基础平台和数字建模技术；应用管理篇包括数字工厂项目实践、数字工厂管理范围和数字工厂应用。全书的大纲目录如下：

技术基础篇

第1章数字工厂绪论及体系框架

1.1 数字工厂起源及发展

1.1.1 数字工厂的背景和内涵

1.1.2 狭义数字工厂

1.1.3 广义数字工厂

1.1.4 智能数字孪生工厂

1.1.5 数字工厂的优势

1.1.6 流程制造工业数字工厂研究和应用现状

1.2 数字工厂的组成

1.2.1 数字工厂的构成要素

1.2.2 数字工厂关键技术

1.2.3 数字工厂的结构特征

1.3 数字工厂体系标准框架

1.3.1 工厂分解结构

1.3.2 信息编码规则

1.3.3 色卡定义

1.3.4 种子文件

1.3.5 设计图元库

1.4 数字工厂模型标准体系

1.4.1 模型组织管理

1.4.2 模型转换标准

1.4.3 三维模型深度

第2章数字工厂基础平台

2.1 概述

2.2 技术架构

2.2.1 总体架构

2.2.2 基本技术路线

2.2.3 硬件架构及需求评估

2.2.4 数字工厂的信息化管理平台

2.2.5 数字工厂应用平台及相关软件

2.3 数字工厂管理平台功能

2.3.1 工厂信息查询

2.3.2 三维模型浏览

2.3.3 数字化信息管理

2.3.4 工作流程配置

2.3.5 报表输出

2.3.6 权限管理

第3章数字建模技术

3.1 概述

3.2 智能P&ID图纸绘制

3.2.1 图例要求

3.2.2 绘图方法

3.3 三维建模技术

3.3.1 设备建模

3.3.2 建筑建模

3.3.3 结构建模

3.3.4 电气建模

3.3.5 给排水建模

3.3.6 暖通建模

3.4 三维逆向建模技术

3.4.1 激光扫描标准

3.4.2 软件及硬件选用

3.4.3 测量控制网布置

3.4.4 激光全息扫描方法

3.4.5 点云数据的处理

3.4.6 逆向建模方法

3.4.7 模型的校对修正

应用管理篇

第4章数字工厂项目实践

4.1 概述

4.2 数字工厂项目实施规划

4.2.1 项目目标

4.2.2 实施内容

4.2.3 协作过程

4.2.4 质量控制

4.2.5 项目交付

4.3 新建工厂项目数字化实施指南

4.3.1 第一阶段：基础准备

4.3.2 第二阶段：信息获取、集成和交付

4.3.3 第三阶段：信息应用

4.4 在役工厂项目数字化实施指南

4.4.1 第一阶段：基础准备

4.4.2 第二阶段：信息获取、集成和交付

4.4.3 第三阶段：信息应用

第5章数字工厂管理规范

5.1 概述

5.2 信息建立与采集规范

5.3 信息管理和维护

5.4 数字化移交规范

5.5 数据文件整理审查规范

5.6 数字工厂平台维护管理规定

5.7 数字工厂安全管理规定

5.8 数字工厂人员组织管理

第6章数字工厂应用

6.1 概述

6.2 数字模型可视化应用

6.2.1 三维模型浏览

6.2.2 干涉碰撞分析

6.2.3 动画仿真

6.2.4 影片制作

6.2.5 二维出图

6.3 数字工厂与运维管理系统集成

6.3.1 平台接口定义

6.3.2 生产过程监控

6.3.3 与视频系统集成

6.3.4 设备管理

6.3.5 检维修管理

6.3.6 工艺培训

6.3.7 仿真模拟

6.3.8 HSE应急指挥

6.3.9 集成移动办公设备

该书内容翔实，语言通俗易懂，图表真实，具有很强的实际指导意义。本书适合从事制造业的经理人及从事咨询、设计等相关人员阅读。

大连理工大学经济管理学院院长朱方伟教授，海克斯康集团全球副总裁和大中华区总裁李洪全先生为本书写序推荐。专著由中国工信出版集团人民邮电出版社出版，于2019年6月份正式上市发布。现已在实体书店和京东、当当、天猫等线上平台同步发售。

本书编者基于自己所在的企业进行了长时间的探索，将新一代信息技术和制造技术进行深度融合，形成数字化映射，同时采用了先进传感器、工业物联网大数据为企业生产制造系统嵌入了智慧的大脑，探索实现了生产系统的数字化、智慧化转型。企业通过数字工厂建设实现了生产过程在线化、网络化和智能化；实现了内部管理决策的科学化、动态化、智能化；也实现了企业外部网络系统的科学化、动态化、智能化，为企业生产经营管理的动态优化和可持续发展奠定了竞争基础。

——大连理工大学经济管理学院院长教授朱方伟

本书以典型的流程制造行业——石油化工行业为背景，结合一个500万吨炼化能力的石化工厂的数字化平台建设和应用试点项目展开编写，从实战的角度，立足于智能数字孪生，以数字工厂平台建设为切入点，提出适用的参考架构及各种数据规范性标准，并针对流程工业的数字化方法，从技术标准、结构设计、规范、流程，到具体的建模技术、硬件和软件工具、应用开发平台等角度，详细地阐述了具体的实战方法。

——海克斯康集团全球副总裁大中华区总裁李洪全

来源：人工智能和大数据

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产业智能官 AI-CPS

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产业智能化平台作为第四次工业革命的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎；重构设计、生产、物流、服务等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生 新技术、新产品、新产业、新业态和新模式； 引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。

产业智能化技术分支用来的今天，制造业者必须了解如何将“智能技术”全面渗入整个公司、产品、业务等商业场景中， 利用工业互联网形成数字化、网络化和智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和焕然新生。