CN115496452A - 基于数字孪生体的数字化交付系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种基于数字孪生体的数字化交付系统,该系统中的业务支撑层基于制定的数字化交付标准和规范,生成孪生工厂数字化交付标准类库;数据采集层基于数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集设计、采购、施工、运维阶段的交付数据;数据治理层对数据采集层采集的交付数据进行数据处理,构建工厂数字孪生体;数据存储层对数据处理后的交付数据的数据类型,提供孪生数据库;数据管理层对数据存储层中存储的交付数据进行数据管理;业务应用层,用于对数据管理层中管理后的交付数据进行应用。该系统,提高了数字化交付的准确性,以及保证了数字化工厂的数字孪生体与工厂实体的信息一致性。
Description
技术领域
本申请涉及计算机应用设计领域,具体而言,涉及一种基于数字孪生体的数字化交付系统。
背景技术
发展数字经济已成为把握新一轮科技革命和产业变革机遇的战略选择。现如今,“数字化交付”已经从一个新兴概念发展成为许多新建工厂的标配。过去陈旧的、繁杂的纸质工作和记录形式,都将被更高效、更集成、更具人性化的数字化手段所代替。数字化交付基于多维可视的数字化集成系统,有效搜集、管理、共享工程信息,并将设计、采购、施工、调试等阶段产生的数据、文档、模型以标准数据格式提交给企业,是一种区别于传统纸质文档交付的新型交付方式。“数字化交付”除了实体的物理工厂外,还需要交付一座依托于数据、文档、三维模型,以及它们与工厂对象关联关系的数字化虚拟工厂。
工程项目数字化交付是数字化工厂建设的基础,数字化工厂为构建智能工厂提供基础的数据来源。目前,数字化交付大部分都是逆向建模,采用逆向恢复手段,利用激光扫描技术及三维模型重建等方式,对已有的工厂数据进行数字化重建,然而,这种方式目前存在原有工程数据资料缺失的问题,数字化交付的成果质量得不到保证。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种基于数字孪生体的数字化交付系统,用以解决了现有技术存在的上述问题,提高了数字化交付的准确性,以及保证了数字化工厂的数字孪生体与工厂实体的信息一致性。
第一方面,提供了一种基于数字孪生体的数字化交付系统,应用于数字化工厂建设场景中,该方法可以包括:
业务支撑层,用于基于制定的数字化交付标准和规范,生成孪生工厂数字化交付标准类库,以指导建设数字化交付业务;
数据采集层,用于基于所述数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集相关类型的交付数据;所述交付数据包括设计阶段、采购阶段、施工阶段和运维阶段中涉及的数据;
数据治理层,用于对所述数据采集层采集的交付数据进行数据处理;以及,基于所述交付数据,构建工厂数字孪生体,包括:根据制定的分类原则和编码体系,定义工厂分解结构,及其与工厂对象和文档关联关系的数据结构,并将所述交付数据,按照预设的工厂分解结构,划分出基本结构单元;基于划分的基本结构单元,以工厂对象的三维模型为核心,将所述交付数据进行关联,构建各工厂单元级的数字孪生体,基于各工厂单元级的数字孪生体,构建工厂数字孪生体;
数据存储层,用于对数据处理后的交付数据的数据类型,提供相应的数据库,以对所述数据处理后的交付数据进行分布式存储与调用;
数据管理层,用于对所述数据存储层中存储的交付数据进行数据管理;
业务应用层,用于对所述数据管理层中管理后的交付数据进行应用,其中,所述业务应用层包括至少一个应用系统,所述应用系统用于对所述数据管理层中管理后的相应交付数据进行应用。
在一个可选的实现中,所述数据采集层,具体用于基于所述数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,确定待采集数据的数据标准结构;
基于确定的待采集数据的数据标准结构,采集相关类型的交付数据。
在一个可选的实现中,所述数字化交付标准和规范包括工程分解结构及类库定义、工程信息编码规范、工程设计信息交付规范、工程采购信息交付规范和工程施工信息交付规范;其中,所述工程分解结构及类库定义,用于制定所述数字化交付业务的工厂分解结构和类库定义;
所述工程信息编码规范,用于规定工程编号、设计文件编码、位号编码、采购文件编码和施工过程文件编码;
所述工程设计信息交付规范,用于编制设计数据采集标准模板,以及规定采集过程中工程设计文档的交付信息、各专业三维模型的设计标准、智能P&ID信息和仪表信息;
所述工程采购信息交付规范,用于编制物资采办数据标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程采购信息;
所述工程施工信息交付规范,用于编制施工数据采集标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程施工信息。
在一个可选的实现中,所述数据采集层包括设计数据采集、采购数据采集和施工数据采集;
所述设计数据采集,用于根据所述工程设计信息交付规范中的设计数据采集标准模板,对工程实体对象的非结构化数据进行数据采集;
所述采购数据采集,用于根据所述工程采购信息交付规范中的物资采办数据标准模板,对各设备材料生产制造过程产生的非结构化数据进行数据采集;
所述施工数据采集,用于根据所述工程施工信息交付规范中的施工数据采集标准模板,对施工过程产生的非结构化数据进行数据采集。
在一个可选的实现中,所述数据处理包括数据加工处理、多源异构数据的汇聚融合处理、所述各专业三维模型的轻量化处理、数据格式的转换处理、数据编辑处理、数据共享与发布处理和数据质量检查处理。
在一个可选的实现中,所述数据存储层包括模型数据库、属性数据库、文档数据库、P&ID数据库和专题数据库。
在一个可选的实现中,所述数据管理层包括数据采集管理、数据处理管理、数据存储管理、数据应用管理;
所述数据采集管理,用于对所述交付数据采集的状态进行监控;
所述数据处理管理,用于对所述交付数据的优化过程进行管理;
所述数据存储管理,用于对所述交付数据的存储进行配置,对各个存储阶段的存储情况进行管理;
所述数据应用管理,用于对数据交付链路中,提供给所述业务应用层中各应用系统的数据应用接口进行管理。
在一个可选的实现中,应用系统包括交付基础、资产仓库、电子文档、孪生工厂、智能P&ID、工厂百度、信息校验、综合看板和系统管理中的至少一个。
在一个可选的实现中,所述数据采集层,还用于基于所述数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集相关类型的新的交付数据;
所述数据治理层,还用于对所述新的交付数据进行数据处理,以及,基于所述交付数据和所述新的交付数据,构建新的工厂数字孪生体;
所述数据存储层,还用于对数据处理后的新的交付数据的数据类型,提供相应的数据库;
所述数据管理层,还用于对存储的数据处理后的新的交付数据进行数据管理;
所述业务应用层,还用于对管理后的新的交付数据进行应用。
在一个可选的实现中,所述系统应用在网络设备、服务器、存储设备、安全设备和操作系统中的任一应用环境中。
本申请实施例提供的基于数字孪生体的数字化交付系统,包括:业务支撑层基于制定的数字化交付标准和规范,生成孪生工厂数字化交付标准类库,以指导建设数字化交付业务;数据采集层基于数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集相关类型的交付数据;数据治理层对数据采集层采集的交付数据进行数据处理;数据存储层对数据处理后的交付数据的数据类型,提供相应的数据库;数据管理层对数据存储层中存储的交付数据进行数据管理;业务应用层,用于对数据管理层中管理后的交付数据进行应用,业务应用层包括至少一个应用系统,应用系统用于对数据管理层中管理后的相应交付数据进行应用。该系统通过统一的数字化交付标准和规范为基础,整合工程全要素、全过程、全生命周期的多源数据,生成可支撑智能化运营与管理的数字孪生体,提供数字化标准类库管理、孪生模型管理、数据管理、文档管理、智能P&ID应用、智能信息检索等业务应用,服务于基础设施建设的设计、施工、采购、调试、运维等全生命周期三维可视化数据管理,支撑数字化设计成果的发布、整合、利用、共享以及深化应用,提高了数字化交付的准确性,以及保证了数字化工厂的数字孪生体与工厂实体的信息一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于数字孪生体的数字化交付系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种基于数字孪生体的数字化交付系统的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种基于数字孪生体的数字化交付的时序过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,并不是全部的实施例。基于本申请实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
数字化交付基于多维可视的数字化集成系统,有效搜集、管理、共享工程信息,并将设计、采购、施工、调试、运维等阶段产生的数据、文档、模型以标准数据格式提交给企业,是一种区别于传统纸质文档交付的新型交付方式。“数字化交付”除了实体的物理工厂外,还需要交付一座依托于数据、文档、三维模型,以及它们与工厂对象关联关系的数字化虚拟工厂。
源于数字化设计、虚拟仿真和工业互联网(工业物联网)等关键使能技术的蓬勃发展与交叉融合,数字孪生迅速成为时代热潮。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等全要素数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。简单来说,数字孪生就是在一个设备或系统的基础上,创造一个数字版的“克隆体”。这个“克隆体”,也被称为“数字孪生体”。基于数字孪生体的数字化交付系统,融合了数字孪生、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术,通过数模联动、虚实映射和一致性交互等机制,实现工厂设备一体化多学科协同优化设计、数字化交付、智能运维等,促进全生命周期各阶段管理的数智化升级。
本申请实施例提供的基于数字孪生体的数字化交付系统应用于数字化工厂建设场景中,是以统一的数字化交付标准和规范为基础,整合工程全要素、全过程、全生命周期的多源数据,生成可支撑智能化运营与管理的数字孪生体,提供数字化标准类库管理、孪生模型管理、数据管理、文档管理、智能P&ID应用、智能信息检索等业务应用,服务于基础设施建设的设计、施工、采购、调试、运维等全生命周期三维可视化数据管理,支撑数字化设计成果的发布、整合、利用、共享以及深化应用。提升工程成果数据的复用性、标准化、完整性,加强数字化交付的过程管控及质量管理,为工业数字基础设施建设、“智慧工厂”等应用提供基础数据。
该系统可以用于在网络设备、服务器、存储设备、安全设备、操作系统或其他包含计算机设备的应用环境中。
另外,该系统具有开放的标准接口和成熟的对外服务引擎,能够与主流的工程设计软件和项目管理软件兼容,并具备多参与方协同能力,具备与ERP、MES、WMS、DCS和SIS等相关系统对接能力。
进一步的,该系统可以渐进性地处理和验证项目数据,以确保数据的质量和加速工程项目资料信息的交付速度。以及,支持智能应用,以快速建立基础设施资产数据仓库,与运行数据和经营数据互为补充,通过制定统一的数据标准形成智能应用的完整数据基础。通过基础设施资产数据、文档数据及BIM数据的相互联动,减少搜索及关联查看时间(通常节约操作人员25%的时间),提高信息检索效率。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请,并不用于限定本申请,并且在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本申请实施例提供的一种基于数字孪生体的数字化交付系统的结构示意图。如图1所示,该系统可以包括:业务支撑层、数据采集层、数据治理层、数据存储层、数据管理层和业务应用层。
业务支撑层,用于基于制定的数字化交付标准和规范,生成孪生工厂数字化交付标准类库,以指导建设数字化交付业务;
数据采集层,用于基于数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集相关类型的交付数据。具体的,数据采集层可以基于数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,确定待采集数据的数据标准结构;基于确定的待采集数据的数据标准结构,采集相关类型的交付数据。交付数据可以包括设计阶段、采购阶段、施工阶段、运维阶段、调试阶段等中涉及的数据,具体的交付数据可以包括各阶段的属性数据、文档数据、三维模型数据等。
数据治理层,用于对数据采集层采集的交付数据进行数据处理;以及,基于交付数据。构建工厂数字孪生体,包括:
首先,根据制定的分类原则和编码体系,定义工厂分解结构,定义工厂分解结构与工厂对象和文档关联关系的数据结构,并将交付数据,按照定义的工厂分解结构和数据结构,划分出基本结构单元;具体的,根据制定的分类原则和编码体系,定义工厂分解结构,及其与工厂对象和文档关联关系的数据结构。将工厂场景全要素(采集的交付数据)的数据结构按照工厂、装置/系统单元、分区、工厂对象逐级进行结构分解,划分基本单元。
其次,基于划分的基本结构单元,以工厂对象的三维模型为核心,将交付数据进行关联,构建各工厂单元级的数字孪生体;具体的,在数据采集层对设计、采购、施工、运维、调试等涉及的数据,即全生命周期数据(包括采集属性数据、文档数据、三维模型数据等)进行标准化采集后,基于划分的基本单元、以工厂对象三维模型为核心,关联采集的设计、采购、施工、运维、调试等涉及的数据,构建各工厂单元级的数字孪生体。
最后,基于各工厂单元级的数字孪生体构建工厂数字孪生体。具体的,将各单元级数字孪生体组建与融合,构建工厂系统级数字孪生体。
基于三维模型构建的数字孪生体,具有设计、采购、施工、调节等阶段的全生命周期的属性信息,实现了不同时期各类数据的融合,同时基于运营期数据的不断更新与迭代,与实体及附属信息保持高度一致,搭建孪生模拟仿真场景环境,为智慧工厂的资产管理、智能化运营提供基础数据支撑。
数据存储层,用于对数据处理后的交付数据的数据类型,提供相应的数据库,以对数据处理后的交付数据进行分布式存储与调用。
数据管理层,用于对数据存储层中存储的交付数据进行数据管理。
业务应用层,用于对数据管理层中管理后的交付数据进行应用,其中,业务应用层包括至少一个应用系统,应用系统用于对数据管理层中管理后的相应交付数据进行应用。
如图2所示,下面对上述每层进行详细介绍:
1、业务支撑层
数字化交付标准和规范包括工程分解结构及类库定义、工程信息编码规范、工程设计信息交付规范、工程采购信息交付规范和工程施工信息交付规范。
(1)工程分解结构及类库定义,用于制定数字化交付业务的工厂分解结构和类库定义;
(2)工程信息编码规范,用于规定工程编号、设计文件编码、位号编码、采购文件编码和施工过程文件编码;
(3)工程设计信息交付规范,用于编制设计数据采集标准模板,以及规定采集过程中工程设计文档的交付信息、各专业三维模型的设计标准和仪表信息,其中,工程设计文档的交付信息可以包括工程设计文档的交付范围、编号、格式和属性等;各专业三维模型的设计标准可以包括各专业三维模型的设计内容、深度、颜色等;仪表信息可以包括仪表索引表和仪表规格书内容等;智能P&ID信息包括智能P&ID的图例和绘制信息;
(4)工程采购信息交付规范,用于编制物资采办数据标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程采购信息;其中,工程采购信息系统的记录反映采购物资的说明类文件、索引表、数据表、规格书及图纸类文件等,工程采购信息可以包括预制钢结构类、静设备类、动设备类、管道类、仪表类、电气类等采购物资;
(5)工程施工信息交付规范,用于编制施工数据采集标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程施工信息。其中,工程施工信息可以包括开工策划文件、材料检测文件、供应商资料、安装文件、调试文件、质量监督资料、工程竣工文件,以及文件的交付范围、交付编号、交付格式、文件属性信息和文件关联信息等。
2、数据采集层
数据采集层可以包括设计数据采集、采购数据采集和施工数据采集;
进一步的,数据采集层还可以包括试运行数据采集。
(1)设计数据采集,用于根据工程设计信息交付规范中的设计数据采集标准模板,对工程实体对象的非结构化数据进行数据采集。
其中,工程实体对象的非结构化数据涉及分为设备、管道、阀门、管道组件、建/构筑物、电气设备、防腐设备、仪表设备、化验设备、热工设备类等各类的工程实体对象。
进一步的,设计数据采集后续操作流程说明:
1)设计数据结构定义:按照设计数据采集标准模板,在系统中完成数据标准结构的定义。
2)数据录入:设计单位各专业人员,按照数据标准结构的要求同步完成设计数据录入。
3)数据审核:在三维模型设计阶段,当工厂对象的三维模型完成度达到90%,依据三维模型设计及质量审查相关规定,通过对设计的三维模型质量进行同步审核,可以自动检查三维模型及其属性信息的正确性、完整性。针对审核不合格的三维模型,会自动提示并出具审核报告。
由于目前大多数项目工期都较为紧张,为了保证工期,往往是边设计边施工,忽视了设计过程审查的重要性。由于施工中存在大量的设计变更,造成建设周期延长和成本的增加。设计质量不仅影响工程质量,也影响设计文件的交付质量。而本申请上述实施例通过增加数据审核环节,提高设计质量与数字化交付质量。
(2)采购数据采集,用于根据工程采购信息交付规范中的物资采办数据标准模板,对各设备材料生产制造过程产生的非结构化数据进行数据采集。
材料生产制造过程产生的非结构化数据可以包括采购文档数据和采购属性数据。
进一步的,采购数据采集后续操作流程说明:
1)采购数据结构定义:按照物资采办数据标准模板,在系统中完成数据标准结构的定义。
2)数据录入:根据采购单位,为每个供应商分配数据录入权限,进行数据录入。
3)数据审核:数字化交付项目对采购数据进行审核,并交监理单位和业主确认。
(3)施工数据采集,用于根据工程施工信息交付规范中的施工数据采集标准模板,对施工过程产生的非结构化数据进行数据采集。
施工过程产生的非结构化数据可以包括线路工程施工数据、站场工程施工数据和线路测量数据。其中,线路工程数据主要包括焊口、返修口、防腐补口、短节制冷、冷弯预制、焊口检测数据。战场工程数据主要包括工艺焊口、焊口检测、设备安装数据。线路测量数据主要包括焊口、拐点、三桩一牌、穿跨越、水工保护、周边环境信息点数据。
进一步的,施工数据采集后续操作流程说明:
1)制定数据采集清单;
2)采集结构定制;
3)系统填报;
4)数据审核;
5)实时进度跟踪。
其中,对非结构化数据采集说明:
非结构化数据采集依据国家重大建设项目文档归档要求与档案整理规定执行,非结构化数据采集内容主要包括前期报告、设计文件、施工文件、工程管理文件、监理文件、调试文件、竣工验收文件数据等。
文档上传:项目各参与方使用文档管理系统,将文档上传,可分不同的监理进行审批。
文档属性及编码:文档上传时根据要求添加属性信息,同时采用自动编码进行编码,具有准确性、一致性及完整性。
文档审批发布:文档数据发布的审批方式支持多级审批。
文档格式支持:以pdf为主,同时也包括office文件、cad文件以及图片文件、三维模型文件等。
文档组卷:通过监理审批后的文档自动发布到项目文档中,供业主方查看,同时也能将文档通过系统迁移导出全部文档。
在一些实施例中,设计数据采集,用于根据工程设计信息交付规范中的设计数据采集标准模板,对工程实体对象的半结构化数据进行数据采集;
采购数据采集,用于根据工程采购信息交付规范中的物资采办数据标准模板,对各设备材料生产制造过程产生的半结构化数据进行数据采集;
施工数据采集,用于根据工程施工信息交付规范中的施工数据采集标准模板,对施工过程产生的半结构化数据进行数据采集。
其中,对半结构化数据采集说明:
半结构化数据采集依据建设数字化工程信息交付规范执行,主要采集的内容包括设计、采购、施工、调试运维、竣工等不同阶段的三维模型。
(3)数据治理层
数据治理层对数据采集层采集的交付数据进行的数据处理可以包括数据加工处理、多源异构数据的汇聚融合处理、各专业三维模型的轻量化处理、数据格式的转换处理、数据编辑处理、数据共享与发布处理和数据质量检查处理。各专业三维模型包括工厂对象的三维模型、倾斜摄影模型、人工模型等。
1)数据加工
将设计、采购、施工全生命周期的采集数据进行清洗、抽取处理,过滤掉具有缺失、错误、重复问题的数据。
2)数据汇聚融合
多源数据汇聚集成,支持接入影像、矢量、倾斜摄影模型、人工模型、点云、建筑信息模型(BIM)、文本等多源异构数据。
a)支持影像格式:Windows Bitmap(.BMP)、ER-Mapper(.ECW)、Gdal Gif(.gif)、Gdal Jpeg(.jpg)、Gdal Tiff(.tif)、Gdal Img(.img)、Erdas Imagine(.img)、TiffFormat(.tif,.itiff)、Projection Text File(.prj)
b)支持高程数据格式:Windows Bitmap(.BMP)、Gdal USGS Ascii Dem(.dem)、Gdal Img(.img)、Gdal Tiff(.tif)、Erdas Imagine(.img)、Tiff Format(.tif)、Elevation(.tri)、Projection Text File(.prj)
c)支持矢量数据格式:Shape(.shp)、KML/KMZ、SQLite(.sqlite,.db)、GeoPackage(.gpkg)。
d)3D模型数据格式:提供方便快捷的自建模工具,支持.obj、.X、.3DS、.DAE、.FLT等格式模型的直接加载,并支持加载带有动画效果的模型。支持IFC、FBX、RVT等国际通用的BIM模型格式。
3)模型轻量化
支持BIM、倾斜摄影模型、人工模型等三维模型的瓦片化和轻量化。支持倾斜摄影模型的根节点合并;支持BIM、人工模型的纹理压缩、模型结构化简和模型批量导入、导出等;通过模型轻量化,提高大场景模型的加载和运行效率。
4)数据转换
支持影像、矢量、三维模型数据格式的转换。
支持平面坐标系转换、XY坐标互换、坐标平移、影像数据坐标匹配等坐标转换功能。支持将三维模型转换成统一的坐标系。
5)数据编辑
支持图形的打断、延伸、修剪、整体偏移、局部偏移、局部拷贝、局部串接、填补空洞等图形编辑功能。支持对三维模型进行编辑,对于模型的形体、位置、材质等可通过参数和交互的方式进行编辑。
6)数据关联
将设计、采购、施工全生命周期属性数据与工厂三维模型对象建立关联关系,满足工程交付信息的查询浏览要求。
7)数据共享与发布
支持二三维GIS+BIM数据的服务发布,支持标准的OGC服务发布,具备服务管理、负载均衡策略和服务集群化管理等能力,以及数据查询、检索、空间查询和分析的Rest服务的发布等,支持多用户高并发访问。
8)数据质量检查
a)完整性:对缺失必要属性字段的工厂对象表单数据、缺失的文档进行完整性检查,并自动生成完整性分析报表。
b)一致性:对属性数据数值进行一致性检查,对同一工厂对象同一属性不一致的值或计量单位,自动生成属性一致性分析报表。
c)合规性:对系统入库数据进行合规性检查,包括不符合编号规则的工厂对象编号、文档编号等数据,并自动生成合规性分析报表。通过智能的对交付数据的合规性应用和检查,可节省时间和漏检损失。
d)关联性:对系统入库的文档数据进行关联性检查,未关联的文档数据自动生成分析报表。具体的,通过图纸拆分、格式转换、电子签名签章、安全认证等技术手段,将传统文档交付方式转变为与工厂对象强关联的交付模式,来实现文档与工厂对象强关联。全方位支持模型对象与文档、图片、图纸、施工进度信息、仪表设备运行数据等多种格式信息关联,以及支持文档之间相互关联、模型和P&ID图纸关联等,来实现全信息关联。
现有的数字化交付范围不能完全满足业主运维期数据应用需求,数据查询效率低,数据复用困难,无法实现交付数据开箱即用的应用效果。而本申请上述实施例需要对交付数据进行一系列的数据处理,保证了交付数据的一致性、准确性、合规性及完整性,以及交付数据的数据范围及质量。
(4)数据存储层
数据存储层包括模型数据库、属性数据库、文档数据库、P&ID数据库和专题数据库,基于上述多个数据库形成孪生数据库。
(5)数据管理层
数据管理层可以包括数据采集管理、数据处理管理、数据存储管理和数据应用管理;
数据采集管理,用于对交付数据采集的状态进行监控;
数据处理管理,用于对交付数据的优化过程进行管理;
数据存储管理,用于对交付数据的存储进行配置,对各个存储阶段的存储情况进行管理;
数据应用管理,用于对数据交付链路中,提供给业务应用层中各应用系统的数据应用接口进行管理。
本申请上述实施例通过对交付数据的流程管理,可随时查看数据交付过程的进度,避免人工统计方式的疏漏,使企业准确、客观、随时掌握数字化交付的进度和质量情况,确保交付数据的时效与质量。
(6)业务应用层。
应用系统包括交付基础、资产仓库、电子文档、孪生工厂、智能P&ID、工厂百度、信息校验、综合看板和系统管理中的至少一个。
1)交付基础
系统中内置交付标准规范,支持自定义标准模板。
对象类库及对象类属性定义:按照内置的标准规范,定义工厂设备对象类库及对象类的属性及关系,用户可直接调用标准模板,亦可按需自定义,可灵活地定制及扩展。
文档目录及属性定义:不同建设阶段(如设计、采购、施工等)按照标准规范交付要求定义文档交付清单目录及文档属性信息,用户可按照实际需求自定义设置。
2)资产仓库
将建设期设计、采购、施工、调试阶段产生的工厂对象属性信息进行一体化管理,保证数据的一致性、准确性,同时以工厂对象为中心建立起3D模型、P&ID、文档、属性、PBS之间的智能关联关系。可对设备设施的基础属性信息进行增删改查、导入、导出。
具备面向设备、仪表的位号管理功能,建立位号与相关图纸、工单、数据表等信息之间的关联关系,方便快捷的按位号搜索设备、仪表的所有相关数据以及对数据进行维护。自动建立文档与位号关联关系清单,系统具有自动建立文档与位号关联关系的功能。
3)电子文档
提供电子文档管理功能,将基础设施的设计、采购、施工、运营各阶段的电子文档资料按照标准规范上传到系统进行数字化管理;支持文档上传、下载、预览、导出、移动、检索、关联及历史版本查看等功能。功能说明:
交付系统支持用户自定义文档分解结构目录树。
支持文档属性的自定义扩展,支持手动、自动、批量上传、批量补充属性、检索、关联及历史版本管理。
支持直接在交付系统中浏览pdf、图片、excel、word常用格式文件,不依赖源系统(软件)的文档可视化功能。可以在系统中批量打印各类文档。
系统提供文档上传、下载、移动等文档相关基本操作,并支持对文档相关操作按照用户权限进行管控。
系统提供文档的ocr自动识别功能。
4)孪生工厂
集成多源异构数据,内置轻量化三维可视化引擎,支持超大规模场景浏览,具有良好的扩充性和压缩比,核心分层传输技术保障WEB端流畅加载运行。
支持模型移动、缩放、旋转、查询、定位等功能,支持地上地下一体化,支持根据基础设施的对象进行属性查询、文档获取与浏览,全方位展示该基础设施的详细情况。
按照关键字、名称、编号进行查询,查询设备的基础信息、详细信息、明细表、文档图纸、智能P&ID图。
通过二三维联动技术,实现智能P&ID图和三维模型联动效果。
支持图片和文本的标注。
5)智能P&ID
将P&ID图纸集中式电子化管理,并在图纸上形成"热点"。实现支持图纸中对象的搜索、P&ID联动三维模型、P&ID中对象属性的查看、P&ID关联文档的在线预览。功能说明:
可以直接在交付系统中浏览,不依赖源系统的可视化功能。
P&ID图纸中的工厂对象是带热点的,在图纸中点击编号或图形可以打开该工厂对象的相关信息。
在P&ID图纸中,点击任何一个对象,将在可视化图纸中高亮显示点击的对象,同时打开该对象的关联信息。
6)工厂百度
采用分布式搜索引擎,建立基础设施资产数据“智能大脑”,可以在极短的时间内存储、搜索和分析大量的数据,根据OCR技术,可在全系统数据库根据关键字查询相关设备信息、文档信息和模型信息,能智能推荐具有关联关系的相关资料。基于AI的OCR识别技术,无差别识别包含表单、PDF、XLS、TXT、WORD等,通过快速建立索引以提供智能检索与智能对象进行关联。功能说明:
工厂"智能大脑",根据输入内容查找相关资料,智能推荐具有关联关系的相关资料,可在3D模型和图纸元件中定位;提供多种查询方法,可以依据分类原则在树状目录结构中直接查找,自动统计出该目录下所包含查询项个数,并罗列出全部位号信息;依据位号编码规则,采用通配符模糊查找;使用详细的查询对话框,选择输入多种属性作为查询条件,进行组合精确查询;属性查询支持通配符模式的模糊查询。检索方式包括:
通过编码搜索;
基于工厂结构或分类方式查询;
按文档类型分类、属性检索;
全文检索;
通过对象的关联关系查询;
通过点击模型部件级对象,实现相关信息的查询;
具备自定义搜索参数和搜索界面的能力;
具备自定义搜索后显示内容的能力,并能将搜索结果直接输出为报表;
具备搜索结果过滤机制,确保用户仅能访问权限范围内的信息;
7)信息校验
系统内置智能数据信息校验规则,对数据库中所有的数据和文档信息进行完整性、合规性、一致性及关联性智能检查,对象与文档的关联关系进行智能检查,同时对数字化交付数据进行完整性、准确性、一致性校验检查,确保入库数据质量情况,对数字化交付的数据质量进行把控。
8)综合看板
将资产全过程数据汇聚分析后生成数据分析仪表盘放置在首页上,形成交付数据综合统计,可自定义需统计分析的数据内容。功能说明:
系统提供基于数字孪生的综合展示,并且对交付对象分类、对象关联情况、文档交付情况等进行综合统计。
系统提供主流地图接口服务,如天地图、百度、高德等地图服务,满足测距、测面、放大、缩小、移动等操作功能。
提供三维空间查询、分析功能,包括剖面分析、通视分析、缓冲区分析及地名查询,提供大气、光照、云图、雨雪环境特效,提供鸟瞰图、地图标会、坐标转换、经纬网格工具。
系统提供统计图表,包括对象分类占比、对象关联情况、对象增长折线图、文件分类占比、文档交付情况、文档增长折线图。
9)系统管理
系统管理包括用户管理、角色与功能权限管理、数据权限管理、登录管理。
用户管理功能,系统管理员可以新增、删除用户,给用户分配角色。可以实现根据角色的授权,分配角色后,此用户便自动拥有此角色拥有的功能及数据权限。
角色与功能权限管理功能,用户的权限基于角色来管理,通过授权可以限制不同角色的用户的功能权限和操作权限。
数据权限管理,用户的数据权限基于角色管理,通过授权可以限制不同角色的用户查看不同范围的装置模型。可以为不同用户不同角色分配不同的P&ID图档数据权限。
登录管理,用户可以通过用户名和密码登录系统,支持密码修改及重置,支持基于域单点登录。
在一个例子中,如图3所示,基于数字孪生体的数字化交付的时序过程如下:
第一次交付:基于业务支撑层的业务支撑,针对工程建设设计、施工、采购、运维的全生命周期业务过程,制定数字化交付标准和规范(包括工程分解结构及类库定义、工程信息编码规范、工程设计信息交付规范、工程采购信息交付规范和工程施工信息交付规范),根据制定的数字化交付标准和规范,进行设计数据采集、采购数据采集、施工数据采集、生产运维数据采集等过程,实现采集数据的交付。其中,系统可自定义数据采集标准模板,规范采集数据的一致性、完整性、准确性。针对采集不规范的录入数据,系统进行自动提示告警。
第二次交付:基于数据治理层的数据治理,对采集的数据进行数据加工、数据汇聚融合、模型轻量化、数据转换、数据关联、数据编辑、数据共享与发布、数据质量检查等,实现治理数据的交付。其中,通过数据治理模块,统一数据的范围、类型、格式、坐标系、服务方式等,以规范数据的一致性和准确性。
第三次交付:基于数据存储层、数据管理层进行数据采集管理、数据处理管理、数据存储管理、数据应用管理,以实现管理数据的交付,从而完善交付数据的完整性和一致性,保证数据的安全性和有效性。
第四次交付:基于业务应用层中的孪生工厂、智能P&ID、工厂百度、信息校验等,实现智慧工厂的运营数据交付。自动触发运维数据的交付机制,保证运营数据交付的时效性。
持续迭代交付:基于运营期数据的不断更新与迭代,重复进行增量信息的采集数据交付、治理数据交付、管理数据交付、运营数据交付,实现数字化交付的持续迭代,进而保持数字孪生体与实体及附属信息的高度一致。
在一些实施例中,业务支撑层,还用于基于新的交付数据,制定相关数据类型的采集标准模板;
数据采集层,还用于基于数字化交付标准和制定的数据采集标准模板,采集该新的交付数据;
数据治理层,还用于对新的交付数据进行数据处理,以及,基于交付数据和新的交付数据,构建新的工厂数字孪生体;
数据存储层,还用于对数据处理后的新的交付数据的数据类型,提供相应的数据库;
数据管理层,还用于对存储的数据处理后的新的交付数据进行数据管理;
业务应用层,还用于对管理后的新的交付数据进行应用。
可见,本申请提供的数字化交付系统可实现数据的持续迭代交付:基于运营期数据的不断更新与迭代,重复进行增量信息的采集数据交付、治理数据交付、存储数据和管理数据的交付、应用数据交付,实现数字化交付的持续迭代,进而保持数字孪生体与实体及附属信息的高度一致,降低了项目数据供应链各环节不断进行数据一致性检查所带来的时间损耗和传递错误。
本领域内的技术人员应明白,本申请实施例中的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请实施例中可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请实施例中可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例中是参照根据本申请实施例中实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请实施例中实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例中实施例的精神和范围。这样,倘若本申请实施例中实施例的这些修改和变型属于本申请实施例中权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请实施例中也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于数字孪生体的数字化交付系统,其特征在于,应用于数字化工厂建设场景中,所述系统包括:
业务支撑层,用于基于制定的数字化交付标准和规范,生成孪生工厂数字化交付标准类库,以指导建设数字化交付业务;
数据采集层,用于基于所述数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,采集相关类型的交付数据;所述交付数据包括设计阶段、采购阶段、施工阶段和运维阶段中涉及的数据;
数据治理层,用于对所述数据采集层采集的交付数据进行数据处理;以及,基于所述交付数据,构建工厂数字孪生体,包括:根据制定的分类原则和编码体系,定义工厂分解结构,及其与工厂对象和文档关联关系的数据结构,并将所述交付数据,按照所述工厂分解结构,划分出基本结构单元;基于划分的基本结构单元,以工厂对象的三维模型为核心,将所述交付数据进行关联,构建各工厂单元级的数字孪生体,基于各工厂单元级的数字孪生体,构建工厂数字孪生体;
数据存储层,用于对数据处理后的交付数据的数据类型,提供相应的数据库,以对所述数据处理后的交付数据进行分布式存储与调用;
数据管理层,用于对所述数据存储层中存储的交付数据进行数据管理;
业务应用层,用于对所述数据管理层中管理后的交付数据进行应用,其中,所述业务应用层包括至少一个应用系统,所述应用系统用于对所述数据管理层中管理后的相应交付数据进行应用。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据采集层,具体用于基于所述数字化交付标准和规范中的数据采集标准模板,确定待采集数据的数据标准结构;基于确定的待采集数据的数据标准结构,采集相关类型的交付数据。
3.如权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述数字化交付标准和规范包括工程分解结构及类库定义、工程信息编码规范、工程设计信息交付规范、工程采购信息交付规范和工程施工信息交付规范;其中,
所述工程分解结构及类库定义,用于制定所述数字化交付业务的工厂分解结构和类库定义;
所述工程信息编码规范,用于规定工程编号、设计文件编码、位号编码、采购文件编码和施工过程文件编码;
所述工程设计信息交付规范,用于编制设计数据采集标准模板,以及规定采集过程中工程设计文档的交付信息、各专业三维模型的设计标准、智能P&ID信息和仪表信息;
所述工程采购信息交付规范,用于编制物资采办数据标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程采购信息;
所述工程施工信息交付规范,用于编制施工数据采集标准模板,以及规定工程信息数字化采集过程中各参与方应交付给业主的工程施工信息。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述数据采集层包括设计数据采集、采购数据采集和施工数据采集;
所述设计数据采集,用于根据所述工程设计信息交付规范中的设计数据采集标准模板,对工程实体对象的非结构化数据进行数据采集;
所述采购数据采集,用于根据所述工程采购信息交付规范中的物资采办数据标准模板,对各设备材料生产制造过程产生的非结构化数据进行数据采集;
所述施工数据采集,用于根据所述工程施工信息交付规范中的施工数据采集标准模板,对施工过程产生的非结构化数据进行数据采集。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据处理包括数据加工处理、多源异构数据的汇聚融合处理、所述各专业三维模型的轻量化处理、数据格式的转换处理、数据编辑处理、数据共享与发布处理和数据质量检查处理。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据存储层包括模型数据库、属性数据库、文档数据库、P&ID数据库和专题数据库;
基于所述模型数据库、所述属性数据库、所述文档数据库、所述P&ID数据库和所述专题数据库,形成孪生数据库。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述数据管理层包括数据采集管理、数据处理管理、数据存储管理和数据应用管理;
所述数据采集管理,用于对所述交付数据采集的状态进行监控;
所述数据处理管理,用于对所述交付数据的优化过程进行管理;
所述数据存储管理,用于对所述交付数据的存储进行配置,对各个存储阶段的存储情况进行管理;
所述数据应用管理,用于对数据交付链路中,提供给所述业务应用层中各应用系统的数据应用接口进行管理。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,应用系统包括交付基础、资产仓库、电子文档、孪生工厂、智能P&ID、工厂百度、信息校验、综合看板和系统管理中的至少一个。
9.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述业务支撑层,还用于基于新的交付数据,制定相关数据类型的采集标准模板;
所述数据采集层,还用于基于所述数字化交付标准和制定的数据采集标准模板,采集所述新的交付数据;
所述数据治理层,还用于对所述新的交付数据进行数据处理,以及,基于所述交付数据和所述新的交付数据,构建新的工厂数字孪生体;
所述数据存储层,还用于对数据处理后的新的交付数据的数据类型,提供相应的数据库;
所述数据管理层,还用于对存储的数据处理后的新的交付数据进行数据管理;
所述业务应用层,还用于对管理后的新的交付数据进行应用。
10.如权利要求1-9任一项所述的系统,其特征在于,所述系统应用在网络设备、服务器、存储设备、安全设备和操作系统中的任一应用环境中。
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