基于三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠的實(shí)踐分析

杭玲玲 石雷

摘 要：本文重點(diǎn)分析三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工程建設(shè)中的具體應(yīng)用。首先闡述三維數(shù)字化技術(shù)和數(shù)字化工廠的內(nèi)在含義，接下來分析三維數(shù)字化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的具體特點(diǎn)，最終站在數(shù)字化工程建設(shè)的角度，分析三維數(shù)字化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方法，希望能夠進(jìn)一步提高三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工程建設(shè)中的應(yīng)用效果，僅供參考。

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字化技術(shù);數(shù)字化工程;建設(shè);應(yīng)用

前言：現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國(guó)的石化類企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平也越來越高，在這種情況下，石化類企業(yè)為了能夠得到更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，必須要在企業(yè)內(nèi)構(gòu)建一個(gè)物理工廠，并配備與之相輔的數(shù)字化工廠，而后利用三維數(shù)字化技術(shù)，在工廠內(nèi)部對(duì)各種場(chǎng)景進(jìn)行模擬。也就說明，在石化類企業(yè)的未來發(fā)展中，物理工廠和數(shù)字化工廠是其發(fā)展的核心與關(guān)鍵，但是很多石化類企業(yè)在進(jìn)行數(shù)字化工廠建設(shè)時(shí)，忽略了三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，只是按照要求建設(shè)數(shù)字化工廠，從而影響了三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1 三維數(shù)字化技術(shù)與數(shù)字化工廠的概念分析

1.1 三維數(shù)字化技術(shù)的概念

三維數(shù)字化技術(shù)來說就是利用三維數(shù)字化軟件對(duì)所建的模型進(jìn)行優(yōu)化、建立與完善，從而確保所建立的模型符合實(shí)際應(yīng)用的需求，簡(jiǎn)而言之，三維數(shù)字化技術(shù)就是通過人工智能的方式采集信息，而后對(duì)信息進(jìn)行重新加工，最后利用這些處理后的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建更加完善的數(shù)據(jù)模型，這樣一來就可以將各個(gè)獨(dú)立的部位整合在模型中，使整個(gè)模型可以成為一個(gè)獨(dú)立且完整的文件。在數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，三維數(shù)字化技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用，因?yàn)閿?shù)字化工廠內(nèi)部涉及到非常多的內(nèi)容，如果不應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，則無法達(dá)到數(shù)字化工廠的建設(shè)目的。同時(shí)利用三維數(shù)字化技術(shù)也可以使數(shù)據(jù)信息的采集工作、計(jì)算工作更加方便，與二維技術(shù)相比，三維數(shù)字化技術(shù)所顯示的信息更加準(zhǔn)確客觀，雖然三維數(shù)字化技術(shù)與二維技術(shù)有一定的共同點(diǎn)，但是相比之下三維數(shù)字化技術(shù)的功能更加多樣性[1]。

1.2 數(shù)字化工廠的概念

數(shù)字化工廠具體指的就是將信息數(shù)據(jù)作為前提，利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行仿真模擬，并在這一過程中進(jìn)行分析、確定與優(yōu)化，從而對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于數(shù)字化工廠來說，該工廠屬于一種結(jié)合仿真模擬技術(shù)和數(shù)字制造技術(shù)而構(gòu)建的一種新型產(chǎn)物，其自身特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)非常明顯。隨著數(shù)字化工廠的建立，也進(jìn)一步促進(jìn)了生產(chǎn)制造行業(yè)的發(fā)展，在制造與設(shè)計(jì)中構(gòu)建更加完善的橋梁。建設(shè)數(shù)字化工廠，不僅可以在整個(gè)生產(chǎn)過程中對(duì)各種信息和生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行全面的監(jiān)控與了解，同時(shí)也有利于提高工廠的經(jīng)濟(jì)效益、強(qiáng)化產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和對(duì)數(shù)據(jù)信息的掌控力度，減少產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，為企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供助力。與此同時(shí)，數(shù)字化工廠以數(shù)字的形式展現(xiàn)出整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程后，可以使工作人員更加全面的了解到產(chǎn)品的生產(chǎn)和制造情況，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得以最大化的提升，同時(shí)，如果生產(chǎn)過程中的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則也可以通過數(shù)字化的方式對(duì)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行深入分析，不僅有利于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量管控，而且也能夠進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

2 三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 可視門戶

在數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，應(yīng)用三維數(shù)字化技術(shù)，可以實(shí)時(shí)收集數(shù)字化工廠中所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息，并通過視頻的形式，將這些數(shù)據(jù)信息展示給工作人員，這樣一來就能夠真正的實(shí)現(xiàn)可視門戶，工作人員也能夠直接通過視頻了解到整個(gè)工廠的具體生產(chǎn)情況。同時(shí)利用三維數(shù)字化技術(shù)也能夠降低信息數(shù)據(jù)收集和采集的難度，三維數(shù)字化技術(shù)可以將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息結(jié)合到一處，使其能夠通過更加直觀的形式展示到工作人員眼前。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字化工廠中，可以真正的實(shí)現(xiàn)分散控制、設(shè)施控制以及機(jī)組控制等多個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)合，而后利用三維數(shù)字化技術(shù)，對(duì)整個(gè)數(shù)字化工廠的運(yùn)行情況進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能夠利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，追溯歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和視頻，為工作人員的后續(xù)工作提供便利。除此之外，利用三維數(shù)字化技術(shù)也能夠幫助相關(guān)的工作人員快速得知工廠的生產(chǎn)與運(yùn)行情況，，并根據(jù)這些情況明確設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等，確保數(shù)字化工廠中的各個(gè)設(shè)施和生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以順利開展工作，保障數(shù)字化工廠的整體運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 協(xié)助培訓(xùn)

在傳統(tǒng)的人員培訓(xùn)工作中，所采用的培訓(xùn)方式不僅會(huì)浪費(fèi)工作人員的時(shí)間與精力，而且培訓(xùn)效果也不理想，嚴(yán)重的情況下，甚至有可能埋留一些安全隱患，而將三維數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到數(shù)字化工廠建設(shè)后，則可以采用三維數(shù)字化技術(shù)具有的可視門戶功能，將數(shù)字化工廠的建設(shè)過程實(shí)時(shí)的展現(xiàn)在工作人員眼前，從而幫助工作人員快速了解數(shù)字化工廠中各個(gè)設(shè)備和設(shè)施的詳細(xì)信息，從而使三維數(shù)字化技術(shù)具有的協(xié)助培訓(xùn)作用得到充分的發(fā)揮，進(jìn)一步強(qiáng)化培訓(xùn)效果。

3? 三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠建設(shè)中的應(yīng)用

3.1.1 確定路線

規(guī)定數(shù)字化工廠的建設(shè)路線時(shí)，可以采用三維數(shù)字化技術(shù)設(shè)計(jì)整個(gè)工廠模型，并利用三維數(shù)字化技術(shù)的掃描功能，對(duì)數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整與校正，從而確保整個(gè)模型的建設(shè)符合實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)。相比于傳統(tǒng)的3D技術(shù)，該技術(shù)可以有效提高工作效率，降低成本。

3.1.2 模型構(gòu)建

利用三維數(shù)字化軟件，構(gòu)建數(shù)字化工廠模型時(shí)，首先應(yīng)該將所有的圖紙信息集中到一起，統(tǒng)一整理各種相關(guān)資料，其次，根據(jù)圖紙信息和資料構(gòu)建模型數(shù)據(jù)庫，最后開始構(gòu)建數(shù)字化工廠模型時(shí)，需要包含各個(gè)管道、電器和設(shè)施等，從而確保數(shù)字化工廠建設(shè)的完整性[2]。

3.1.3 激光掃描

在數(shù)字化工廠利用激光掃描裝置時(shí)，需要先確定激光掃描裝置的坐標(biāo)與現(xiàn)場(chǎng)信息，而后對(duì)模型進(jìn)行校正，確保模型的建立符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，首先應(yīng)該先勘察與收集數(shù)字化工廠現(xiàn)場(chǎng)存在的信息數(shù)據(jù)，比如工廠周圍環(huán)境、天氣條件等，以此制定掃描方案，明確掃描時(shí)間，其次應(yīng)采用三維激光掃描裝置進(jìn)行覆蓋式掃描，將整個(gè)數(shù)字化工廠全部包含在掃描范圍內(nèi)，重點(diǎn)檢查模型中是否有與工廠實(shí)況不符的情況。最后完成數(shù)字化工廠掃描后，需要將所有的數(shù)據(jù)信息整理為電子信息，并在針對(duì)模型與工廠進(jìn)行最后一次核對(duì)。

3.2? ?三維數(shù)字化技術(shù)在數(shù)字化工廠平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用

在整個(gè)數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，數(shù)字化工廠平臺(tái)屬于非常關(guān)鍵的建設(shè)部分之一，因?yàn)槠脚_(tái)是三維數(shù)字化技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字化工廠模型的載體，在平臺(tái)中可以發(fā)送、接收與管理各種數(shù)據(jù)信息，使三維數(shù)字化技術(shù)的作用可以得到穩(wěn)定發(fā)揮。

在數(shù)字化工廠平臺(tái)的建設(shè)中，其中包括多個(gè)層次，首先是數(shù)據(jù)層，該層次的主要作用就是儲(chǔ)存各種信息和數(shù)據(jù);其次是操作層，具體指的就是操作接口，平臺(tái)必須要具備操作接口，才可以使工作人員開展各項(xiàng)操作;最后是接口層，具體指的就是將多個(gè)接口共同集合成為統(tǒng)一接口，使所有型號(hào)的接口都可以與基礎(chǔ)平臺(tái)進(jìn)行連接，從而為數(shù)字化工廠的后續(xù)開發(fā)和優(yōu)化工作提供便利。

結(jié)束語：總而言之，在數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，三維數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用具有非常大的價(jià)值，因此，應(yīng)在數(shù)字化工廠的建設(shè)過程中，落實(shí)三維數(shù)字化技術(shù)，從而為數(shù)字化工廠的后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙軍富， 李建軍. 基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字工廠與智能工廠的整合研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床， 2020（4）.

[2]管益輝， 宋福田， 馬力. 面向數(shù)字化工廠建設(shè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用研究[J]. 價(jià)值工程， 2020， v.39;No.549（01）：208-211.

（1 南京菲恩工程技術(shù)有限公司;2南京微偲通環(huán)境工程有限公司，江蘇 南京 210000）