三维可视化技术下的设备管理

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了三维可视化技术下的设备管理范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：三维可视化技术面向智能工厂，将传统设备管理由隐式管理模式转变为显性管理模式，同时，三维可视化技术作为实现智慧工厂的纵向集成与横向集成的重要途径，是实现工厂实现智能化转型及发展的起点与关键点。论文分析了国内外可视化技术在设备管理方面的应用，尽管已有生产单位应用可视化技术进行能源管网的直观展示，但缺乏与其他数据的集成，无法实施掌握动态数据或现场状况，难以达到运维管理要求。论文根据管理需求，实现可视化设备管理的二三维联动、隐蔽设备管理、三维模型与P&ID联动管理、实时监控及预警报警管理、设备异常数据可视化展示、图档资料可视化管理，并探索了可视化设备管理对于智能工厂建设的重要意义，并从技术、理论、应用三个层面验证了可视化设备管理在“静态、动态、现场”的综合管理，可促进工厂精细化管理的进一步完善，同时为企业提供新技术探索应用、促进设备管理水平持续提升提供有益探索。

关键词：智能工厂；三维可视化；设备管理；可视化管理

一、三维可视化技术概述

随着我国将“智能工厂”作为工业改革的重要目标，智能工厂的智慧体现一直是工厂管理关注的重点问题[1]。目前随着智能工厂体系的逐步完善，智慧体现主要集中在智慧生产、智慧管理两个方面，而实现途径有两条：纵向集成、横向集成[2]。纵向集成与横向集成相辅相成，二者殊途同归，其交汇点就是“可视化管理”。三维可视化将传统隐式管理转变为显性管理，使得所有的管理均具备可见的实体，故三维可视化管理是实现智慧工厂的基石[3-4]。三维可视化技术是建立应用层次明确的三维模型，将三维模型作为实体对应的管理对象，根据智能工厂管理体系进行唯一标准编码，关联与其相关的人（包括计划经营管理人员、生产技术管理人员、设备工程师等岗位人员）、事（涵盖设备全生命周期业务管理内容，包括采购、安装、试运行、点巡检、检维修、调拨、报废等）、物（包括设备运转所需专有备件通用备件，以及相关的附属设备等）[5]。如此，在三维平台中即可了解各个管理对象的空间布局、具体参数，又可通过外部集成系统了解设备等当前生产任务、生产状态、关键零部件使用寿命、库存信息、维护信息、供应商信息、维保计划、质检维保人员信息等。三维平台有序糅合了管理需要的各类信息，进而实现企业的智慧管理，奠定智能工厂横向集成的基础。在纵向集成方面，三维可视化技术与监测监控系统等集成，完成“数据采集—传输—过滤—存储—分析—可视化管理”的纵向集成。在此过程中，以三维系统为依托，配合各个监控、监测系统，快速实现什么设备在什么时间发生了什么状况、具体所在什么位置、故障涉及范围多大、针对故障有什么有效解决方案、方案如何验证以及如何实施。以三维可视化为基础的纵向集成将企业的生产要求提升到智能化层次。因此，三维可视化技术是实现智慧工厂的纵向集成与横向集成的重要途径，且是纵向集成与横向集成融汇的交点是实现工厂转型及发展的起点与关键点。

二、三维可视化技术在国内外行业中的应用现状

目前，国外发达国家实现了基于可视化的从工厂车间和楼宇设备一级到企业业务系统的互联互通，平台模型库相对齐全，在模型应用及配置方面可直接复用，平台可快速通过多种方式进行数据对接，并基于实时数据进行综合管理，尤其美国在这方面有着丰富的实施与应用经验。而国内则以设计、施工辅助为主，在运维阶段缺乏有效的思想贯彻和成熟的应用平台，目前主要还是集中在动力能源设备的集中监控，以及能源计量数据的采集和监视，对于现场能源载体包括能源管网与能源设备的管理往往是以人为主、经验判断的方式，存在严重的安全隐患与管理盲点。国内已有生产单位应用可视化技术进行能源管网的直观展示，但缺乏与其他数据的集成，无法实施掌握动态数据或现场状况，难以达到运维管理要求。

三、利用三维可视化技术进行工厂设备管理

1.设备三维模型与运维管理信息联动三维可视化动态设备管理平台建立设备台账及资产数据库，并和三维设备绑定，应用三维可视化技术对工厂进行全厂区建模，并对设备、管道、附属设备进行精细化建模及模型唯一编码，结合数字化技术，在三维场景中将设备等管理对象的三维模型与基础信息的关联，实现设备台账的可视化展示。将设备三维模型与运维信息通过信息化方式集成，实现三维模型和设备属性数据的互查、双向检索定位，从而实现三维可视化的资产管理，使用户能够快速找到相应的设备，以及查看设备对应的现场位置、所处环境、关联设备、设备参数等真实情况。此外，在综合管道或者建筑环境比较复杂的情况下，隐蔽设备难以查看。基于三维可视化技术，通过设备的隐藏和显示、建筑外延的显示和隐藏等方式查看隐蔽设备的空间位置。

2. 三维模型与P&ID联动管理快速查询功能包括能源管道附属设备、阀门、计量表等管理对象的多条件查询，同理，通过设备快速查询，一方面用户能够即时掌握并维护设备最新情况；另一方面一旦发生故障，结合快速定位功能，为设备故障处理及时提供数据支持。

3.实时监控及预警报警管理在三维场景中，集成并采集采气一厂A11系统中关键设备运行或传感器数据信息，对重点设备的温度、湿度、振动、转速、开关等实时信息进行采集和分析，当工作条件出现异常时，可及时显示、报警，可实现对各类设施设备运行监控的精确管理，并在三维场景中对报警数据进行判读，对于运行异常的设备，或者运行参数超过阈值的设备，进行报警提醒；通过可视化查看设备运行状态，能够为设施设备维修维护和故障排查提供支持依据。

4.设备异常数据可视化展示通过对实时采集的设备运行分析，系统能够快速定位故障单元及可能位置，并在三维场景中高亮展示，使维护人员可快速找到故障设备并定位到准确位置，同时查看相关参数信息，加快供能系统故障恢复速度，提高企业生产效率。同时，在可视化场景中，统计分析设备异常数据及基于工单的检维修数据，通过仪表盘等方式向设备工程师提供设备完好率、巡检任务完好率、维保任务完好率等设备管理KPI。

5.图档资料可视化管理图档资料管理模块实现施工图纸、设备操作说明书、维护手册等资料的集中、统一管理，并实现图档资料与三维模型的关联，解决图档资料零散、管理不便等问题，保证企业图纸资料、电子文档资源的可持续应用。在三维场景中选择三维模型，即可查看与之关联的所有文档资料，如图1所示。该功能点的目的为加强图档资料的使用性，方便设备工程师能够快速查询到相关图档资料，降低图档资料的使用难度及维护难度。

四、三维可视化技术为工厂设备管理带来的变革

根据《中国制造2025》规划，智能工厂自下而上可实现硬装备的智能化、生产过程的可视化、制造管理的精益化、指挥调度的数字化，全方位提升企业核心竞争力，推进智能制造发展。此外，可视化设备运维管理还涉及多学科前沿技术，包括自动化控制、信息化管理、虚拟仿真、机器学习、互联网、物联网、移动应用等技术，应用自动化与可视化集成技术，在设备生产过程实时同步监控，实现设备运行状态监测预警。而且，可探索内容包括设备工作原理仿真、设备工艺仿真、设备与物料的三维仿真模拟和设备结构拆装仿真，使设备工程师了解和掌握设备信息更加的直观和有效。

五、结语

因此，应用三维可视化技术实现设备运维管理可从技术、理论、应用三个层面实现设备的“静态、动态、现场”的综合掌握，为设备管理层的决策与行动提供数据支持及方案验证，促进工厂精细化管理的进一步完善，同时为企业提供新技术探索应用、促进设备管理水平持续提升的有益探索。

参考文献

[1]尉宁.数字化交付与文档管理的关系研究[J].兰台内外,2019(35):32-33.

[2]李佳璇.面向智能工厂的设备数据采集与远程监控系统研究[D].南京航空航天大学,2018.

[3]梅恪.智能制造统一参考架构模型探索[J].信息技术与标准化,2017(08):20-24.

[4]刘强.探索智能制造发展之路[J].数字印刷,2019(01):16-25+105.

[5]朱玉韬.流程工业信息可视化平台理论与应用研究[D].浙江大学,2008.

作者：王传平 张洪杰 董江洁 单位：新疆油田公司采气一厂