數字化交付助力生物制藥建設

文 / 姚遠

本文作者系上海森松制藥設備工程有限公司智能工程創新首席信息官。

隨著計算機技術的快速發展，采用數字化交付正成為一種新的趨勢——數字化交付貫穿于企業工廠建設、運維以及退役的全生命周期，它能夠滿足生物制藥工廠的建設者們對于數據透明的強烈需求，幫助生物制藥企業提升工廠建設效率和企業管理運維能力。

生物制藥是從生物體、生物組織、細胞、器官、體液等取材，綜合利用微生物學、化學、生物化學、生物技術、藥學等科學的原理和方法制造的一類用于預防、治療和診斷的藥品。其生產需要制藥企業具有廠房、設備設施、技術人員等硬性條件，具有固定投資金額大、生產周期長、工藝復雜、品種多、中間品多等主要特性。

在生物制藥工廠中，利用數字化和自動化控制技術，對生物制藥設備進行集成與優化，構建生物制藥生產運行的自動控制系統，可以提高生物生產全過程的質量控制水平，最終實現生物制藥的數字化。運用現代科學技術，對生物制藥各環節進行監測和控制，可以達到確保數據安全可靠、縮短產品時間、增強生產靈活性、提高產品質量、實現節能增效的目的。

建設一間數字工廠除了需要進行設備及生產設施的數字化以外，還應建立整個工廠的數字化資產，而數字化交付則是數字化資產建立的前提和基礎。有數據表明，由于缺乏數據協同，總項目成本會有5%～10%的損失。通常，工程在建造完成并交付后，數據準確率會呈現直線衰減；幾年過后，數據的準確率就將不及交付時的一半。而工廠在運行過程中，制造執行系統（MES）、企業資源計劃系統（ERP）、檢修系統等，將不斷產生新數據。不準確的舊數據，加上新數據，將混合形成巨大的“數據黑洞”。

數字化交付概念

數字化交付是一種有別于傳統紙質文檔交付的新型交付方式。它會通過數字化集成平臺，有效搜集、管理、共享工程信息，并將設計、采購、施工、調試等階段產生的數據、文檔、模型以標準數據格式提交給企業。

數字化交付貫穿于企業建設、運維以及退役的全生命周期，是實現工程協同設計、工廠建設信息透明化，提升工廠建設效率和企業管理運維能力的有力手段。

目前，工廠在建設期存在以下痛點：傳統的工程進度協調效率低，設計變更信息傳達不及時，對施工產生影響，甚至導致返工；現場數據不透明，但業主迫切需要透明的工程現場數據，包括設計變更、來料進度及庫存、各專業施工進度、物料及人工成本、施工質量、設備調試、試運行情況等信息。而在運營期，工廠的主要痛點則是：項目在整個EPC環節會產生大量的數據和文檔，形成多個數據孤島。

數字化交付可以為上述問題提供一種可行的解決方案。它能夠滿足建設者們對于透明數據的需求。例如，可以采用數字孿生技術來構建工廠模型，這種技術基于工廠對象的自動識別設計變更，并疊加施工進展以及庫存、風險預警等信息，可向各項目參建方提供透明的施工過程信息，從而降低一半以上的會議頻率和時長，增強各方在項目實施中的協調性，減少沖突、規避風險，縮短項目周期。

數據交付的發展歷史

在20世紀，計算機在中國尚未得到普及，數據交付通常以紙質文件的形式進行。設計院或者工程公司會將大量的紙質文件裝進文件箱，最終搬運到業主的資料室，而這些資料后期的管理、維護、查找都極其不便。

進入21世紀后，隨著 CAD與各種Office軟件的普及，電子文件逐漸取代了紙質文件，成為主流的交付方式。現在，設計院或者工程公司通常是將所有電子文件記錄到光盤或者U盤中，然后交付給客戶。而到了2010年，隨著三維設計的普及，逐漸有些設計單位開始向客戶交付模型。

但無論是采用紙質文件還是電子文件，其交付的本質并沒有得到改變。交付的資料數據可讀性仍較差，信息之間缺少關聯，設備之間沒有關聯，用戶獲取信息的代價極大。

近年來，隨著計算機和互聯網技術的快速發展，交付的手段再次發生了天翻地覆的變化，平臺式的交付正成為數據交付的主流。而隨著ISO 15926標準的建立，數字化交付正式踏上歷史的舞臺，而行業也越發向著有序和規范的方向發展。

目前在數字化交付的賽道上，各大國內外廠商同臺競技。國外的傳統工程軟件廠商，如英國的AVEVA公司、美國的海克斯康公司、德國的西門子公司等，均推出了自己的數字化交付產品。而近幾年，國內相關公司的發展勢頭也越來越強勁，正在迎頭趕上。

范圍和實施路徑

數字化交付的內容通常應包括但不限于以下范圍：

工廠對象的結構化數據，如通用屬性、工藝屬性、機械屬性、設計屬性、可靠性維護屬性、計量單位、采購訂單號、備品備件等信息；

工廠的全專業三維模型，涵蓋機械、管道、結構、電氣、儀表及廠房等；

非結構化數據，如圖片、圖紙、視頻、產品手冊、安裝操作說明書以及安裝記錄等；

除了以上靜態數據以外，數字化交付還應能與業主工廠的PLC、SCADA、安保系統、設備運維系統等對接，實時展現這些動態數據，以提高系統的生命力。

數字化交付的實施路徑通常如下：

交付策略的制定，需要制定的內容包括交付目標，參與方的組織機構、工作范圍、職責，遵守的法規、標準，交付信息的組織方式、存儲方式、交付方式，驗收標準，質量管理方案，交付流程；

交付基礎的制定，需要制定的包括工廠分解結構、類庫、工廠對象編號，文檔命名和編號，交付物規定、質量審核規定；

交付方案的制定，需要制定的內容除了交付范圍、主體、方式、規則及驗收等，還包括交付的具體流程、相關組織責任、不同單位或不同專業先后交付進度的約定，交付物質量的管控等；

信息整合與校驗，當根據交付規則整理完信息并提交后，需要對這些信息進行清潔梳理及質量檢查，例如，去除冗余的數據，按專業歸集文檔、按平臺要求的格式生成轉換三維模型；所有收集上來的信息應以工廠對象為核心，根據業務邏輯建立關聯關系，信息的存儲及關聯關系的建立會在數字化交付平臺實現；

工程數據中心

系統架構圖

信息移交，按方案約定方式和進度向業主移交信息，移交前應準備移交清單；

信息驗收，業主依據移交清單、移交方案對移交信息進行驗收，包括檢查是否涵蓋工程建設過程中設計、采購、施工各階段的完整信息，工廠對象與信息之間的關聯關系是否準確，交付信息與實體是否一致等，完成后需要再出具驗收報告。

森松數字化交付的探索

目前，森松正在積極地進行數字化轉型，并提出了“EPCOO”的數字化理念。設計階段，森松擁有數字化的設計體系、遠程協同評審、VR論證等技術；采購階段，森松擁有SCM、倉儲物流、編碼、材料管理等技術；建造階段，森松擁有防呆糾錯、可視化建造、遠程檢驗調試等技術。

傳統的工程公司或設備制造商基本上只能實現EPC的端到端。森松在EPC的基礎上，擴展了兩個“O”，分別是運行和優化方面的服務。這兩個“O”的主要服務對象是流程工廠，在運行階段，服務內容有電子批記錄、設備運維、操作培訓、數字化交付等。在優化方面，服務內容有工藝分析、故障分析等。而最終這些分析的結果，將反哺設計，為工廠的升級改造提供理論和決策依據，從而形成閉環。

森松實踐的數字化交付，旨在為客戶“構建信息獲取的高速公路”。系統具備如下特性：

支持整廠三維模型的查看，查看不依賴于任何客戶端軟件，使用瀏覽器即可進行，也不需要安裝任何瀏覽器插件；

支持工廠所有工程信息的查看，查看內容包括但不限于圖紙、數據表、P&ID、原理圖、材質證書、設備使用手冊、檢驗記錄、安裝記錄等；

建立了以工廠對象為核心的數據管理，以工廠對象作為唯一的識別號，將該工廠對象的所有信息、數據、文檔等進行關聯，實現了數據的單點管理；并通過定義回路、管線、物料、工藝段、產線、工廠等屬性，建立了工廠對象之間的血緣，實現了系統級管理；

靈活、柔性、高可用配置，可實現用戶級工廠對象分解結構、文檔分解結構的自定義；

可以進行Global企業的全球數據中心管理、有效的管理變更，以及不同工廠間的橫向比較；

具有高效的搜索引擎，可實現全文檢索，全面提高查詢的效率。

結語

目前數字化交付在傳統的流程行業，如化工、電力、石油等領域已經得到了蓬勃發展，據數據顯示，在近47%的新建傳統流程工程中，數字化交付已成為標配。但在生物制藥行業，目前制藥企業對數字化交付的接受度還較低，數字化交付的價值體現并未得到完全的認可。數字化交付的全面普及還需要整個行業的努力和推動，需要設計院、工程公司、建設單位、業主的共同努力。