Bentley OpenPlant走在数据互用性的最前沿
关于本报告
本报告是为响应主赞助方 Bentley Systems, Incorporated 的请求而创建的。在编写本报告的过程中，SchnitgerCorporation 使用了我们所获得的最佳信息。其中包括我们对公开发表的信息或由指定组织机构的负责人所发布信息的解释。然而有些消息尚未得到证实。本报告中涉及的分析、意见和评估结果均基于我们截至报告发布之日所做的判断。如有变更，恕不另行通知。Schnitger Corp. 不承担任何因使用此信息而导致的任何损失或伤害。所有商标均归其各自所有者所有。
执行摘要
即便是设计一个中等规模的流程工厂也是一项非常复杂的工作，需要付出极大的努力，这是因为，在设计过程中可能会涉及到几十家公司，同时会生成数百万份文档。若要通过管理设计、施工、移交和量产等环节来降低成本、减少困惑、缩短工厂的盈利前准备周期，则需改进所有此类信息的跟踪方式。ISO 15926 标准是国际公认的数据集成标准，通过它可以提高设计应用程序的互用性。由此，可以更好地查看和控制业主及运营商，从而更快地完成项目并实现更加高效的工厂运营。
Bentley 的 OpenPlant 工程与设计解决方案在整个设计、施工和移交过程中均采用 ISO 15926标准来捕获、交换和呈现工厂信息。本文中，很多用户就 OpenPlant、ISO 15926 以及他们希望在实施过程中获得的益处分享了他们的一些看法。
引言
现如今，工业的各个环节均要求“做减法”：减少效率低下现象、消除返工、减少浪费。在新建的工厂项目中，这种减法要求最大限度地缩短工厂盈利前准备周期；而在再建的工厂项目中，使用减法的目的在于尽可能地减少占用正常运营时间。而现实情况是：时间、经过培训的工人数量以及资金始终不足，每个人都必须利用不断减少的资源来做更多的事。对于资产运营商而言，这意味着，他们必须采用相关领域最有效的方式来使用工厂运营和维护方面的相关信息。而负责设计和构建这些资产的工程、采购和施工 (EPC) 团队必须能够管理现代化工厂构建所需的大量数据，按需访问、修改计划并按计划实施协作。
要正确地看待此问题：
•当将价值十亿美元的工厂（就现在的标准而言，价值并不算庞大）从工程与施工企业移交到资产运营商那里时可能会涉及一百万份文档。
•设计流程可能会涉及来自世界各地的多家主要 EPC、数十家分包 EPC 以及数百家设备供应商和制造商。
•为了高效地完成项目，EPC 需要协调遍布各地的公司员工参与其中，从而充分利用一切可用人员及其专业知识。与此同时，EPC 还需要使用各种控制、协作和协调工具。
•项目中涉及的各个 EPC 可以组合使用各种软件工具进行设计、生成报告、制作施工规划并进行项目管理。据一家 EPC 报道，其企业当前正在使用的软件工具多达 1500 种，数量如此之大，难以管理。
•一个工厂可能会包含成千上万种不同的物理对象，例如管道、阀、泵、压缩机和仪表等。这些物理对象可能位于混凝土块上，也可能位于建筑物内部或海上石油钻井平台上。每一项都要经过概念设计、详细设计、采购、安装和维护等多个环节，而且每个环节所需要的信息也各不相同。
•施工结束时，EPC 和工厂运营商的一个移交团队要对工厂进行测试。一旦证实工厂可以投入生产，运营商即会接管该工厂，并按照标准生产水平进行量产。此过程实施起来可能会有些困难，因为这需要工厂就其特性对运营商进行培训。这可能需要花费数月乃至数年的时间才能使工厂的运营能力达到最大运营能力的 70%。而对于工厂业主来说，只有达到这种运营水平才有可能盈利。
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•每一步都必须使用为当前任务自定义的工具来创建数据，而且必须以适用于下游用户的形式传输这些数据。管理这些数据并仅向前推送正确的数据是一个很复杂的过程，因为很多工具不具有互用性，在转换过程中会丢失很多有价值的信息。
了解愿景
典型的工厂始于愿景：某个化工生产商预见到，在世界的某个地方可能会需要更多的塑料制品，因此，该生产商便计划投资兴建一座工厂。当将投标申请书发送给工程公司后，该愿景会变得越来越具体。选定厂址和设计好化工流程后，工程师便开始设计工厂布局。随着设计从概念阶段推进到详细工程设计阶段再到最终的施工规划阶段，会生成越来越多的工厂相关信息，但并非项目中涉及的所有人员都需要了解所有细节信息。只需为每位人员提供易于理解的恰当信息，并且尽量保证这些信息准确无误且保持最新。
典型的工厂项目可能涉及 Aspen Tech 的进度模拟工具、Bentley Systems 的工程设计与绘图软件、SAP 的运营商工厂与企业级应用程序以及 Meridium 的运营与维护产品。由于每一种解决方案都有一个不同的数据模型，这使得资产标签、设备名称和设备属性等基本信息传输起来非常困难。
通常所面临的最大挑战是，有用的信息被存放在专用应用程序中，而且下游用户无法使用其存储格式。正如一家 EPC 所说，“我们需要利用人们的知识。但问题是他们所做的工作通常被存放在世界各地办公室中的计算机硬盘上。虽然我们可以采用文档管理系统来控制所有这些信息，但相关信息仍被存放在数亿份文档中的某个位置，且下游用户可能无法使用其存储格式。而采用了 ISO 15926 标准后，此问题便迎刃而解。”
ISO15926：通用转换模式
国际标准化组织 ( ISO ) 是世界上最权威的国际标准制定者和发布者，作为一家非政府性组织，其在公共部门和私有部门之间搭建起了沟通的桥梁。该组织已针对质量、环境影响、安全性、可靠性和效率等方面制定了近20,000 条标准。ISO 还负责为数量众多的软件制定数据交换和集成标准。
ISO 15926 就是这样一个国际公认的数据相关标准，用于规范设计、构建和管理流程工厂过程中所涉及的计算机系统之间的数据集成、共享、交换和移交。依照“ISO 15926primer” 1中所述，本标准可解决以下需求：“交换复杂工厂与项目信息以及 ... 降低在不同的专用系统之间迁移信息时密钥更新及格式更改方面的高投入。”
借助 ISO 15926 中所述的中性格式，位于不同计算机系统上的数据可自由传送，而无需了解任一端的数据配置信息。因此，无需人为干预，信息即可从一个系统直接移到另一个系统，同时会消除可能引发的任何错误，例如，可通过将信息从一个电子数据表重新输入到数据库中的方式来消除错误。
为了能够为工厂创造良好的运营环境并为未来的项目构建知识数据库，业主必须将数据从不同的系统移到主系统中。该操作通常需要同时采用手动和自动方式来实现。很多资产业主正在开始采用 ISO 15926 标准来简化信息传递方式，由此可利用当前工厂运营方面的数字资产，以便于日后维护工作以及后续工厂设计工作的开展。
由一些业主、运营商、EPC、应用程序供应商及其他组织机构共同组成的“iRING 用户组”负责实施 ISO 15926 中的各项标准。他们的目标是采用此模式并对其进行优化，以实现流程工厂之间的数据互用。
Bentley Systems OpenPlant 作为下一代工厂设计软件，是首先采用 ISO 15926 标准而专门构建的产品之一。
OpenPlant：基于 ISO 15926
Bentley 一直与 ISO 和 iRING 社区保持合作，将 ISO15926 标准从理论变为现实。作为第一家将 ISO 15926 作为数据模型而非电子数据交换过滤方式加以使用的独立软件供应商，其提供的解决方案优于其他专用工具。Bentley 的 OpenPlant 工程与设计解决方案在工厂生命周期的各个阶段均采用 ISO 15926 标准以恰当的格式来捕获和维护信息，并将其呈现给设计、施工和运营人员。现如今，OpenPlant 包括：
• Bentley OpenPlant PowerPID，一种智能流程工艺图解决方案，用于创建智能PID，并将其存储在符合 ISO 15926 标准的数据模型中。
• Bentley OpenPlant Modeler V8i，一款基于 ISO 15926 模式的三维工厂建模软件，支持组件（数据）级别的工程、跟踪和项目管理工作流程，同时接受、生成基于文件的工作包。OpenPlant Modeler V8i 采用高度认可的 MicroStation 平台进行三维建模，这是 EPC 和业主在寻求一种易于学习且其 DGN 格式已被广泛使用的工具时所要考虑的关键决策因素。OpenPlant Modeler V8i 本地支持组合采用 DGN、 RealDWG、LIDAR 点云和 PDF 等软件标准的工作流程。
• Bentley OpenPlant ModelServer V8i，该软件用于管理 ProjectWise 服务器上的组件以实现全球分布式团队项目协作，可将 Intergraph PDS 模型、管道目录和规范迁移至ISO 15926 标准以便同其他应用程序共享 PDS 数据。OpenPlant ModelServer V8i 使得项目团队可在多个不同的设计环境（包括Intergraph PDS 以及 Bentley 自己的AutoPLANT 和 PlantSpace）中工作。
• ProjectWise PDx Dynamic Review Service，用于提取 PDS 项目数据使其采用开放的ISO15926 格式，以便在 ProjectWise 中并最终于 OpenPlant 中对其进行管理。
• Bentley OpenPlant Isometrics Manager，用于提取 ISO 15926 格式的轴测图，以便在OpenPlant和 PDS 等设计系统之外对其进行修改和跟踪。
Bentley 还开发了 i-model，可对基础设施信息进行开放式双向交换。i-model 可对任何
采用 ISO 15926 标准予以访问的对象进行描述，无论是 Autodesk Revit 模型还是 MicrosoftExcel 电子表格。这样一来，使得 OpenPlant 也适用于建筑、土木工程、采购以及施工等其他领域，而这些领域对于整个工厂的设计至关重要。
业主们正在考虑使用 OpenPlant 和 ISO 15926 标准来建立能够在工厂生命周期内充分利用此类数据的机制。EPC 之所以对 ISO 15926 和 OpenPlant 感兴趣，是因为他们能够通过基于标准的工作流程更好地控制工厂设计和施工期间所创建的数百万份文档，而且借此能够促进其企业内部以及与业主和合作伙伴的高效协作。业主和 EPC 继续寻求能够使工厂尽快达到标准产能的方法，因为此时正是业主开始利用资产赚钱的绝好时机。对于世界各地的众多 EPC 和业主来说，它们还处于对 OpenPlant 的早期使用和评估阶段。其中有一些用户已就 OpenPlant、ISO 15926 以及他们希望在实施过程中获得的益处分享了他们的一些看法。
灵活可扩展的信息交换
CH2M HILL 是一家为客户提供咨询、设计、设计-建造、运营以及计划管理等服务的员工持股公司，其采用 ISO 15926 标准来提升公司运营效率、简化与合作伙伴和客户的沟通。该公司所属的 5,000 名工程技术人员遍布世界各地，可为能源、水利、基础设施、政府、环境及核工程等部门提供相关的服务。
Automation Systems Integration 董事长 Rob Brawn表示，公司的各个运营部门都应使用适用于特定工作的工具。出于这种考虑，他谈及了开放式系统的价值：
“基于 ISO 15926 标准的开放式数据模型对我们来说具有极大的吸引力。其开放式系统对于模型中的交换信息至关重要，这使得我们可对信息的质量进行评估。采用此标准后，我们可将内部术语对应至 ISO 15926 中的相应术语。如果每个组织都这样做的话，他们便可在iRING 中公开此类信息，而我们则可以在此模型中以富文本格式交换信息。我们会根据各组织对行业标准的遵从情况来选择软件。我们需要具备从小型项目扩展到超大型项目的能力，也需要灵活采用软件工具使其适应各个项目模型。”
“OpenPlant 完全基于 ISO 15926 标准，从而赋予了该软件极大的灵活性。我们可以对它进行配置，以满足各个客户或业务组的需求。工作期间，可根据实际需要选择是否连接数据库；我们可以为非常敏感的项目建立项目特定基础设施，还可以根据需要集成其他应用程序。OpenPlant 与其他很多系统都兼容，且支持典型项目所涉及的多个专业：管道、暖通空调 (HVAC)、结构和现场工作等。”
“我们的第一个项目采用的是 OpenPlant Modeler，而有五个项目采用的是 OpenPlant PID。目前我们仅有几十个 OpenPlant 用户，不过我们正在使用 ProjectWise 来构建主架构并开发主架构在更广范围内的部署方式，这样，持续一段时间后，我们可能会拥有成百上千个
用户。在最初部署时，我们之所以会有这样的想法，是因为要确保项目的成功，必须加大人员培训与支持。”
“凭借 OpenPlant 的可扩展性，我们可以在不同地域之间传输和共享信息。作为一家公司，我们也在考虑利用 OpenPlant 来整合 PlantSpace、AutoPLANT 及其他一些工具。如果实现了这种整合，我们将会使用开放式数据格式按需发送信息，这样可以更好地响应客户的要求。即使使用的产品较少，我们也可以深化专业知识、简化安装和支持步骤并降低成本。而且，我们不会更改后台工具，但可能会根据各个项目的实际需求选用最合适的前端设计工具。”
“人们对 ISO 15926 标准存在一种误解，认为它是由大型组织制定的，只适用于油气、化工及其他大型行业。而实际上，ISO 15926 标准也适用于给排水等其他领域，这是因为我们在采用设计和建模工具来构建和使用目录以及共享信息的方式上存在很多共同之处。如果我们使用基于 ISO 15926 标准的工具交付更多的项目，这一点会变得越来越明显。”
“无论是在设计、施工、运营，还是在计划管理方面，我们都能够利用 OpenPlant 为我们的客户提供整套服务。”
体现业务价值
在这场变革中走在前列并借助互用性来实现业务价值的另一家公司是 Hatch，它是一家员工持股公司，可为采矿、冶金、能源和基础设施行业提供工程设计、项目与施工管理服务、流程与业务咨询以及运营方面的服务。Hatch 在全球设有 65 个办事处，员工规模达10,000 人，所参与的项目遍及全球 150 个国家。由于 Hatch 拥有如此多的员工和项目，因此，对它来说，当务之急是继续提高知识管理能力以满足客户的预期。正如 Hatch Chile项目交付组组长 Peter Blake 所言，虽然项目变得越来越复杂，但项目周期却在不断缩短；虽然经验丰富的技工人数变得越来越少，但学习时间却大为缩短了。
Blake 先生自 20 世纪 70 年代初期以来一直效力于Hatch 公司，在此期间他参与了Hatch 公司实施计算机辅助设计技术各个方面的工作，包括公司早期对 MicroStation、
PlantSpace 以及其他工具的使用。今天， Blake 先生说道，“我们注意到在北美和欧洲地区工程师出现了严重短缺，而且技术工人（管道安装工、焊工等）的规模在全球范围内也面临着同样的窘境。出于多方面的原因，我们决定将作业交给技术工人来处理，而不是将他们推向施工现场，这是最为合理的做法。这意味着，在韩国、菲律宾或中国将实现模块化施工，并将已竣工模块运输到作业现场。为了顺利、高质量地达成此目标，我们需要以集成方式在三维制图环境下生成高质量的工程图。我们使用了较少的技术工人，这要求我们在工程枢纽方面需要采用更多的技术。举个例子，由于我们需要对无数个“购买或构建”决策进行权衡（构建成本数以百万计，而购买成本则有所不同），然后跟踪、整合影响最终决策的所有信息，因此，Hatch 需要有一个成熟的供应链管理系统。”
“设施建成后，我们面临的下一个挑战就是启动设施。我们正在不断努力缩短移交时间，因为这正是客户开始赚钱的时候。移交的快慢取决于信息从工程组到施工、调试、运营和维护组的传输情况。”
“我们试图解决不同设计师团队与工程师团队之间的无数连接（从设计到施工、从一个合作伙伴到另一个合作伙伴）问题，然而只有像 ISO 15926 这样的模式才可以让合适的人以恰当的格式访问数据。”
“如果工厂运营商想要对泵进行维护，那么他们的数据库中应具备所有操作手册、维护方法以及备件方面的信息。我们需要将信息批量传输到运营商那里。借助符合 ISO 15926标准的软件，我们可以使用适用于项目的系统，且确保信息传输时可将信息导入到自己系统中，而不会丢失其包含的任何知识。”
使用 OpenPlant 进行项目协作
RAFAKO S.A. 是一家具有 60 年历史的波兰公司，是PlantSpace 的忠实客户，它目前正在修改其设计流程以使用 OpenPlant，因为此款软件具有现代的用户界面和开放式架构。RAFAKO 负责为波兰的发电厂设计和制造锅炉和环保设备。它是欧洲地区最大的锅炉生产商。
据 RAFAKO 工程 IT 经理 Zbigniew Harezlak 所说，RAFAKO 的项目通常会涉及与工厂业主和承包商的协作，因此，开放性成为该工厂设计解决方案的关键要求。RAFAKO 使用MicroStation 已有 17 年的历史，使用 PlantSpace 也已长达 7 年，而使用 ProjectWise 管理数据已有 10 年之久。
Harezlak 先生表示，“RAFAKO 之所以对OpenPlant 如此热衷，是因为借助该软件，我们不仅能够在公司内部更好地实现团队协作，还可以与外部的合作伙伴进行协作。通过penPlant 和 i-model 架构，我们能够与使用 Bentley 软件或其他工厂设计解决方案的合作伙伴之间实现数据交换。我们将开放性视为 Bentley 解决方案很重要的一个方面，因为没有任何一种工具是万能的。在设计过程中，我们采用了众多 CAD 软件及其他程序（例如分析工具）。但我们需要拥有一个独立的平台，这样我们可以收集各种不同类型的数据来进行碰撞检测以及优化设备布置。然而，三维工厂设计只是整个解决方案的一部分。”
他强调，OpenPlant 的用户界面较为现代，比 PlantSpace 更易于学习，而且与其他作为技术驱动力的 Bentley 解决方案的兼容性较好，这样更有利于公司计划的逐渐实施。目前，由 Harezlak 先生带领的团队在一个“正在运作”的项目中同时使用了 OpenPlant和 PlantSpace，其中大约有 50 条管线是在 OpenPlant 中完成设计的。RAFAKO 将在基础工程设计完成后，准备在 OpenPlant 中对所有管线进行详细的工程设计，而项目中的其他所有管道将采用 PlantSpace 进行设计。Harezlak 先生表示，他的团队之所以采用这种方法，是因为“两个系统可共存于单个项目中。我们可以创建 DGN数据和 i-model，以便同时使用这两个系统。对于新项目，我们会进行评估，以决定是采用 OpenPlant 还是采用PlantSpace。随着 OpenPlant 的功能越来越完善，我们打算尽快迁移到 OpenPlant。
这样，我们就可以只使用一种管道解决方案，这对我们来说非常有利。当我们决定使用OpenPlant 执行任何所需操作时，我们的设计速度将更快，设计方式也将更加一致。”
RAFAKO 在部署 OpenPlant 期间还获得了Bentley 的全力支持，对此其表示非常满意。Harezlak 先生经常与 OpenPlant 开发团队联系，他表示“与一年前相比，目前的产品更好一些，可以称得上是一种比较完整的解决方案。它真的越来越能满足我们的特定需求了。而市面上的其他产品，包括 PlantSpace 在内，更注重的是石油和化工行业的需求。而发电方面的需求略有不同，我们通过与 Bentley 合作来阐释我们的需求。Bentley根据我们的需求为我们量身定制了本系统。”Harezlak 先生也指出，在 OpenPlant 中创建目录和添加规范比在 PlantSpace 中实现起来更简单一些，而且 OpenPlant 更易于处理AutoPLANT、PlantSpace 和 PDS 中的现有目录和规范，因此，没有必要完全从头开始。尽管如此，在试用阶段，RAFAKO 仍在培训和产品定制方面得到了 Bentley 的大力帮助。
简而言之，Harezlak 先生表示，“OpenPlant 是一种先进的开放式解决方案，无论在现在还是将来都存在很大的发展潜力。同其他工厂设计系统相比，利用该系统我们可以将工作做得更出色。”
利用数字资产
DuPont 是首批认识到 ISO 15926 的潜在价值且从一开始就参与标准制定的美国资产业主运营商之一。2012 年，DuPont 迎来了其“创造科学奇迹”的第 210 个年头。正如公司言，其旨在为农业、通信、电子、安防、建筑、交通和服装等行业提供创新型产品。目前，DuPont在 90 个国家建有 150 个制造厂。由于这些工厂有获得最佳效率的迫切需求，这使得公建立了如下愿景：在资本项目生命周期的所有阶段和过程中创造一种无缝集成的环境，在此境下，可随时随地获取任何信息，即使软件系统无法实现正常通信时也不会出现故障。
DuPont 工程公司下属工程系统技能部门的主管Chris Schwander 表示，互用性有诸多优势：“资产业主不需要内部执行整个工程项目。他们通常会将生产设计和施工作业交给承包商来处理。”
“我们希望承包商能够自由使用任何工程和设计工具。当承包商手头没有事先接受过相关培训的人员可用时，如果要求他们必须使用特定的工具，则会给他们增加额外的负担，从而造成延误。但这也意味着，在进行移交时，我们会接收到各种格式的数据。”
“DuPont 认为，在利用设计交付成果对工厂进行维护和运营的过程中，ISO 15926 标准至关重要。我们需要兼容 EPC 当前正在使用的任何工具；我们能否将其融入到 i-model 中并使其成为我们系统的一部分呢？对于这一问题，我们将会寻求其解决方法，以改进数据移
交的智能程度。现在，预制加工图可以为 MicroStation 格式、PDF 格式或纸质形式。这意味着，模型中的所有智能信息已被简化为一个基本的 2D 矢量 CAD 电子文件。我们可以对此类信息进行更新，但同时会丢失大量有价值的信息，因此，必须手动完成大量的数据录入工作来恢复项目早期阶段的已知信息。额外的工作量是十分惊人的。但是，假如我们当初保存了交付成果的所有重要信息，我们就不必额外进行这些工作了。”
“在定义我们期望将哪些交付成果（如电子文档、符合 ISO 标准的数据、i-model 或 DXF、输出为 .csv 或 Excel 格式的材料统计数据、ERP 工厂库存、阀报告、管线清单等）返回给EPC 时，我们完全可以做得更好。这样，我们就可以对这些数据进行处理并在各个系统中使用它们。DuPont 将交付成果及其互用性视为很有价值的数字资产，而且会将其所需的电子交付成果写入到合同中。”
按设计标准量产
最后，工厂工程与设计、工厂施工规划以及与移交相关的所有工作都必须按计划如期完成，以确保工厂能尽快投入运营。负责项目的 EPC 必须创建并管理他们的设计数据、文档和工程图，以便项目完成后可将所有这些智能信息移交给资产业主，并确保信息的格式在工厂维护和运营期间可正常使用。在工厂的整个运营期间（大约 30 到 50 年），均可对这些信息进行访问、共享及修改。
正如 Hatch 公司的 Peter Blake 所言，当工厂完工且即将投产时，他认为他的工作并没有结束：“我们需要了解工厂投产以及开始按设计标准进行量产需要多长时间。这具体取决于信息从工程组到施工、调试、运营和维护组的传输情况。该过程应尽可能简单、透明，我们需要将这些信息置于相应的数据库中，这样我们可以将其显示在 iPad 上或任何运营商所需的位置处。”
当然，另一家 EPC 表示，“EPC 需要询问业主数据对他们在管理工厂方面的影响度如何。如果他们认为工程和施工数据很重要，那么 OpenPlant 及其以数据为中心的方法在整个工厂生命期内都具有重要的下游适用性。”
正如 DuPont 的 Chris Schwander 所言，至少有一些业主已开始意识到在其工厂设计期间所创建的数字资产的巨大价值。他们已认识到这些信息可使工厂更快地达到标准生产能力并可进一步简化生产流程。ISO 15926 标准有利于实现数据的共享和传输，从而使得所有利益相关方均可按所需方式使用最新的信息。许多资产业主和 EPC 都认为，在定义互用性标准和创建诸如 OpenPlant 这样的开放式可扩展产品以满足制造业需求方面，Bentley Systems 始终处于领跑者的地位。
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