洞悉工程数据“背后”价值

文｜邓悦 章永志

数字化设计的核心优势是数据化的模型，并以工程设计数据为基础对工程设计、建造、运营等整个过程进行管控。然而数字化模型附带的数据若仅仅停留在工程设计阶段，所产生的价值将十分有限，只有将工程各阶段的信息壁垒打通，让工程数据在设计、采购、建造、运营等各个方面流转起来，才能最大程度体现工程数据的价值。因此，工程数据中心的建立在工程数字化设计中显得尤为重要。

工程数据中心是以项目为对象，有机关联工程中所涉及各类相关数据、信息、图纸、资料和三维模型等工程内容，伴随建设过程动态生长的工程内容数据库。工程数据中心构建了工程文档之间、工程数据之间以及工程文档与工程数据之间的关联，建设全工程项目范围的工程数据仓库，并为工程数字化移交提供数据支撑。

图1 变电站工程解决方案架构

图2 eB系统架构示意图

构建覆盖面全、兼容性好的系统解决方案

基于Bentley平台，可以构建一个专业覆盖全面，数据接口兼容性好的工程解决方案，以变电站工程为例，系统解决方案结构图如图1所示。

如图1所示，工程数据中心主要由协同设计管理环境（ProjectWise）和面向对象的工程数据库（eB）两个平台组成。工程数据由文档（非结构化信息）和数据（结构化信息）两部分组成，ProjectWise主要用于文档的管理，建立角色和文档、以及权限管理；eB主要专注于数据的管理，与设计软件数据的贯通，建立各类数据的关联关系。

eB是一款信息集成平台软件，为工程公司提供工程全生命周期的信息集成管理平台，用以管理结构化以及非结构化的数据，为用户提供完整、可信、可用的信息。eB系统总体结构如图2所示。

eB面向对象的系统架构符合企业的可预测、可扩展的标准，也可以通过web的发布服务与其他业务考评系统快速集成在一起，为企业的生产经营提供管理功能服务。eB系统可为用户提供一套完全一体化、统一管理、统一维护的企业信息管理系统解决方案，eB平台在核电及大型工程中有较为广泛的成功案例。

Substation作为电气专业设计软件，主要用于与变电站工程设计。该软件有着强大的三维表现功能，能够完成电气设备的参数化建模、布置以及导线的挂接、金具布置、原理图绘制等电气专业三维设计基本要求。并可根据变电站电气设计特点，集成了断面图剖切、设备标注、材料表统计、带电距离校验等一系列电气实用工具。

Substation采用一个集成的部件数据库存储模型属性（该数据库支持MS-Access、SQL Server和 Oracle），并预留了字段（user）给不同使用者进行设备属性的自定义。利用Substation中设备属性数据库的可扩展性，根据国网物料编码体系将物料编码、设备常用电气属性等数据以自定义属性的方式添加到产品型号模型板中。通过Substation软件的属性查询功能，可以通过关键字段快速查找出对应的电气设备进行插入或替换，提高同类型工程的复用效率，为断面图生成详细的材料清册，并为施工管理提供了准确的数据依据。在Substation中自定义的设备属性以及产品型号录入模板如图3所示。

由于Substation中的模型被赋予了属性信息，在进行材料统计时，可以准确、快速地统计出不同区域的设备信息。如图4所示为Substation中自动统计得到的设备材料表。

eB与Substation 的数据贯通

Substation是基于数据库的电气设计软件， eB需将Substation数据库的内容导入到自身数据库中，并建立信息间的关联关系，以实现数据从设计软件到管理平台的贯通。而设计工具中的模型数据需要经过全信息模型的格式（i-model）转化，导入eB平台中。三维实体模型在eB中作为一个信息载体，继承了设计软件中关联的设备信息，并可建立与安装图纸、技术规范书、设计文档等各类信息的关联关系。如图5所示，在eB中导入Substation软件的设备信息和设备模型。

Substation中材料表读取框选范围内的电气设备、导线、金具等模型的设备信息，自动汇总成材料表，因此Substation中的材料表是数据库部分设备的定制表单，而直接导入Substation的数据库信息包含了全部卷册和图纸的所有设备信息，则需要根据卷册、安装区域进行筛选得到制定区域的材料表，通过对比Substation某张图纸的设备材料表和eB读取的数据表进行对比，以验证eB导入数据信息的准确性。如图6所示：对于相同工程的同一张图纸，eB读取SQL数据库设备信息和Substation中统计材料表的对比。

由图6可知，对于存在于数据库的设备信息，eB读取的数据信息和Substation统计的信息保持一致。由于数据是由Substation单向导入到eB中，为保证数据一致，需要根据设计阶段或工程节点定期更新eB数据库。由于模型信息全部转化成了只读形式的i-model文件，在eB平台只能进行浏览而无权限修改，因此确保模型数据源的唯一性，即保证模型信息的一致性。

基于eB的工程数据信息中心将导入包括设计数据、文档信息以及各种应用系统生成的数据，工程数据中心统一收集管理数据信息不仅确保了各种数据的真实、准确、实时同步，同时也能保证工程的全生命周期中数据的唯一性，并避免了各系统中数据的重复输入及数据不一致导致的歧义。

图3 Substation中自定义设备属性和产品型号属性模板

图4 Substation中自动统计的设备材料表

关联关系的建立

在eB系统中构建的关联关系包括：系统与卷册的关联、系统与设备材料的关联、卷册与设备材料的关联、卷册与图档的关联、设备材料与图档的关联等。在系统中可以以系统和卷册的视角来查看设计的文档和数据，维持了与ProjectWise文档管理相同的结构又可方便用户按系统的视角查看信息。

将经审批的与图纸关联的设备材料表中的数据自动导入eB，并保存设备材料数据与图纸、卷册的关联关系。同时建立适合eB使用者浏览的工程目录树，以系统—子系统—项目—专业—卷册—设备的分解结构展示设备材料数据，实现按卷册、图纸提取设备材料表。模型与设备信息、文档的关联、模型的快速查找、定位等功能。如图7-8所示为eB中建立的关联关系实例。

图5 eB导入Substation软件的设备信息和设备模型

图6 Substation与eB查询SQL得出设备列表的对比

图7 设备查找（属性信息）和设备的快速定位

图8 文档（技术规范书、体系文件）与模型关联

工程数据中心助力企业实现精细化管理

工程数据中心的最终目标是服务于工程全生命周期的管理，是工程公司对项目精细化管理的需要，通过工程数据中心对信息的使用进行管控是企业提高管理效率，降低运营成本的重要手段。

建设工程数据中心的过程可借鉴传统设计中文档管理系统的成功经验。通过对典型工程的分析，总结出典型工程的信息模型。，再依据典型工程的信息模型对具体的工程项目进行管理。

工程数据中心的建立是一个复杂的系统工程。在建设过程中需要充分重视实际工程管理中的需求和企业整体的信息化程度，从系统简单的工程建立典型工程数据模型，并逐步扩大工程数据中心的功能及覆盖范围，最终实现工程数据中心从设计到计划经营、采购、施工管理、运营等阶段的全面的数据贯通，为数字化移交工作提供强大的技术和数据支撑。