工程数字化是将工程的模拟量信息转变为计算机可以处理的数字信息，从而实现计算机对工程资源的控制、运行和管理。随着各种数字化测量仪器、计算分析软件、三维建模软件、虚拟现实软件及管理系统的快速发展，工程数字化已实现从数字采集、工程设计、模拟仿真、运营管理等全生命周期的应用，显著地提高了工程设计、建造、施工及运营管理水平，更为生产手段信息化奠定了基础、加快了企业信息化建设步伐。
1、对工程数字化的理解
工程数字化是将工程的设计资料、设计过程、设计结果等复杂多变的信息转变为可以度量的数据，再将这些数据建立起适当的数字化模型，如数据库、函数关系、影音文件、三维模型等，通过数模转换机制把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部进行统一处理，成为计算机能够存取、计算和显示的信息。
工程数字化包括两个过程：
(1)数字读取。主要利用测量、勘探、遥感等仪器实现对模拟量进行数据采集。根据模拟量特征，数字化对象可以分为三类，一是文献类，如图纸、书籍等，对这类对象一般采用手工录人或数字化仪等设备完成数字化。二是实物类，如设备、建筑工程等，这类对象通常采用测量仪器将其特征尺寸、颜色、材料等属性数字化。三是地形类，如工程地质、坡地面貌等，这类对象一般采用红外线、GPS、雷达等勘查设备对地质地形进行测量，形成地形数据。
(2)数字建模。数字化读取后将模拟量转变为一系列的数据，这些数据一般没有任何属性定义，大部分是没法直接应用的。数字建模就是将这些数据用具有一定规律的模型表达出来同时以一定规则存储在计算机内，与模型关联后这些数据就具有了相应的空间位置、大小、色彩等属性。由于数字化模型是通过数据来驱动的，故计算机可以对其进行读取、显示、运算等操作。根据模型的形态，数字化建模分为一维建模、二维建模、三维建模、四维建模和多维建模，模型维度越大，模型系统越复杂，所具有的功能就越强大。
1.1 一维建模
一维建模形成了一维空间，单独的一维空间没有因果关系，只能表示一个沿直线发展的方向。在工程设计中，通常将工期、资金、人数等表示为一维模型，用来模拟某一个边界条件，如工期逐步的缩短、资金投入逐步增多等。一维模型只能表示一个因素的变化，很少被独立应用。
1.2 二维建模
二维模型的结果可以用一张平面图形来显示，两条及以上的线可以构成一个平面，理论上任何包含2个方向因素的对象都可以建立二维模型，二维模型描述了2个值之间相互约束的过程。
工程设计过程中二维建模最为常用，如各种统计曲线、二元方程等都属于二维数字化模型。解决因果变量关系的问题采用二维建模利用计算机求解，可以得到更加合理的结果。例如，在火电厂设计中，对发电煤耗和凝汽器真空建立二维模型，从大量数据里选择每天凝汽器真空的平均值，分别计算各凝汽器真空对应的发电煤耗。最后选择发电煤耗最低的凝汽器真空作为最佳真空。由于二维模型真实模拟了电站多年的运行情况。通过计算发电煤耗来评价凝汽器真空，消除单独考虑凝汽器真空，不考虑其他影响。避免只考虑凝汽器真空过低，发电煤耗反而高的这种情况的弊端。二维建模为参数优化提供了条件，成倍地提高了方案比选的速度和精度，确保了方案的合理性和科学性。
1.3 三维建模
三维模型是由3个不同方向的元素建立的，最常见的是X、Y、Z 3个坐标轴建立的三维模型。在火电工程中，由测绘专业将地质地形进行数字化读取，通过软件形成三维模型；土建专业在三维地形模型上进行三维建模；机电专业进行机电设备三维建模等。通过一系列流程完成了整个火电工程的三维建模，形成了计算机能够直接读取和运算、人工可以直接识别的三维模型。三维模型直观地显示了空间关系，且具有实际工程的外形、数量、性质、空间位置等全部的数字信息，利用该三维模型可以进行应力计算、稳定性分析、设备材料统计、碰撞检查等工作。
对三维模型进行渲染可以直接制作效果图及影音文件等，在三维模型上剖切可以生成对应的平面图形，作为施工图纸使用。由于三维建模提供了真实的空间关系，为多个专业之间协同设计创造了条件。
1.4 四维建模
三维的世界是静止的，当三维世界以时间为基准发生变化时，四维空间就产生了。如果把时间看作一根轴线，则这个轴线上的任意一个点，都是一个三维空间，也就是说无数个三维空间依据时间轴线集合，构成了四维空间。可见四维建模是在三维建模的基础上增加了时间这个元素，四维建模是模拟随着时间的变化三维模型在X、Y、Z 3个方向的空间变化情况。由此可见，四维建模模拟了不同时刻空间的变化，在火电设计中可以利用四维建模技术模拟工程进度。例如，随着时间的变化去控制机电设备安装流程，从而实现进度控制和施工仿真。四维模型经过后期效果制作可实现动画、运动模拟、虚拟现实等场景。
1.5 多维建模
随着测量、自动控制、工程管理技术的提升，多维建模也日益发展，在四维建模的基础上又增加了其他的变化因素。如费用、机械设备、场地条件等。随着时间的变化，现场工程量逐步增多、投资逐步增加、机械设备、场地条件也发生变化，通过费用数学模型、机械设备数学模型、场地条件数学模型等模拟整个工程的建造，从而达到费用控制、设备调度等建设管理。
2、工程数字化的发展
工程数字化通过数字读取和数字建模两个过程将整个工程转变为以数据为驱动的模型，利用计算机对该模型进行计算、应力分析、运动模拟、虚拟仿真等应用。机械行业从20世纪70年代就开始了工程数字化应用，火电行业从90年代也开始工程数字化研究，由于大地质数字建模的技术存在困难及水电行业标准化程度低等原因，国内水电工程数字化技术远滞后于其他行业。步人2l世纪后，国内机械制造、电力工程、石油化工等行业的信息化已达到一个很高的水平，利用计算机网络和通信技术实现了全球化、智能化的生产及管理过程。2002年后，国内更多的大型、巨型水电工程开始建设，工程条件极其复杂、技术难度前所未有；同时企业自身面临国际挑战和多元化发展的压力，为了适应信息化发展的趋势，解决企业当前管理效率低、工程设计方法落后的现状，水电设计企业开始以企业综合信息管理平台建设和三维协同设计技术来开展管理及生产手段信息化建设。经过近10余年的发展，目前国内三维协同设计技术已进入快速发展时期，多数单位均展开了三维协同设计技术研究及应用，在多个水电工程设计中发挥了巨大作用，并在施工仿真、辅助分析、数字移交等工程数字化领域取得了大量成果。
3、WIZ PLANT Hub三维数字化信息管理平台
（1）定位及概述
鹏锐技术基于ISO 15926标准设计开发了WIZ PLANT Hub 鹏锐三维数字信息管理软件，需要澄清的是其中的“三维”是为了突出WIZ PLANT Hub 的可视化能力。以下简要介绍WIZ PLANT Hub 。
WIZ PLANT Hub 是为大型能源相关企业提供的工厂信息资产管理解决方案。WIZ PLANT Hub 以工厂资产对象如设备、仪表、管道为核心，以工厂设计建设和运行维护全生命周期中产生的图纸文件、数据、逻辑/布置模型等技术信息为基础，基于ISO 15926等国际标准/最佳实践建立资产对象与100%技术信息的关联关系，以及资产对象之间的关联关系，从而形成真正完整的智能数字工厂并对工厂全生命周期中的各项活动提供有效支持。WIZ PLANT Hub 可以满足业主对信息资产的采集、互用、集成、管理、专业应用等需求，并使信息资产在工厂全生命周期的各项应用中不断增值。WIZ PLANT Hub 可以帮助业主高效高质地建立兼具国际化与企业自身特点，7天x24小时实时在线的工厂信息资产数据仓库（“数字工厂”）。WIZ PLANT Hub 可以伴随工厂全生命周期，为业主投资决策和各类管理提供终生信息服务，为立项、设计、采购、建设、调试、交产、运维、安全、培训、技改、退役等各环节特别是节能减排、安全生产等提供科学的信息依据和高效高质的信息支持，使业主在投资得到一个物理工厂的同时，同步自然采集信息资产并集成管理，从而得到一个智能数字工厂，并在运行中不断交互使用和增值，帮助企业提升核心竞争力，促进创新，实现全面的可持续发展，有效提高国际化管理水平。
（2）架构
WIZ PLANT Hub 采用最新主流计算机技术。系统基于数据访问层、业务逻辑层、表现层三层架构，拥有多项自主/可控核心技术。WIZ PLANT Hub技术架构原理为在资产对象标准化定义基础上，建立资产对象和图纸文件、数据、模型之间关联关系（“热点关联”），和资产对象间关联关系（“逻辑关联”），并在此基础上进行对信息的权限、版本、状态等综合配置管理。WIZ PLANT Hub 充分开放，提供包括基于Web Service在内的各种开放的扩展和集成。
（3）WIZ PLANT Hub与基建期工程数据移交
基于运维期生产应用需求，即可反推基建期数据要求。流程工厂基础技术信息主要来源于设计方和厂家，从一开始起就有从基建向运行移交资料要求，最初为纸质档案，自上世纪60年代计算机技术应用于流程工厂工程后，各业主开始要求移交电子化信息，如电子版图纸文件，并逐步开始要求移交数字化信息，如智能原理图、三维模型等。
由于流程工厂基建期信息量大、版本更新快，且国内流程工厂基建周期很短，本身信息化实施难度就较大，这对如何在基建过程中渐进式自然建设“数字工厂”提出了较大挑战。最佳实现方式是尽早明确项目数据移交规范或标准，以达成共识、规范方法，结合基建管理信息系统准备工程数据移交系统以建立数据“合作”环境，加强培训、评审等。业主也应对数据移交单独立项，设专用经费用于数据移交，确保工程参与各方依据移交相关规范或标准实施数据采集、存储、处理和移交。
WIZ PLANT Hub工程数据移交紧紧围绕运维期真正需要的数据，如细化的“设备台账”（通用名称，但应包括完整系统/设备/部件/建构筑物功能对象，能准确反映可维修项）、完整机械/电气/仪控等大工艺逻辑模型、BOM关系等展开，在实现以上功能的基础上，叠加可视化手段，有效提升了工程数据易用性，并在WIZ PLANT Hub基础上开发了如碰撞管理等应用系统，除了能够带来直接经济效益，提高项目建设质量，还能够为后续安全运维奠定坚实的基础。
WIZ PLANT Hub成功应用于多个流程工厂基建期工程数据移交项目。仅以碰撞管理为例，WIZ PLANT Hub有效实现了碰撞的闭环管理，可产生了可观经济效益：某投资30亿元级别流程工厂项目，结合鹏锐技术提供的精细化建模服务，使用WIZ PLANT Hub有效在设计院三维设计之外另行减少碰撞989处，产生直接经济效益3,461.5万。
数字工厂在国内的热度正在不断上升，伴随开始尝试的细化三维设计（如鹏锐技术提供的隐蔽设施建模、小管道建模、三维电缆敷设等服务）、结合数字化手段进行的设计评审等工作在解决实际基建问题的同时，客观上为满足运维对信息颗粒度的要求提供了一定充分条件，如能进一步采用加强基础编码工作（如统一的文档编码、协同的部件编码等）、参考鹏锐技术团队核心参与编写的GB 32575《发电工程数据移交》从项目初始即编写项目移交方案或规范作为合同附件、从招标开始采集厂家资料、采用专业文控手段等方法，可以有效提升运维期业主对数字工厂的支持度，从而倒逼推进实现真正对运维能发挥巨大作用的工程数据移交。WIZ PLANT Hub基于ISO工业数据标准的架构设计可以有效支持、规范化以上工作，并建设形成有效工程数据移交体系。
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