數字孿生對工程項目施（shī）工的價（jià）值

以下文章來（lái）源於劍維軟件，作者孫發亮。

作者（zhě）：孫發亮   MBA，AVEVA資深技術顧問，從事數字化（huà）設計及交付10餘年，是工程領域（yù）數字化轉型（xíng）的親曆者。

Part 1 數字孿生的概念

       最近幾年，數字孿生（Digital twin）是一個關注的熱點，全球著名IT研究機構Gartner曾在2017年至（zhì）2019年（nián）連續三年將數字孿生（shēng）列為（wéi）十大新興技術之一（yī）。

       不同的行業（yè），不同領域的專（zhuān）家，對數字孿生的概念有不同（tóng）的解讀，2018年，Gartner在十大新興技（jì）術專題中對數（shù）字孿生的解釋是：數字孿生是現實世界實物或係統的數（shù）字化表達。

       流程（chéng）行業對數字孿生的認知和理解，與傳統的通用機械（xiè）、汽車、航天等離散製造業有很大的不同。傳統的製造更多的從（cóng）產品及（jí）零部件的設（shè）計、加工、製造、維護（hù）角度理解數字孿生。而流程行業則更多（duō）的從工（gōng）廠的全生（shēng）命周期視角，如工廠的設計、采購、施工、工藝仿真優化、安全生產運營角（jiǎo）度來理解數字孿生。

Part 2 AVEVA劍維軟件靈動數（shù）字孿生

       在流程行業，AVEVA劍維軟件提（tí）出了包（bāo）含三個視圖的靈動數字孿（luán）生(Living Digital Twin)的理念，AVEVA認（rèn）為靈動的數字孿生包含設計視圖（tú）、運行視圖、行（háng）為（wéi）視圖。

設計視（shì）圖：

       工廠的物理（lǐ）廠房構（gòu）築物（wù）與設備的模型。具體表現形式包括工廠三維模型、機械設備（bèi）三維（wéi）模型、二維圖紙、P&ID圖、ISO圖、設備（bèi）屬性等。

運（yùn）行視圖（tú）：

       基於傳感器與實時數據（jù）庫而表征物理（lǐ）工廠（chǎng）的運行狀態與響（xiǎng）應。具體表現形式包（bāo）括工廠安全環保設施檢測的數（shù）據（傳感器（qì）、攝像頭等），設備檢測數據（震動（dòng）、流量、油溫、壓力等）、健康狀態等數據。這是對工廠及設備運行狀態的表達。

行為（wéi）視圖：

       基於算法和數據分析（xī）模型而描述物理工廠的過往並預測未來發展。例如：以工藝機（jī）理模型、設備故障模型（xíng）、曆史運行數據為依（yī）據對工藝進（jìn）行（háng）優（yōu）化、對設備做預測性故障判斷（duàn）等（děng）行為。從而反饋到物理（lǐ）的工廠，預（yù）防故障、優化工藝、提高裝（zhuāng）置收率。

Part 3 施工階段的價值

       工廠的數（shù）字孿（luán）生建設是一個漸進的過程（chéng），在建設過程中，不斷發揮它的價（jià）值，在施工階段，借助數字孿生的（de）設計視（shì）圖，可以在施工開始之前進行裝置的多專業（yè）碰撞檢查，消除幹涉隱患，做到無碰撞（zhuàng）施工；通過精細化的三維建模，可以精準的提供材料的用量，特別（bié）是大宗散材；可以協助（zhù）進行管道焊接（jiē）過程管理；進行4D施工可視化，並實現工程建設數據的數字（zì）化交付。

3.1無碰（pèng）撞施工

       全專業三維協同設計，可以更（gèng）準確的表達設備設施（shī）的空間位置，可以提前發現不同專業之間（jiān）的（de）幹涉碰撞。傳統（tǒng）的純二維設計空間表達的局限性造成了大量的幹涉。這些幹涉（shè）碰撞不僅增（zēng）加施工返工成本，還（hái）會造成工期上的延誤。工程公司通過全專業三維正向設（shè）計（jì），同時直接輸出ISO圖、平麵圖，這樣完成碰撞（zhuàng）檢查之後傳遞到施工現（xiàn）場的二維施工圖也是無（wú）碰撞的，最終實現無碰撞施工。

3.2精準（zhǔn）材料

       管道、電纜是大宗散材裏麵用量最大的（de），在施工過程中經常是一筆（bǐ）糊塗賬。沒有人能算（suàn）得（dé）清到底需要多少米電纜，根據二維圖紙計算的電纜不太準確，會預留很大餘量（liàng），裝置建成時，大量未開封的（de）電纜剩在倉庫裏，被當廢品賤賣，甚至直接掩埋。施工單位可以對裝置進行二次深化設計，把小管道、電纜在三維模型中補充，這樣就（jiù）可以更精準（zhǔn）的統計管道、電纜專業的材料用量（liàng），減少材料浪費（fèi）。AVEVA E3D的多專業（yè）協同（tóng）包含了（le）電纜、管道、結構、支吊架及設備等專（zhuān）業協同設計。

3.3管道焊接施工管理（lǐ）

       管道施工（gōng）是流程行業工程項目施工最重要的專業，而（ér）焊接是管道現場施工涉及的最主要的工種，焊接的位置、焊接的質量事關施工質量和（hé）將來的安全生產和檢修。傳統的管道施工焊接管理（lǐ），是通（tōng）過手工記錄、EXCEL記（jì）錄、數據庫記（jì）錄的方式執行。現在，借助（zhù）數字孿生模型，可（kě）以（yǐ）在三（sān）維模型中（zhōng）批量關聯管道加工設計的焊（hàn）縫信息，包括管道（dào）規格、管道材（cái）質、焊口編碼、坡口型式、焊條材質、焊接日期、焊工姓名等信息。並且實現基於上述數據的焊縫三維可視化、焊接進度監控、焊縫統計報表、施工設計數據管理、焊接數（shù）據查詢、焊接質量報表等功（gōng）能。

       實現了焊接過程的管控、提升了（le）焊接質量（liàng）、方便了運（yùn）維期對焊縫的查詢和維護。

3.4施工進度（dù）可視化

       經過EPC深化設計後的施工三維模型，對照（zhào）施工計（jì）劃的WBS，實現4D施工（gōng）模擬，通過4D施工模擬，可以（yǐ）模擬施工（gōng）周期內的工程進（jìn）度，可視化檢查施工計（jì）劃的（de）合理性，在施工作業交底（dǐ）時更好的溝通施工邊界（jiè），可視化展示實際的施工進度，可（kě）視化展示實（shí）際進度和計劃（huá）進度的差異。

Part 4 結束語

       數字孿生建設的過程是不斷發揮價值和（hé）創造效（xiào）益的過程，在後期運營階段（duàn）如（rú）此，在前（qián）期施工階段亦是（shì）如此。這個過（guò）程，施工（gōng）單位、設計（jì）院、AVEVA公司、合作夥伴通力合作，結合實（shí）際業務需求和痛點（diǎn）不斷（duàn）嚐試和創新，取得了（le）很好的成效。