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數字孿生對工程項目施(shī)工的價(jià)值

發布日期:2021-04-20 09:09:12   來源:行業動態   瀏覽量(liàng):

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。

 

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