2021-09-08

管道精益施工管理数字孪生应用案例

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北京中科辅龙科技股份有限公司(以下简称中科辅龙)专注于提供流程工业建造期和运营期数字孪生解决方案,帮助企业提升物理资产全生命周期数据质量和可访问性。中科辅龙数字孪生全产品线具有完全自主知识产权,已成功应用于中国石化、中国石油等大型央企炼化企业,在行业内具有良好的口碑。

一、 项目背景

在石油化工、煤化工、核电行业等流程工业,大型新建工程的投资总额可达数十亿甚至上千亿元,对业主和工程总承包方而言,如何控制施工过程的进度、费用、质量是一个世界性难题:

国内普遍采用“边设计、边采购、边施工”的建设模式,设计方和采购方修改频繁,对下游施工方造成巨大影响,进度延误现象屡见不鲜,造成的经济损失以亿元计;

在数十项工程业务中,管道施工业务占新建项目总体工程量 50% 以上,数以百万计的焊缝对工程进度、费用和质量的影响比重最大;

参与建设的施工分包商达数十家,自动化程度低,严重依赖人工,系统性复杂度高,协同作业难度大;

质量监管缺乏技术手段,现场走查覆盖度不足,容易导致质量缺陷,给安全生产运营带来隐患,石化行业每年由于施工质量引起的故障或事故不下百起

为破解管道施工管理的难题,某大型央企在投资数百亿的新建项目中,采用了中科辅龙基于数字孪生技术的 FulongTech™ 管道精益施工管理系统,通过统一的三维信息模型协同工作,监管施工进度、费用和质量。

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二、项目实施

1.案例定位

应用对象

¨ 资产级(设备/产品)

¨ 车间级

þ 企业级

应用深度

þ 描述   þ 诊断   þ 预测   þ处置

应用领域

þ 设计   ¨ 生产   ¨    管理   ¨ 运维

þ 设计制造一体化

þ 全生命周期

行业

þ 流程行业:                       

¨ 多品种小批量离散行业:                 

¨ 少品种大批量离散行业:                 

¨ 建筑  ¨交通   ¨              

重点技术

涉及的单一领域技术或融合技术

þ 仿真       ¨ IOT       ¨ AI

¨ 仿真+IOT   ¨ 仿真+AI   ¨ IOT+AI

¨ 仿真+IOT+AI

统一数据/模型语义语法技术

  ¨ 管理壳  þ信息模型  þ MBD/MBSE/MBE

                          

其他

¨ 虚拟调试      þ 数字线程

þ 面向对象描述  ¨ 创成式设计

¨ 机电一体化  

                         

2.案例优势分析

有别于传统的焊接管理软件和工程管理系统,FulongTech™ 管道精益施工管理系统以“数字孪生“技术为核心,利用面向管道对象的统一信息模型聚合设计、采购和施工数据,并融合三维仿真模型、工业 Know-How和 AI 技术赋能施工全业务过程。让管道施工过程更透明、更可控、更精益。

面向管道对象的统一信息模型

采用元模型技术,内置符合 ISO15926 框架的、开放的数据架构,以管道及其组成零部件为对象,集成设计、采购和施工业务的本体数据和活动记录,将信息以结构化的方式保存。

主流品牌 CAD 软件数据自动解析

可解析二十余种主流CAD设计软件的数据信息,并将其融合到三维信息模型中,改变传统二维CAD图纸施工现状,实现数字化施工管理。

适应“三边工程”的变更自动识别

设计变更、施工变更及时反映到虚拟可视化模型中,自动统计变更后的工程量、材料量,判断变更后对人工、工期的影响,及时进行预测和调整,避免工期延误。

三维仿真模型可视化技术

基于工程设计 CAD 软件成果自动生成三维物理模型,并结合设计、采购及施工业务实现计划和进度仿真。该技术可支持上千亿投资、规模超大型工程项目的三维模拟仿真,并提供流畅、高效的人机交互体验

内置工业Know-how,优化提升过程工作效率

通过内置工业Know-how实现自动划分试压包、自动组批点口,一键生成交工资料等智能功能,提高过程工作效率,降低人工错误率,加快施工进度。

AI技术数据自动读取、校验

图纸识别,自动获取管道设计参数及材料情况,校验数据正确性、完整性,提高数据质量。

图纸识别与 CAD 模型一致性校验

基于机器学习技术自动识别非结构化图纸,将识别信息与CAD 模型进行比对,以保证模型数据的一致性,获得真实可用的三维物理模型。

移动端辅助数据采集

传统数据填报方式为人工填报,再上报到资料员统一进行记录,数据至少延迟一天以上,移动端通过二维码扫描辅助施工过程数据采集,提高数据及时性,数据同步到三维信息模型中,进而加快沟通,决策分析。

3.实施步骤及路径

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(1) 根据企业管理要求、利用元模型技术搭建信息模型;

(2) CAD 软件数据自动解析,融合到信息模型;

(3) AI图纸识别与 CAD 模型校验,保证信息模型准确性;

(4) 数据源变更自动识别、判断,及时调整施工组织计划;

(5) 内置工业know-how,数据自动流转;

(6) 以管道及其组成零部件为对象,通过过程管理,自动集成设计、采购和施工业务的本体数据和活动记录;

(7) 企业基于虚拟的三维信息模型,进行进度、费用和质量把控,以实现精益施工管理。

4.案例推广应用价值

产品通用于石油化工行业新建、改扩建等装置的工艺管道施工管理。产品设计灵活,可适用于不同标准和规范,具有复用性可从石化行业到其它密集型资产行业如核电、船舶海上油田等含管道专业的行业进行拓展。

三、实施效果

在某大型央企投资数百亿的新建工程项目中,FulongTech™ 管道精益施工管理系统共应用于85个建设主项,以其中一个工期一年半的中型装置为例

传统方式

FulongTech™管道精益施工管理系统

人工扒图扒料

投入5人,耗时1.5个月

自动构建三维模型获取数据

投入1人,耗时3

焊口设计,绘制图纸

投入2人,耗时1个月

三维自动焊口编号、生成图纸

投入1人,耗时3

进度协调会

参会20人,每天2小时

采用3D场景 + 进度/计划

参会10人,每天0.5小时

组批点口、下委托

投入3人,每天耗时2.5小时

自动组批点口,生成委托单

投入1人,每天10分钟

划分试压包

投入1人,耗时2个月

一键自动划分

投入1人,耗时3

试压进度及尾项统计

每天耗时2~4小时

自动统计

每天耗时1S

编制交工资料

投入10人,耗时3个月

一键生成资料

投入5人,耗时1个月

参建单位通过统一的可视化协同工作平台,进行施工各阶段监管、分析、优化、调整,同时结合智能化功能,本项目提前45天中交,节约人工成本200万,焊接合格率达98%以上。