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。
二、项目实施
1.案例定位
覆 盖 内 容 | 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
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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
(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天 |
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天 |
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天 |
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。