管道精益施工管理數(shù)字孿生應用案例
北京中科輔龍科技股份有限公司（以下簡稱中科輔龍）專注于提供流程工業(yè)建造期和運營期數(shù)字孿生解決方案，幫助企業(yè)提升物理資產(chǎn)全生命周期數(shù)據(jù)質(zhì)量和可訪問性。中科輔龍數(shù)字孿生全產(chǎn)品線具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已成功應用于中國石化、中國石油等大型央企煉化企業(yè)，在行業(yè)內(nèi)具有良好的口碑。
一、 項目背景
在石油化工、煤化工、核電行業(yè)等流程工業(yè)，大型新建工程的投資總額可達數(shù)十億甚至上千億元，對業(yè)主和工程總承包方而言，如何控制施工過程的進度、費用、質(zhì)量是一個世界性難題：
?國內(nèi)普遍采用“邊設計、邊采購、邊施工”的建設模式，設計方和采購方修改頻繁，對下游施工方造成巨大影響，進度延誤現(xiàn)象屢見不鮮，造成的經(jīng)濟損失以億元計；
?在數(shù)十項工程業(yè)務中，管道施工業(yè)務占新建項目總體工程量 50% 以上，數(shù)以百萬計的焊縫對工程進度、費用和質(zhì)量的影響比重最大；
?參與建設的施工分包商達數(shù)十家，自動化程度低，嚴重依賴人工，系統(tǒng)性復雜度高，協(xié)同作業(yè)難度大；
?質(zhì)量監(jiān)管缺乏技術手段，現(xiàn)場走查覆蓋度不足，容易導致質(zhì)量缺陷，給安全生產(chǎn)運營帶來隱患，石化行業(yè)每年由于施工質(zhì)量引起的故障或事故不下百起。
為破解管道施工管理的難題，某大型央企在投資數(shù)百億的新建項目中，采用了中科輔龍基于數(shù)字孿生技術的 FulongTech? 管道精益施工管理系統(tǒng)，通過統(tǒng)一的三維信息模型協(xié)同工作，監(jiān)管施工進度、費用和質(zhì)量。
二、項目實施
1.案例定位
覆 蓋 內(nèi) 容 | 應用對象 | ¨ 資產(chǎn)級（設備/產(chǎn)品） ¨ 車間級 t 企業(yè)級 |
應用深度 | t 描述 t 診斷 t 預測 t處置 | |
應用領域 | t 設計 ¨ 生產(chǎn) ¨ 管理 ¨ 運維 t 設計制造一體化 t 全生命周期 | |
行業(yè) | t 流程行業(yè)： ¨ 多品種小批量離散行業(yè)： ¨ 少品種大批量離散行業(yè)： ¨ 建筑 ¨交通 ¨ | |
重點技術 | 涉及的單一領域技術或融合技術 t 仿真 ¨ IOT ¨ AI ¨ 仿真+IOT ¨ 仿真+AI ¨ IOT+AI ¨ 仿真+IOT+AI 統(tǒng)一數(shù)據(jù)/模型語義語法技術 ¨ 管理殼 t信息模型 t MBD/MBSE/MBE
其他 ¨ 虛擬調(diào)試 t 數(shù)字線程 t 面向?qū)ο竺枋?nbsp; ¨ 創(chuàng)成式設計 ¨ 機電一體化
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2.案例優(yōu)勢分析
有別于傳統(tǒng)的焊接管理軟件和工程管理系統(tǒng)，F(xiàn)ulongTech? 管道精益施工管理系統(tǒng)以“數(shù)字孿生“技術為核心，利用面向管道對象的統(tǒng)一信息模型聚合設計、采購和施工數(shù)據(jù)，并融合三維仿真模型、工業(yè) Know-How和 AI 技術賦能施工全業(yè)務過程。讓管道施工過程更透明、更可控、更精益。
面向管道對象的統(tǒng)一信息模型
采用元模型技術，內(nèi)置符合 ISO15926 框架的、開放的數(shù)據(jù)架構(gòu)，以管道及其組成零部件為對象，集成設計、采購和施工業(yè)務的本體數(shù)據(jù)和活動記錄，將信息以結(jié)構(gòu)化的方式保存。
主流品牌 CAD 軟件數(shù)據(jù)自動解析
可解析二十余種主流CAD設計軟件的數(shù)據(jù)信息，并將其融合到三維信息模型中，改變傳統(tǒng)二維CAD圖紙施工現(xiàn)狀，實現(xiàn)數(shù)字化施工管理。
適應“三邊工程”的變更自動識別
設計變更、施工變更及時反映到虛擬可視化模型中，自動統(tǒng)計變更后的工程量、材料量，判斷變更后對人工、工期的影響，及時進行預測和調(diào)整，避免工期延誤。
三維仿真模型可視化技術
基于工程設計 CAD 軟件成果自動生成三維物理模型，并結(jié)合設計、采購及施工業(yè)務實現(xiàn)計劃和進度仿真。該技術可支持上千億投資、規(guī)模超大型工程項目的三維模擬仿真，并提供流暢、高效的人機交互體驗。
內(nèi)置工業(yè)Know-how，優(yōu)化提升過程工作效率
通過內(nèi)置工業(yè)Know-how實現(xiàn)自動劃分試壓包、自動組批點口，一鍵生成交工資料等智能功能，提高過程工作效率，降低人工錯誤率，加快施工進度。
AI技術數(shù)據(jù)自動讀取、校驗
圖紙識別，自動獲取管道設計參數(shù)及材料情況，校驗數(shù)據(jù)正確性、完整性，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
圖紙識別與 CAD 模型一致性校驗
基于機器學習技術自動識別非結(jié)構(gòu)化圖紙，將識別信息與CAD 模型進行比對，以保證模型數(shù)據(jù)的一致性，獲得真實可用的三維物理模型。
移動端輔助數(shù)據(jù)采集
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)填報方式為人工填報，再上報到資料員統(tǒng)一進行記錄，數(shù)據(jù)至少延遲一天以上，移動端通過二維碼掃描輔助施工過程數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)及時性，數(shù)據(jù)同步到三維信息模型中，進而加快溝通，決策分析。
3.實施步驟及路徑
（1） 根據(jù)企業(yè)管理要求、利用元模型技術搭建信息模型；
（2） CAD 軟件數(shù)據(jù)自動解析，融合到信息模型；
（3） AI圖紙識別與 CAD 模型校驗，保證信息模型準確性；
（4） 數(shù)據(jù)源變更自動識別、判斷，及時調(diào)整施工組織計劃；
（5） 內(nèi)置工業(yè)know-how，數(shù)據(jù)自動流轉(zhuǎn)；
（6） 以管道及其組成零部件為對象，通過過程管理，自動集成設計、采購和施工業(yè)務的本體數(shù)據(jù)和活動記錄；
（7） 企業(yè)基于虛擬的三維信息模型，進行進度、費用和質(zhì)量把控，以實現(xiàn)精益施工管理。
4.案例推廣應用價值
產(chǎn)品通用于石油化工行業(yè)新建、改擴建等裝置的工藝管道施工管理。產(chǎn)品設計靈活，可適用于不同標準和規(guī)范，具有復用性可從石化行業(yè)到其它密集型資產(chǎn)行業(yè)如核電、船舶海上油田等含管道專業(yè)的行業(yè)進行拓展。
三、實施效果
在某大型央企投資數(shù)百億的新建工程項目中，F(xiàn)ulongTech? 管道精益施工管理系統(tǒng)共應用于85個建設主項，以其中一個工期一年半的中型裝置為例：
傳統(tǒng)方式 | FulongTech?管道精益施工管理系統(tǒng) |
人工扒圖扒料 投入5人，耗時1.5個月 | 自動構(gòu)建三維模型獲取數(shù)據(jù) 投入1人，耗時3天 |
焊口設計，繪制圖紙 投入2人，耗時1個月 | 三維自動焊口編號、生成圖紙 投入1人，耗時3天 |
進度協(xié)調(diào)會 參會20人，每天2小時 | 采用3D場景 + 進度/計劃 參會10人，每天0.5小時 |
組批點口、下委托 投入3人，每天耗時2.5小時 | 自動組批點口，生成委托單 投入1人，每天10分鐘 |
劃分試壓包 投入1人，耗時2個月 | 一鍵自動劃分 投入1人，耗時3天 |
試壓進度及尾項統(tǒng)計 每天耗時2~4小時 | 自動統(tǒng)計 每天耗時1S |
編制交工資料 投入10人，耗時3個月 | 一鍵生成資料 投入5人，耗時1個月 |
參建單位通過統(tǒng)一的可視化協(xié)同工作平臺，進行施工各階段監(jiān)管、分析、優(yōu)化、調(diào)整，同時結(jié)合智能化功能，本項目提前45天中交，節(jié)約人工成本200萬，焊接合格率達98%以上。
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