管道精益施工管理數(shù)字孿生應(yīng)用案例
北京中科輔龍科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱中科輔龍）專注于提供流程工業(yè)建造期和運(yùn)營(yíng)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(shí)產(chǎn)權(quán)，已成功應(yīng)用于中國(guó)石化、中國(guó)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(xiàng)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(dá)數(shù)十億甚至上千億元，對(duì)業(yè)主和工程總承包方而言，如何控制施工過程的進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量是一個(gè)世界性難題：
?國(guó)內(nèi)普遍采用“邊設(shè)計(jì)、邊采購(gòu)、邊施工”的建設(shè)模式，設(shè)計(jì)方和采購(gòu)方修改頻繁，對(duì)下游施工方造成巨大影響，進(jìn)度延誤現(xiàn)象屢見不鮮，造成的經(jīng)濟(jì)損失以億元計(jì)；
?在數(shù)十項(xiàng)工程業(yè)務(wù)中，管道施工業(yè)務(wù)占新建項(xiàng)目總體工程量 50% 以上，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的焊縫對(duì)工程進(jìn)度、費(fèi)用和質(zhì)量的影響比重最大；
?參與建設(shè)的施工分包商達(dá)數(shù)十家，自動(dòng)化程度低，嚴(yán)重依賴人工，系統(tǒng)性復(fù)雜度高，協(xié)同作業(yè)難度大；
?質(zhì)量監(jiān)管缺乏技術(shù)手段，現(xiàn)場(chǎng)走查覆蓋度不足，容易導(dǎo)致質(zhì)量缺陷，給安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)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(xiàng)目中，采用了中科輔龍基于數(shù)字孿生技術(shù)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(jìn)度、費(fèi)用和質(zhì)量。
二、項(xiàng)目實(shí)施
1.案例定位
覆 蓋 內(nèi) 容 | 應(yīng)用對(duì)象 | ¨ 資產(chǎn)級(jí)（設(shè)備/產(chǎn)品） ¨ 車間級(jí) t 企業(yè)級(jí) |
應(yīng)用深度 | t 描述 t 診斷 t 預(yù)測(cè) t處置 | |
應(yīng)用領(lǐng)域 | t 設(shè)計(jì) ¨ 生產(chǎn) ¨ 管理 ¨ 運(yùn)維 t 設(shè)計(jì)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(diǎn)技術(shù) | 涉及的單一領(lǐng)域技術(shù)或融合技術(shù) 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(yǔ)義語(yǔ)法技術(shù) ¨ 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(shè)計(jì) ¨ 機(jī)電一體化
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2.案例優(yōu)勢(shì)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(shù)為核心，利用面向管道對(duì)象的統(tǒng)一信息模型聚合設(shè)計(jì)、采購(gòu)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(shù)賦能施工全業(yè)務(wù)過程。讓管道施工過程更透明、更可控、更精益。
面向管道對(duì)象的統(tǒng)一信息模型
采用元模型技術(shù)，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(duì)象，集成設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工業(yè)務(wù)的本體數(shù)據(jù)和活動(dòng)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(dòng)解析
可解析二十余種主流CAD設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化施工管理。
適應(yīng)“三邊工程”的變更自動(dòng)識(shí)別
設(shè)計(jì)變更、施工變更及時(shí)反映到虛擬可視化模型中，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)變更后的工程量、材料量，判斷變更后對(duì)人工、工期的影響，及時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)和調(diào)整，避免工期延誤。
三維仿真模型可視化技術(shù)
基于工程設(shè)計(jì) CAD 軟件成果自動(dòng)生成三維物理模型，并結(jié)合設(shè)計(jì)、采購(gòu)及施工業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)計(jì)劃和進(jìn)度仿真。該技術(shù)可支持上千億投資、規(guī)模超大型工程項(xiàng)目的三維模擬仿真，并提供流暢、高效的人機(jī)交互體驗(yàn)。
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(shí)現(xiàn)自動(dòng)劃分試壓包、自動(dòng)組批點(diǎn)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(cuò)誤率，加快施工進(jìn)度。
AI技術(shù)數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取、校驗(yàn)
圖紙識(shí)別，自動(dòng)獲取管道設(shè)計(jì)參數(shù)及材料情況，校驗(yàn)數(shù)據(jù)正確性、完整性，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
圖紙識(shí)別與 CAD 模型一致性校驗(yàn)
基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)自動(dòng)識(shí)別非結(jié)構(gòu)化圖紙，將識(shí)別信息與CAD 模型進(jìn)行比對(duì)，以保證模型數(shù)據(jù)的一致性，獲得真實(shí)可用的三維物理模型。
移動(dòng)端輔助數(shù)據(jù)采集
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)填報(bào)方式為人工填報(bào)，再上報(bào)到資料員統(tǒng)一進(jìn)行記錄，數(shù)據(jù)至少延遲一天以上，移動(dòng)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(shí)性，數(shù)據(jù)同步到三維信息模型中，進(jìn)而加快溝通，決策分析。
3.實(shí)施步驟及路徑
（1） 根據(jù)企業(yè)管理要求、利用元模型技術(shù)搭建信息模型；
（2） CAD 軟件數(shù)據(jù)自動(dòng)解析，融合到信息模型；
（3） AI圖紙識(shí)別與 CAD 模型校驗(yàn)，保證信息模型準(zhǔn)確性；
（4） 數(shù)據(jù)源變更自動(dòng)識(shí)別、判斷，及時(shí)調(diào)整施工組織計(jì)劃；
（5） 內(nèi)置工業(yè)know-how，數(shù)據(jù)自動(dòng)流轉(zhuǎn)；
（6） 以管道及其組成零部件為對(duì)象，通過過程管理，自動(dòng)集成設(shè)計(jì)、采購(gòu)和施工業(yè)務(wù)的本體數(shù)據(jù)和活動(dòng)記錄；
（7） 企業(yè)基于虛擬的三維信息模型，進(jìn)行進(jìn)度、費(fèi)用和質(zhì)量把控，以實(shí)現(xiàn)精益施工管理。
4.案例推廣應(yīng)用價(jià)值
產(chǎn)品通用于石油化工行業(yè)新建、改擴(kuò)建等裝置的工藝管道施工管理。產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活，可適用于不同標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，具有復(fù)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(jìn)行拓展。
三、實(shí)施效果
在某大型央企投資數(shù)百億的新建工程項(xiàng)目中，F(xiàn)ulongTech? 管道精益施工管理系統(tǒng)共應(yīng)用于85個(gè)建設(shè)主項(xiàng)，以其中一個(gè)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(shí)1.5個(gè)月 | 自動(dòng)構(gòu)建三維模型獲取數(shù)據(jù) 投入1人，耗時(shí)3天 |
焊口設(shè)計(jì)，繪制圖紙 投入2人，耗時(shí)1個(gè)月 | 三維自動(dòng)焊口編號(hào)、生成圖紙 投入1人，耗時(shí)3天 |
進(jìn)度協(xié)調(diào)會(huì) 參會(huì)20人，每天2小時(shí) | 采用3D場(chǎng)景 + 進(jìn)度/計(jì)劃 參會(huì)10人，每天0.5小時(shí) |
組批點(diǎn)口、下委托 投入3人，每天耗時(shí)2.5小時(shí) | 自動(dòng)組批點(diǎn)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(shí)2個(gè)月 | 一鍵自動(dòng)劃分 投入1人，耗時(shí)3天 |
試壓進(jìn)度及尾項(xiàng)統(tǒng)計(jì) 每天耗時(shí)2~4小時(shí) | 自動(dòng)統(tǒng)計(jì) 每天耗時(shí)1S |
編制交工資料 投入10人，耗時(shí)3個(gè)月 | 一鍵生成資料 投入5人，耗時(shí)1個(gè)月 |
參建單位通過統(tǒng)一的可視化協(xié)同工作平臺(tái)，進(jìn)行施工各階段監(jiān)管、分析、優(yōu)化、調(diào)整，同時(shí)結(jié)合智能化功能，本項(xiàng)目提前45天中交，節(jié)約人工成本200萬(wàn)，焊接合格率達(dá)98%以上。
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