以下文章(zhang)來源于劍維軟件，作者孫發亮。

 

作者(zhe)(zhe)：孫發(fa)亮   MBA，AVEVA資深技術顧(gu)問(wen)，從事數字(zi)化設計及交(jiao)付10余年，是工程領域數字(zi)化轉型的(de)親歷者(zhe)(zhe)。

 

 

Part 1 數字孿生的概念

       最近幾(ji)年(nian)，數字孿生（Digital twin）是(shi)一個(ge)關注的熱點，全(quan)球著(zhu)名IT研究機構Gartner曾(ceng)在(zai)2017年(nian)至2019年(nian)連續(xu)三(san)年(nian)將數字孿生列為十大新興技術之一。

       不同的(de)行(xing)業，不同領域的(de)專(zhuan)家，對(dui)數字(zi)(zi)孿生(sheng)的(de)概念有不同的(de)解讀，2018年，Gartner在十大新(xin)興技術專(zhuan)題中對(dui)數字(zi)(zi)孿生(sheng)的(de)解釋是(shi)：數字(zi)(zi)孿生(sheng)是(shi)現實世(shi)界實物或(huo)系統的(de)數字(zi)(zi)化表達。

       流(liu)程行業(ye)對(dui)數字(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)的(de)(de)認知和理解，與傳統(tong)(tong)的(de)(de)通用機械、汽車、航天等離散(san)制(zhi)造業(ye)有很大的(de)(de)不同(tong)。傳統(tong)(tong)的(de)(de)制(zhi)造更多(duo)(duo)的(de)(de)從產(chan)品及(ji)零部件(jian)的(de)(de)設計、加工(gong)、制(zhi)造、維護角(jiao)(jiao)度理解數字(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)。而流(liu)程行業(ye)則更多(duo)(duo)的(de)(de)從工(gong)廠的(de)(de)全(quan)生(sheng)命周(zhou)期視角(jiao)(jiao)，如工(gong)廠的(de)(de)設計、采購、施工(gong)、工(gong)藝(yi)仿真優化、安全(quan)生(sheng)產(chan)運營角(jiao)(jiao)度來理解數字(zi)孿(luan)(luan)生(sheng)。

 

Part 2 AVEVA劍維軟件靈動數字孿生

       在流程(cheng)行業，AVEVA劍維軟(ruan)件提出了包含(han)(han)三(san)個視圖(tu)(tu)的(de)(de)靈動數(shu)字孿(luan)生(sheng)(Living Digital Twin)的(de)(de)理(li)念，AVEVA認為(wei)靈動的(de)(de)數(shu)字孿(luan)生(sheng)包含(han)(han)設計視圖(tu)(tu)、運行視圖(tu)(tu)、行為(wei)視圖(tu)(tu)。

設計視圖：

       工(gong)廠的(de)物(wu)理廠房構筑物(wu)與設備的(de)模型。具體表現形(xing)式包括工(gong)廠三維(wei)模型、機械設備三維(wei)模型、二維(wei)圖紙、P&ID圖、ISO圖、設備屬性等。

運行視圖：

       基(ji)于傳感器與實時數(shu)據庫而表(biao)征物理工廠的運行狀態與響(xiang)應。具體(ti)表(biao)現形式包(bao)括工廠安全環保(bao)設(she)施檢測的數(shu)據（傳感器、攝像頭等），設(she)備檢測數(shu)據（震動(dong)、流量(liang)、油溫(wen)、壓力等）、健康狀態等數(shu)據。這(zhe)是對(dui)工廠及設(she)備運行狀態的表(biao)達。

行為視圖：

       基于(yu)算法和數據分析模型而描述物(wu)理(li)工(gong)(gong)(gong)廠的(de)過往并(bing)預測(ce)未來發(fa)展。例如：以(yi)工(gong)(gong)(gong)藝機理(li)模型、設(she)備(bei)故障模型、歷(li)史運行(xing)數據為依(yi)據對工(gong)(gong)(gong)藝進行(xing)優化、對設(she)備(bei)做(zuo)預測(ce)性故障判斷等行(xing)為。從而反饋到物(wu)理(li)的(de)工(gong)(gong)(gong)廠，預防故障、優化工(gong)(gong)(gong)藝、提(ti)高裝置收(shou)率。

 

Part 3 施工階段的價值

       工廠的(de)(de)數(shu)字(zi)孿生建設(she)是一個漸進(jin)的(de)(de)過(guo)程(cheng)，在(zai)建設(she)過(guo)程(cheng)中(zhong)，不斷發揮它(ta)的(de)(de)價值，在(zai)施(shi)工階段，借助(zhu)數(shu)字(zi)孿生的(de)(de)設(she)計視圖，可以在(zai)施(shi)工開始(shi)之(zhi)前進(jin)行裝置的(de)(de)多(duo)專業碰撞檢(jian)查，消除干(gan)涉(she)隱患，做到(dao)無(wu)碰撞施(shi)工；通過(guo)精(jing)(jing)細化(hua)的(de)(de)三維(wei)建模，可以精(jing)(jing)準的(de)(de)提供材料的(de)(de)用量(liang)，特別是大宗(zong)散材；可以協助(zhu)進(jin)行管(guan)道焊(han)接過(guo)程(cheng)管(guan)理；進(jin)行4D施(shi)工可視化(hua)，并實現工程(cheng)建設(she)數(shu)據的(de)(de)數(shu)字(zi)化(hua)交付。

3.1無碰撞施工

       全專(zhuan)業三維(wei)(wei)協同設計，可以更(geng)準確的(de)(de)(de)表達設備設施的(de)(de)(de)空(kong)間位置，可以提前發現(xian)不同專(zhuan)業之(zhi)間的(de)(de)(de)干(gan)涉(she)(she)碰(peng)撞(zhuang)。傳統的(de)(de)(de)純二維(wei)(wei)設計空(kong)間表達的(de)(de)(de)局限性造成了大量的(de)(de)(de)干(gan)涉(she)(she)。這些(xie)干(gan)涉(she)(she)碰(peng)撞(zhuang)不僅增加(jia)施工(gong)(gong)(gong)(gong)返工(gong)(gong)(gong)(gong)成本，還(huan)會(hui)造成工(gong)(gong)(gong)(gong)期上(shang)的(de)(de)(de)延誤。工(gong)(gong)(gong)(gong)程公司通過全專(zhuan)業三維(wei)(wei)正向設計，同時直接輸出ISO圖(tu)、平面圖(tu)，這樣完成碰(peng)撞(zhuang)檢查之(zhi)后傳遞到(dao)施工(gong)(gong)(gong)(gong)現(xian)場的(de)(de)(de)二維(wei)(wei)施工(gong)(gong)(gong)(gong)圖(tu)也是無碰(peng)撞(zhuang)的(de)(de)(de)，最(zui)終實現(xian)無碰(peng)撞(zhuang)施工(gong)(gong)(gong)(gong)。

3.2精準材料

       管(guan)道、電(dian)(dian)(dian)纜是(shi)大宗散材(cai)里面(mian)用(yong)量(liang)(liang)(liang)最大的，在施工(gong)過程中經常是(shi)一筆糊涂賬。沒有人(ren)能算得(de)清(qing)到底需要多少米電(dian)(dian)(dian)纜，根據二(er)維圖紙計算的電(dian)(dian)(dian)纜不(bu)太準(zhun)確(que)，會預(yu)留很(hen)大余量(liang)(liang)(liang)，裝置(zhi)建(jian)成時，大量(liang)(liang)(liang)未開封的電(dian)(dian)(dian)纜剩(sheng)在倉庫(ku)里，被(bei)當廢品賤賣，甚(shen)至直接掩埋。施工(gong)單位(wei)可以對裝置(zhi)進行二(er)次深化(hua)設(she)計，把小(xiao)管(guan)道、電(dian)(dian)(dian)纜在三維模型中補充，這樣就可以更(geng)精(jing)準(zhun)的統計管(guan)道、電(dian)(dian)(dian)纜專(zhuan)業(ye)(ye)(ye)的材(cai)料用(yong)量(liang)(liang)(liang)，減少材(cai)料浪(lang)費(fei)。AVEVA E3D的多專(zhuan)業(ye)(ye)(ye)協同(tong)包(bao)含了電(dian)(dian)(dian)纜、管(guan)道、結構、支吊架(jia)及設(she)備等專(zhuan)業(ye)(ye)(ye)協同(tong)設(she)計。

3.3管道焊(han)接施(shi)工管理

       管(guan)(guan)道施工(gong)(gong)是(shi)流程行業工(gong)(gong)程項目施工(gong)(gong)最(zui)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)專(zhuan)業，而焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)是(shi)管(guan)(guan)道現場施工(gong)(gong)涉及的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)主(zhu)要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)種，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)置(zhi)、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)事(shi)關施工(gong)(gong)質(zhi)量(liang)和(he)將來的(de)(de)(de)(de)(de)安(an)全(quan)生產和(he)檢修(xiu)。傳統的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道施工(gong)(gong)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)(guan)理(li)，是(shi)通過手工(gong)(gong)記(ji)錄、EXCEL記(ji)錄、數(shu)據庫記(ji)錄的(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)執行。現在，借助數(shu)字孿生模型，可以在三維(wei)模型中批量(liang)關聯管(guan)(guan)道加工(gong)(gong)設計的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫信息(xi)，包括管(guan)(guan)道規格(ge)、管(guan)(guan)道材質(zhi)、焊(han)(han)(han)口編碼、坡口型式(shi)、焊(han)(han)(han)條材質(zhi)、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)日期(qi)、焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)姓名等信息(xi)。并且實現基于上述數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫三維(wei)可視化、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)進度監控、焊(han)(han)(han)縫統計報(bao)表、施工(gong)(gong)設計數(shu)據管(guan)(guan)理(li)、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)數(shu)據查詢、焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量(liang)報(bao)表等功能(neng)。

       實現(xian)了(le)焊(han)接過程的(de)(de)管控、提升了(le)焊(han)接質量、方便了(le)運維期對焊(han)縫的(de)(de)查詢和維護。

3.4施工進度可視化

       經過EPC深化(hua)設計后的(de)(de)施(shi)工(gong)三維(wei)模型，對照施(shi)工(gong)計劃(hua)(hua)的(de)(de)WBS，實(shi)現4D施(shi)工(gong)模擬(ni)(ni)，通(tong)過4D施(shi)工(gong)模擬(ni)(ni)，可以模擬(ni)(ni)施(shi)工(gong)周(zhou)期內的(de)(de)工(gong)程進度(du)，可視(shi)(shi)化(hua)檢查(cha)施(shi)工(gong)計劃(hua)(hua)的(de)(de)合理性，在施(shi)工(gong)作業交底時更好的(de)(de)溝通(tong)施(shi)工(gong)邊(bian)界，可視(shi)(shi)化(hua)展(zhan)示實(shi)際(ji)的(de)(de)施(shi)工(gong)進度(du)，可視(shi)(shi)化(hua)展(zhan)示實(shi)際(ji)進度(du)和(he)計劃(hua)(hua)進度(du)的(de)(de)差異。

 

Part 4 結束語

       數字孿生(sheng)建設的(de)過(guo)程是不斷(duan)發揮價值和創造效益的(de)過(guo)程，在(zai)后(hou)期運營(ying)階段(duan)如此，在(zai)前期施(shi)(shi)工階段(duan)亦是如此。這個過(guo)程，施(shi)(shi)工單位、設計(ji)院(yuan)、AVEVA公司、合(he)作伙伴通力合(he)作，結合(he)實際業務需(xu)求和痛點不斷(duan)嘗試和創新(xin)，取得了很好(hao)的(de)成效。