管道精益施工管理數字孿生應用案例
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建造期和運營期數字孿生解決方案，幫助企業提升物理資產全生命周期數據質量和可訪問性。中科輔龍數字孿生全產品線具有完全自主知識產權，已成功應用于中國石化、中國石油等大型央企煉化企業，在行業內具有良好的口碑。
一、 項目背景
在石油化工、煤化工、核電行業等流程工業，大型新建工程的投資總額可達數十億甚至上千億元，對業主和工程總承包方而言，如何控制施工過程的進度、費用、質量是一個世界性難題：
?國內普遍采用“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，進度延誤現象屢見不鮮，造成的經濟損失以億元計；
?在數十項工程業務中，管道施工業務占新建項目總體工程量 50% 以上，數以百萬計的焊縫對工程進度、費用和質量的影響比重最大；
?參與建設的施工分包商達數十家，自動化程度低，嚴重依賴人工，系統性復雜度高，協同作業難度大；
?質量監管缺乏技術手段，現場走查覆蓋度不足，容易導致質量缺陷，給安全生產運營帶來隱患，石化行業每年由于施工質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百億的新建項目中，采用了中科輔龍基于數字孿生技術的 FulongTech? 管道精益施工管理系統，通過統一的三維信息模型協同工作，監管施工進度、費用和質量。
二、項目實施
1.案例定位
覆 蓋 內 容 | 應用對象 | ¨ 資產級（設備/產品） ¨ 車間級 t 企業級 |
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 ¨ 管理 ¨ 運維 t 設計制造一體化 t 全生命周期 | |
行業 | t 流程行業： ¨ 多品種小批量離散行業： ¨ 少品種大批量離散行業： ¨ 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 統一數據/模型語義語法技術 ¨ 管理殼 t信息模型 t MBD/MBSE/MBE
其他 ¨ 虛擬調試 t 數字線程 t 面向對象描述 ¨ 創成式設計 ¨ 機電一體化
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2.案例優勢分析
有別于傳統的焊接管理軟件和工程管理系統，FulongTech? 管道精益施工管理系統以“數字孿生“技術為核心，利用面向管道對象的統一信息模型聚合設計、采購和施工數據，并融合三維仿真模型、工業 Know-How和 AI 技術賦能施工全業務過程。讓管道施工過程更透明、更可控、更精益。
面向管道對象的統一信息模型
采用元模型技術，內置符合 ISO15926 框架的、開放的數據架構，以管道及其組成零部件為對象，集成設計、采購和施工業務的本體數據和活動記錄，將信息以結構化的方式保存。
主流品牌 CAD 軟件數據自動解析
可解析二十余種主流CAD設計軟件的數據信息，并將其融合到三維信息模型中，改變傳統二維CAD圖紙施工現狀，實現數字化施工管理。
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，并結合設計、采購及施工業務實現計劃和進度仿真。該技術可支持上千億投資、規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。
內置工業Know-how，優化提升過程工作效率
通過內置工業Know-how實現自動劃分試壓包、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技術數據自動讀取、校驗
圖紙識別，自動獲取管道設計參數及材料情況，校驗數據正確性、完整性，提高數據質量。
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構化圖紙，將識別信息與CAD 模型進行比對，以保證模型數據的一致性，獲得真實可用的三維物理模型。
移動端輔助數據采集
傳統數據填報方式為人工填報，再上報到資料員統一進行記錄，數據至少延遲一天以上，移動端通過二維碼掃描輔助施工過程數據采集，提高數據及時性，數據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） 根據企業管理要求、利用元模型技術搭建信息模型；
（2） CAD 軟件數據自動解析，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） 數據源變更自動識別、判斷，及時調整施工組織計劃；
（5） 內置工業know-how，數據自動流轉；
（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、采購和施工業務的本體數據和活動記錄；
（7） 企業基于虛擬的三維信息模型，進行進度、費用和質量把控，以實現精益施工管理。
4.案例推廣應用價值
產品通用于石油化工行業新建、改擴建等裝置的工藝管道施工管理。產品設計靈活，可適用于不同標準和規范，具有復用性可從石化行業到其它密集型資產行業如核電、船舶海上油田等含管道專業的行業進行拓展。
三、實施效果
在某大型央企投資數百億的新建工程項目中，FulongTech? 管道精益施工管理系統共應用于85個建設主項，以其中一個工期一年半的中型裝置為例：
傳統方式 | FulongTech?管道精益施工管理系統 |
人工扒圖扒料 投入5人，耗時1.5個月 | 自動構建三維模型獲取數據 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 |
進度協調會 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 |
試壓進度及尾項統計 每天耗時2~4小時 | 自動統計 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 |
參建單位通過統一的可視化協同工作平臺，進行施工各階段監管、分析、優化、調整，同時結合智能化功能，本項目提前45天中交，節約人工成本200萬，焊接合格率達98%以上。
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