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13-大基建系统工程与数字孪生全攻略 | 精益建造与数字化调试

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13-大基建系统工程与数字孪生全攻略 | 精益建造与数字化调试


本文共 2600字,阅读需6分钟    

本系列文章将致力于阐述系统工程与数字孪生在大型基础设施数字化转型中的应用与实践。笔者核电人出身,故文章逻辑与案例将以核工业作为牵引,用来阐述广义上大基建行业数字化转型与传统制造业的区别,以及其价值(Why)、工作内容(What)、解决方案(How)与实施方法(How to)。


关键词




         
01          
WHEN & WHERE – 对应的阶段与方案定位          



         
02
WHY – 价值是什么          


大型项目(Megaproject),特指投资百亿人民币或以上、开发和建设需多年、具有高度复杂性,并且对国家经济、环境和社会有着长期影响的项目(如:核电站、化工基地、跨海大桥等)。对于大型项目的EPC(工程总承包),真正成本的大头同时也是盈利的关键就是现场施工,没有之一。俗气地讲就算设计院把所有工程师的工资翻上几番,其成本也不过占EPC整体的小小一片。


数据来源:world-nuclear.org


然而讽刺的是作为最需要数字化来提升利润率的施工板块,其数字化工作被重视的程度却低得令人发指。某些企业甘愿花费数千万乃至数亿的钱去采购代表“肌肉”的冗余实体设备和人力资源,也不愿挤出哪怕一点预算来优化代表“大脑”的数字化来避免浪费。还有某些项目上下游割裂严重,设计院仅抛出扫描版的文档和图纸来交底,无数据、无模型。导致下游工程公司被迫要外包个几百人专门来做扒图、翻模、把文档逐字再打一遍等毫无价值可言的工作。


虽说我国的劳动力成本对比欧美还处于较低水平,但这种“人海战术”的路径依赖在可见的几年后必会彻底反转,没价值的事注定无法持续,重点在于不符合国家经济高质量发战略。届时某些企业粗放型的工作模式将失去的不仅是利润空间,还会由于自身数字化水平的落后而被迫成为国家“去产能”的对象。


为了维持我国“基建狂魔”在国际地理维度上、以及未来时间维度上的先进性,数字化在能源和基建施工中的价值无需多言。


03

WHAT – 做什么


比起运动式地跟风“5G、云、大、物、移、智、链”等风口概念,施工的数字化还是要回归经典的系统工程理论,从需求与价值入手(Why),再考虑用什么解决方案去满足需求(What),接着是实现路径(How)与方法(How to)。从系统视角来看,“5G云大物移智链”不过属于下游的一些技术方案,所以在工程建设中犯不上一谈数字化就本末倒置地去牵强附会。


施工的目标众人皆知:保安全、按时、按预算、按质量交付从今往后还要优先考虑环境、生态和碳中和


精益建造(Lean Construction)理念借用自制造业多年积累的最佳实践经验,其方**通用化后对于复杂系统的施工很有价值。精益建造是“以最小化材料、时间和人力的浪费,来产生最大化价值的设计生产系统的方法”,总结为以下三项基本原则:


  1. 协调一致(Alignment):所有参与者即时分享同一平面的信息。

  2. 避免浪费(Avoiding Waste):应用准时制(JIT – Just In Time)主动避免多个层面的浪费行为,如:返工、等待、人力、物流、库存等。

  3. 逆向排程(Backward / Pull Scheduling):基于竣工时间点反推所需的上游各节点,如设计交底、设备采购、现场开工、设备交付等。其中重要节点以及不可逆操作需借助数字化施工仿真来保障现场安全、一次把事情做好。




           
04

HOW – 怎么做


俄罗斯国家核电集团ROSATOM的实际案例来说明,集团旗下的EPC工程公司ASE有员工8500人,专门负责俄式核电技术VVER的设计、采购和施工,并开拓国际市场。ASE的目标简单清晰:出口的核电站数量越多、工期越短,成本就越低、赚的就越多,再竞标也将更容易赢单。


通过实践协同平台与精益建造,ASE有能力在未来二十年内建造数十座核电站,并且每座的建设周期从60个月缩短至48个月即可交付,现场的工作效率提高5%,并流畅地管理600多家设备和施工的供应商数据。


1. e-catalogue 供应商3D电子设备库


ASE基于3DEXPERIENCE协同平台自主开发了e-catalogue(电子供应商目录),用于和供应商协同的3D设备库,保障P-采购板块与供应商的数据一致性和质量合规,强化E-P,P-C协调一致,提升采购设备和材料的数据质量,同时减少采购操作时间,避免上下游过度提资。



2. 施工进度计划      


应用逆向排程(Backward / Pull Scheduling)来倒推施工各重要节点与里程碑,保障各节点多专业的“准时性(JIT)”,比如在设计交底节点要避免走“捷径” ,否则后期会产生过多的设计变更而使项目失控;在采购节点准时下订单(PO)来优化项目的现金流; 设备过早的交付会给现场库存带来压力,过迟则会延误工期;进而避免在多个层面的浪费行为。



3. 施工仿真实现可建造性审查(Constructability Review)


将3D模型从设计视角转换为施工视角,仿真施工关键路径,并提前规划工序(如管路、设备、吊装)及物流,优化可建造性并正向跟踪项目实施(以前仅依靠某几个老工程师的个人经验)。



4. 现场材料接收与管路预制


应用DELMIA-Apriso关联移动设备管理现场材料的审核与接收,工单的生成、人员的分配与排程,执行并跟踪管路预制从毛坯材料到切割、配件、焊接、无损检测等系列工作,最后自动化生成报告形成闭环。



5. 数字化调试


大型项目的调试犹如一次大考,传统的基于文档的调试流程有诸多挑战:如何集成分布在异构工具和独立数据库中的零散信息?如何保证对调试需求的全局满足?如何避免因缺乏文档间的依赖关系造成的重复工作?以及如何处理调试交付文件中大量的冗余和矛盾信息等。


基于协同平台的数字化调试可以最大限度地减少失误,同时加速调试流程避免延误,保障所有人的数据都是一手的、实时的,且操作明快清爽:


a. 创建一组调试并关联文档或数据



b. 创建该组内的关联调试行动项



c. 将各调试行动项与条目化的需求规格矩阵式关联,保障全局可追溯性



d. 明确各调试行动项间的依赖关系(Dependency)




           

05

HOW TO – 如何落地实施





           
06

WHO – 本文作者


     

吕柯夫

数字核电高级咨询顾问

毕业于UTT法国特鲁瓦工程技术大学并获得硕士工程师学位,十二年核电项目经验,中国核学会高级会员。加入达索系统之前,曾供职于EDF法国电力集团,负责核电站停堆大修项目管理、后福岛事故全法核电站应急机组改造设计、英国欣克利角C欧洲第三代压水式核反应堆三维数字化设计与配置管理。

-END-    
   

   

   
   
来源:达索系统
通用电力电子焊接理论材料数字孪生物流DELMIA
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-04-29
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