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【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代的到來,為了提高工廠的工作效率和質(zhì)量,加快行業(yè)創(chuàng)新的步伐,數(shù)字化工廠孕育而生。作為數(shù)字化工廠的基礎(chǔ),數(shù)字化交付也逐漸被應(yīng)用到越來越多的項目中。論文以工程項目中電氣專業(yè)為視角,分析數(shù)字化交付在電氣工程設(shè)計中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字化交付;電氣工程;應(yīng)用
1引言
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,在工程項目中傳統(tǒng)的設(shè)計流程、方式逐漸難以適應(yīng)現(xiàn)在智能化、數(shù)字化的要求。為滿足更快、更好的工程設(shè)計要求,一些智能設(shè)計軟件應(yīng)運而生,一經(jīng)問世就受到了廣泛關(guān)注與青睞,如BIMRevit、Smartplant等。而現(xiàn)今的國內(nèi)工程公司對數(shù)字化交付還未有足夠的重視,傳統(tǒng)的平面設(shè)計、交付流程仍然占據(jù)主流。在當(dāng)今競爭日益激烈的環(huán)境下,智能化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)作為下一個工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù),工程項目數(shù)字化交付應(yīng)該首先被國內(nèi)各個工程公司重視起來。
2數(shù)字化交付的概念
所謂數(shù)字化交付是指:以工廠對象為核心,對工程項目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交和信息驗收。在21世紀(jì)初,數(shù)字化交付的雛形開始出現(xiàn)。一些大型的工程設(shè)計公司引入管道3D模型軟件進行管道設(shè)計。隨著軟件智能化水平的提高,工程中其他專業(yè)的內(nèi)容開始越來越多地整合到一起,在一個統(tǒng)一平臺上進行設(shè)計。數(shù)字化交付也隨著數(shù)字化工廠的概念被提出。國家對工業(yè)4.0的持續(xù)推進,越來越多的石化企業(yè)開始向數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型,首先第一步就是工廠各種設(shè)施、設(shè)備、流程的數(shù)字化創(chuàng)建,由工程公司對全廠進行數(shù)字化交付。為規(guī)范數(shù)字化交付的形式、內(nèi)容,國家于2018年3月正式頒布了GB/T51296—2018《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》。
3數(shù)字化交付在電氣工程設(shè)計中的應(yīng)用
3.1傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計
目前傳統(tǒng)的項目中,電氣工程設(shè)計流程一般如下:平面設(shè)計→3D模型建模(各專業(yè)檢查碰撞)→平面設(shè)計修改→平面設(shè)計完成→統(tǒng)計材料。在傳統(tǒng)設(shè)計模式下,3D技術(shù)只是作為輔助作用,僅僅優(yōu)化了設(shè)計的合理性,本質(zhì)上仍然基于平面設(shè)計。材料統(tǒng)計也必須由人工統(tǒng)計,費時費力。而作為交付文件的平面設(shè)計圖、數(shù)據(jù)表、供應(yīng)商提交文件,由于數(shù)量龐大,在工廠日常運行中,維護管理、升級改造中的管理困難、檢索不易問題造成諸多不便。在工廠面臨多次改造時往往會造成圖紙與現(xiàn)場偏差極大,對之后的工程設(shè)計失去參考價值。如果以此為依據(jù)進行設(shè)計會造成材料短缺、進度延遲等隱患,并使每一次施工或改造都必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況開展工作,耗費人工時對現(xiàn)場實際情況進行評估。
3.2基于數(shù)字化交付的電氣工程設(shè)計
基于數(shù)字化的電氣工程設(shè)計的設(shè)計流程區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)計流程,在某些運用數(shù)字化交付的工程中,設(shè)計流程如下:三維設(shè)計(各專業(yè)同時進行3D模型創(chuàng)建并檢查碰撞)→3D模型建模(賦予各個電氣設(shè)備屬性參數(shù))→3D模型中檢驗設(shè)計合理性并抽取材料→從3D模型中抽取平面施工圖并完成設(shè)計。現(xiàn)在用于數(shù)字化交付的主流設(shè)計軟件有BIMRevit、Smartplant3D、E3D和PDMS等。以BIMRevit為例,在工程項目詳細(xì)設(shè)計階段,各個專業(yè)可以同時多線程對3D模型進行創(chuàng)建,添加自己專業(yè)的內(nèi)容。在設(shè)計的同時,軟件會對添加到3D模型上的內(nèi)容進行檢查碰撞,并且對相關(guān)專業(yè)發(fā)出警告,協(xié)調(diào)兩個專業(yè)溝通修改模型。三維的可視化效果也使設(shè)計人員有更直觀的認(rèn)識,設(shè)計合理性大大提高。與此同時,通過軟件還可以將所有3D模型中的各個電氣設(shè)備、材料乃至任意一個支撐件編號賦予屬性信息,完成數(shù)字化交付中重要的信息采集與處理工作。完成三維設(shè)計及屬性編輯后就可以抽取平面施工圖設(shè)計及材料統(tǒng)計了。理論上所有電氣設(shè)備材料都可以通過軟件強大的統(tǒng)計功能進行統(tǒng)計,并生成材料清單,節(jié)省了大量的人工時,并且統(tǒng)計的精度也大大提高?;?D技術(shù)的設(shè)計在精度、準(zhǔn)確性和合理性上比傳統(tǒng)的平面設(shè)計有大幅度提高?,F(xiàn)場施工也會由于3D技術(shù)的可視化效果,減少對平面施工圖的錯誤理解;施工管理時也可以通過軟件的模擬建造功能將施工流程用3D技術(shù)逼真地模擬出來,對施工過程進行精確分析,最大程度上保證施工安全,加快施工進度。
3.3電氣工程設(shè)計中的數(shù)字化交付文件
傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計需要交付的文件分為三部分:一是電氣系統(tǒng)設(shè)計文件;二是施工圖設(shè)計文件;三是電氣設(shè)備供應(yīng)商提供的文件。電氣系統(tǒng)設(shè)計文件涵蓋:電氣系統(tǒng)單線圖、繼電保護配置圖、馬達控制連鎖表、短路電流、潮流、電纜選擇、接地電阻等計算書。施工圖設(shè)計文件主要包含照明、防雷接地、動力橋架配電、電話網(wǎng)絡(luò)、火災(zāi)報警等,以及相對應(yīng)的典型安裝詳圖。供應(yīng)商提交的文件包含:合格證書、設(shè)備數(shù)據(jù)表、外形圖、詢價文件、測試報告等。數(shù)字化交付則是以完善數(shù)據(jù)庫為中心,將原本二維的圖紙文件及所有的數(shù)據(jù)文檔與三維數(shù)字化模型聯(lián)系起來,為工程項目的運行提供數(shù)據(jù)支持。三維數(shù)字化交付的內(nèi)容應(yīng)包括工程數(shù)據(jù)、文檔資料和工程模型。例如,在某化工項目電氣設(shè)計中,首先應(yīng)運用三維設(shè)計軟件建立電氣工程模型,如電氣橋架、電氣設(shè)備、照明燈具等。隨后導(dǎo)入項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨后分別對各類電氣設(shè)備、材料錄入數(shù)據(jù)信息。以現(xiàn)場配電箱為例,在模型建立后導(dǎo)入與此位號配電箱相對應(yīng)的各類圖紙、文件。例如,此配電箱的系統(tǒng)圖、外形尺寸圖、典型安裝詳圖、供應(yīng)商提交的合格證明、問價文件、設(shè)備數(shù)據(jù)表及測試報告等。待錄入完所有數(shù)據(jù),并整合到模型中,確認(rèn)所有數(shù)據(jù)信息與模型中圖案聯(lián)系在一起,從而實現(xiàn)項目的數(shù)字化交付。
4在電氣工程數(shù)字化交付中的問題
4.1數(shù)字化交付所用設(shè)計軟件的問題
在現(xiàn)有的設(shè)計軟件中,Intergraph公司開發(fā)的Smartplant系列軟件是一款現(xiàn)在用于數(shù)字化交付的主流軟件。相比于過去用于平面設(shè)計的軟件,這些3D軟件也對硬件提出了很高的要求,傳統(tǒng)平面設(shè)計所用的電腦硬件無法適用于3D軟件的應(yīng)用。往往在設(shè)計過程中由于服務(wù)器配置或工作站配置過低造成死機,導(dǎo)致影響項目進度、數(shù)據(jù)丟失等。另外,一些輔助設(shè)計的軟件,如電氣常常用到的照明照度計算的Dialux軟件Smartplant并不兼容,在設(shè)計時會對工程師造成一定的困擾。市面上還有一些其他軟件公司的產(chǎn)品,如Autodesk軟件公司的BIMRevit軟件,同樣存在配置要求高、與輔助設(shè)計軟件無法兼容的問題,這里就不多贅述了。
4.2對于工程師能力要求的問題
相比于過去一般項目對于工程師的要求,需要數(shù)字化交付的項目對工程師的要求更高了。用于數(shù)字化交付的軟件相比于過去的二維軟件更加復(fù)雜,操作界面也與過去二維設(shè)計有很大區(qū)別。這就需要現(xiàn)在的工程師們重新學(xué)習(xí),適應(yīng)一款全新的三維設(shè)計軟件。傳統(tǒng)的項目設(shè)計中3D軟件只是輔助設(shè)計的功能,檢查碰撞協(xié)調(diào)各個專業(yè),完成設(shè)計,隨后提交要求由采購購買材料設(shè)備,最后由施工現(xiàn)場完成項目?,F(xiàn)在由3D軟件設(shè)計的工程項目中,軟件將所有設(shè)計、施工、采購都整合到一個平臺上工作,這樣各個領(lǐng)域都同時參與進來。項目管理流程也一定會與過去傳統(tǒng)的項目流程不同,需要工程師根據(jù)軟件的新功能、項目新形勢制定一套新的項目管理流程、施工流程、采購流程。
5結(jié)語
數(shù)字化交付在越來越多的項目中得到應(yīng)用,數(shù)字化交付全廠數(shù)據(jù)進行整合后,在工廠運維、改造擴建中具有非常積極的作用。隨著近年來在智能化、數(shù)字化、5G領(lǐng)域的不斷發(fā)展,數(shù)字化交付以及后續(xù)的應(yīng)用將在工程設(shè)計領(lǐng)域得到更深入的發(fā)展和進步。
【參考文獻】
【1】GB/T51296—2018石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)[S].
【2】羅輯.大型石化項目數(shù)字化交付后的應(yīng)用[J].化工設(shè)計,2020(30):43+46.
作者:邢程贇 單位:東洋工程(上海)有限公司