数字化交付在电气工程设计中的应用

发表时间:2021/6/28   来源:《基层建设》2021年第9期   作者:史传洲
[导读] 摘要:随着科学技术的飞速发展,工程项目中传统的设计过程和方法逐渐难以适应当前智能化、数字化的要求。
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        摘要:随着科学技术的飞速发展,工程项目中传统的设计过程和方法逐渐难以适应当前智能化、数字化的要求。为了满足工程设计更快更好的要求,一些智能设计软件应运而生,一经推出就受到了广泛的关注和青睐,如Bimrevit、SmartPlant等。然而,目前国内工程公司对数字化交付还不够重视,传统的平面设计和交付流程仍占据主流。在当今竞争日益激烈的环境下,智能化技术和数字化技术作为下一次工业革命的关键技术,工程项目的数字化交付首先应该受到国内工程公司的重视。
        关键词:数字化交付;电气工程设计;应用
        1数字化交付具有的优势
        在传统的工程项目实施过程中,由于所有的资料信息都是纸质版文档进行传递的,所有的校对、审查、计算和统计等工作都是由人工操作,不仅费时又费力,而且还容易出错。企业或工厂建设数字化交付,将具有诸多显著的优势:
        (1)数字化交付将大大降低信息传递过程中发生的错误;
        (2)系统中数据信息的互联将有效地减少校核工作量;
        (3)数字化管理系统可以提高项目施工的准确性和效率,缩短项目周期,从而节约成本,创造更多的利润。
        (4)实现设备材料采购过程的数字化管理,漏买、重买或错买设备材料在传统的手工采购方式中习以为常,建设数字化管理后,企业或设计院使用数字化销售进程管理软件可以有效避免此类事件的再次发生,可以大大降低成本;
        (5)项目在引进数字化设计后,计算机能够代替人工自动地执行和验证各种标准和规范,可大大提高工作效率;
        (6)在实施数字化管理后,设计人员能够在虚拟的空间中进行工厂的组装,具有身临其境的真实感觉,可以避免出现错误的设计,大大提高设计工作的准确性和效率。
        2数字化交付的内容和交付过程
        数字化交付的内容主要包含项目在整个实施过程中所涉及到的资料信息和三维立体模型以及所有与工厂对象相关联的资料文档,并且要求采用国际通用的格式进行交付,以确保能够与国际主流的数字化交付平台顺利地进行衔接。数字化交付的过程主要包括以下几个方面:首先,制定交付的策略;其次,制定交付的方案;再次,整合与校验要交付的信息;最后,对要交付的信息进行移交和验收。通常情况下,业主会对数字化交付的所有资料信息有明确的要求。美国石油工程师协会(SPE)系列软件可以通过业主提供的种子文件或者按照工程公司的标准规范来统一规范软件的设计内容,所设计和交付的内容是否符合要求,最终需要通过业主确认。该做法的好处是,可以保证业主和工程公司或设计院以相同的模板进行交付,保障交付数据的完整性,避免出错,以确保业主最终接收到的数据资料是有效的而且是正确的。同时,为了避免最终交付的数据信息的不一致而造成反复加工,业主也可以通过管理种子文件的方式确保各个分包商所交付的信息具有可整合性,从而提高工作效率,节约时间成本。
        3数字化交付在电气工程设计中的应用
        3.1传统电气工程设计
        目前传统的项目中,电气工程设计流程一般如下:平面设计→3D模型建模(各专业检查碰撞)→平面设计修改→平面设计完成→统计材料。在传统设计模式下,3D技术只是作为辅助作用,仅仅优化了设计的合理性,本质上仍然基于平面设计。材料统计也必须由人工统计,费时费力。而作为交付文件的平面设计图、数据表、供应商提交文件,由于数量庞大,在工厂日常运行中,维护管理、升级改造中的管理困难、检索不易问题造成诸多不便。在工厂面临多次改造时往往会造成图纸与现场偏差极大,对之后的工程设计失去参考价值。如果以此为依据进行设计会造成材料短缺、进度延迟等隐患,并使每一次施工或改造都必须根据现场实际情况开展工作,耗费人工时对现场实际情况进行评估。


        3.2基于数字化交付的电气工程设计
        基于数字化的电气工程设计的设计流程区别于传统设计流程,在某些运用数字化交付的工程中,设计流程如下:三维设计(各专业同时进行3D模型创建并检查碰撞)→3D模型建模(赋予各个电气设备属性参数)→3D模型中检验设计合理性并抽取材料→从3D模型中抽取平面施工图并完成设计。现在用于数字化交付的主流设计软件有BIMRevit、Smartplant3D、E3D和PDMS等。以BIMRevit为例,在工程项目详细设计阶段,各个专业可以同时多线程对3D模型进行创建,添加自己专业的内容。在设计的同时,软件会对添加到3D模型上的内容进行检查碰撞,并且对相关专业发出警告,协调两个专业沟通修改模型。三维的可视化效果也使设计人员有更直观的认识,设计合理性大大提高。与此同时,通过软件还可以将所有3D模型中的各个电气设备、材料乃至任意一个支撑件编号赋予属性信息,完成数字化交付中重要的信息采集与处理工作。完成三维设计及属性编辑后就可以抽取平面施工图设计及材料统计了。理论上所有电气设备材料都可以通过软件强大的统计功能进行统计,并生成材料清单,节省了大量的人工时,并且统计的精度也大大提高。基于3D技术的设计在精度、准确性和合理性上比传统的平面设计有大幅度提高。现场施工也会由于3D技术的可视化效果,减少对平面施工图的错误理解;施工管理时也可以通过软件的模拟建造功能将施工流程用3D技术逼真地模拟出来,对施工过程进行精确分析,最大程度上保证施工安全,加快施工进度。
        3.3电气工程设计中的数字化交付文件
        传统电气工程设计需要交付的文件分为三部分:一是电气系统设计文件;二是施工图设计文件;三是电气设备供应商提供的文件。电气系统设计文件涵盖:电气系统单线图、继电保护配置图、马达控制连锁表、短路电流、潮流、电缆选择、接地电阻等计算书。施工图设计文件主要包含照明、防雷接地、动力桥架配电、电话网络、火灾报警等,以及相对应的典型安装详图。供应商提交的文件包含:合格证书、设备数据表、外形图、询价文件、测试报告等。
        数字化交付则是以完善数据库为中心,将原本二维的图纸文件及所有的数据文档与三维数字化模型联系起来,为工程项目的运行提供数据支持。三维数字化交付的内容应包括工程数据、文档资料和工程模型。例如,在某化工项目电气设计中,首先应运用三维设计软件建立电气工程模型,如电气桥架、电气设备、照明灯具等。随后导入项目基础数据。随后分别对各类电气设备、材料录入数据信息。以现场配电箱为例,在模型建立后导入与此位号配电箱相对应的各类图纸、文件。例如,此配电箱的系统图、外形尺寸图、典型安装详图、供应商提交的合格证明、问价文件、设备数据表及测试报告等。待录入完所有数据,并整合到模型中,确认所有数据信息与模型中图案联系在一起,从而实现项目的数字化交付。
        4数字化交付的发展前景
        数字化交付为数字化工厂的建设奠定了夯实的基础,相信在不远的未来,企业的信息化、智能化和数字化势必会取代现有的机械化发展模式,信息化的发展也必将会为智能化的开展和运行带来诱人的价值。建设数字化交付可以让工厂实时地了解制造数据信息以及与建模设备之间的衔接情况,从而让管理者能够全面且直观地知悉制造企业的实际运行情况,然后快速做出处理方案,在此基础上,实现对智能智慧运维和数字化交付的安全性保障,以及对后期的全方位运行实现信息化管理。
        结束语
        综上所述,数字化交付的应用使得需要大量人力、物力和财力的工作被数字化机器所取代。数字化交付的出现使交接方能够实现对源数据的管理,为工厂的各种运维数据和设施设备的控制提供了极大的便利,可以实现对工厂的全方位信息化管理。
        参考文献:
        [1]国务院.中国制造2025[R].2015-05-19.
        [2]田文涛,郑勇,刘三军.三维数字化移交技术在化工工程设计的应用[J].化工设计,2015,25(2):23-26.
        [3]GB/T51296-2018石油化工工程数字化交付标准[S].2018.
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