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    采油厂可视化方案

    一个典型的石油工厂从前端设计到实际运行大约有如下数据量被生成:35,000个设计文档,150,000个供应商元件库和规范库,100,000个规格说明书,250,000 个表格,单据等。对于业主而言,25%的数据在设计阶段产生,另外75%在工厂运行维护阶段产生,超过70%的投资和运行费用与信息的处理和操作密切相关。

    1. 详细信息
    权威机构统计,一个典型的石油工厂从前端设计到实际运行大约有如下数据量被生成:35,000个设计文档,150,000个供应商元件库和规范库,100,000个规格说明书,250,000 个表格,单据等。对于业主而言,25%的数据在设计阶段产生,另外75%在工厂运行维护阶段产生,超过70%的投资和运行费用与信息的处理和操作密切相关。
    由于石油石化行业的复杂性和对安全性的高要求,工程公司或EPC在承担该类项目的时候,为了防止错漏碰缺,以及更好的控制材料和工期,不得不借助智能三维工厂设计工具首先完成一个虚拟的三维工厂模型,并基于该数字三维模型来达成多专业的协作、碰撞检查、图纸生成、材料表的统计等一系列的设计和管理工作,工程设计和建造这一过程一般会延续0.5-2年时间,该数字工厂模型通过数字化的移交,交付给业主之后,业主在延续20年,乃至60年的运行维护,改造,退役阶段中,如何有效利用该数字化工程资产,包括三维和二维的信息,发挥数字资产最大价值,提高工厂HSE水平,为工厂的全生命周期打下扎实的基础——是关系到工厂运行效率和安全的一项重大课题。对于老的工厂,由于年代久远,没有现成的三维数字工厂模型,可以利用智能三维工厂设计系统,基于最新的竣工图纸,重新构建工厂的完整三维信息模型,然后基于该模型完成后续一系列的运维应用。
    虚拟现实实验室
     
     
    ♣问题分析
    1.员工的培训及安全应急演练
    由于石油石化厂工况复杂,一直是突发状况的高危地带,需要一套系统、完整的安全机制来防患于未然。由于人为的操作失误,设备的老化/腐蚀,不可抗力等因素,造成各种安全事故。为了帮助员工熟悉工厂环境,提高操作水平,分享最佳经验,业主通常采用加强员工培训的方式来进行,从传统的建立迷你培训厂区,到运用三维软件系统进行仿真培训,也经历了长时间的发展。目前很多业主运行人员已经开始使用自行开发的三维仿真程序进行培训。使用三维仿真程序能够满足业主在虚拟环境中进行人员培训的一部分需求。然而大部分仿真程序可能会遇到一些普遍的问题:
    1)模型建立较为费时费力,即使是设计方提供原始三维模型,也很难将整个厂区的所有细节转换为仿真系统的操作环境,而且巨大模型运行起来流畅性不理想,对机器要求较高。而且这类软件一般操作较为复杂,现场工人学习起来上手较慢。
    2)目前三维设计正在飞速的发展,逐渐成为工程设计阶段的必要工具。然而仿真培训程序同这些三维设计工具缺乏良好的交互性,不能很好的利用已有的三维设计资源。
    3)仅能单人演示工作流程,不支持多人连线演练,以及指导员同步指导。
    4)一般不能同其它运维模拟、资产管理、文档管理软件相互集成。难以形成完整的数字化工厂运维方案。
     
    2.管理系统的整合
    目前很多大的工厂都已经实施了ERP,资产管理,文档管理,实时数据库等多种系统,但是缺乏一套可视化的解决方案能够把多种系统的数据集成起来,同时这套系统可以无缝连接上游工程公司的数据,实现工程数据的无缝数据移交。
     
    3.实时系统的整合
    随着工厂自动化水平的提升,很多工厂都已经实施实时数据库系统,如何利用国际通用的实际数据库接口,实现工程信息,尤其是三维信息和工厂实时数据的整合,也是很多业主在思考的问题。
     
     
    ♣解决方案
    对于一个工厂而言,大量产生数据的阶段主要来自于设计施工阶段和运行维护阶段,为了保证设计的质量和进度以及运行维护阶段的高效、安全、平稳,为了保证将来工厂运行维护的数据统一和完整,并且在整个工厂生命周期内可以充分利用和挖掘数据,在设计阶段建议采用数据库驱动的三维工厂设计软件来完成,在这一层次的应用,称之为设计施工应用层,这一阶段主要的可选软件有Intergraph PDS,Aveva PDMS及Plant 3D等。
    在中间数据层建议采用通用、开放的大型数据库,如SQL server 或Oracle。
    在运行维护应用层上,主要包括几个方面的应用:
    基于工厂三维模型的工厂虚拟的人员培训,HSE演练;
    基于工厂电子文档以设备位号(Tag No.)为导向的工厂知识管理系统(KM)的整合;
    基于设施日常运行维护的维护管理系统(CMMS)和ERP的整合;
    基于实时数据库的实时数据显示和人员或机器的动态巡检跟踪。
    虚拟现实
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    ♣实施步骤
    1)利用当前国际主流的三维工厂设计系统如PDS/PDMS/Plant3D等建立试点项目的数字化三维模型,在设计过程中,必须严格遵循工厂的设计规范和要求。
    2)利用强大的虚拟现实系统建立试点项目的虚拟现实运维环境:
    a)将设计方建立好的三维模型转化成虚拟现实运维环境或者是基于竣工图纸重新建立。
    b)将数字地貌,天气环境等综合因素附加到上一步创建的虚拟现实环境中提高仿真程度。
    3)创建ITS沉浸式培训中心:
    a)创建培训脚本,其中包括:关键控制设备的操作,阀门的开启和关闭,监控仪表的读书,紧急情况逃生路径等
    b)利用多人连线功能实现多人实时互动,以多人协作的方式参加培训;
    c)利用ITS培训指导员的功能对参加培训的人员进行指导以及评估。
    4)创建和资产管理,ERP,文档内容管理系统的接口:
    a)通过Tag No驱动,建立和资产管理系统或CMMS系统的整合,如IBM Maximo 或者是COMOS的MRO,实现双向的数据查询和检视。
    b)通过和文档系统的集成,实现数据的关联管理,例如从三维上点击某一台设备,就可以调出与这台设备相关的所有文件,包括它的设备详图,P&ID图,施工图,采购单,计算书等一系列文档。当然也可以实现在文档管理系统中,反向定位到三维模型中的位置,并高亮显示。
    5)整合SCADA实时数据库,ROV机器人及巡检动态显示系统:
    a)通过和SCADA数据的集成,在三维上实时显示实时数据,并以不同的颜色显示设备的状态,并且这些数据的变化,可以保存为历史数据,用于员工的模拟培训。
    b)通过现场ROV机器人返回的数据,实时地在模型中显示ROV的位置和路线,有助于在特殊环境下的检修和检视
    c)通过对巡检人员的数据采集,实时重现巡检人员的巡检路线,时间和操作步骤,有效地减低人员风险。
    虚拟现实
     
     
    ♣输入设备
    为了降低工厂工人的培训难度,提高趣味性,可支持标准的键盘鼠标,支持游戏控制器,Wii遥控手柄,定制控制器等一系列操作装置。
    虚拟现实
     
    ♣输出设备
    系统可以输出各类3D电影影像(如阿凡达3D电影),及支持三维立体眼镜及各种头戴设备。
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    ♣多屏幕沉浸式投影
    虚拟现实
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    ♣未来应用前景
    1.结合GIS,设施资产管理系统(FM),数字工厂,虚拟现实等多种系统和专业来进行设备的状况监控,空间的利用规划,人员雇佣的规划。
    2.目前在国内已经有多个工程单位与教育机构开始运用,其中包括首钢集团等大型制造企业。
    运维系统的总构架:
    虚拟现实
    检修人员使用智能终端PDA或IPAD,将设备检测的结果信息传递到设施管理系统中,系统对结果信息进行分析确定当前设备的运行状态,并将故障的设备信息发送给对应的设备维护部门人员。
     
    3.运维设施系统可以统计设备实现管线、设备的监控,以及设备维护流程、路径、检查点的管理。能够对数以万计的检查点及多条并行检查路线进行监控。对到位情况、漏检、及维护工时进行精确统计,确保管理人员对设备维护的情况有准确的掌握。
    以下是相关的系统中数据统计分析界面:
    虚拟现实
    虚拟现实
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    4.“物联网”的整合。针对业主运输车队进行管理通过GPS跟踪进行绘图,制定最佳线路。便于在仓库现场管理、调整库存,调货、装车或者卸车,以及接收及发送PO材料。为优先计划任务实行自动报警详尽的历史服务信息追踪服务协议追踪、提醒及服务续订功能适用于商业服务协议的先进调度和结算功能完整的项目管理模块包括成本控制和进度结算集成了时下流行的第三方统一费率系统,或使用内置统一费率系统来构建你自己所需要的统一费率定价清单强大的计费功能,可帮您处理所有类型的服务收费工作完整的多位置库存跟踪,包括卡车库存跟踪采购模块包括对现场采购提供支持,能够处理库存和工作通知单进度,从而确保对物料成本和存放地点进行全方位控制。
     
     
     

    关于达美盛
    北京达美盛软件股份有限公司(股票代码:430311)是中国领先的智慧工厂及建筑全生命周期二三维信息一体化国家高新技术企业。公司长期秉承“软件助工 程、工程促软件”的服务理念,致力于为流程工厂及建筑行业客户提供工程(EPC)及运维(MRO)领域相关工程技术服务,软件系统整合及开发。

     

    公司是中国第一家PCA ISO15926(流程工厂数据规范组织)组织成员,通过基于ISO15926这一国际主流的智慧工厂数据标准,为国际国内客户提供集成化多专业设计系统、工程数据仓库系统、HSE及运维3D可视化管理系统、3D工程设计顾问等多种服务。
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