Bentley 數(shù)字孿生技術(shù)助力節(jié)省 2860 萬元設(shè)計(jì)成本,每年減少碳排放 34.65 萬噸

　　建設(shè)現(xiàn)代化環(huán)保型冶金設(shè)施

　　該鋼鐵 EPC 項(xiàng)目總投資 700 萬元,是云南省“四個(gè)一百”重點(diǎn)項(xiàng)目,也是玉溪市打造綠色鋼鐵產(chǎn)業(yè)的“一號(hào)工程”,旨在用更先進(jìn)、現(xiàn)代化和環(huán)保的設(shè)備取代老舊、低效的生產(chǎn)設(shè)備。該項(xiàng)目占地面積為八平方千米,項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括安裝新的高爐、多座轉(zhuǎn)爐和輔助設(shè)備,目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 515 萬噸的鋼鐵生產(chǎn)量,同時(shí)減少排放和對(duì)環(huán)境的影響。項(xiàng)目全部建成后,年產(chǎn)值將達(dá)到 360 億元。

　　中冶南方工程技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱“中冶南方”)是玉溪冶金生產(chǎn)廠的總承包商,該廠位于三個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū) 70 千米半徑范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)厣�林覆蓋率為 83.4%,是生物多樣性和植物群落最完整的地區(qū)之一,也是 1000 多種珍稀、瀕危和特有物種的棲息地,其中包括許多受國(guó)家保護(hù)的動(dòng)植物。中冶南方 BIM 中心主任、高級(jí)工程師褚學(xué)征表示:“為了保護(hù)這座巨大的‘自然博物館’和生物物種‘基因庫(kù)’,我們需要控制氮氧化物、硫氧化物和二氧化碳的排放,提高土地利用率,減少對(duì)植被的破壞。”

　　應(yīng)對(duì)環(huán)境、技術(shù)和協(xié)作挑戰(zhàn)

　　從一開始,中冶南方面臨的最大挑戰(zhàn)就是保護(hù)周邊的自然環(huán)境和居住環(huán)境。此外,項(xiàng)目規(guī)模龐大,地形復(fù)雜,設(shè)計(jì)和施工難度大。該項(xiàng)目需要在山區(qū)同時(shí)建設(shè)四條鋼鐵生產(chǎn)線,地質(zhì)條件復(fù)雜,地震烈度高。褚主任解釋說:“煉鐵、煉鋼工藝、設(shè)備、管道和結(jié)構(gòu)規(guī)模大、交叉多且不規(guī)則,需要全面考慮滿負(fù)荷生產(chǎn)調(diào)度和意外故障,設(shè)計(jì)難度很高。”由于高層結(jié)構(gòu)高達(dá) 100 米,施工工程需要超高吊裝。

　　除了嚴(yán)格的環(huán)保要求和技術(shù)挑戰(zhàn)外,中冶南方還面臨著多專業(yè)團(tuán)隊(duì)管理大型工程的協(xié)作問題。褚主任強(qiáng)調(diào):“項(xiàng)目涉及 50 多家參與單位,包含 25 萬噸鋼結(jié)構(gòu)、80 萬立方米混凝土、6300 千米電纜和 8 萬張 A1 施工圖紙,需要及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)交換和跨部門協(xié)作,給管理帶來了巨大挑戰(zhàn)。”中冶南方認(rèn)識(shí)到,無論是傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)還是單一專業(yè)的三維設(shè)計(jì)都無法滿足項(xiàng)目的時(shí)間、技術(shù)、環(huán)境和多方協(xié)作及溝通要求。為了高效、經(jīng)濟(jì)地交付現(xiàn)代化環(huán)保型生產(chǎn)設(shè)施,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)需要綜合的設(shè)計(jì)、施工和項(xiàng)目管理技術(shù)解決方案。

　　利用Bentley的開放式建模和數(shù)字孿生技術(shù)

　　中冶南方利用 ProjectWise、Bentley 的 Open 系列應(yīng)用程序和 SYNCHRO 等技術(shù),創(chuàng)建互連數(shù)據(jù)環(huán)境和協(xié)同設(shè)計(jì)模型,進(jìn)行施工模擬,并創(chuàng)建數(shù)字孿生模型,實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)、精細(xì)化施工和綠色運(yùn)營(yíng)。褚主任表示:“我們采用 Bentley 的 ProjectWise 信息管理平臺(tái),結(jié)合各類設(shè)計(jì)、模擬、計(jì)算和施工管理軟件,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)同管理、快速建模設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)工程量計(jì)算、多方協(xié)同施工和鋼鐵生產(chǎn)的數(shù)字化運(yùn)維,充分落實(shí)了智慧應(yīng)用創(chuàng)新。”

　　中冶南方利用 OpenPlant 和 OpenRoads 優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程,執(zhí)行高精度參數(shù)化三維建模,以適應(yīng)斜坡地形,同時(shí)盡可能地減少項(xiàng)目的空間碳足跡。通過集成 STAAD 進(jìn)行地震計(jì)算,確保了結(jié)構(gòu)安全,iTwin Capture Modeler 和 SYNCHRO 則助力實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)工程的實(shí)時(shí)、可視化施工監(jiān)控。

　　得益于 Bentley 應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)互用性以及數(shù)據(jù)和模型完整性,中冶南方分析了 22 個(gè)專業(yè)的 300 萬個(gè)組件和 200 GB 點(diǎn)云模型,從而創(chuàng)建了三維模型,為確立智能調(diào)度和維護(hù)數(shù)字孿生模型奠定了基礎(chǔ)。通過集成學(xué)習(xí)算法、物聯(lián)網(wǎng)和 5G 通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)和調(diào)度管理,以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和傳輸,優(yōu)化了設(shè)備利用率、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和決策,確保了低碳設(shè)施流程。褚主任表示:“鋼鐵綠色維護(hù)數(shù)字孿生模型可以對(duì)高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)過程、設(shè)備維護(hù)周期、原材料分配和碳排放進(jìn)行精確監(jiān)控和分析。”

　　數(shù)字化助力節(jié)省成本,支持智慧運(yùn)營(yíng)

　　中冶南方通過創(chuàng)建互連數(shù)字化平臺(tái),22 名設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作流得到同步,50 多家參與單位能夠?qū)崟r(shí)共享設(shè)計(jì)成果,溝通效率提升了 50%,設(shè)計(jì)效率提升了 35%。與傳統(tǒng)三維設(shè)計(jì)相比,數(shù)字化解決方案助力在施工前解決了 157 處設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,縮短了設(shè)計(jì)周期 38 天,并節(jié)省了后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)修改成本 2200 萬元。褚主任表示:“設(shè)計(jì)階段總共節(jié)省成本 2860 萬元。”

　　使用 SYNCHRO 進(jìn)行數(shù)字化施工規(guī)劃,有利于在多個(gè)施工方之間精確分配資源,并實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度的直觀洞察,確保項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行。通過采用 4D 施工模擬平臺(tái),縮短施工工期 76 天,節(jié)省施工成本 4000 萬元。通過從模型中直接提取材料工程量,中冶南方控制了材料損失,節(jié)省了約 3150 萬元的采購(gòu)成本。

　　褚主任解釋道:“我們利用 Bentley 軟件平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)解析和傳輸,構(gòu)建了鋼鐵智慧運(yùn)維數(shù)字孿生模型。”數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)了設(shè)施全生命周期的智慧數(shù)字化,助力中冶南方實(shí)現(xiàn)智能、高效、綠色和低碳項(xiàng)目目標(biāo)。該技術(shù)方案優(yōu)化了鋼鐵生產(chǎn)流程,每年節(jié)省標(biāo)煤 5.15 萬噸,減少二氧化碳排放 34.65 萬噸。褚主任總結(jié)道:“通過這些數(shù)字化手段,該項(xiàng)目有效實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、綠色交付和智慧維護(hù)目標(biāo),顯著提高了各階段人員的工作效率,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。”