3DEXPERIENCE:数字化平台助力智慧核电

2019-09-15 16:05    核工业  核电软件  数字核电  核电运维

  面对竞争日益激烈的市场环境,各行业都希望通过新技术的运用来提升企业的核心竞争力,而数字化技术正是实现这一目标的最有效手段。现如今,很多企业已经不满足于单纯的采购软件工具,开始尝试独立进行软件开发,但这些软件有时很难与业内相关单位(业主、工程公司、设计院、监管机构等)的工具相匹配,无形中降低了数字化转型的效率和收益。对于达索系统能源、流程与公共事业行业副总裁Thomas Grand先生来说,数字化必须高度结合企业业务,通过价...


  面对竞争日益激烈的市场环境,各行业都希望通过新技术的运用来提升企业的核心竞争力,而数字化技术正是实现这一目标的最有效手段。现如今,很多企业已经不满足于单纯的采购软件工具,开始尝试独立进行软件开发,但这些软件有时很难与业内相关单位(业主、工程公司、设计院、监管机构等)的工具相匹配,无形中降低了数字化转型的效率和收益。对于达索系统能源、流程与公共事业行业副总裁Thomas Grand先生来说,数字化必须高度结合企业业务,通过价值链中所有成员的统一协作来促成更为高效的合作,保障数据的可追溯性,在提升产品质量的同时降低合规成本。基于这种理念,达索系统将3DEXPERIENCE平台引入到能源行业,并在俄罗斯、美国、中国等国家得到了成功运用。Thomas Grand 解释道:“达索系统的数字化平台打破了企业不同业务板块之间的信息壁垒,通过横向贯通、纵向协同来实现企业业务能力的全面提升。”

  Q : 达索系统什么时候开始与核工业进行合作?

  A : Thomas GRAND -作为Marcel Dassault工业集团的子公司,达索系统于1981年创立,由一小队开发了空气动力学模型设计软件的达索航空工程师组成,他们使用3D建模来缩短风洞试验所需的时间。

  90年代,公司采用的数字化模型使来自不同专业和国家的工程师团队能够协同作业,公司发展迈上了一个新台阶。 波音777是全球第一架完全采用3D数字模型制造的飞机。 此外,汽车行业和工业设备行业也迅速开启了数字化转型。

  十年后,公司在全生命周期管理(PLM)领域进行了更深层次的探索。达索系统在运用3D模型的基础上,采用数字化技术实现了不同业务板块的跨专业协同,为项目成员提供了全生命周期管理的视角。这一解决方案一经推出便迅速在航空领域得到了很好的运用。

  毫无疑问,如今我们必须通过进一步优化真正的产品使用(体验)才能创造价值。达索系统开发的3DEXPERIENCE平台在优化设计的基础上,横向贯通产品全寿期的协同管理,大大提升了用户体验。 在核电领域,该平台可用于核电项目的全生命周期:从设计到制造、施工、运维,以及后期的延寿和退役。

  Q : 为什么决定打造一个平台而不是设计新的软件?

  TG –我们一直在推出新的软件!平台的价值在于让用户在统一的界面上轻松使用这些软件。我们在2012年推出了3DEXPERIENCE平台来更好地支持客户的创新流程。我们观察到数量众多的软件正在降低团队间的协作效率,这背离了用数字化提升企业核心竞争力的初衷。达索系统的目标是通过3DEXPERIENCE平台实现高度专业化的不同部门更好地开展跨学科协作。它可以作为公共网络或私有云的一部分在项目现场或在线使用。

  3DEXPERIENCE平台具体拥有哪些功能?

  TG - 3DEXPERIENCE平台为所有项目成员提供了统一的界面,无论他们的专业领域是什么,都可以在单一的数据模型上工作。

  该平台使所有成员都可以获取到准确的信息,无论是存储在平台上还是其他地方的信息。不同用户能够选择最适合的方式访问数据。例如,现场作业的人员可以借助设备来远程访问总部的信息。而不同岗位需要使用的信息也不同,比如财务人员更关注涉及资产成本的信息。 统一的用户界面和单一的数字模型可以实现不同学科之间更高效的协作。

  Q : 平台会取代现有工具吗?

  TG –恰恰相反,我们的目标不是要取代客户的现有工具,而是将它们放在统一的平台上管理起来。

  如果明天我在核岛内部使用无人机进行数据测量,如何确保这项新应用不会造成更多信息壁垒? 如何将核岛现有的信息和采集回来的数据进行更好的集成? 以阀门为例,它涉及到仿真信息、运行记录、无人机采集回来的状态信息等等。所有这些信息都可以托管在平台上,或平台之外或采取两者兼备的模式。

  Q : 平台的使用对企业组织架构有何影响?

  TG –3DEXPERIENCE平台旨在借助数字化技术加速管理模式和组织架构的优化。

  为了确保数字化转型行之有效,客户必须首先有调整现有组织架构和管理方式的意愿。 然后,为了使转型顺利进行,还需要寻求专业咨询公司的建议。达索系统和传统的软件公司最大的不同就在于,我们不仅只卖产品,更愿意为想要转型的公司提供管理和组织架构方面的商业建议。与此同时,已经实现了数字化转型的企业也很希望把成功的经验和其他公司分享。

  考虑到使用平台带来的影响,客户做决定前必须经过深思熟虑。我们的一些富有前瞻性的客户在考察3DEXPERIENCE平台一段时间后反馈:“这正是我想要的!这个平台的确可以解决我的问题。现在,我愿意在全面部署平台之前适当调整我的组织架构。”

  Q : 核工业的数字化转型是否难度更大?

  TG –核工业和其他行业一样,数字化转型取决于如何在企业内部不同部门落地实施。 在法国,核电企业通过从其他国家其他地方已经完成的工作汲取灵感来推进数字化转型。 3DEXPERIENCE平台的目标是帮助整个行业更好地从数字化中获益。

  我经常以三个数字来总结核工业:5、50和500。有5个有能力在全世界建造核电站的国家,50多家大的核电公司,500多座反应堆。 这是一个人人互相认识的领域,彼此之间既是竞争对手,同时也是合作伙伴。在这种环境下,数字技术促进了包括工程设计、施工、运维在内的产业链上不同工作人员之间的协作。

  Q : 在企业数字转型过程中会遇到哪些阻力?

  TG –数字化工作经常被看作是通过引入软件工具来优化现有工作,通过提效来减少工作岗位。 但经过几十年的观察,我们发现即便是推行了数字化转型,就业机会仍然很多,只是从业人员经历了重新配置。

  Q : 数字化信息是如何提高核安全的?

  TG –在核安全方面,使用3DEXPERIENCE平台可以实现监管机构、工程设计单位和业主单位之间更好的沟通合作,促进整个行业更深层次地融合。数字的连续性减少了每个人花费在校核上的时间。另外,单一数据源保证了信息的准确性和可追溯性,无需进行复制、传递、修改的工作。我们发现各国的监管机构都非常支持这种平台的运用,他们可以与各个单位建立起直接联系,更好地开展监管监察工作。

  Q : 可以将平台应用到核电新建项目上吗?

  TG –3DEXPERIENCE平台可以通过仿真和3D建模等技术,在虚拟世界真实重现核电施工现场。过去的几年,我们一直在同Rosatom(俄罗斯国家原子能公司)合作,用平台来优化新建核电项目的施工管理。通过汇集各种工程学科数据,该平台可以大幅缩短设计和验证周期,更快地完成最终设计,客户的工程建造周期平均减少了15%。

  通过采用动态仿真技术,我们在虚拟环境下预演现场需要执行的工作:环吊移动、设备运输、现场安装等。动态仿真可以测试不同的场景,以便确定最佳作业轨迹和工序,优化现场进度计划。举个具体的例子:客户发现刚刚运抵现场的蒸汽发生器出现损坏,不得不进行紧急采购,到货周期为9个月。在这种情况下,原定的安全壳设备闸门关闭等作业将无法按计划进行。3DEXPERIENCE平台帮助客户根据现场实际情况重新调整作业顺序,找到了支持新的蒸汽发生器吊装进场的办法,同时不影响现场其他工作的开展,最大降低了突发事件对项目整体工期的影响。

  我们可以通过符合人体工程学的仿真实现非常精细的虚拟再现,在虚拟环境下模拟施工现场需要进行的一系列复杂作业,并评估各种方案对应的风险。这可以使现场的事故率平均降低50%左右。

  新建核电项目现场施工面临的另一项挑战是语言障碍。目前,二维文件在核工业依然广泛使用,不可避免会因为工作人员对信息的解读不一致而提高现场作业的安全和质量风险。借助3DEXPERIENCE平台,我们为客户提供了单一的数字模型,用通用的语言解决了信息沟通的障碍。

  Q : 数字模型可以完全取代物理模型吗?

  TG –这确实是我们的目标。达索系统推崇的数字孪生概念,就是通过各种先进软件工具的使用,在虚拟环境下真实再现客观世界的场景,通过强大的仿真技术来进行模拟、验证,尽可能地取代传统的建造模拟件进行验证的方式,大大降低研发成本。

  Q : 数字化能给调试运维带来什么优势?

  TG -现在,通过运用达索系统的平台,我们的客户实现了现场作业时间缩短25%的良好效果。具体而言,传统的核电新建项目的调试工作一般要先制定计划,然后到现场进行实施,再把具体进度信息统计到电子表格中,发送给现场管理办公室(PMO)的项目经理,由项目经理根据现场实际情况来不断调整进度计划。一旦出现不符合项,项目经理需要协调各相关单位解决问题,可能会对整个调试进度进行比较大的调整。这样的管理方式接口众多,且工作量巨大,很容易出现错误。

  3DEXPERIENCE平台可以实现工程师、施工人员、供应商在统一的平台上根据同一信息数据进行协同,保证了信息的连续性和完整性。以俄罗斯国家原子能公司为例,通过平台可以实现对其600多家供应商的统一管理,供应商的技术信息、资质认证、产品价格、到货周期等信息均录入到平台上,简化了施工单位和供应商的沟通,打破了供应商、设计单位、施工单位、项目管理部门和监管机构之间的信息壁垒,每个环节都可以节省时间。我们知道核电电价的80%是由建造成本决定的,因此通过数字化平台的应用来缩短建造周期成为了现如今核电新建项目竞争的关键。

  Q : 数字工具的优势是否会对就业产生负面影响?

  TG -与大众认知相反,使用数字技术并不会减少工作岗位。 举例而言,在俄罗斯,客户利用数字化平台不断优化设计和建造能力,每个VVER项目上收集的工程反馈都会整合到平台上用于后续项目,更多的项目落地就意味着更多的就业岗位。在中国,通过数字化提高能力,客户可以同时进行几个项目的设计和建造,更多岗位被创造出来。

  Q : 我们可以使用3DEXPERIENCE平台运行核电站吗?

  TG -有一个重要的维护工具SDIN,它可以为用户日常控制所有操作提供保障。通常这类工具不能很好地连通设计、施工和运营数据。但3DEXPERIENCE平台可以通过在工程师和操作员之间建立连续性来克服这个问题。

  核电项目发生不符合项时,一般分为两种情况。第一类是现场发现问题,需要将信息发送给设计单位寻求帮助。在这种情况下,各单位需要用不同工具来研究信息,信息之间缺乏一定的连续性。第二类是在设计单位发现了通用工程缺陷后,调动不同工种不同部门合作进行设计变更。在这两种情况下,如果将现场管理工具和设计单位的设计工具在3DEXPERIENCE平台上进行集成,都能获得巨大收益。在核电站大修期间,缩短一到两天的停工时间相当于一两百万欧元。

  核电站在停堆大修期间,一般情况下现场工作人员数量会成倍增加。3DEXPERIENCE平台可以创建核电站的数字孪生。业主和供应商能够在虚拟环境下为不同岗位进行培训,大幅提升培训效率,减少在大修期间现场作业人员的数量。

  Q : 数字技术是否可用于旧设施的退役?

  TG -退役工程的主要难点在于信息管理。这些项目涉及到大量没有数字化信息的老旧设备。

  在北欧,我们的客户已经充分了解了尽快实现设备数字化的价值,以优化解构操作来提高安全性。因此,有的客户在电厂退役前的五年便开始采用数字化平台来存储重要数据。

  何时开始数字化都不算晚。达索系统的3DEXPERIENCE平台的优势在于,即使不是本地的数字信息,如来自CAD的信息,或是大量的纸质文档,都可以集成纳入到我们的平台进行管理。

  核电数字孪生并不仅仅是一个概念,而是可以落地的方案。先进的数字技术可以帮助用户更好地了解设备设施,从而实现更为高效和安全的拆除作业。数字孪生还意味着我们可以在虚拟世界模拟电厂设备的运行情况,从而优化工作人员或机器人的现场作业,降低不必要的风险。

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