Bentley 數(shù)字孿生技術(shù)助力節(jié)省 2860 萬元設(shè)計成本,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 項目總投資 700 萬元,是云南省“四個一百”重點項目,也是玉溪市打造綠色鋼鐵產(chǎn)業(yè)的“一號工程”,旨在用更先進、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。該項目占地面積為八平方千米,項目內(nèi)容包括安裝新的高爐、多座轉(zhuǎn)爐和輔助設(shè)備,目標是實現(xiàn)年產(chǎn) 515 萬噸的鋼鐵生產(chǎn)量,同時減少排放和對環(huán)境的影響。項目全部建成后,年產(chǎn)值將達到 360 億元。

　　中冶南方工程技術(shù)有限公司(簡稱“中冶南方”)是玉溪冶金生產(chǎn)廠的總承包商,該廠位于三個國家級自然保護區(qū) 70 千米半徑范圍內(nèi)。當?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,其中包括許多受國家保護的動植物。中冶南方 BIM 中心主任、高級工程師褚學征表示:“為了保護這座巨大的‘自然博物館’和生物物種‘基因庫’,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,減少對植被的破壞。”

　　應對環(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)就是保護周邊的自然環(huán)境和居住環(huán)境。此外,項目規(guī)模龐大,地形復雜,設(shè)計和施工難度大。該項目需要在山區(qū)同時建設(shè)四條鋼鐵生產(chǎn)線,地質(zhì)條件復雜,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,需要全面考慮滿負荷生產(chǎn)調(diào)度和意外故障,設(shè)計難度很高。”由于高層結(jié)構(gòu)高達 100 米,施工工程需要超高吊裝。

　　除了嚴格的環(huán)保要求和技術(shù)挑戰(zhàn)外,中冶南方還面臨著多專業(yè)團隊管理大型工程的協(xié)作問題。褚主任強調(diào):“項目涉及 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、準確、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)。”中冶南方認識到,無論是傳統(tǒng)的二維設(shè)計還是單一專業(yè)的三維設(shè)計都無法滿足項目的時間、技術(shù)、環(huán)境和多方協(xié)作及溝通要求。為了高效、經(jīng)濟地交付現(xiàn)代化環(huán)保型生產(chǎn)設(shè)施,項目團隊需要綜合的設(shè)計、施工和項目管理技術(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)計模型,進行施工模擬,并創(chuàng)建數(shù)字孿生模型,實現(xiàn)一體化設(shè)計、精細化施工和綠色運營。褚主任表示:“我們采用 Bentley 的 ProjectWise 信息管理平臺,結(jié)合各類設(shè)計、模擬、計算和施工管理軟件,實現(xiàn)項目協(xié)同管理、快速建模設(shè)計、精準工程量計算、多方協(xié)同施工和鋼鐵生產(chǎn)的數(shù)字化運維,充分落實了智慧應用創(chuàng)新。”

　　中冶南方利用 OpenPlant 和 OpenRoads 優(yōu)化了設(shè)計流程,執(zhí)行高精度參數(shù)化三維建模,以適應斜坡地形,同時盡可能地減少項目的空間碳足跡。通過集成 STAAD 進行地震計算,確保了結(jié)構(gòu)安全,iTwin Capture Modeler 和 SYNCHRO 則助力實現(xiàn)了現(xiàn)場工程的實時、可視化施工監(jiān)控。

　　得益于 Bentley 應用程序的數(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 個專業(yè)的 300 萬個組件和 200 GB 點云模型,從而創(chuàng)建了三維模型,為確立智能調(diào)度和維護數(shù)字孿生模型奠定了基礎(chǔ)。通過集成學習算法、物聯(lián)網(wǎng)和 5G 通信技術(shù),實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)和調(diào)度管理,以及實時數(shù)據(jù)收集和傳輸,優(yōu)化了設(shè)備利用率、運營、維護和決策,確保了低碳設(shè)施流程。褚主任表示:“鋼鐵綠色維護數(shù)字孿生模型可以對高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)過程、設(shè)備維護周期、原材料分配和碳排放進行精確監(jiān)控和分析。”

　　數(shù)字化助力節(jié)省成本,支持智慧運營

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

　　使用 SYNCHRO 進行數(shù)字化施工規(guī)劃,有利于在多個施工方之間精確分配資源,并實現(xiàn)對現(xiàn)場進度的直觀洞察,確保項目按計劃進行。通過采用 4D 施工模擬平臺,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 萬元的采購成本。

　　褚主任解釋道:“我們利用 Bentley 軟件平臺的標準數(shù)據(jù)解析和傳輸,構(gòu)建了鋼鐵智慧運維數(shù)字孿生模型。”數(shù)字孿生模型實現(xiàn)了設(shè)施全生命周期的智慧數(shù)字化,助力中冶南方實現(xiàn)智能、高效、綠色和低碳項目目標。該技術(shù)方案優(yōu)化了鋼鐵生產(chǎn)流程,每年節(jié)省標煤 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,該項目有效實現(xiàn)了高質(zhì)量、高標準、綠色交付和智慧維護目標,顯著提高了各階段人員的工作效率,降低了勞動強度。”