18、过程工厂数字孪生的实际应用

过程工厂数字孪生的实际应用

1. 引言

在不同行业的工厂规划中，所使用的组件由诸如DIN、ISO、EN等标准化机构进行了标准化定义，涵盖材料、公称直径、壁厚、长度、角度等方面。工程师在规划工厂时可依赖这些标准化组件，如管道、弯头、三通等。

在规划项目时，需要考虑特定的框架条件，这可能与行业或具体应用相关。例如，要根据管道内的介质选择合适的材料，以避免介质与管道材料发生化学反应，因为这种反应可能导致管道腐蚀，降低管道安全性，还可能影响介质状态和产品质量。在食品和制药等行业，对卫生有极高要求，需选择满足这些要求的特定材料。

设计工程师在过程工业领域工作时，会使用提供组件目录的CAD系统，这些目录包含由各种规范定义的标准组件。然而，由于可用组件数量众多，工程师在选择组件时存在较大不确定性。为减少这种不确定性，人们定义了所谓的管道规格，即管道类别，它是应用规范的子集，包含了可用于工厂项目规划的组件选择。这样能确保工程师在规划过程中只能选择相互适配的组件，其中组件的公称直径是主要属性，但还需考虑其他属性来定义组件。

当工厂建成并进入运营阶段后，会进行持续的维护和维修活动，这会导致工厂状态出现未记录的变化。此外，在工厂建设过程中，实际状态与设计状态也会有所不同，如管道长度可能不同，连接点（如法兰）位置可能有偏移。因此，在进行现代化改造时，第一步是将工厂的实际状态数字化，将当前物理状态转换为3D数字表示，常见的方法是使用3D激光扫描技术。

2. 组件的特定属性

在对工厂进行扫描时，会覆盖工厂内的所有组件和对象。在对象识别过程中，会将工厂的整体结构分解为主要区域，包括设备、结构和管道，重点关注管道系统，因为对其进行建模是最耗时的任务