智慧工程建设手册

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1、针对厂房建设的“3D体验”，适用于大型、复杂的系统：如果使用虚拟克隆来验 证、描述并跟踪厂房的建设，能否准时交付并把成本控制在预算范围之内？ 针对厂房建设的“3D体验”，适用于大型、复杂的系统：如果使用虚拟克隆来验 证、描述并跟踪厂房的建设，能否准时交付并把成本控制在预算范围之内？ 能源、流程制造与公共事业 智慧工程建设手册智慧工程建设手册 超出工期？超出预算？ 目录 2 执行概要 3 行业趋势 4 行业挑战 6 基于协作的项目生命周期管理 7 工程工作包 8 基建项目的规划和实施信息 10 基于3D的通用、明确的信息 11 仿真 12 指令 12 结尾 智慧工程建设手册 2 执行摘要执行摘要

2、 能源是促进现代文明进步的生命线。然而，在20世纪，一小 部分国家拥有丰富的石油资源，但在今天，世界上所有国家 均要求享有相同“礼遇”。日益增长的石油需求，对政府开 发新的能源生产设备提出了要求，并对既有的设备加以改 进。对环保和安全方面的投入增加了原本资本密集型项目的 管理费用。比如，可再生能源的每千瓦时成本更高，由于其 间歇性的供应，这就需要一个后备的、互补的等效功能，或 长距离的电网，以便根据风向利用风流的变化。金融危机阴 霾笼罩之时，如无法正确地管理项目，控制建设成本、交付 和开工时间，将不利于公司创收，并对大企业造成严重的影 响，甚至导致小型企业濒临破产。 基建建设项目的工人效率低下

3、，这是由于一整天的大多数时 间都用在等待、规划上。由于返工、工人缺乏培训或准备等 因素，造成施工本身的效率低下。其主要原因是不正确的、 或不明确的设计规格，致使后期无法进行施工。今天，由于 供应链涉及全球范围，利益相关者之间的协作显得更加重 要，设备也更加复杂。“OPC 3D体验”可以将协作变得一件 自然的事情，这样，所有利益相关者均了解他们拥有最新的 正确信息，可在效率、可见性和确定性方面取得立竿见影的 效果。项目团队可以借助具有预定义的阶段、门和里程碑式 事件的同类最佳模板，在全球范围内可以将信息进行无缝式 的创建、协作、共享和管理。项目经理只需关注高附加值的 活动，同时，动态的看板可实时

4、提供记分卡，因此可消除冗 长的任务、流程。 “OPC 3D体验”的优势在于可以一致地处理文档生命周期各 方面之间的关系。该系统可将工程文档交付任务、工程文档 的电子格式、以及各个所交付文档的验证工作流结合起来。 所有利益相关者可以访问相同的单一的信息来源，并根 据每个人的角色和职位的访问权限，可以使关键的项目参与 人员具有可见性。一般地说，对于基建项目的实施，OPC 3D体验在所有阶段提供了项目生命周期管理能力，包 括从规划到工程、采购、施工直至调试，并针对所有特定的 活动提供相应的适应性功能。使用通用的项目管理功能，确 保一致性，因此可用于所有的宏观流程中，比如规划或任 务。该系统还可结合隶

5、属于不同宏观流程的信息，用以对全 球范围内的项目加以优化。其实施中枢可确保在正确的时候 以正确的格式发送正确的信息，做出更佳的决策。 “OPC 3D体验”完全支持厂房施工中常用的2D图纸，还可借 助3D工具，使设计信息更加明确，以实现施工仿真和培训。 仿真是一种高效的工作方式，可以使工程师制定精确详细的 规划，以在首次正确完成工作。虚拟验证后的工作说 明，可以以3D互动的形式，发送给所有人员。这还可最大限 度地减少文字说明的需求，并可轻松地指导工人如何有效、 安全地完成任务。这些典型的施工说明通常以文本格式编入 公司手册。 “OPC 3D体验”基于唯一的真实来源和明确的信息，提高协 作能力，并

6、根据项目参与人员的需求，实时提供项目状态的 可见性。此外，“OPC 3D体验”提供一个实施和决策的集成 式环境，在厂房施工过程中最大限度地减少时间、成本和资 源的浪费。 3 智慧工程建设手册 行业趋势 行业趋势 能源是现代文明的生命线、经济繁荣的基石。稳定、经济实 惠的能源供应，可以使发达国家实现强劲增长，为新兴国家 提供新的发展机遇。 今天，世界正处于“能源的十字路口”。能源消耗呈现飙升 之势，这就需要进行大规模投资，其原因如下： 在交通运输方面，石油在大范围内还无法替代。预计未来 汽车保有量将翻番，石油也是其最实用、最有效的能源资 源。然而，石油资源日益枯竭，在近期，对开采困难的地 方（如

7、深海、北极冰层、含油砂等）的原油开采毫无大规 模投资的迹象。 在核电方面，核聚变面临挑战，核裂变是唯一的解决方 案。核电站数量将会显著增加，福岛核电站事故，及其之 后众多国家拒绝利用核电，使人们对这个21世纪初预测的 行业的大规模复兴产生了怀疑。如想获得民众以及政府的 认可，就必须保证采取最严格的安全措施。 尽管可再生的风能、太阳能的每千瓦特投资成本更高，但 其发展速度快，在一些国家的能源战略中已达到了两位数 的增长；然而，考虑到可再生能源已成为一种重要的资 源，但由于其间歇性的性质，还需要通过其他资源来弥补 其约70%的能力，以作为备份。这种备份可以快速启动、 关闭，大多数水电站和燃气轮机均

8、能满足这个要求。另一 个解决方案就是平衡远距离的各个风场之间的统计间歇 性，但需要铺设新的、远距离的高架输电网。 幸运的是，我们还可以借助于极具潜能的水电站，但抽水 蓄能高架的功能日益成为一个必然要求。 目前，全球的煤碳消耗量正在快速增长，但仍然是一种重 要的、长远的选择；但由于全球变暖的问题，为了使煤碳 继续作为一种可接受的、用途广泛的能源选择，这就需要 对碳收集及储存（CSS）进行间接投资。 由于人类发现了非常规天然气，及其快速的炼油过程，因 此21世纪被称为“天然气的黄金年代” 能源企业正面临进退两难的困境：以合理的价格满足能源消 耗的需求，以避免出现人口动荡和赢利的要求。而且这个时 期

9、正值需求增长之时，一些老化的工厂设施使得有必要对基 建进行重大投资，用以改进甚至新建设备。各种类型的电站 均面临管理成本的问题，原因有：提高核电站的安全性；由 于可再生能源的间歇性而提供的后备能力或扩大输电网；在 燃煤电厂对碳收集及储存进行投资；在环境复杂的油田开采 石油；在水电站安装抽水蓄能设备。 智慧工程建设手册 4 行业挑战行业挑战 在实施大型复杂的厂房施工项目时，成本和进度通常无法符合 规划。根据博思艾伦咨询公司对能源龙头企业的调查显示，油 气领域的基建项目经常在进度和预算方面超出10%以上（见图 一），尤其是超大型项目。在涉及金额达数十亿美元的项目 中，工期延期一个百分点对成本也会造

10、成严重的影响。调查显 示，其主要问题包括性能管理、风险管理和项目规划1。 （来源：博思艾伦咨询公司） 0 10 20 30 40 50 项目的百分比 超出预算 10% 超出周期 10% 大型项目(大于10亿美元)其他 (小于10亿美元) 图一：预算和周期超出10%以上的项目（%） 然而，超支10%有时甚至被视为良好绩效，有些行业的项目甚 至超出100%！从核电、油砂田行业中的一些最近的众所周知的 例子中就可看出这点。 原因有多方面，主要分成两大类： 1.大型施工项目的生产率低下 生产率低下。根据亚伯达建筑业主协会、 亚伯达政府、McTague and Jergeas公司于2006年进行的一项

11、调查显示，建造亚伯达大型油砂项目仅占33%的时间，余 下的时间就是规划如何施工，以及等待材料和设备（图 二）。根据他们的估算，如果挽回生产率的损失，他们就 可将人工成本降低25%。 （McTague and Jergeas 2002年） 指令s 6% 工具/材料 5% 旅行 12% 个人休息 4% 迟到/早退 3% 等待、 闲置 32% 运输 5% 直接工作 33% 图二：典型的施工日的时间分解 2.另一个缺点就是在实际施工时未优化 未优化工作流程。工作流程 未优化的原因是工人没有得到很好的培训。这表明，他们 得花大量的时间来工作，或重复进行工作。规划不当会导 致工人实施原先可行的任务，但到后

12、来无法完成。这包括 在组装前移动设备，后来发现现场材料阻碍了通道，或出 现干扰，或前提条件缺失。设计不一致性、差误都会引起 额外的工作量。一个例子就是在混凝土墙内铺设管道，后 来发现与墙洞不符合。这就要求使用手提钻在墙上打洞， 造成额外的工作量。 5 智慧工程建设手册 厂房施工时，与工程设计和工程规划相关的问题主要有： 不完善的设计质量不完善的设计质量：即使现在厂房设施的设计通常采用 3D形式，但施工计划中包括工程部提供的大量2D图纸和 规格。因为图纸是2D图纸，有些甚至没有制作成透视 图，以致难以看懂，模糊不清。此外，因为生成这些图 纸的原3D设计也不完整，所以这些图纸也不完整。这是 因为大

13、多数细节是隐式的（不像飞机设计那样显示所有 的螺栓和螺母）。这些细节在施工行业是标准的做法， 因此没有明确显示。但是，行业标准文档中此有描述， 包括从针对关键安全部件的安全规则到企业或国家标准 等。比如，客户可能会对混凝土墙的堆砌提出个性化要 求，承包商必须按其要求进行施工。 设计错误设计错误：设计中还会出现错误，尤其当整合来自各个 领域的信息，比如前面提到了墙壁上缺少孔洞。这就会 因本来未作规划而致的拖延及成本的上升。即使大多数 设计采用3D形式的，各个设计领域（如建设/土木设 计、管道设计）也未必总是使用同一种设计解决方案。 即使软件已集成，但向承包商提供的2D图纸可能不是最 新版本，所以

14、没有包括墙壁上孔洞的信息。通常情况 下，这些问题的解决方案是直接新凿开一个洞，或将管 道连接至旁边孔洞。这些问题不仅影响施工阶段，还会 影响后续的施工。如果直接进行纠正，没有返工及与工 程部进行沟通，这会对厂房要求的满意度造成影响（结 构强度/流体回路）。此外，在现场所做的纠正很少记 录于设计图纸，导致在调试后向厂房运营方提供错误的 工程包。 缺乏可施工性缺乏可施工性：正如设计中的隐式细节一样，安装操作 的方式由承包商确定。传统的项目管理不注重操作的详 细规划，总是由承包商自行决定的。在复杂的设施建设 中，一些组装操作是非常敏感的。这些只能按照预定的 流程进行，并取决于其他承包商的前提任务，还

15、需要一 些特定的工装。其结果就是不能首次安装就成功。这需 要进行试验，从而导致延期。在有时候甚至根本不可 能，因为缺失一些先决条件，这就要求等待生产特定的 工装，造成工人效率低下。一次错误的尝试可能会损坏 设备，造成额外的设备更换成本。 在当前脆弱的全球经济背景下，债务将会导致严重的金融危 机，当前，开发针对资源生产和发电的新设备，无法承受上 世纪时期出现的大项目的延期、成本超支、工人效率低下等 问题。 “OPC 3D体验”（OPC：智慧工程建设）可以促成优质的基建 项目，帮助能源企业优化资本支出、提高能源效率（首位燃 料）和提前开工、提高投资回报率（ROI）。 智慧工程建设手册 6 基于协作

16、的项目生命周期管理基于协作的项目生命周期管理 对于业主经营人和工程、采购、施工（EPC）企业而言，按预 算准时交付项目变得越发复杂。 项目经理负责管理具有多级供应商的更具全球意义的供 应链。管理一整套供应链越来越具有强制性，以便遵循监管 要求，尤其在交付质量、可持续性和安全等方面。有些情况 下，多个合作伙伴共同对项目进行管理，进行分散投资，降 低项目风险。 “建新修旧”的最严峻的挑战之一是管理并同步不断变更、 修改的项目信息。项目各方可能会相向而行，导致最后处理 因差异而产生的后果；因此，所有利益相关者都必须进行协 作，以使项目施工步入正轨。 “OPC 3D体验”可以将协作变得一件自然的事情，这样，所 有利益相关者明确他们拥有最新的、最精确的信息，可在效 率、可见性和确定性方面取得立竿见影的效果。 “OPC 3D体验”在一个单一的系统上管理项目的方方面面， 通过单一真实源的信息，在企业范围内促进协作，提高 项目的整体效率；并通过路径、工作流、生命周期和版本控 制，管理项目信息。 项目经理只需关注高价值的活动