抽水蓄能电站主机设备数字双胞胎研究及实施-BOB博鱼·(Boyu)

一、MBD与数字双胞胎1.MBD及数字双胞胎详述当前，信息化热点已从金融、电信移往到制造业。这种现象产生的主要驱动力是3D技术的广泛应用（MBD,ModelBasedDefinition）、下一代PLM技术的发展、以产品创意为核心的产业升级。

MBD是基于模型的产品定义（Model-BasedDefinition），它是指产品定义的各类信息按照模型的方式的组织，其核心内容是产品三维模型。所有涉及产品属性信息、工艺叙述信息、管理信息、运营确保信息等都吸附于三维模型中，一般情况下仍然有二维图纸。MBD转变了传统由三维实体模型叙述几何信息，用二维图纸定义尺寸、公差和工艺信息的产品定义方法，使三维数据模型作为生产生产/运营确保管理过程的唯一依据。

2.基于模型的企业MBE为在产品仅有生命周期更佳有效地充分利用MBD数据，很多大型装备供应商开始研究、检验和应用于MBE(ModelBasedEnterprise：基于模型的企业)，就是企业各业务环节充分利用有数MBD单一数据源积极开展工作，将MBD数据应用于生产以外的供应链管理、数字化服务、运营确保等所有环节。MBE也取得了美国国防部、美国陆军研究实验室等代表客户大力支持，并在某些大型项目中获取涉及协助，对MBD/MBE展开了系统的阐释和研究的同时，也通过国家项目展开资助和检验。MBS是基于模型的确保（ModelBasedSustainment）是MBE最重要组成部分，未来MBD应用于必定不会扩展到产品仅有生命周期的运营修理阶段。在产品和工艺研发过程创立的模型和建模结果可以必要应用于在产品确保确保阶段，也可以为特定修理场景，利用模型展开建模检验来反对确保工作。

目前大型装备确保领域还是由基于纸质文件且各种资料并未构建；工艺过程都是基于前人经验，并未经过科学检验；技术打算与生产计划没切断；导致信息化技术无法充分发挥效能。由于大型设备服役时间宽、修理工期紧绷（增加停机）、参予人员及工作面多、这也是为什么在确保确保领域基于模型的确保（MBS）具备节约成本的仅次于提高空间。

通过MBD，可以在虚拟世界数字模型和现实世界物理对象间创建同构，构建数字孪生，也称作数字双胞胎。数字双胞胎分三阶段：产品数字双胞胎、生产工艺流程数字双胞胎、设备性能数字双胞胎；三阶段联为一体构成闭环，服务于产品仅有生命周期。产品数字双胞胎用作产品研发设计环节，通过多物理场建模等手段构建产品性能掌控与创意；生产工艺流程数字双胞胎用作工艺规划、生产计划、生产继续执行等生产仅有流程，通过可生产性检验、虚拟世界试生产等数字化手段保证产品构建；设备性能数字双胞胎用作故障预测、身体健康管理及预测性确保，并对系统运营信息给设计以优化设计，提高产品性能。

3.MBD及数字双胞胎国内外发展现状国外MBD技术应用于跟上较早于，如今已很成熟期，如波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面使用MBD技术，将产品设计、生产信息联合定义到三维模型中，抛弃二维图纸，将MBD模型作为生产唯一依据。国内大型装备制造企业也逐步开始应用于MBD技术展开产品设计生产，MBD技术自2007～2008年开始逐步引进国内，以求较慢发展，其优势也获得实践证明。例如中航工业第一飞机设计研究院（一飞院）在某型飞机机头物理样机研制过程中，与成飞等单位合作，首次把全三维设计技术应用于型号的研制，在此研制中没用于一张二维图纸，全部用于三维模型，效果显著，获得了设计、生产及行业内各方接纳。

沈阳航发研究所与西安航发公司分别应用于MBD技术构建发动机产品设计生产模式的创意，大幅度避免反复工作，修改数据派发流程，避免3D模型和二维图纸间的信息冲突，减缓了产品上市时间。MBD是数字双胞胎的源头及核心，数字双胞胎分三部分：产品数字双胞胎、生产工艺流程数字双胞胎、设备性能数字双胞胎。产品数字双胞胎和生产工艺流程数字双胞胎，在国内外军工、航空航天、汽车、重型装备等行业全面应用于，大幅度提振了产品创意及数字化生产。国内水电装备制造行业也构建了三维设计、PLM数据管理、CAE建模等，已不具备实行MBD的能力，但应用于都集中于在产品设计研发阶段，MBD起到没在产品生产等其余阶段被唤起。

和军工，汽车等行业比起，其深度/范围/集成度有显著差距，数字双胞胎没确实落地。毕竟，缺少对下游应用于场景的深度挖出，另一方面我国作为水电大国，大量机组必须运营确保，其效率提高、成本缩减、风险管控等有相当大提高空间。研究、实践中将生产工艺流程数字双胞胎应用于机组运营确保环节是一个及时、准确自由选择。

4.MBD及数字双胞胎在水电行业实行的前景及意义哈电自2010年出售了西门子NX（原UG）及Teamcenter(PLM)软件，开始了MBD实践中，掌控了MBD构建方法及流程。针对特定项目积极开展了MBD技术在设计/生产环节的应用于，已不具备实行MBD的能力。

对于大型水电站，将设备供应商获取的MBD技术应用于到电站加装、运营确保环节构建基于模型的确保（MBS）具备很好经济效益，另构建基于模型的问题对系统、基于模型的问题处置成就设备仅有生命周期管理的数字化，构建数字化双胞胎（生产）在电站的落地，归属于国内首创，是企业升级发展，改变快速增长模式的不二之中选。设备性能数字双胞胎主要致力于设备预测性确保（状态检修），构建由计划检修向状态检修改变，现主要用在航空发动机、燃气轮机等高精尖领域。

还须要配有精准感官系统（目前水电机组状态监测近无法符合其拒绝）、数据采集分析装置、工业互联网等等，同时各种软硬件投放极大，在水电行业实行有一定可玩性。水电机组作为大型设备，面对以下几方面挑战：一、人才培养：由于地处偏僻且行业比较堵塞、近年来倒数密集投产、人员实践中机会较少等因素导致有经验技术人员比较短缺，另外人才培养基本靠师傅带徒弟模式造成人才茁壮快，且经验与科学比起具备无法标准化萃取且缺少普适性的特点造成无法拷贝。各种业务对有经验的人员依赖性过强劲，无法一专多能造成人工成本低；二、发展模式：修理工艺及生产的组织基本都靠前人经验或实践中思索，近年大型、巨型、新型机组密集投产且质量工期拒绝更加低，这种“经验模式”更加无法满足要求，从经验到科学是必然选择；三、信息化：目前电站信息化建设已获得巨大成就，但都集中于在办公自动化及流程管理方面，设备信息化（数字化）并没发展，企业创造力并未被唤起。大力发展设备信息化（数字化），最后构建两化融合（信息化与工业技术的融合）是未来必由之路，也是将来企业红利之所在。

二、实施方案及构建功能1.数字化接管目前厂家虽已构建三维设计，但这些成果未光阴至电站加装/运维/检修阶段，没充分发挥其效能，应当通过数字化接管，构建3D下电站。通过三维设计，为电站数字化获取源头，构建信息“源到末端”直连彻底保证信息准确；通过PMI，将几何形状传达与技术信息传达合为一体，完全舍弃二维图纸，提升信息提供效率；以工程BOM（BillofMaterial,物料表格）为基础，创立修理BOM，显然上保证修理物料表格完善，修理思路清晰；数字化接管为电站数字化获取唯一数据源，是一切先前研发的起点及基础，它不是非常简单资料拷贝，必需了解电站工作流程及信息系统，构建私人自定义。

本文来源：BOB博鱼-www.hxjgz.net