率先建成全廠的數字孿生模型
為了應對運營模式的轉變并支持中國的可持續發展倡議，鋁行業的企業尋求實現工廠和車間流程的數字化。中鋁集團積極響應國家綠色發展和降低能耗的號召以及公司加速數字化轉型的戰略，在中鋁華潤電解鋁廠啟動了數字化轉型的示范項目。為了實現企業的數字化轉型目標，提高工廠的生產和運營效率，他們委托沈陽鋁鎂設計研究院有限公司（以下簡稱“沈陽鋁鎂”）將數字孿生技術應用于設施的設計、建設、運營和維護中。沈陽鋁鎂數字工程（BIM）中心項目運營總監劉方波表示：“我們承擔了該項目的數字化建模、數字化交付和數字化運維實施工作。”
該項目總投資 39.4 億元，占地面積 75 萬平方米，需要在中鋁現有廠區建設電解鋁生產系統及配套設施。沈陽鋁鎂力求將數字孿生技術應用于項目的全生命周期，目標是打造業內首個全廠數字孿生模型，為中鋁集團和中國鋁行業提供全新的發展和企業管理戰略。劉方波表示：“我們的目標是建立項目全廠數字化模型，并將設計、建造等靜態信息全部鏈接到模型中，形成完整的數字化交付工程項目成果，將數字孿生技術應用于企業運營管理中，通過數字孿生技術在項目全生命周期的應用，提升企業運行管理效率。”
解決數據集成與協同問題
該項目涉及多個專業和眾多子項，需要在短時間內管理和協同所生成的大量數據。劉方波表示：“這個項目的挑戰之一是，項目從設計到竣工只有 18 個月的時間。”項目全廠總計 52 個工程子項，涉及 13 個不同專業的 100 名工程師、300 GB 數據總量和 10 萬多份文檔，沈陽鋁鎂在為整個工廠快速開發準確的三維數字模型方面面臨著嚴峻的數據集成和協同挑戰。從建模、交付到建立數字化運維平臺，涉及設計院、施工方、業主和供貨商等多個項目參與方。沈陽鋁鎂需要確保在眾多部門和平臺之間無縫傳輸不同類型的數據。
與此同時，沈陽鋁鎂還需要提供數字化交付成果，幫助業主提高效率，降低工廠的管理和維護成本。劉方波表示：“問題在于我們如何集成數據和模型，為業主交付數字化成果，以便業主日后在運營和維護時可以檢查這些數據。”沈陽鋁鎂需要采用集中式和標準化的數字化系統，以將幾百 GB 的設計和施工數據與三維模型精確關聯，然后用于管理設施。他們需要開放式建模技術和互連數據環境來管理、構建和集成數據與三維數字化模型，然后生成數字孿生模型，以便準確洞察運營流程，幫助業主優化工廠維護和管理。
實施 Bentley 的數字孿生技術
沈陽鋁鎂利用 Bentley 技術來為中鋁華潤電解鋁廠開發企業數字化工廠管理平臺并構建全廠的數字孿生模型，他們利用 ProjectWise 和 Bentley Open 系列應用程序創建了結構化數據和工程系統來管理和存儲大量數據，定制了標準化資產編碼和識別工作流，并開發了系統性的數字化設計流程來對工廠進行精確建模。劉方波表示：“經過近三個月的集中建模，沈陽鋁鎂創建了 1,300 多個模型文件，涉及 14,000 余份設計圖紙。”在開放式互連數字化平臺上工作有利于將設計和施工過程中生成的數據與所有專業和項目參與方精確關聯起來，從而創建完整的三維數字化工廠模型。
沈陽鋁鎂創建了中鋁華潤工廠的靜態三維模型后，為集成智能數據收集和資產維護與管理工作流奠定了基礎，并通過應用 Bentley 的數字孿生技術為項目全生命周期創建了動態數字化流程。劉方波表示：“沈陽鋁鎂利用 Bentley 的數字孿生技術，構建了中鋁華潤電解鋁廠項目的完整三維數字化模型，其中包括在設計和施工階段生成的靜態數據，以及在運營和維護階段生成的動態數據。 ”通過數字孿生模型，可以實現對設備資產的性能和管理情況進行實時查詢，以幫助業主針對資產維護和工廠運營更及時地做出更明智的決策。通過采用先進的建模和創新型數字化應用程序，沈陽鋁鎂創建了一套交付標準，統一了數據交換，并開發了集成工作流，從而為工廠的全生命周期管理生成了智能數字孿生模型。
數字化推動中國鋁行業發展
Bentley 的集成應用程序助力快速準確地創建了工廠的三維數字化模型，大大縮短了建模時間，節省了 3,000 個工時。劉方波表示：“與以往項目相比，該項目的整體建模周期縮短了 15% 以上，節省了約 200 個工作日。”在項目交付和實施階段，數字孿生技術的數據開放性助力將設計效率提高了 30%，并確保了智能工廠管理的無縫數字化交付。與傳統的人工管理流程相比，檢驗和檔案管理崗位的人員數量減少了 10% 以上，每年可節省企業用工成本近 100 萬元。沈陽鋁鎂通過開發數字孿生模型，將分散無序的資產檔案管理轉變為集中智能的管理，實現了資產的預測性和預防性維護。數字化工廠運營每年可減少管理成本 600 萬元，不可預測的設備故障減少了 40%，污染物排放量降低了 5%。
項目的數字化成功推動了可持續的生態友好型實踐，實現了鋁廠的生產、加工和管理的創新。通過將數字孿生與人工智能相集成，制造行業工廠能夠訪問和分析實時數據，盡可能地減少對高風險工業區的人工干預，降低生產成本，并盡可能地減少碳排放量。中鋁華潤電解鋁項目的實施促進了工廠的智能化管理，推動了中鋁集團的數字化轉型。劉方波表示：“該項目的示范效應已經影響到整個中鋁集團的相關企業，對推動中國鋁行業的數字化轉型具有重要的示范意義。”
