首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 电力工业论文 > 电能论文 > 一种基于海上风电工程的数字化交付实施方法

一种基于海上风电工程的数字化交付实施方法

2024-06-04 60 上传者：管理员

摘要：国家“十四五”规划中针对生态能源方面提出要强调绿色发展，加强生态环境保护、推动绿色低碳循环发展的目标。全球的可再生能源也在快速发展，其中，海上风电是一种清洁、高效的电力生产能源形式，受到各国能源战略的关注。海上风电工程因其独特的地理环境和复杂的技术要求，对项目的设计、施工、运维等各环节提出了更高的挑战。在这一背景下，数字化交付作为一种新兴的工程项目管理模式，其在海上风电工程中的应用显得尤为重要。数字化交付不仅能够提高工程设计的精确性，优化资源配置，还能够通过实时数据监控和智能决策支持，增强项目管理的灵活性和响应速度，从而提升整个项目的效率和质量。国家“十四五”规划中针对生态能源方面提出要强调绿色发展，加强生态环境保护、推动绿色低碳循环发展的目标。全球的可再生能源也在快速发展，其中，海上风电是一种清洁、高效的电力生产能源形式，受到各国能源战略的关注。海上风电工程因其独特的地理环境和复杂的技术要求，对项目的设计、施工、运维等各环节提出了更高的挑战。在这一背景下，数字化交付作为一种新兴的工程项目管理模式，其在海上风电工程中的应用显得尤为重要。数字化交付不仅能够提高工程设计的精确性，优化资源配置，还能够通过实时数据监控和智能决策支持，增强项目管理的灵活性和响应速度，从而提升整个项目的效率和质量。

关键词：
可再生能源
数字化
生态环境
绿色低碳
风电工程
加入收藏

1、研究背景

海上风电工程面临的挑战主要包括极端气候条件下的作业安全、海洋环境保护、大型设备的运输与安装以及长期运维中的可靠性和经济性等问题。传统的工程管理模式在应对这些挑战时存在诸多局限性，如信息孤岛、协调效率低下、风险预警能力不足等。数字化交付，通过集成先进的信息技术和大数据分析，为海上风电工程提供了一种新的解决方案。它能够实现项目全生命周期的信息共享、协同工作和智能决策，有助于降低项目风险，缩短建设周期，降低成本，并节省能源浪费，提升工程中的作业效率。

2、研究目标

本方法研究旨在探索和构建一套适用于海上风电工程的数字化交付实施方法。该方法将涵盖从项目启动到设计、施工建设、运维等全生命周期的数字化管理流程，包括但不限于数字孪生技术的运用、云计算平台的支持、大数据分析和人工智能算法的应用等。通过对海上风电工程数字化交付的深入分析，本研究将提出一套系统的数字化交付框架，以达到以下目标。

实现项目信息的数据共享和项目多方单位的高效协同。

优化资源配置和同频作业计划，提高施工效率。

强化风险管理和数据安全管理，确保项目信息保全。

提升运维管理的智能化水平，降低运维成本。

3、研究意义

本研究的意义在于推动海上风电工程管理向数字化、智能化方向发展，为行业提供一种新的管理模式和工具。随着海上风电规模的不断扩大和技术的不断进步，数字化交付将成为提升项目竞争力的关键。研究成果不仅能够为海上风电工程的实施提供理论指导和实践案例，还能够为其他类似复杂工程项目的数字化转型提供借鉴和参考。此外，该研究还将对促进相关数字化技术的发展和应用，推动工程管理领域的创新具有重要的参考价值和实践意义。

海上风电工程数字化交付的流程

4、业务流程

海上风电工程数字化交付的业务流程如下。

1.规划交付的周期和交付主体：

业主对交付项目、项目起止时间、交付内容提出要求。

2.编制交付标准和规范：

一般是项目总承包商根据业主要求，编制数字化交付项目的全部规定和程序文件，形成交付标准，同步发给各分包商。

3.准备交付物：

各承包商根据项目规定及程序文件准备交付物，包括数据、模型、物理文件，整理交付物之间的关联关系等。

4.线上提交交付内容：

各承包商提供交付物至数字化交付系统。

5.数据处理与公布：

数字化交付系统通过接口工具和数据处理工具对提交数据进行处理和审核，按照交付标准发布至交付平台。

6.质检和修正：

总承包商根据交付标准，对数据进行审核并编制交付质量审查报告，反馈各分包商，分包商根据审核意见进行修正并再次提交信息，直至数据合格。

7.成果数据处理与公布：

经过审核无误的数据，数字化交付内容存入数据库，并记录每个阶段的变更，成果作为最终交付数据，也可以根据业主的需求对交付成果采用数据可视化方法进行展示。

交付实施前期准备

5、交付平台

工程数字化交付平台是为实现以工程对象为核心的工程建设期信息数字化交付提供服务的数字化平台，是工程全生命周期各阶段的数据管理与安全共享强有力的技术支撑，平台充分结合工程建设全生命周期业务需求，支持三维模型、电子文档、声像文件等多形式工程信息的交付，制定标准化的数字管理服务，实现可追溯的信息融合，并且结合大数据、模型、人工智能等深度应用。平台一般需提供配置类库、模版、流程等在内的标准化功能，实现在交付过程当中对象创建、信息交付、数据质检、信息关联等工作所需。

数字化交付平台在产品功能架构上需要有如下几个层级：后台管理层，交付配置层，交付层，资产门户层，如图1所示。

6、交付物

海上风电工程的数字化交付工作，需要按照交付的周期安排，交付物已经在系统中提前按照要求进行准备，这里介绍需要准备的交付物。

对象：在海上风电工程的规划、勘察、设计、施工、运行维护等过程中对设备、土建、系统等过程产生的具体分类下的实例。

模型：电子版三维轻量化模型，模型中的设备对象应该能够和交付物映射，并实现属性数据解析，模型中的资产数据可查询，可以通过数字孪生动画渲染技术，通过BIM和GIS展示技术，满足渐进式数字化交付的要求。

电子文档/图纸：在数字设备及环境中生成，面向页面的文本和图纸数据的集合，可在纸上或者以数码形式存储，涉及工程生命周期中的重要文献等内容，在交付过程中需要注意数据隔离和安全问题。

属性信息：基于对象分类的特征描述，具体的属性可以对对象的详细数据进行具象，一般属性会涵盖对象不同方面和不同阶段，有通用属性、特殊属性等。属性信息包括具体的属性值和计量单位，也可以从枚举值中进行选择，可以提供全面且详细的信息来支持项目的后续运营和维护。

图1数字化交付平台功能架构图

图2数字化交付平台实施操作步骤图

数字化交付实施步骤

数字化交付的实施就是通过数字化集成平台，汇集工程设计、采购、施工、验收、运维等全工程生命周期的数据整合，在此基础上整合资产结构的对象、类库、图文数据、三维模型，结合实际生产数据，构建与实际工程一致的模型数据，对所有交付数据进行整合和管理，在系统层面规范存储可视化内容，按照交付标准规范将交付的数据和成果按照一定形式输出。

项目空间配置

在确定项目需要做数字化交付，第一时间应该是确定交付的要求和目标，包括交付内容、格式、交付周期等，按照要求指定详细的数字化交付策略，确定参与各方及职责，明确交付的协同方式，对交付的软件进行性能，安全性等各方面调研。完成这些就可以开始对项目进行数字化交付，那第一步就是在交付平台配置项目空间，项目空间的配置需要配置项目基础信息和项目定制化信息。

基本信息包括填入项目名称、项目编号、对项目的描述、项目所在地理位置、经纬度、所属行业、海上风电工程还需要关注装机容量等数据。

定制化信息一般按照项目的交付内容以及最终业主想要展示的数据字段确定的信息，比如交付参与方、交付进度、工程状态等。

配置用户角色组织及权限

用户角色和权限的配置直接关系到数据安全问题，尤其是交付工作涉及承包商、设计单位、供应商、业主等多方的参与，所以在工程项目的数字化交付是非常重要的环节。通常在海上风电工程的数字化交付工程，相关的配置包括：组织架构管理、用户管理、角色管理、权限管理。

7、用户管理

在海上风电项目中，用户一般来自设计单位、承包商、业主、供应商等。如果是大型集团的海上风电工程，需要分集团内和集团外的用户，不同的用户的登录方式不同。

用户管理包括新增用户、重置密码、删除用户，以及对用户的角色、权限的管理。角色管理包括增加和减少角色，以及对角色的权限分配。权限管理包括：项目空间权限、菜单权限、功能权限、数据范围权限。系统实现对用户的账号密码进行管理设置，以及赋予用户某个角色或者某些角色，从而用户可以在使用交付的过程中对不同功能权限进行控制。

8、角色管理

在交付过程中，不同用户扮演的角色以及操作的范围、权限范围都是不一样的，所以在交付开始之前需要对角色进行定义和配置，海上风电工程的交付项目的角色有：系统管理员、项目管理员、标准设定者、交付实施者、流程审核、业主。角色的设置包括创建、更新和删除角色，以及定义每个角色在系统中的权限和访问级别。这种管理有助于确保系统的安全性和稳定性，同时使不同部门或团队之间的协作更加顺畅。一般情况，系统管理员可以根据企业的组织结构和业务需求创建新的用户角色，拥有一定角色的权限可以根据需要更新和修改现有角色的属性，例如权限、访问级别等。另外也需要跟踪和管理角色的统计情况，例如，可以查看哪些用户被分配了哪些角色，以及这些角色的权限和访问级别。

9、权限管理

权限管理分为功能权限管理和数据权限管理。功能权限管理可以通过配置系统中每个功能点范围来确定，再将角色和功能点进行关联。数据权限按照用户的后台开发进行控制。

功能权限是通过对角色的权限配置，再给用户赋予角色，就可以通过对角色的控制从而管理用户的权限。在交付的过程中，权限配置管理，是菜单以及功能点的授权与访问控制，一般交付平台会按照功能点勾选方式便捷地对角色的权限范围控制，管理员通过角色授权来确定哪些角色可以访问特定的系统和资源。这有助于确保每个用户只能访问他们所需的功能和数据，同时防止未经授权的访问。

10、配置类库

类库管理是对于类的管理具体包括类库管理，属性管理。

类库是对象按照某特定归类的集合，比如对象类库、图纸类库、模型类库等。类是具有相同属性性质的实例的集合，类和子类是具有继承关系的。在海上风电工程的交付过程中，需要进行关于类库和类的创建，并支持给类打标签（比如对象、图纸、文档），打好标签的类库可以按照具体情况直接分布在不同的功能模块（比如对象交付，图纸交付，文档交付）中，方便用户的调用，系统支持手动创建类和类库，也支持通过模版批量上传类和类库。

属性是对类的实例的特征，交付过程中关于属性管理功能就是对类的属性的管理。包括对属性的增删改查。在海上风电交付中，交付平台提供了两种添加属性有的方式：第一种，针对某个类进行手动添加；第二种，通过模板进行批量增加。用户需要针对属性名称、数据类型、是否必填项、枚举值和单位的选择进行确定。属性按照类的继承关系也具有继承关系。

11、交付实施

对象交付

对象交付是依照海上风电行业标准，对实例对象进行交付，包括对象本身交付和对象的属性交付。在交付实施过程中，通常会遇到两种情况的对象交付，第一种情况是已知对象的类，并且将对象属性数据一并交付；第二种情况是对象的属性信息在一开始是不够详细，或者说通过后面交付的推进逐步完善的，那就需要将对象和属性分开进行交付。第一种情况，交付实施人员选择对应的类下载批量交付的对象模版，按照模板进行填写后上传对象，平台页面会对批量上传的文件进行统计和分析，如果上传失败给出失败原因；第二种情况在实际交付中更为常见，可以设计成通过快速交付模版将对象基础数据先进行交付，再维护对象的属性数据。

12、模型交付

交付平台需支持针对三维模型的管理，支持BIM、GIS常见格式的模型轻量化解析，对于BIM、GIS单独或者融合的模型进行在线轻量化展示。交付实施过程中，多个轻量化的BIM模型，在线拼装，合并后并展示。用户可以对合并展示的BIM模型自定义选择，完成拼装的模型进行上传、发布。支持发布的版本管理，发布后的模型可以在线预览，预览过程中，支持对模型的操作，按照一定的结构进行对模型的结构化展示，并且实现结构节点和模型双向定位。

平台支持模型在线预览，并支持在线对模型的操作，例如：放大、缩小、隔离、复位、半透明显示等。

13、文档交付

海上风电的数字化交付的文档主要来源于工程建设过程中产生的各种工程信息，这些信息主要包括设计、采购、施工等阶段的数据和文件。设计阶段有设计图纸、设计说明书、采购阶段的采购合同、技术规格书、施工建设阶段的进度报告、质检记录，EPC承包商也会根据业主的要求编制的相关文件等。

交付平台支持两种方式的文档交付，一种是已经获得文档清单数据和文档物理文件，明确文档的属性，可以通过普通模板进行上传清单，再单个或者批量上传物理文件；另外一种是不清楚属性数据的情况下，通过快速模版，对文档数据进行上传，再进一步上传需要关联的物理文件，平台支持点对点进行上传，修改，下载。对已经上传成功或者变更的文档和物理文件记录和查询；对于上传失败的情况给予失败原因分析。如果用户已经有交付的文档，但是不知道进一步的交付已经关联情况，可以先上传到平台再做进一步关联，这种情况就需要交付平台需要提供类似网盘管理的功能来实现。

14、图纸交付

平台支持的图纸交付功能类似文档交付，这里不进一步赘述。需要指出的是，图纸需要支持更多的格式，比如jpg、png、gif等，并支持在线预览的功能，预览需要对图纸进行操作，比如放大、缩小、旋转等。

关联关系处理

在海上风电的数字化交付过程中，对象的类和文档的类是有关联关系的，比如设备类和文档类的关联关系。平台支持针对对象类、文档类、图纸类、对象、文档、图纸等不同颗粒度的数据按照不同维度进行关联，用户可以在线创建关联，也可以通过下载模版，按照模版的关联处理进行批量关联。完成关联的数据可以判断交付的完成度，比如判断这个设备类的文档有没有交全，也是进行交付进度完整度的考察的一个基础。

图3数字化交付成果展示示例图

交付平台对已经产生关联的类或者对象数据，支持在线正向和反向的查询，并通过关键信息进行模糊查询关联关系。

15、交付审核质检

交付的数据信息需要审核和质检，针对特定的数据走特定的审批流，用户在线设置审批流、确定审批类型、添加审批人，并能够将审批流程直接推送到对应审批人。审批人通过审核数据，进行操作，通过或者驳回，如果驳回给出原因，审批完成的数据进行数据库保存，并支持数据的变更处理，变更后系统进行留痕记录。系统内置交付数据质检规则，用户可直接调用系统预置的数据检验规则对交付数据的质量进行检测，给出检测结果分析报告，报告供用户下载并进行进一步修改重新上传，再次质检，直到数据完全通过。

16、数字化交付成果展示

数字化交付的成果一般是按照项目维度对交付的资产数据进行合理化分布展示，一般是以大屏形式或者一个概览的页面进行展示，按照业主定制化模块布局，展示模型数据，对象数据，文档图纸数据，属性数据。以对象为核心，以编码为纽带，将数据关联关系展示在页面，并且支持用户按照属性的自定义组合进行筛选对象结果，交付成果可以按照对象的类组织架构，也可以自定义导航结果进行展示，对象和模型实现双向定位功能，对象的属性数据按照列表展示并且分组展示。文档和图纸的数据支持在线预览，成果页面同样支持用户按照关键字或者相关信息进行搜索定位到具体的数据。

文章来源:石娟,钟光远.一种基于海上风电工程的数字化交付实施方法[J].中国科技信息,2024(11):59-62.