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06-大基建系统工程与数字孪生全攻略 | F-功能分析

2021-08-12 16:59:40 栏目:新闻动态 浏览:206


关键词

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01
WHEN & – 对应的周期与方案定位

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02
WHAT – 做什么


如本系列开卷第一回所述,系统工程(SE - System Engineering)是处理复杂项目的规划、研究、设计、制造、测试和运营的方法,按照正向设计的逻辑(非翻版或逆向),核电新型号等大型复杂基建项目的研发与设计工作需通过R-F-L-P的流程去实现。


如果您不希望做出的所谓“数字孪生”只是个用来查查几何碰撞的“空壳子”,那就需要承接前文的R-需求工程去实现F-功能架构和分析,用于满足需求、仿真系统行为以及动态多物理场。


CATIA-Dymola (Dynamic Modeling Laboratory - 动态建模实验室)作为行为仿真APP集成在3DEXPERIENCE平台中,应用Modelica建模语言同时符合FMI接口标准(Functional Mock-up Interface)

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03
WHY – 价值是什么


用于支持先进MBSE(基于模型的系统工程)的功能架构,实现稳健的系统安全性分析并强化风险管理;同时连接上游需求工程(R),实现基于未来运行需求来定义的系统规格书、并以施工和运行目标来驱动的初步设计。


为大基建项目设计和升级做长周期的数据管理,提升数据质量和可复用性;尽量在前期仿真迭代以减少后期不必要的设计变更,节省设计与施工工期。

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04
HOW – 怎么做


1. 功能架构 (Functional Architecture)

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定义并优化系统架构,尽量减少子系统间的互依赖关系,充分利用需求管理和验证测试来简化映射:

  • 实现功能分析(functional analysis)

  • 给系统功能(functions)分配需求(requirement)

  • 管理所有内部和外部的功能接口( functional interfaces)

  • 进行权衡研究以确定最佳方案

  • 实现系统层级的KPI自动生成image.png

2. 行为建模与仿真

Dymola应用Modelica语言实现行为建模和仿真动态系统,其优势体现为:

  • 多专业仿真 - 跨专业定义和仿真“由诸多工程领域的物理组件”所构成的模型;

  • 直观化建模 - Dymola的图形编辑器和多专业模型库使建模快速且易上手;

  • 开放灵活 - 基于Modelica的开放环境,对外部建模工具都配有其专属的导入方案

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3. 关于FMI标准

Functional Mock-up Interface (FMI)是一种开放的、独立于工具的标准,支持使用xml文件和编译的C语言组合进行动态模型交换和协同仿真。

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4. 关于商用模型库

a. 工业流程系统库- Systems Industrial Processes Library (PRZ):用于仿真流程工业的动态行为,解决有关流程工业的控制策略、生产计划、操作员培训和控制系统代码测试等问题;可建立复杂工艺流程的动态模型;适用于检测设备的瞬态行为、进行操作员培训或验证控制系统代码;可实现库的模块化扩展。

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b. 热工系统库 - Systems Thermal Library (TIZ):为热工系统提供了通用的模型,一方面可对单个组件进行详细的建模和计算;另一方面模型适合于大型复杂系统的设计和优化,如混合循环制冷、热泵和热吸附式系统。

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c. 电气系统库- Systems Electric Power Library (EWZ):交流电路相量图描述,可仿真供电系统(交流平衡/不平衡、直流、混合)。

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d. 克劳修斯-朗肯循环系统库- Systems ClaRa+ Library (CRZ):支持发电厂的数字孪生模型,调查瞬态行为并获取更多信息以优化流程,用于在未来的能源市场获得竞争力。包含完整的电厂设备、控制系统和电网模型,同时支持项目的不同阶段,如概念设计、组件设计、仪控技术优化、虚拟调试和运行优化。

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e. 流体动力系统库- Systems Fluid Power Library (FPZ):支持对水力系统进行建模和仿真。

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f. 暖通空调系统库- Systems HVAC Library (HVZ):支持分析不同的系统布局,并比较任何参考期的一次能源消耗、二氧化碳排放或能源成本;快速分析成本优化的系统布局和供热及制冷设备等场景;可用于大型热工-水力系统的优化。

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05

HOW TO – 如何落地实施


如果您希望进一步深入了解如何定义核电站功能架构、复杂多物理系统的行为仿真、以及如何从功能层面验证需求等细节,请点击文章末尾阅读原文留下您的联系方式,获取本文作者团队提供的“业务价值驱动的数字化转型咨询服务(Value Engagement)”.