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VR助推超級工程,我國海洋工程數字化技術中

2019-07-18

技術中心的建成將進一步提高我國海工裝備作業效率和海工作業安全水平,對持續提升我國海洋石油工業深水勘探開發能力、全力保障國家能源安全具有重要意義。
工作人員在海上浮托作業仿真模擬現場
12月4日,歷時10年建設的國家科技重大專項——我國海洋工程數字化技術中心(下稱“技術中心”)在天津正式建成。作為國內的海洋工程數字化技術研發專業機構,該中心將填補我國在海洋工程數字仿真技術領域的技術空白,為海上吊裝、海上浮托、水下生產設施安裝等國內外海洋工程作業提供仿真方案預演與關鍵崗位人員模擬培訓。
海油工程董事長、黨委書記、總裁金曉劍在接受《瞭望東方周刊》采訪時表示,技術中心的建成將進一步提高我國海工裝備作業效率和海工作業安全水平,對持續提升我國海洋石油工業深水勘探開發能力、全力保障國家能源安全具有重要意義。
自主研發破解短板
數字仿真技術是以計算機和專業設備為工具,利用數模算法和數字化技術建立仿真環境以達到模擬實操效果,其中,處于當下科技前沿的虛擬仿真技術是數字技術的一個重要分支。目前,數字仿真技術已在軍事、航空、機械等工業領域被逐步推廣應用,對企業提高開發效率、減少決策失誤、降低企業風險起到了重要作用。如在航空工業方面,采用數字仿真技術可使大型客機的設計和研制周期縮短20%;利用虛擬現實飛行仿真器在地面訓練飛行員,不僅節省大量燃料和經費,而且不受氣象條件和場地的限制。

VR全景拍攝

海洋工程作業尤其是深水海洋工程作業,具有高技術、高風險和高成本的特點,將數字仿真技術應用于海洋工程的方案論證、設計分析、生產制造、試驗維護、人員訓練等領域,可以極大地降低海上施工作業風險,提高海上作業效率。但此前,由于我國海洋工程作業領域缺乏數字仿真技術專業機構,該領域的關鍵技術幾乎被國外公司全部壟斷,不僅價格不菲而且始終處于技術受制于人的窘境,成了制約我國海洋工程產業發展的一塊“短板”。
為了打造海洋工程領域的自主數字化仿真技術體系,中國海洋石油集團有限公司旗下上市公司——海洋石油工程股份有限公司(下稱海油工程)承擔起了國內海洋工程數字化技術中心的建設工作,陸續開展了頂層設計論證和相關技術研究工作,并聯合國內多家科研院所展開了多項重大專項課題研究,于今年11月全部完成了數字化技術中心的系統集成工作,自主研發出海洋環境水力動力學建模與實時解算技術、海洋工程裝備運動建模、分布式實時仿真、虛擬現實仿真等關鍵技術,Z終建成了我國海洋工程領域數字化技術自主研發與培訓服務基地。
虛擬現實技術助推超級工程
浮托安裝作業是大型海洋石油平臺海上安裝作業的關鍵環節,作業中,專用工程作業船舶借助潮汐的力量,通過“挺舉”的方式將大型海洋石油平臺整體“浮托”安裝到底部支撐物上,該過程也是海洋工程作業風險極高的環節。此前,由于我國海洋工程作業數字仿真技術專業機構的“缺位”,大型海洋石油平臺的浮托安裝作業中,浮托安裝仿真作業方案的預演評估及人員培訓都需要在國外的技術公司進行,單次費用就高達數百萬人民幣,而且需要提前半年預約,長周期嚴重制約工程進度。
在數字化技術中心的建設過程中,海油工程組織專家對浮托安裝數字仿真技術進行了專項技術攻關,并通過多個工程項目課題對該技術進行了反復的實踐和論證。2017年5月31日,在南海西部海域,重達12800噸的文昌9-2/9-3中心平臺上部組塊成功完成海上浮托安裝。而此次浮托安裝仿真作業方案的預演評估和人員培訓,則成為國內海洋工程數字仿真技術的首次實戰。
“浮托安裝仿真作業方案就相當于進行了一次真實的作業演練?!焙S凸こ淘O計院院長尹漢軍介紹說,海上施工團隊雖然身處虛擬的海洋環境下,但整個環境都是通過數字仿真技術來完全模擬真實的海上浮托安裝現場,技術人員通過數據的采集、分析和處理,可以反復優化和驗證作業流程方案,同時,對于人員熟悉作業流程、提升團隊協同能力、提高作業安全性都具有重要意義。
工作人員在執行海上船舶航行模擬
應用前景愈加廣闊
據介紹,數字化技術中心投入使用后,除了能夠對浮托安裝作業進行仿真模擬之外,還能夠根據海洋工程業務特點,對設計建造、海上安裝、水下作業及應急維修等海洋工程作業的全過程完成仿真預演,構建起海洋工程全壽命周期的虛擬環境,實現虛擬設計、虛擬制造、虛擬作業、虛擬培訓、工程數據中心、上下游業務拓展等六大功能。
“開展海洋工程數字仿真技術建設,不僅將有力提升我國海洋工程的產品設計和建造研發能力,也將有效促進我國海工裝備作業效率和海工作業安全水平的提升,對于推動我國海洋石油工業的發展尤其是深水勘探開發能力的提升具有重要意義?!苯饡詣φf,隨著深水海域逐步成為未來能源和資源開發的重要戰場,海洋工程數字仿真技術的市場與業務量需求將會大幅增加,應用前景也將更加廣闊。

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