石油和天然气

值得信赖的数字双胞胎可以为更高效的未来提供动力

数字双

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谢尔•埃里克森

谢尔•埃里克森

DNV数字合作副总裁

观点:DNV的数字出版物

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发布日期:2020年3月23日


  • 建立信任将是采用数字双胞胎的关键

  • 企业只有在确保数字双胞胎能按规定运作的情况下,才能从数字双胞胎中获取最大价值

  • 需要一个结构化的、系统的方法来确保业绩符合预期,包括设定明确的目标和管理工作流程

  • TechnipFMC和DNV正在开发油气行业首个用于验证数字双胞胎技术完整性的方法


数字的双胞胎在它们的生命周期内提供系统和物理资产的虚拟表示。由于认识到该技术在提高安全性和效率方面的潜力,油气行业正越来越多地应用该技术。根据DNV的行业展望,随着行业在2020年优先投资数字双胞胎和其中集成的技术,这一数字将会增长。新的方向,复杂的选择.该报告评估了1000多名资深油气专业人士的情绪、信心和2020年的优先事项。

其吸引人之处在于,从设计阶段到退役,数字双胞胎可以在资产的整个生命周期中支持基于信息的决策。但最大的问题是,来自数字双胞胎的信息是否可信。建立这样的信任将是采用的关键,因为只有确保数字双胞胎能按规定运行,企业才能从数字双胞胎中获取最大价值。

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随着越来越多的数字双胞胎进入石油和天然气行业,对于运营商来说,关键是要知道他们的双胞胎双胞胎按计划工作,并且输出是可靠的
TechnipFMC水下数字副总裁Julie Cranga

TechnipFMC海底数字副总裁Julie Cranga表示:“随着越来越多的数字双胞胎进入油气行业,对于运营商来说,关键是要知道他们的双胞胎按计划工作,并且输出是可靠的。”

TechnipFMC是水下、陆上/海上和地面项目的全球领导者,目前正与DNV合作开发油气行业首个用于验证数字双胞胎技术完整性的方法。它将于2020年在两个海底开发项目中进行试点。

为了确保数字双胞胎的性能符合预期,相关组织需要一个结构化的、系统的方法。这需要提供证据,证明孪生程序将提供有效的系统信息并准确地预测系统性能。要在这种方法下获得资格,双胞胎需要在明确界定的限制和规定的信心水平内完成这些任务,并随着时间的推移做到这一点。

对许多公司来说,明确规定你想从数字双胞胎中实现什么,以及你将如何管理工作流程的变化或中断,是一个真正的挑战
Kjell Eriksson, DNV数字合作副总裁

DNV数字合作副总裁Kjell Eriksson表示:“为资格认证过程提供清晰度和结构至关重要。“在行业使用这项技术的最初几年,明确规定你想从数字双胞胎中实现什么,以及你将如何管理工作的变化或中断,这对许多公司来说是一个真正的挑战。”

克服规范和工作过程的挑战

为了帮助克服这些挑战,业界将从功能元素方面考虑双胞胎。功能元素是双胞胎功能的一部分,它支持用户做出特定的决定。例如,一个功能元素的过程和检查清单应该包括:它必须满足的需求;它必须支持的关键决策;以及所需的传感器等数据源的类型、质量和数量。随着功能元素的成熟和最终验证,将不断评估其可行性。功能元素还应包括数字孪生体随时间变化的性能,如质量指标所示。

质量指标反映了这样一个事实,即用户需要在任何时候都能够信任数字孪生。例如,传感器可能在没有人注意到的情况下停止工作,或者在虚拟模型中可能没有更新物理资产的维护和修改工作。

埃里克森说:“通过自动化和基于审计的保证流程的结构化组合,公司可以相信孪生兄弟总是最新的。”

可扩展和广泛接受的方法将使各方受益

确定数字双胞胎的方法应该遵循以下三个原则(图1)。

首先,它必须支持一种现代敏捷的方法来开发数字双胞胎,同时具有系统性。其次,随着数字双胞胎的成熟和发展,它应该是可扩展的。最后,鉴定过程必须得到广泛接受,以便作为供应商和买方之间的职权范围,使开发和采购过程有效。

TechnipFMC和DNV正在开发的方法旨在满足这三个目标。

数据和算法质量在数字双胞胎中至关重要

先进的工业操作依靠信息系统进行控制和分析。越来越多的人认为数据与实物资产具有同等价值,在收集、存储和处理数据方面涉及到相当大的成本。高级数字双胞胎也不例外。

质量指标组件包括持续评估数据和算法的质量,以及双胞胎的输出和自动推荐。该指标还包括对功能要素和资产变化的定期评估。

如何确保数据和算法质量的方法和逻辑是基于两个推荐的实践:数据质量评估框架;即将到来的数据驱动算法和模型保证框架.DNV-RP-0497包括用于组织数据成熟度评估

确保数字孪生的推荐实践

挪威船级社的科技展望2030预测未来十年,油气行业将出现以数字双胞胎为核心的全数字化价值链,以减少能源转型中的开发时间和成本。

随着TechnipFMC/DNV试点项目的继续进行,其目标是完善方法,以便在2020年底前发布DNV关于数字双胞胎质量保证的新建议实践,以提高其效率。

虽然该方法在油气行业尚属首创,但它是建立在久经考验的基础上的。

它来源于推荐实践DNV-RP-A203技术认证,以及其他标准,使其适用于数字双胞胎。DNV-RP-A203最早于20多年前发布,作为石油和天然气行业参与者的通用框架,用于实现未经验证的硬件技术。它已经被用来证明数百种技术的可信度。

正在开发的数字双胞胎鉴定方法使用了以前提供的数字双胞胎的定义。它适用于其他定义,尽管这可能需要根据手边的范围和应用程序进行调整。

Eriksson说:“我们邀请其他公司提出数字孪生模块,在推荐的实践发布之前,我们可以使用这些模块测试和完善保证方法。”“我们的目标是创建一个被广泛接受的建议实践,运营商和技术提供商可以作为关键参考。拥有标准化的方法将消除不确定性,并在值得信赖的数字双胞胎的推动下,将行业推向更高效的未来。”

图1:定义数字双胞胎的方法的三个原则
图1:确定数字双胞胎的方法的三个原则(图表:DNV)

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