让中游产业为未来发展做好准备：数字孪生技术助力中游产业运营转型
2024年1月
技术创新的加速推进、替代燃料的兴起，以及液化天然气和美国石油出口的扩张，表明北美中游产业正进入可观的增长期。无论是针对整个价值链内的某一特定商品还是某一项工作，数字孪生技术都可以提供许多中游业务，包括收集、运输、分馏和储存天然气、原油、化学品、液化天然气等。接下来让我们来看看中游企业应如何利用这项技术来提高可靠性、良好运营和安全控制，同时继续创造价值并抓住未来的发展机遇。
针对管道基础设施老化问题，付出了高昂的代价。2001年至2020年期间，管道事故造成的损失高达107亿美元。
数字孪生到底是什么?
在深入研究这项技术对中游企业的意义之前，我们先快速了解一下数字孪生技术对重资产行业的影响。
数字孪生是一种基于云的解决方案，用数据来创建资产、设施或船舶的真实且高度精确的数字模型，包括设备部件、螺母和螺栓的布局和组成。借助这一技术，用户可以访问任何联网设备上的单一环境，以虚拟方式查看所有公司资产概况、某一特定资产、搜索信息、操作整个工作流，并实现与其他用户的远程协作。
数字孪生对工业资产的作用
√ 一个或多个资产的单一集成环境 — 无需多系统或书面规划
√ 可定制的仪表板，显示与用户最相关的数据
√ 特性、功能和交互，反映我们在使用手机和笔记本电脑时的日常技术体验
√ 制定工作流程，旨在推动洞察力、计划活动、监控性能并确保安全操作
√ 资源丰富的数据湖，可以摄取数据源并将其转换为广大用户可以理解的格式
√ 集成数据源和格式，包括PDMS、CAD；点云、摄影测量、成像、扫描、GIS等。
√ 工业数据可视化概况，包括维护记录、历史和实时数据
√ 强大的实时、仿真和AI/ML模型
√ 支持工作流程的执行，包括主动技术监控、性能监控、虚拟测量、隔离规划、供应链优化及排放管理
√ 基于云的软件即服务(SaaS)解决方案
从大数据中获取价值
当看到中游企业有几乎无限数量的可用数据时，很明显地，我们认为技术有助于降低复杂性，使这些数据的价值得到真正释放——特别是考虑中游企业内不断分散的数据格局时。通过收购不断扩张的过程中，各公司均建立了适用于自身的一套系统、技术和数据管理实践。经过长期的积累，形成了复杂的碎片化数据环境，使重要信息分散在各种平台和数据库中。
标准化和互操作性的缺乏，使数据管理挑战变得更加复杂。数字孪生为中游运营商提供了一个平台，允许他们在此整合数据源并通过高级分析将数据情境化和可视化，使其全面了解运营情况。
整个设施内的多条记录、文档、图纸、图片、报告及进度表——甚至包括连接到某一单台设备的数据——可以整合在一个数字环境中，并以一种便于不同等级理解的方式显示出来。
数字孪生能帮助中游运营商提升数据价值：
单一数据源
将现有数据源汇集到同一位置，便于深入了解日常操作、趋势及需求模式。通过合成数据和先进的算法，可以在监控操作的同时预测最佳参数，因此可以解决数据成熟度低或数据缺失的问题。
远程访问
无论用户身处何处，只要登录到数字孪生平台即可远程访问站点数据，并与不同地理位置的用户达成协作。
态势感知
在数字孪生平台中，数据被置于一定的情境中，可以搜索并实现可视化（3D、2D形式、摄影测量激光扫描，GIS等）。可以为用户提供真实的态势感知，允许他们对站点进行缩放、设置导航并进行测量。
管道、性能及预测能力
在北美最大的管道公司中，有很大一部分目前仍在使用50多年前安装的管道系统。针对老化的基础设施，数字孪生可以优化其性能、提供集中养护，提升资产完整性。
借助数字孪生的性能监控和主动技术控制等工作流程，可以对中游设施内的设备和资产实施长期监控，以便评估基线趋势及偏差情况。这有助于运营团队和工程师尽快发现加工厂和管道内存在的技术问题，确保及时采取干预措施，避免关键设备故障。
基于数字孪生内的实时数据驱动评估结果，可以加快或推迟现场活动进度；从稳态和动态模拟器收集的数据可用于预测设备运行参数，提高能源使用率，并促进效率提升和减排效果。
数字孪生对中游运营商的益处：
增加了产出量
通过模拟各种情境并利用实时数据，数字孪生可以确定潜在的产能提升，做出更为明智的决策。在高风险地区采取预防措施，有计划地安排维护工作，确保资源在中游基础设施之间持续流动。
降低维护成本
持续监控整个中游企业的系统性能，可将运营商的维护工作从被动维护转为预测性维护。这样一来，运营商就可以深入了解工艺加热炉、熔炉和锅炉等设备的性能状态，并利用这些信息进行优化，及时解决技术问题并减少排放量。
主动技术监控
监控管道、泵和船舶，并可视化查看优先维护的位置。适时维护能够延长设备的使用寿命，同时避免因技术问题而导致生产中断。
模拟
通过强大的模拟功能，可以模拟各种操作条件下的假设情境。在实际操作及准备应对某一情境时，就可以避免高昂的投资或对人员和环境的潜在风险。
ESG、排放、参与能源转型
对可持续运营的需求不断增加，不仅在体现在监管要求方面，还有未来大规模提供可再生燃料方面。这可能会对资本投资、供应链可靠性及最终客户的能源成本造成严重影响。根据管理部门的新需求，必须采用新技术并注入新投资。然而，对油气行业似乎无法实现绿色运营的负面看法，导致中游运营商丧失了急需的投资机会。
数字孪生拥有排放管理、供应链优化和精细能源分配等工作流程，可以帮助中游公司扩大规模，同时实现其在能源转型中发挥重要作用的目标。此外，还为公司提供了达成协作并通过持续创新实现行业共同目标的机会，即开创更安全、更智能、更可持续的未来。
Kognitwin排放测量仪表板。Kognitwin可以给出新的答案，比如在某一工艺过程中，每台设备会产生多少温室气体。
数字孪生对中游运营商的益处：
减排
使用排放管理功能可以了解排放情况并设定排放基准，有利于改进和收集适用于报告目的的信息。
工作流程支持
优化物料管理、物流运作和设备追踪。为实现基于数据的简化，手动和重复性工作任务的自动化，创造新的机会。
为未来发展奠定基础
为用户提供数字技术，帮助用户实现能源转型，并整合物联网设备、无人机和可穿戴设备等新技术创新。
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