העיצוב של שמן תת-ים וציוד גז מציג אתגרים הנדסיים עצומים. Components חייב לעמוד בלחץ קיצוני, מים ים קורוזיים, טמפרטורות נמוכות, ומגבלות נגישות מרחוק תוך שמירה על רשומות בטיחות מסורתיות בלתי ניתנות להשגה לעתים קרובות להתמקד בגאומטריה פיזית ובחירת רכיב.עם זאת, שילוב של אפשרויות פונקציונליות:0functional Modeling FLT:1 מוקדם במחזורי הפיתוח של הפרדיגמה "מה" כדי לאפשר פתרונות פונקציונליים" כדי ללכוד את המתודולוגיהחומרה יעילה יותר לחיקוי לתוך מערכות פונקציונליות יותר, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם שיטות פעולה מפורטים פונקציונליות יותר, כלומר, כמו גם כן, כדי לספק פתרונות פונקציונליות יותר, כמו גם שיטות פעולה מפורטים, כמו גם שיטות פעולה מפורטות יותר, כדי לספק פתרונות פונקציונליות יותר, כדי לספק פתרונות פונקציונליות יותר, כמו גם שיטות פעולה, כמו גם כן, כלומר, כדי לספק פתרונות פונקציונליות יותר, כדי לספק פתרונות פונקציונליות יותר, כמו גם שיטות פעולה מפורטים קריטיים קריטיות, כמו גם שיטות פעולה מפורטות יותר יעיל יותר יעיל יותר יעיל יותר, כמו גם שיטות פעולה, כמו כן, כדי לספק פתרונות פונקציונליות, כדי לספק פתרונות פונקציונליות, כדי לספק פתרונות פונקציונליות, כדי לספק פתרונות פונקציונליות, כמו כן,

מה זה מודל פונקציונלי?

מודלים פונקציונליים היא טכניקה הנדסית מערכות המייצגת מערכת כמערכת של פונקציות מותאמות.במקום להתחיל עם ברגים, שסתום, ו flanges, מהנדסים ראשית להגדיר את התהליכים החיוניים שהציוד חייב לבצע כדי למלא את משימתו. AFLT:0functionalFLT:1 הוא פעולה המבוצעת על ידי המערכת או מרכיביה - כגון "לחץ רגולטורי", "זרימה", או "סימנים" אלה, ו" לחיקויים, הם לחיקויים."

כמה שפות פורמליות לתמוך בדוגמנות פונקציונליות.ה-FLT:0Function Systemטכניקה (FAST)BuildFLT:1, שפותחה על ידי צ'ארלס Bytheway בשנות ה-60, משתמשת בלוגיקה "איך-למה" כדי לבנות עץ פונקציה.FLT:2 סימולציה משולבת ללא שינוי מערכת הפעלה (DEFR3) מספק שיטה מובנית שבה פונקציות מיוצגות על ידי תיבות, מנגנונים דיגיטליים, מנגנוני העצמה (DEFODEFSE) ו-FSE, ללא קשר לשיטות פעולה (DEFIFSE).

הערך של מודלים פונקציונליים משתרע מעבר לתכנון מושגי.זה מספק קישור של מעקב ברור מבעלי העניין צריך למטה למפרטים רכיב, יתרון חשוב ביותר בתעשיות מוסדרות כמו שמן וגז. על ידי הבהרה מה המערכת חייבת להשיג, מהנדסים יכולים להעריך כמה הגשמה פיזית של אותה אדריכלות פונקציונלית, לזהות את התצורה הפשוטה והאמין ביותר, ולהקטין את הסיכון של עבודה יקרה במהלך עיצוב ובדיקה.

יתרונות מרכזיים של מודלים פונקציונליים בעיצוב ציוד צוללות

גמישות ונדרשת ריגאור

פרויקטים של צוללות כוללים בעלי עניין רבים - מהנדסים, צוותים קידוח, מומחי בקרה ובטיחות - כל אחד עם נקודות מבט שונות.מודל פונקציונלי יוצר ייצוג יחיד, לאמביך של מטרת המערכת.כל אלמנט במודל עונה על השאלה "למה הפונקציה הזו הנוכחית?", בהירות זו מפחיתה את ההתערבות הלא נכונה של דרישות ומבטיחה שכל התנהגויות חובה (למשל, חירום, סתום), פתורות באופן מפורש) ומניעה מפורשת חירום.

שיתוף פעולה רב תחומי

כאשר צוותים חולקים מודל פונקציונלי ולא גיאומטריה פיזית, הם יכולים לשתף פעולה מוקדם יותר בתהליך העיצוב. מהנדס בקרה יכול לבחון את הפונקציה "לחץ מונוטורי" ללא המתנה מהנדס מכני כדי לסיים את מיקום ה חיישן.conversely, מהנדס מכני יכול להעריך את ההשפעה התפקודית של בחירת סוג הפעלה שסתום מסוים.זה מקבילה מאיץ את ההתכנסות על פתרון מאוזן, משולב כגון SyMLs אפשרות שליטה על פני דיסציפלינות מסוימות ופירוק של מודלים, פירוק דיסציפלינות.

אופטימיזציה של עלויות ועלויות

מודלים פונקציונליים באופן טבעי לחשוף פונקציות אדומות או מיותרות.לדוגמה, מאניפל תת ים יכול להיות נפרד "זרימה" ו "זרימת חירום" פונקציות שניתן לאחד אם שסתום הרגולציה כולל מד משולב.חיסול פונקציות מיותרות מפחית ספירת רכיב, משקל ומורכבות - נהגים עקיפים של ייצור, התקנה ותחזוקה.בנוסף, על ידי חקר שינויים פונקציונליים מוקדם, לזהות קבוצות פחות מתאימים, כלומר, רכיבים מתאימים, תכונות מודולריות, כלומר, תכונות יעילות, תכונות פחות.

ניכוי סיכונים וכישלון מצב הפחתת

מכיוון שמודלים פונקציונליים ממפה כיצד פונקציות אינטראקציה (למשל, "כוח הידראולי" חייב להקדים "שיסתום בטיחות סגור"), מהנדסים יכולים לבצע ניתוחים ראשוניים של סיכונים.שינוי בביצוע פונקציה אחת עלול לקרוע דרך המערכת, יצירת מצבי כשל לא רצויים.מצב לקוי ואפקטים פונקציונליים (FFMEA) ממנפיק מודלים פונקציונליים כדי לזהות באופן שיטתי היכן שהפסד של תפקוד יכול להוביל לאירוע מסוכן, לעתים קרובות, כלומר, כלומר, הוא מגיבה של חומרים אלה, כגון רטרוספקטיקות פונקציונליות, או יותר, או יותר, כגון, אוקטנות, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, או יותר, מדגמי אבטחה פשוטה, או יותר, או יותר, או יותר, ממנת, מדגמי אבטחה פונקציונליות אבטחה פשוטה, או יותר, מאשר מודלים פונקציונליות, מאשר מודלים פונקציונליות, או יותר, או יותר, מאשר מודלים פונקציונליות, או יותר, מאשר מודלים פונקציונליות, מאשר מודלים פונקציונליות, על ידי עיצוביתות, או יותר, לדוגמה, לדוגמה, או יותר

יישום מודלים פונקציונליים: גישה של צעד-בי-שלב

1.הגדירו את הפונקציות הראשוניות

התחל עם המשימה ברמה הגבוהה ביותר: עבור עץ תת-ימי, זה יכול להיות "שליטה היטב ייצור" ו "התערבות אפשרית" נניח כל פונקציה ברמה העליונה לתוך תת-תפקודים באמצעות דיאגרמה FAST או שיטה דומה.לדוגמה, "שליטה ייצור טוב" מתפרק לתוך "לכיל לחץ טוב" בתוספת "להכילה מוגברת", "זרימה" כימיקלים "מזרקה", "ועתיים" ו" במורד כל אחד מפרמטרים פעילים כמו "לה" 0-" 0 גרם ל" בתוספת "להיט" נוזל" (או" (או") ל" (או" (או "להוריד") ל" 0-5,000 מ" (או "להוריד" (או "להוריד") ל" (או "להו כמשמעו") ל") ל"בצורה יעילה") כמו "להו כמשמעו,") ל" (או "להתוק" (או") ל" (או" (או") ל" (או "להתחנה" (או "להתחנה") ל") ל") ל" (או "להתחנה") ל") ל") ל") ל"בצורה של לחץ חד-"בצורה של לחץ

2.לבנה את אדריכלות הפונקציונליות

פונקציות מסדר בתרשים זרימה המציגות ריצוף ונתונים / חילופי חומרים. IDEF0 או תרשים פעילות סיSML עובד היטב.האדריכלות התפקודית צריכה לתאר הן פעולות רגילות והן תנאים חריגים (למשל, הפסקת חירום) כולל פונקציות בקרה (למשל, "שליטה קרובה") ותפקודי תמיכה (למשל, "כוח הידראולי") כמרכיבים נפרדים לתפקודי תפקוד (תפקוד של מערכת הפעלה) לכל דרישות הפעלה (לדוגמה, לחץ תפעולי זמן).

3.מודל: תזרים פונקציונליים וממשקים

Define the Physical Flow (שמן, גז, נוזל הידראולי, אותות חשמליים) העוברים בין פונקציות.בסביבה MBSE, זרמים אלה הופכים לבסיס דרישות ממשק.לדוגמה, הפונקציה "נוזל ייצור מקבל" במניפול חייב להיות מותאם באופן פונקציונלי ל"נוזל ייצור מסירה" מן העץ. Quantifying אלה - זמני, לחץ, קומפוזיציה - מוקדם סוללת צינורות של פונקציות, דורש גם פונקציות משותפות.

4. Analyze, אימות, ו- Iterate

עם המודל התפקודי במקום, לבצע מחקרים מקצועיים.השוואה הקצאות פונקציונליות חלופיות: האם הפונקציה "הזרם הרב-phase" היא חלק מהעץ או ממוקם במורד הזרם במ"מ תת-ימי? השתמש במודל כדי לדמות תרחישים תפעוליים, כגון התחלה, סגרה, או אובדן של כוח חשמלי.זה פונקציות מורכבות מדי או מסתמכות על טכנולוגיה לא בוגרת.

מקרה מחקר: Subsea Blowout Preventioner (BOP) Functional Model

מונע המכה הוא אחד מהמורדים הקריטיים ביותר בתרגול תת-ימי.תפקידו העיקרי הוא לאטום את ה- Wellbore במצב חירום.מודל פונקציונלי של ערימה BOP מדגיש את הצורך של פונקציות מחוסנות, מגוונות ועצמאיות.תפקודים טיפוסיים ברמה העליונה כוללים "צנרת קידוח", "מרחב סלולארי", "מכיל היטב", "לחץ גלוי", "פעלת כוח" ו"פעולה הידראולית".

באמצעות מודלים פונקציונליים, מהנדסים גילו כי הפונקציה "בידוד" ניתן להשיג באמצעים פיזיים מרובים: ram צינורות, ramar, או מונע קונסולרי.עם זאת, התלות התפקודית על "סימן שליטה ספוג" היה נפוץ לכל, יצירת נקודה אחת של כשל פונקציונלי.זה הביא את הדרישה לפוליד בקרה כפול ואלקטרוניקה תת-ימית, בנוסף לדגם מוקדם של תפקוד לקויה, אם הוא עלול לבודד, אם הוא עלול לגרום לעיכובים לתפקוד של גזי דם, או לבודד, אם הוא עלול להיות תקוע, אם הוא עלול לגרום לבודד, אם הוא עלול לגרום ל-אורדמתוקציה של חומר זה, אם הוא עלול לגרום ל-ידי ה-ידי ה-ידי ה-מפוסלציה של נוזל מוקדם של חומרת, אם הוא עלול לגרום ל-אורדמת, אם הוא עלול לגרום ל-ידי ה-ידי ה-מפוסלציה של חומרת, אם הוא היה ל-מפוסלציה של חומרת, אם הוא עלול לגרום ל-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה-ידי ה

המודל התפקודי גם אפשר סימולציה של רצפי הסגר BOP תחת תרחישים שונים של כישלונות.על ידי קישור רשמי לפונקציות "סגרת חירום בדרכי חירום" , "צנרת קידוח" עם מגבלות תזמון, מהנדסים יכולים לוודא כי הרצף כולו שלם בתוך החלון 45 השני המגובה בתעשייה.

לצליל עמוק יותר לתוך בטיחות פונקציונלית ב- subsea BOPs, ה-FLT:0 (DNV Group) הממליצה על שיטות עבודה FLT:1 לספק הדרכה על שיעורי יושרה פונקציונליים.בנוסף, ה-FLT:2 ISO 14224: תקן על נפט, פטרוכימי וגז טבעי - איסוף והחלפת נתונים לאמינות ותחזוקה עבור ציוד פיזור 3:3 תומך בניתוח אמינות פונקציונלי.

שילוב עם הנדסה מבוססת מודלים (MBSE)

מודלים פונקציונליים אינם קיימים בבידוד.בתכניות הפיתוח של תת-ימיות מודרניות, הוא מוטבע בתוך מערכת אקולוגית MBSE. MBSE משתמש במודל דיגיטלי מרכזי - אשר לעיתים קרובות בא לידי ביטוי ב-SML, UML, או UAF - כדי לייצג דרישות, פונקציות, מבנה והתנהגויות ב- coherent, מעקב מודלים פונקציונליים להפוך למצע של המודל, דינמיות לדרישות אימות ותוכניות.

כאשר דרישה משתנה (למשל, טמפרטורת הפעלה מקסימלית עולה על ידי 10 מעלות צלזיוס), המודל התפקודי מדגיש באופן אוטומטי את פונקציות מושפע: אלה מעורבים כוח חומרי, חסימת, וניהול תרמי. מהנדסים יכולים להעריך אם יישומים פונקציונליים חלופיים (למשל, שימוש בחומר אקטוטור אחר) נדרשים ללא המתנה לעבודה מלאה של CAD.SE גם תומך בדור אוטומטי של מסמכי בקרה, בדיקה, ומקרים של בטיחות פונקציונלית מאוד, צמצום של ניסוי ידני ובדיקה ידנית.

המועצה הבינלאומית להנדסה מערכות (INCOSE) פרסמה הדרכה נרחבת על אימוץ MBSE. שלהם (FLT:0) מערכות הנדסה חזון והדרכה עבור מערכות מבוססות מודל הנדסהFLT:1 הוא משאב יקר עבור צוותים המעבר שיטות ממוקדות מודלים.

אתגרים ושיקולים

למרות היתרונות שלה, יישום מודלים פונקציונליים עבור ציוד תת ים מגיע עם מכשולים מעשיים.

  • (FLT:0)Upfront Investment:FLT:1 בניית מודל פונקציונלי מקיף דורש זמן ומודלים מיומנים.צוותים עשויים להתנגד עקב לחץ לוח הזמנים. Mitigation: להתחיל עם פרויקט טייס קטן כדי להפגין ערך, אז בקנה מידה.
  • (FLT:0) Tool interoperability: FLT:1 מודלים פונקציונליים שנבנו בכלי אחד (למשל, Cameo Systems Modeler) חייבים להתחבר עם תוכנת סימולציה הידראולית, כלי ניתוח אלמנט סופי, ואת מערכת ניהול מחזור החיים של המוצר. התקנים כמו Open Services for Lifecycle Collaboration (LC) ו- Functionalal M-up Interface (FMI) עוזר אינטגרציה היא לעתים רחוקות חלקה.
  • (FLT:0Cultural Shiftmia: 1 מהנדסים רגילים לתכנון גיאומטריה ממוקדת עשויים בתחילה לתפוס מודלים פונקציונליים כמו מופשט או מוגזם.הכשרה ומחויבות מנהיגות הם הכרחיים כדי לבסס את זרימת העבודה החדשה.
  • (FLT:0) ניהול מורכב: FLT:1 מערכות תת-ימיות גדולות מאוד (למשל, מערכת ייצור תת-ימי שלמה עם עשרות בארות) יכול לייצר מודלים עם אלפי פונקציות.

התייחסות לאתגרים אלה באמצעות אימוץ בשלבי, סטנדרטיזציה כלי, ואימון מתמשך מבטיח כי מודלים פונקציונליים הופכים להיות יכולת עמידה ולא ניסוי הופסק.

מגמות עתידיות במודלים פונקציונליים לנפט וגז ים

הגבול הבא הוא שילוב של מודלים פונקציונליים עם FLT:0דיגיטליים תאומים 1 ו-FLT:2a בינה מלאכותית ibph 3 [כציוד תת-ימי פועל במשך עשרות שנים על קרקעית הים, הביצועים התפקודיים שלו עשויים להיות מחלחלים בשל קורוזיון, ללבוש או רכיב מודל שיכול להיות מעודכן בזמן אמת עם נתונים יאפשר תחזוקה חיזוי - לדוגמה, הפונקציה עדיין החלפה של 30%, בעוד שעדיין לאסון, עלול להיות פעיל.

מנועי חשיבה מבוססי בינה מלאכותית יכולים גם להציע באופן אוטומטי ארכיטקטורות פונקציונליות חלופיות על ידי כרייה של עיצובים מוכחים.כלים כאלה יכולים להפחית את המאמץ ידני של לימודי מסחר ולעזור למהנדסים צעירים ללמוד מהידע ההיסטורי.בנוסף, עלייה של FLT:0דיגיטליות חוט השדרה FLT:1 פרדיגמות מבטיח כי מודלים פונקציונליים נשארים בחיים לאורך כל מחזור החיים, מהרעיון באמצעות פירוק מידע לאחור לתוך העיצוב של ציוד הבא.

הארגון למחקרי ה-FLT:0 (SINTEF) פרסם מספר מאמרים על שילוב תאום דיגיטלי עבור מערכות offshore, והעבודה שלהם מציעה תובנה מעשית של מודלים פונקציונליים הפיכה עם נתונים תפעוליים משדות תת-ימיים.

מסקנה

מודלים פונקציונליים הוא הרבה יותר מאשר פעילות אקדמית.עבור ציוד שמן תת ים וגז, זה מספק מסגרת שיטתית, מעקב ושיתוף פעולה שמשפר בהירות, מפחיתה את הסיכון, ומפחיתה את עלויות מחזור החיים.על ידי התמקדות במה שהמערכת חייבת לעשות ולא מה שהיא מורכבת ממנו, מהנדסים יכולים לעמוד באתגרים בטוחים יותר, חדשניים יותר שעומדים על הסביבה התת-ימית המבוקשת ביותר.