近日，中海油能源发展装备技术有限公司设计研发中心（以下简称“研发中心”）经过十余年的钻研开发、循环迭代与实践积累，完成了中海油第一款自主知识产权的数字孪生三维引擎产品化封装，实现了数字孪生三维引擎标准化产品的转化升级。这标志着中海油在流程行业工业软件、数字孪生领域取得了阶段性的成果，以及在实现国产工业软件自主突破中迈出了坚实一步。
数字孪生是指物理空间中的对象在虚拟空间中的数字模型，该模型通过传感器随时获取真实物体的数据，并随之一起演变、成熟甚至衰老。通过构建物理实体所对应的数字孪生模型，进行可视化、调试、体验、分析与优化，从而提升物理实体性能和运行绩效的综合性技术策略，是企业推进数字化转型的核心战略举措之一。此次中海油第一款自主知识产权的数字孪生三维引擎产品化封装，将助力构筑企业自身更可持续的数字化竞争优势，进一步助推中国海油数字化转型发展。
01. 实现数据整合和全业务链打通
数字孪生是数字化转型的重要内容。而作为构建和运行数字孪生业务应用的基础，数字孪生平台集成了多种技术的工具和套件，向上可以为各类应用开发提供服务接口，向下可以连接各类物理对象，有效降低企业应用数字孪生技术的开发成本和开发周期。
中海油数字孪生三维引擎作为中海油集团公司首个自主研发引擎软件，自2008年开始研发，经过不断优化架构、丰富功能、开放接口、增强集成能力，能够为大型资产设施提供所见即所得的可视化底座，服务于智能油气田全生命周期数字孪生建设，在物理设施与数字世界之间全面建立对象映射、仿真、可视化能力。
据悉，传统的三维数字技术在油气行业的应用，存在与现实状态缺乏深层次联动，进而在响应、交互、应用、展示等方面产生系列问题。中海油数字孪生三维引擎聚焦自有业务的深挖和生态圈的构建，建立集团级的数字孪生平台，实现数据的整合和全业务链的打通，为油气田的数字化、智能化建设在计算分析、虚拟现实联动、模拟仿真等方面提供更优质的数据及技术支持服务，为海上油气田的提质稳产保驾护航。
作为智能油田、海油云、数据湖、EDIS系统“能力”建设的关键组件，该技术已成功部署在海油云，承载了上百个大型海上设施的三维数据，在秦皇岛32-6智能油田、陵水17-2半潜式平台、陆丰FPSO12-3等不同类型的海上设施得到了成功应用，为实现 “智能工程、智慧产业链、智能运维”提供有力支撑。
02. 七大功能场景
中海油数字孪生三维引擎能够同时支持Web端或客户端应用，可提供三维云渲染或本地渲染能力，同时具备强大的原生功能、良好的可扩展性与灵活的适应性，全面支持国产麒麟操作系统、人大金仓数据库等国产软件平台，支持开发多种满足智能工程、智能运维等不同业务场景的应用、专业化工业软件。
主要有下面七大功能场景：
多源数据解析融合
实现多格式、多来源模型的轻量化解析与优化，实现三维模型与一维/二维数据的融合与联动可视化，支撑协同设计应用。
三维模型浏览审阅
三维引擎提供高保真、高流畅的三维模型浏览体验。在不依赖原设计工具的条件下，能够解析浏览多种三维模型格式（如rvm, vue, 3dxml, rvt等），同时提供丰富的三维模型审阅工具，支持多人协同审阅。
点云模型管理与应用
实现了对大型生产设施高精度点云模型的高性能在线处理、优化、浏览，并能够对高精度点云模型进行增量式回归管理，将点云模型运用到设计方案论证、施工方案模拟与优化、现场技术交底等业务环节，充分发挥高精度点云模型的价值。
数字化交付
基于海油数字化交付标准，开发数据采集工具，实现模型与数据、图纸的关联，支持数字化交付业务。
三维综合信息驾驶舱
通过将三维可视化与动静态数据相融合，构建了适应多种业务场景的综合信息驾驶舱，包括：4D状态展示、工厂运行实时数据集成可视化、报警数据集成可视化、监控视频可视化融合、设施设备可视化台账等。
三维仿真模拟
通过将三维可视化与工艺、设备机理模型相融合，构建了多种三维仿真模拟应用，例如工艺流程三维模拟、三维虚实联动、三维设备拆解等。
工业设计软件
基于三维引擎，可以开发更多专业化工业设计软件。例如三维智能管道深度加工设计工具，改变以往在二维图纸基础上手工拆管的方式，采用以三维的方式结合标准管段库实现智能化拆管，极大地提高了工作效率。
03. 国产化解锁“卡脖子”技术
三维可视化工业软件技术是未来实体产业的数字化基石，是构建数字孪生体的核心要素，也是产品全生命周期管理的一项颠覆性技术。不论是油气行业、还是航空航天等行业，都会因三维可视化工业软件技术而发生革命性的变化。毫无疑问，三维可视化工业软件技术的出现是一场现代工业的新生产要素革命。三维可视化引擎通过组件化、微服务化、产品化的迭代发展，为智能工程、智慧工厂、智慧产业链生态建设赋能，是三维可视化工业软件技术的核心能力组件。
根据《中国科技信息》的报道，目前，我国核心工业软件产业发展落后发达国家约20年，80%的工业软件被外企垄断。三维工业软件行业产品（如CAD、CAM、CAE、PLM、仿真、数字孪生等细分领域）严重依赖进口。以本特利、达索、西门子、欧特克、施耐德电气等企业为代表的国外知名软件公司，在三维工业软件领域占据绝对统治地位，拥有多款面向不同行业、用途的三维工业软件，并以此为基础，逐步形成了数字孪生生态平台。
工业软件是国内智能制造产业链中薄弱环节，工业软件“卡脖子”问题，直接关系到我国企业生存与发展以及产业链供应链安全稳定。大力发展工业软件，推动核心工业软件自主可控，既是我国建设“制造强国”的必由之路，也是提升产业国际竞争力的重要抓手，保障我国产业链供应链安全与韧性的根本所在。
中海油数字孪生三维引擎是中海油作为国有大型企业，在数字化转型、国产软件自主化、关键设备技术国产化的大背景下，摆脱对国外CAD、PLM、数字孪生软件依赖，践行以应用为牵引，推动产业数字化升级，所研发的重要成果。它的成功产品化以及在中海油的成功应用，能够有力推动国内三维工业软件在海上大型重要设施领域的应用，促进中海油先进经验在全行业的推广应用。
未来，中海油能源发展装备技术有限公司计划将数字孪生三维引擎应用于设备设施防治一体化、设计建造一体化、智能建造基地、工业设计等领域，开拓更多应用场景，支持促进海上设施设计建造运维数字化转型升级，达成节能减排、降本增效、长远可持续发展目标。
