简介： 利用 STAAD 将前端工程设计效率提高 30%，显著降低外包成本
开发结构设计自动化程序
Hyundai Engineering 启动项目来开发工厂钢结构自动化设计系统，以尽可能地减少简单重复的工程任务所耗费的时间，使工程师能够专注于质量和创造性工程。Hyundai Engineering 智能工厂技术团队经理 Kim Dongwon 表示：“我们特别开发了相关部门之间的设计信息交换以及自动化设计程序，以有效应对化工厂和发电厂钢框架施工规划中频繁的设计变更。”他们将重点放在工厂的遮蔽物和管架设计上，目的是利用人工智能和机器学习来简化信息交流并实现设计流程自动化。
Hyundai Engineering 设计的遮蔽物高度为一至三层，用于在工厂项目中临时或永久放置各种建筑设备。管架是工业设施中用于支撑管道、导管和电缆桥架的结构，它们在工业厂房设计中起着至关重要的作用。由于在工业厂房的设计流程中，整个设计阶段通常会进行多次工程变更，因此有必要对遮蔽物和管架设计进行修改，以满足修改后的工厂设计规范。为了简化结构设计方法并加快设计速度，同时满足不断更新的需求及其他新兴行业的要求，Hyundai Engineering 正在研究和开发基于人工智能的设计自动化技术。
手动工作流、协作和变更管理
工业厂房的一般结构设计工作流通常是由工程师使用结构分析程序手动输入设计条件和荷载进行结构分析。在这个过程中，手动输入数据非常耗时，结构荷载计算也容易出错，造成大量的设计变更。Dongwon 表示：“这个过程非常繁琐和复杂，需要足够的时间来审查人为错误，导致任务加重，而这会随着设计的变更进一步放大。”由于每个项目的结构和设计标准各不相同，设计师需要做出主观判断，因此标准化工作也变得十分困难。缺乏标准化以及频繁的设计变更导致交付项目的时间和成本增加。
Hyundai Engineering意识到，要优化变更管理和工业厂房项目的执行，需要管道、电气、仪表和建筑设备各专业之间的协作，这至关重要，因为从这些专业中获得的信息对土木和建筑基础设施的结构设计有很大帮助。Dongwon 表示：“不断的修改导致需要不断记录设计信息（如管道重量），多个团队需要对变更进行检查和更新；有时，同样的工作不得不重复进行。”智能技术团队希望通过使用智能数字化解决方案，统一集成不同专业，实现设计自动化，并消除工业厂房钢框架施工规划中的重复性工作，从而规范和简化厂房工程设计工作流。
利用机器学习推进 STAAD 的应用
Hyundai Engineering与 Bentley 合作，利用 STAAD 来集成三维建模和人工智能，简化设计工作流并实现自动化，通过机器学习预测来创建设计。他们首先开发了钢结构自动化设计系统，将重点放在管架和遮蔽物上。设计流程包括电缆和桁架等结构组件以及结构构件连接，团队需要将管道、建筑设备和仪器团队的重量数据等集成到三维模型中。Hyundai Engineering 利用 STAAD，并整合了基于人工智能的算法，无需手动输入数据，可自动将不同专业的重量和/或其他相关数据导入模型，从而创建了自动化设计程序。Dongwon 表示：“当这些数据同步到自动化程序中时，管道荷载和电缆桥架荷载等重量就会自动应用到 STAAD 模型。之前由工程师个人进行的设计工作现在可以实现数字化，并通过统一的最佳实践进行管理。”
基于人工智能的结构设计从遮蔽物自动化建模开始，之后扩展到数据库构建，可根据结构尺寸进行定制，进而对建议的桁架、轧制梁和/或柱间距进行预测。在实现自动化之前，遮蔽物的屋顶结构是根据现有的手动设计估算确定的。但在实现自动化流程之后，可以对无数场景以数字化方式进行检查，以确定最佳的屋顶系统。
Hyundai Engineering 开发的三维建模和人工智能自动化设计程序将自动化、预测和优化流程融入工厂工程实践中，通过机器学习扩展 Bentley 的应用程序，从两个工程角度积极利用数字化技术。Dongwon 表示：“首先，将自动化过程中的设计变量和结果建立成数据库，供机器学习使用，从而拓展为人工智能设计。其次，相关部门之间以图纸和文件形式交换的设计信息现在以三维模型数据的形式进行统一管理。”
智能技术推动成本节约和标准化
Hyundai Engineering新开发的土木和建筑厂房结构智能设计系统提高了工作效率，减少了工程师在手动重复性工作上花费的时间。自动化程序将设计变量保存在数字化数据库中，与机器学习技术相结合后，就能打造真正的人工智能设计，能够通过重复性工作持续产生相同的结果。Dongwon 表示：“通过机器学习实现最终的人工智能设计后，推导结果的速度比工程师手动执行任务要快。”最终，精确的集成式三维建模解决方案与智能数字化工作流相结合，可以提供准确的设计信息，并将前端工程设计（FEED）的效率提高至少 30%。它还优化了施工量，通过消除设计错误，将施工设计成本降低 20% 以上。根据 5 年内 50 个投标项目、25 个前端工程设计项目和 20 个执行项目的情况，Hyundai Engineering 预计节省了近 200 万美元的外包成本。
Hyundai Engineering智能技术解决方案的优势不仅在于能够加快工作流和降低成本，还在于其可以扩展和标准化。该公司通过机器学习和预测，创建可用于未来项目的人工智能设计。通过使用遮蔽物人工智能设计自动化程序，该团队创建了包含 1,680 个场景的数据库，并生成了 2700 万个预测模型。在管架设计方面，图纸和文档中的重量和几何数据可以通过数字数据库中的三维模型进行统一，从而实现简化、标准化和智能化的设计流程。Dongwon 表示：“如今，工程师可以根据 Hyundai Engineering实践中积累的数据库来确定他们的结构系统，而不是依靠他们的个人经验和感觉。”
