SPF在工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

彭 津

（中石化上海工程公司，上海 200120）

1 引言

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展，工程項(xiàng)目的交付方式出現(xiàn)了一種新的趨勢(shì)，越來(lái)越多的海內(nèi)外業(yè)主提出，承包商在物理工廠交付的同時(shí)，還要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的交付，各工程公司的傳統(tǒng)管理模式也都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何建立工程設(shè)計(jì)集成平臺(tái)和工程數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工廠設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)和管理的集成化與智能化，增強(qiáng)工程公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力，更好地為總承包項(xiàng)目服務(wù)，已成為各工程公司都必須解決的燃眉之急。

2 SPF概況介紹

SmartPlant Foundation （簡(jiǎn)稱 SPF） 是 Intergraph公司SmartPlant Enterprise體系下的軟件之一，是專門為石化、醫(yī)藥等行業(yè)的各工程公司(EPC)、工廠業(yè)主/運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)的工程信息管理系統(tǒng)。SmartPlant Foundation 能夠?yàn)楣S建立一個(gè)全面的電子化數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)全面涵蓋了廠結(jié)構(gòu)、屬性部件、設(shè)備和文件，貫穿了工廠設(shè)計(jì)、修改、改造、更新等各個(gè)階段。

SmartPlant Foundation作為一款針對(duì)工程信息管理解決方案的基礎(chǔ)平臺(tái)，是SmartPlant Enterprise通用體系結(jié)構(gòu)的主干，可根據(jù)項(xiàng)目需求進(jìn)行模版化的、客戶化的二次開(kāi)發(fā)，為項(xiàng)目的實(shí)施提供了準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)支撐，也為項(xiàng)目數(shù)據(jù)集成交付的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件[1]。

2.1 SPF與SmartPlant Enterprise體系

SmartPlant Enterprise（ 簡(jiǎn) 稱 SPE） 體 系 是Intergraph公司針對(duì)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的一系列軟件包。對(duì)于SPE體系來(lái)說(shuō)，所有的工程數(shù)據(jù)都是信息管理的對(duì)象，SmartPlant Foundation作為整個(gè)SPE體系最基礎(chǔ)的部分，統(tǒng)籌管理工程生命周期中存在的各種數(shù)據(jù)對(duì)象，這些數(shù)據(jù)對(duì)象不僅僅是來(lái)自Intergraph公司的軟件，還包括來(lái)自其它軟件、其它分包商、其它供應(yīng)商以及業(yè)主的各種相關(guān)信息。詳見(jiàn)圖1。

2.2 SPF基礎(chǔ)功能

（1）可用戶化的瀏覽界面

（2）批量數(shù)據(jù)校驗(yàn)和上載

（3）信息管理

①信息分類管理

工廠分解結(jié)構(gòu)（Plant Breakdown Structure, PBS）；

文檔類型結(jié)構(gòu)；

位號(hào)（TAG）類型結(jié)構(gòu)。

②快速查找、查詢和檢索

基于工廠結(jié)構(gòu)或分類方式查詢；

按文檔編碼、修訂號(hào)、屬性檢索；

通過(guò)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系查詢。

③數(shù)據(jù)瀏覽

支持160種格式文件的瀏覽；

圖形的智能瀏覽：圖形到位號(hào)/位號(hào)到圖形；

三維模型瀏覽。

④文檔管理

圖1 SmartPlant Enterprise 體系架構(gòu)

自動(dòng)編碼；

版本狀態(tài)管理；

Check In簽入/ Check Out簽出；

導(dǎo)入/導(dǎo)出。

⑤工作流管理

⑥資料傳遞管理（Transmittals）

文檔分發(fā)正規(guī)化；

文檔查閱日期及跟蹤；

Email通知功能；

資料傳送分發(fā)表。

（4）安全性管理

全程歷史記錄；

用戶訪問(wèn)控制。

3 SmartPlant Foundation在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用方向

3.1 工程設(shè)計(jì)集成平臺(tái)

SmartPlant Foundation利用適配器技術(shù)，通過(guò)文檔和數(shù)據(jù)的收/發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間的實(shí)時(shí)通訊和數(shù)據(jù)交換，對(duì)工程中相關(guān)的各種工程工具加以集成。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)集成的應(yīng)用系統(tǒng)包括SmartPlant P&ID(SP P&ID)、SmartPlant Instumentation(SPI)、SmartPlant 3D(SP3D)、 SmartPlant Electrical(SPEL)。

通過(guò)軟件集成，各專業(yè)軟件間的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳遞、差異比對(duì)、自動(dòng)更新和記錄追蹤。用戶可通過(guò)更新列表(To-Do-List)查看數(shù)據(jù)差異，選擇或放棄更新，無(wú)需手工輸入，從而提高了數(shù)據(jù)的一致性、可靠性、及時(shí)性和可追溯性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的有效管理。

3.2 工程數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

作為一個(gè)工程數(shù)據(jù)管理平臺(tái)（圖2），SmartPlant Foundation能夠?yàn)楣S建立一個(gè)全面的電子化數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，數(shù)據(jù)全面涵蓋工廠結(jié)構(gòu)、屬性部件、設(shè)備和文件，然后通過(guò)SPF的基礎(chǔ)功能以及擴(kuò)展功能來(lái)真正實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化管理。

圖2 SmartPlant Foundation 文檔及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理架構(gòu)

圖3 以位號(hào)（TAG）為核心的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

3.2.1 對(duì)象級(jí)工程數(shù)據(jù)（TAG）管理

與其他電子文檔管理軟件不同，SmartPlant Foundation對(duì)于工程數(shù)據(jù)的管理，是以面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞絹?lái)管理預(yù)設(shè)的各類工程數(shù)據(jù)以及工程數(shù)據(jù)間關(guān)系，管理的核心是“關(guān)系”，而不僅限于工程文檔管理。

作為工程項(xiàng)目中的核心對(duì)象：位號(hào)（TAG），在項(xiàng)目生命周期的各個(gè)階段都起著重要作用，扮演不同角色。通過(guò)對(duì)于設(shè)計(jì)源頭的位號(hào)信息的統(tǒng)一定義，位號(hào)信息可以作為設(shè)計(jì)專業(yè)間、EPC分包商間、與供應(yīng)商以及業(yè)主之間進(jìn)行信息交換的基本單位和信息關(guān)聯(lián)的橋梁和紐帶。

SPF系統(tǒng)中對(duì)于位號(hào)（TAG）信息的管理關(guān)注在以下幾個(gè)方面：

統(tǒng)一的位號(hào)類型劃分；

標(biāo)準(zhǔn)化的位號(hào)編碼定義；

位號(hào)屬性定義；

位號(hào)間關(guān)系的定義；

位號(hào)與其他工程數(shù)據(jù)（例如文檔）之間的關(guān)系。

根據(jù)以上信息，SPF可實(shí)現(xiàn)位號(hào)（TAG）管理平臺(tái)的搭建，用戶可以非常便捷地按設(shè)備位號(hào)精確搜索相關(guān)數(shù)據(jù)，如查詢某設(shè)備的相關(guān)聯(lián)的所有設(shè)備、此設(shè)備的P&ID圖、三維模型圖、儀表設(shè)計(jì)圖以及廠家文檔等。

3.2.2 工程文檔管理

文檔作為工程項(xiàng)目最常見(jiàn)的要素，它是幾乎所有信息管理軟件的管理對(duì)象和要素。SmartPlant Foundation對(duì)于文檔的管理主要通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：

工程文檔管理和分類 (承包商、供應(yīng)商和業(yè)主)；

文檔自動(dòng)編碼；

文檔版本管理；

文檔屬性管理；

文檔與位號(hào)之間關(guān)系管理；

文檔與工廠結(jié)構(gòu)之間關(guān)系管理；

文檔與工作流結(jié)合，實(shí)現(xiàn)審批管理。

4 SmartPlant Foundation在項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

4.1 TEF和Non-TEF

SPE體系中，各工具軟件生成并通過(guò)集成發(fā)布至SPF的位號(hào)和文件分別稱之為TEF Tag、TEF Document；由手工上載的位號(hào)和文件分別稱之為Non-TEF Tag、Non-TEF Document。

4.2 PBS工廠結(jié)構(gòu)策劃

SPF軟件的工廠分解結(jié)構(gòu)統(tǒng)一訂制為Site→Plant→Unit三層結(jié)構(gòu)，在SPF上完成工廠結(jié)構(gòu)的配置的基礎(chǔ)上，分別從SP P&ID、SPI、SPEL中收取邏輯結(jié)構(gòu)、從SP3D收取物理結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)建SPF系統(tǒng)集成平臺(tái)。

4.3 專業(yè)劃分結(jié)構(gòu)

SPF軟件采用業(yè)主和承包商兩套代碼進(jìn)行專業(yè)劃分。

4.4 文檔類型結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)文檔（Design Document）實(shí)行業(yè)主和承包商兩套代碼進(jìn)行劃分；供貨商文檔（Vendor Document）采用承包商的代碼進(jìn)行劃分。

4.5 屬性（Property）和關(guān)聯(lián)（Relationship）

原則上，項(xiàng)目的實(shí)施要最大限度的使用SPE產(chǎn)品自帶的功能和數(shù)據(jù)，但是不可避免地是為滿足項(xiàng)目需求必須額外增加一些自定義屬性或關(guān)聯(lián)。

△ TEF Tag、Non-TEF Tag屬性和關(guān)聯(lián)

圖4中所示位號(hào)（Tag）的屬性包括名稱、描述和來(lái)源，關(guān)聯(lián)包括與位號(hào)類型（Tag Type）和采購(gòu)訂單（PO Number）之間的關(guān)聯(lián)，見(jiàn)圖中下劃線標(biāo)出的藍(lán)色字體。

圖4 位號(hào)屬性/關(guān)聯(lián)的展示（Non-TEF Tag為例）

△ TEF Document、Non-TEF Document屬性和關(guān)聯(lián)

文件的屬性和關(guān)聯(lián)的設(shè)置分為三個(gè)層次：DocMaster、DocRevision和DocVersion。針對(duì)設(shè)計(jì)文檔（Design Document）和供貨商文檔（Vendor Document）分別定義了兩套屬性和關(guān)聯(lián)，并在SPF系統(tǒng)中完成配置，基本覆蓋項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種需求。

△ 基于DocMaster的關(guān)聯(lián)設(shè)定包括與設(shè)計(jì)文檔相關(guān)的單元、專業(yè)類型、文件類型等；

△ 基于DocMaster的屬性包括文檔編號(hào)、標(biāo)題、分工代碼等；

△ 基于DocRevision的屬性包括版本、圖幅、頁(yè)數(shù)、出版日期、傳送單編號(hào)等。

圖5是以某設(shè)計(jì)文件為例的部分屬性和關(guān)聯(lián)的截面，其中關(guān)聯(lián)設(shè)置以藍(lán)色字體顯示。

4.6 關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Relationship Network

SmartPlant Foundation一個(gè)重要特征就是將對(duì)象的位號(hào)和相關(guān)的文檔建立熱點(diǎn)連接（ Hot-Spotted），形成多對(duì)多的關(guān)系。從某一個(gè)位號(hào)（Tag）可以直接看到和它相關(guān)的全部文檔或某一類文檔；反之，也可以從某一個(gè)文檔直接查看到和它相關(guān)的全部位號(hào)或某一類位號(hào)。在Tag-Document基本關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，形成的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)如圖6所示。

4.7 版本控制

SmartPlant Foundation可以存儲(chǔ)文檔全部版本，支持主版本號(hào)加小版本號(hào)的編號(hào)形式，版本號(hào)的結(jié)構(gòu)形式可以由用戶定義。如果文檔發(fā)生修改，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)用戶定義自動(dòng)為該文檔升級(jí)版本號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)用戶進(jìn)行Sign-off的操作發(fā)布正式版本，并以不同的顏色顯示當(dāng)前各版本的狀態(tài)，便于用戶查看。

4.8 工程數(shù)據(jù)信息的快速加載

Data Loader，是SmartPlant Foundation提供的一個(gè)數(shù)據(jù)和文檔批裝載的工具，如圖7所示，用戶可通過(guò)定制的模板生成xml格式的上載文件，并指定該上載文件存放的目錄結(jié)構(gòu)，一次即可將文件和文件包含的數(shù)據(jù)信息裝載入SmartPlant Foundation?，F(xiàn)已定制了14種上載模板，分別匹配采購(gòu)信息、項(xiàng)目文檔、位號(hào)信息、關(guān)聯(lián)信息以及交付信息。

圖5 文件屬性/關(guān)聯(lián)的展示（設(shè)計(jì)文件為例）

圖6 Tag-Document關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖

4.9 項(xiàng)目數(shù)據(jù)交付

項(xiàng)目竣工階段，需將設(shè)計(jì)階段形成的SmartPlant Foundation系統(tǒng)作為一個(gè)數(shù)字化工廠的原始數(shù)據(jù)移交給業(yè)主。

△ TEF交付

通過(guò)SPE各設(shè)計(jì)工具和SPF的整體移交，完成設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、文件、三維模型等設(shè)計(jì)產(chǎn)品的集成交付，包括數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)數(shù)據(jù)（如Schema，symbol，attribute，template等）。

△ Non-TEF交付

Non-TEF交付物包含Non-TEF Tag和Non-TEF Document/Drawing。在數(shù)據(jù)庫(kù)集成交付的基礎(chǔ)上，為

圖7 上載界面

實(shí)現(xiàn)Non-TEF數(shù)據(jù)的交付，定制了11種導(dǎo)出模板，通過(guò)生成報(bào)表的方式將交付文件和文件相關(guān)元數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出。通過(guò)配置，用戶可由勾選索引表、元數(shù)據(jù)和電子文件，按模板格式在指定路徑下完成導(dǎo)出任務(wù)。圖8為設(shè)計(jì)交付文件的導(dǎo)出界面。

4.10 工程數(shù)據(jù)信息瀏覽

SmartPlant Foundation對(duì)信息，包括數(shù)據(jù)和文檔進(jìn)行分類管理，其瀏覽界面采用通用的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，如圖9所示，每一項(xiàng)都有相應(yīng)的圖標(biāo)，方便分類瀏覽。整個(gè)瀏覽界面為多窗口結(jié)構(gòu)，除結(jié)果列表窗口和樹(shù)狀分類窗口外，還有屬性窗口可以直接查看用戶點(diǎn)擊所選擇項(xiàng)的屬性。在樹(shù)形窗口中，SPF提供了9種樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，以方便用戶查詢。

圖9 樹(shù)狀結(jié)構(gòu)

4.11 工程數(shù)據(jù)信息查詢[2]

對(duì)于各種信息用戶除了可以依據(jù)分類原則在樹(shù)狀目錄中直接查找，系統(tǒng)還提供了快速查找(Find)和詳細(xì)查詢(Query)。其中，詳細(xì)查詢(Query)可在彈出的窗體中輸入限制條件進(jìn)行查詢，并可將用戶使用的查詢條件保存下來(lái)，供多次使用或其他人使用，見(jiàn)圖10。

圖10 詳細(xì)查詢(Query)窗體

5 SmartPlant Foundation在項(xiàng)目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用效果

5.1 數(shù)據(jù)的共享性、一致性

利用SPF這個(gè)工程設(shè)計(jì)集成平臺(tái)，各工具軟件之間可以通過(guò)發(fā)布和接收文檔和數(shù)據(jù)，通過(guò)SPF的集成，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)軟件之間數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞，取代目前手工數(shù)據(jù)輸入與傳遞方式，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)的共享性、一致性、正確性和安全性。

5.2 提升文檔管理效率

通過(guò)SPF工程數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)文檔的電子化管理，避免手工管理出現(xiàn)的一系列問(wèn)題，通過(guò)統(tǒng)一的內(nèi)容管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)分散的各類項(xiàng)目文檔集中管理，并從文檔分類、屬性、關(guān)聯(lián)等方面進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃及利用，大大提高了內(nèi)部文檔管理水平。

5.3 全生命周期管理模式

在集中存儲(chǔ)基礎(chǔ)上，對(duì)文檔的制作、審批、發(fā)布、分發(fā)、接收、交付和歸檔的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)了全生命周期工程數(shù)據(jù)的互用和協(xié)同。

5.4 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成交付

SPF工程數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建將位號(hào)作為其核心處理對(duì)象，從這個(gè)核心延伸開(kāi)來(lái)形成了一個(gè)龐大的位號(hào)、文檔和設(shè)備的交互網(wǎng)絡(luò)，加上良好的信息管理配置方案，為工程數(shù)據(jù)的集成交付的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

5.5 提升項(xiàng)目管理水平

SPF在項(xiàng)目中的應(yīng)用大大提高我公司項(xiàng)目信息化建設(shè)的整體投資回報(bào)率，同時(shí)作為項(xiàng)目管理、知識(shí)管理體系的一部分，力求和其他系統(tǒng)整合，取得更大效益。

[1] Intergraph鷹圖公司SmartPlant Foundation應(yīng)用介紹報(bào)告[Z].2009.

[2] Intergraph鷹圖公司SPF Introduction and Administration Course Guide (DSPF-TP-100012A)[Z].2008.