淺談石油化工工程建設項目數(shù)字化交付

中國石化集團有限公司工程部 北京 100728

我國工業(yè)領域工程建設項目大型化發(fā)展趨勢明顯，很多工程實體的規(guī)模已進入世界前列，但工程項目交工方式大多還比較傳統(tǒng)。在信息高速發(fā)展、科技不斷進步的今天，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的應用給工程項目交工方式帶來了新的挑戰(zhàn)，工程數(shù)字化交付勢在必行。

1 相關術語

數(shù)字化工廠的建設，離不開工程建設階段形成的“靜態(tài)信息”和生產(chǎn)運維產(chǎn)生的“動態(tài)信息”。而“靜態(tài)信息”又是“動態(tài)信息”的基礎。在此所探討的工程數(shù)字化和“數(shù)字化交付”，即是對“靜態(tài)信息”進行數(shù)字化創(chuàng)建直至向建設單位移交的過程。

國家標準《石油化工工程數(shù)字化交付標準》GB/T51296-2018給出了“數(shù)字化”、“數(shù)字化交付”和“數(shù)字化工廠”等術語和定義。

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是指應用信息技術，將工程設計、采購、施工等信息轉變?yōu)榻Y構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)組織模型，并運用計算機進行表達、傳輸和處理的過程。

1.2 數(shù)字化交付

數(shù)字化交付是指以工廠對象為核心，對工程項目建設階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交和信息驗收。

1.3 數(shù)字化工廠

數(shù)字化工廠是指由工程建設階段產(chǎn)生的數(shù)字化靜態(tài)信息、運行維護階段產(chǎn)生的數(shù)字化動態(tài)信息、基于工廠對象的關聯(lián)關系及信息管理平臺構成的綜合體。

2 政策環(huán)境及產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求

2018年8月23日，首屆中國國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會在重慶市開幕，國家主席習近平向會議致賀信。習主席指出，我們正處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)的時期，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術日新月異。促進數(shù)字經(jīng)濟和實體經(jīng)濟融合發(fā)展，加快新舊發(fā)展動能接續(xù)轉換，打造新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，是各國面臨的共同任務。

早在2015年12月，工信部、國家標準委共同組織制定了《國家智能制造標準體系建設指南》。該指南圍繞國務院《中國制造2025》中提出的十大重點領域，同時兼顧傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級的需求，提出優(yōu)先在十大重點領域率先實現(xiàn)突破，并逐步覆蓋國內(nèi)各相關領域。

石化行業(yè)作為以流程型為主的能源產(chǎn)業(yè)是其中的重點領域之一。不僅要實現(xiàn)單一技術和裝備的智能化，同時也要實現(xiàn)制造技術和信息技術的深度融合與創(chuàng)新集成。而數(shù)字化工廠正是體現(xiàn)了綜合組織方式的變革，是實現(xiàn)智能工廠建設的基礎。

“智能制造、標準先行”。2017年9月，中國石化集團公司工程部組織編制完成《中國制造2025（石化工程建設篇）》；2018 年 2 月，工信部組織專家評審，確定了石化工程建設標準146項列入《工業(yè)行業(yè)“中國制造2025”標準體系建設方案（總報告）》。行業(yè)標準《石油化工工程建設項目交工技術文件規(guī)定》SH/T3503-2017和國家標準《石油化工工程數(shù)字化交付標準》GB/T51296-2018等就列在其中，成為石油化工工程建設推動中國制造的重要技術支撐。

3 工程數(shù)字化交付是大勢所趨

從某種意義上講，能源企業(yè)對數(shù)字化技術的應用速度與水平，將會決定未來的能源發(fā)展版圖。數(shù)字化技術推動產(chǎn)業(yè)轉型已成為當今極其重要的發(fā)展命題。

近些年，石油化工企業(yè)在利用信息技術，推進數(shù)字化工廠建設方面做了許多卓有成效的探索。如中國石化在燕山、九江、鎮(zhèn)海、茂名等企業(yè)的數(shù)字化管道建設中，以及中國石化工程建設有限公司在元壩、惠州等數(shù)字化交付項目上，都取得了階段性成果。在項目實施過程中，積累、應用工程建設中形成的數(shù)據(jù)信息，同步建設一個和實際工廠相對應的“數(shù)字化工廠”，為工廠投用后經(jīng)營管理、運維升級、更新改造及計算機模擬培訓的數(shù)字化奠定了堅實的基礎。

工程數(shù)字化交付是提升石化生產(chǎn)企業(yè)在全生命周期整體管理水平的重要內(nèi)容。項目前期、設計、采購、施工等“靜態(tài)信息”構成工程數(shù)字化交付的內(nèi)容，加之項目試車和生產(chǎn)運行等“動態(tài)信息”的積累，必將有力地促進“智能工廠”的構建步伐。

4 工程數(shù)字化交付的依據(jù)

中國石油化工集團有限公司工程部積極推動石油化工工程數(shù)字化交付工作。經(jīng)向住建部提出標準編制申請，國家標準《石油化工工程數(shù)字化交付標準》的編制工作于2014年11月啟動，歷時近4年，于2018年9月11日經(jīng)住建部公告，標準編號為GB/T51296-2018，自2019年3月1日起實施。

這項國家標準是由中國石化工程有限公司和中國寰球公司共同主編。編制組吸收了來自中石化、中石油、中海油及相關合資公司等多個工程項目集成化設計經(jīng)驗，進行了工程數(shù)字化交付的專項調研，與建設單位、承包單位等進行了深入的交流，也吸收了國外工程公司及建設單位相關經(jīng)驗。該標準明確了工程數(shù)字化交付要求，基本滿足了從事石油化工工程數(shù)字化交付工作的迫切需要。

這項工作的創(chuàng)新性與前瞻性，得到了中石化、中石油、中海油等相關行業(yè)和單位的廣泛認同，填補了石油化工領域工程建設在數(shù)字化交付無標準可依的空白，切實發(fā)揮了標準的規(guī)范和引領作用。

5 數(shù)字化交付與傳統(tǒng)交工方式的異同

5.1 相同點

數(shù)字化交付中的“靜態(tài)信息”，與現(xiàn)行工程建設檔案一樣，覆蓋工程建設項目全過程，均能提供功能符合性證據(jù)、再現(xiàn)工程項目建設歷程。如，工程建設檔案主要包括：

（1）工程準備階段的立項文件、建設用地征地拆遷文件、招投標文件等；

（2）工程實施階段的工程施工開工、工程中間交接、工程交工驗收等工程文件，設備和材料質量證明文件及材料的檢測與復驗報告，工程聯(lián)絡單、設計變更文件及竣工圖等；

（3）工程竣工驗收階段的工程竣工總結、竣工驗收記錄等。

對于工程實施過程中形成的證據(jù)和竣工圖等，稱為交工技術文件，即行業(yè)標準《石油化工工程建設項目交工技術文件規(guī)定》SH/T3503-2017所規(guī)定的內(nèi)容。工程驗收完成前，交工技術文件移交建設單位后成為工程建設檔案的重要組成。

5.2 不同點

（1）傳統(tǒng)的工程建設項目交工技術文件，均以紙制和（或）電子檔案形式歸檔，雖然工程檔案比較全面但對于生產(chǎn)運維而言還是零散的、不系統(tǒng)的，不能等同于數(shù)字化成果，難以與工程運維期間形成的“動態(tài)信息”協(xié)調配套使用。而數(shù)字化交付信息是經(jīng)系統(tǒng)化、結構化構建而形成的工程數(shù)據(jù)庫。工程數(shù)據(jù)庫用以存儲數(shù)字化設計的模型化、結構化、非結構化的設計成果，進而取代傳統(tǒng)紙質和電子化檔案館，成為基礎資料庫、信息庫。

（2）傳統(tǒng)工程建設項目交工技術文件，是以總承包單位或承包單位為主，在工程驗收前向建設單位移交。建設單位往往在生產(chǎn)運行后得不到建設與運維整合、協(xié)調的完整信息，在改造、擴建工廠過程中不得不做大量的重復工作，如現(xiàn)場地下管線的重新勘測、圖紙的數(shù)字化、模型的重建等。現(xiàn)在，根據(jù)工程數(shù)字化交付的標準要求，總承包單位或承包單位從工程實施之初就要按照建設單位主導的信息系統(tǒng)和工程數(shù)字化交付平臺，進行信息的收錄與積累。

新版行業(yè)標準《石油化工工程建設項目交工技術文件規(guī)定》SH/T3503-2017修訂時，順應了工程數(shù)字化交付的發(fā)展趨勢，本著“誰設計誰負責、誰采購誰負責、誰施工誰負責”的原則，進一步強化了責任，有利于的信息收集和使用。比如竣工圖，前些年的做法是工程竣工時所反映的設計變更單、工程聯(lián)絡單等內(nèi)容，是由施工單位技術人員在紙質圖紙上標記，這樣既不規(guī)范、又不嚴謹，也不利于后續(xù)信息的再利用?，F(xiàn)行標準SH/T3503-2017規(guī)定，如有設計變更單和工程聯(lián)絡單，應由設計單位按相應程序修改形成竣工圖。這樣做：一是保證竣工圖所提供的是最終設計信息，當然，施工單位應同時提供經(jīng)監(jiān)理單位確認的符合性見證施工資料；二是有利于持續(xù)改進，設計單位可避免后續(xù)工程出現(xiàn)類似問題。這樣從設計角度形成自始而終的一體化系統(tǒng)信息。

6 工程數(shù)字化交付的主導和關鍵

6.1 建設單位的主導作用

建設單位在工程數(shù)字化交付中應發(fā)揮主導作用，并應完成下列工作任務：

（1）建立數(shù)字化工廠信息的承載平臺。工程交付信息將被后續(xù)生產(chǎn)運維利用，并應與生產(chǎn)運行、設備管理、風險管理、成本管理等模塊相關聯(lián)。

（2）統(tǒng)一項目分解碼（PBS）和文檔編碼。項目分解碼標識要與資產(chǎn)交付內(nèi)容相對應。

（3）明確每一個交付物的標準、內(nèi)容和界面。

（4）對設備材料進行有效管理，設立通用標準材料等級庫。

6.2 工程設計單位的關鍵作用

工程設計單位在工程數(shù)字化中發(fā)揮“龍頭”作用。工程數(shù)字化交付的關鍵是數(shù)據(jù)集成。工程設計、制造到施工和驗收所形成的“靜態(tài)信息”，程序繁雜，必須要設定歸類原則。

數(shù)字化建設的基礎是三維數(shù)據(jù)模型及設計、制造、施工形成的數(shù)據(jù)文件。建立數(shù)字化模型，就是將所有設計、制造和施工等信息納入并完善工程數(shù)據(jù)移交系統(tǒng)，具備工程數(shù)據(jù)綜合查詢功能，并能為在建工程及復用工程提供數(shù)據(jù)支持。

同時，借鑒集成化設計開發(fā)思路及技術架構，通過交付物平臺，運用數(shù)據(jù)集成技術及文檔管理功能，有效地對工程實施階段所形成的信息依據(jù)三維數(shù)據(jù)模型進行整合，再與其他管理系統(tǒng)相關聯(lián)。

數(shù)字化交付成果不僅能提供工程項目全生命周期各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成共享，而且可以提供全行業(yè)乃至全社會的數(shù)據(jù)共享。

7 工程數(shù)字化交付的內(nèi)容

國家標準GB/T51296-2018明確了交付基礎、交付內(nèi)容與形式、交付過程及交付平臺要求等，規(guī)范了數(shù)字化交付工作，控制了交付質量和水平。

7.1 靜態(tài)信息

明確“靜態(tài)信息”，即在工程設計、制造、施工等工程實施階段產(chǎn)生的信息，為工程數(shù)字化交付的范疇。新版SH/T3503-2017結合了實現(xiàn)數(shù)字化交付和智能工廠建設的需求，注重將工程實施結果性信息列入“靜態(tài)信息”。

工程數(shù)字化交付標準覆蓋工程項目全部內(nèi)容，可按專業(yè)進行梳理，但又不局限于專業(yè)，重在體現(xiàn)工程數(shù)字化的系統(tǒng)性和邏輯性。

工程數(shù)字化后，無論以設備單體位號還是管道編號，均能查詢相關完整、系列化的數(shù)據(jù)信息，并被后續(xù)使用。以冷卻塔為例，通過PID圖可查詢工藝參數(shù)，設計文件中有相應圖紙和變更信息，在3D模型中直觀顯示規(guī)格材質等基本參數(shù)及采購文件訂單信息，制造文件中有制造商信息和材料質量證明文件等，施工文件中有安裝及驗收信息等。這樣按設備單體對象或管道系統(tǒng)以及工藝流程等查詢，每一個數(shù)據(jù)都有其準確的定位，有利于高效管理和運營使用。

7.2 動態(tài)信息

動態(tài)信息是指結合生產(chǎn)運行所產(chǎn)生的信息，是將來進一步建設“智能工廠”的基礎。

8 如何推進工程數(shù)字化交付

8.1 選擇試點，重點突破

利用近年來在數(shù)字化交付項目上不斷探索取得的階段性成果和積累的經(jīng)驗，目前中石化正在以中科煉化一體化、中沙合資聚碳酸酯、古雷煉化一體化為代表的投資超百億項目上，進行著工程數(shù)字化應用的進一步探索和大膽實踐。

8.2 迎接挑戰(zhàn)，落實任務

做好工程數(shù)字化交付工作，必須以包括生產(chǎn)及設備運維全生命周期管理為目標，通盤策劃。需要建設單位為主導，以設計為引領的總承包單位為“龍頭”，項目管理團隊和施工單位、制造供應商、監(jiān)理等參建單位共同參與，分工協(xié)作。

8.2.1 前期階段

該階段提出項目工程信息方案，包括EPC階段各承包商交付文件的數(shù)字格式要求，成果移交模塊和項目管理平臺要求，項目分解碼的原則，交付物信息內(nèi)容及標準，材料等級庫的信息平臺等。在招標文件中明確具備有能力完成數(shù)據(jù)信息建設要求的單位共同參與。

8.2.2 定義階段

該階段完成項目移交模塊和管理平臺的搭建，材料等級庫的項目化，項目分解碼及基礎設計階段的交付物和文件編碼規(guī)則的制定，提出EPC招標文件中的工程信息要求等。

8.2.3 EPC階段

檢查各階段、各承包商提供信息的完整性和準確性。對于EPC總包和E+P+C項目，需要將信息加載到各自的交付物中。

工程交工技術文件是以工程數(shù)字化交付為目標，構成工程靜態(tài)數(shù)據(jù)的重要組成部分。工程數(shù)字化交付為裝置運行等動態(tài)數(shù)據(jù)采集留有接口，通過標準化、模塊化、自動化的轉化等，進而實現(xiàn)智能工廠建設和今后的長遠發(fā)展。