大型石化項目數(shù)字化交付后的應(yīng)用

羅 輯

中國成達工程有限公司 成都 610041

1 常見項目設(shè)計文件移交

目前傳統(tǒng)的項目設(shè)計文件移交是在設(shè)計完成后，工程公司將全部圖紙以PDF格式交付業(yè)主，比如工藝專業(yè)的PID、管道專業(yè)的管道平面圖和空視圖、儀表專業(yè)的儀表數(shù)據(jù)表等。實際只是把原來的紙版文件掃描成電子版，并不能起到信息集成，實時更新的作用。

PID作為工藝專業(yè)的重要指導(dǎo)文件，如果只有PDF文件，業(yè)主無法進行編輯，雖然后期可以將PDF插入至AutoCAD中進行修改，或者直接在PDF文件上進行修改，但是版次控制，圖面修改困難，并且重新輸出的圖紙清晰度不高。

現(xiàn)場進行管道修改時，因為只有管道平面圖和空視圖，不能直觀了解管道的具體位置和走向，一些尺寸進行現(xiàn)場測量也很困難。雖然部分業(yè)主能夠從工程公司拿到施工版模型文件如Smart Plant Review，但由于只能查閱不能修改，現(xiàn)場進行的改造不能及時反映到三維模型中，使可視化模型與現(xiàn)場實際情況偏差越來越大而失去可參考性。另外，隨著改造項目的增加，在相同或相近位置進行的改造會越來越多，現(xiàn)場可用的管位越來越少，而全廠卻沒有一個可供查詢的系統(tǒng)，每一次改造，每一次施工，都必須根據(jù)當(dāng)時現(xiàn)場的情況開展工作。這對改造設(shè)計，尤其是大修時進行的改造設(shè)計埋下了巨大的材料短缺和進度延遲的隱患。

儀表專業(yè)由于沒有可編輯的數(shù)據(jù)表、回路圖等儀表設(shè)計文件，在進行現(xiàn)場修改或新增時，只能在PDF文件上進行修改，儀表總目錄查詢相當(dāng)不便，每次修改都需要對每個回路進行重新設(shè)計，與原有回路的融合較為困難。部分項目在設(shè)計時將DCS接線也做進了數(shù)據(jù)庫，非常便于查詢從現(xiàn)場儀表到DCS的接線情況，但由于交工后無人對數(shù)據(jù)庫進行更新維護，前期設(shè)計時投入的人力物力不能進一步發(fā)掘出更多的價值。

在設(shè)計采購過程中，產(chǎn)生的大量設(shè)備、儀表、管線等信息數(shù)據(jù)及文檔，在大多數(shù)項目中并沒有與設(shè)計文件進行關(guān)聯(lián)，業(yè)主接收設(shè)計文件及廠商資料后，如果需要建立一套關(guān)聯(lián)到設(shè)備、管線和儀表、閥門的查詢系統(tǒng)，則需要花費大量的人力物力去重新搭建。

2 大型石化項目數(shù)字化交付后的應(yīng)用

2000年代初，國內(nèi)某知名石化企業(yè)的某建設(shè)項目由國內(nèi)外頂級石油化工設(shè)計公司組成聯(lián)合團隊進行現(xiàn)場設(shè)計，采用了當(dāng)時最先進的設(shè)計工具，即用Intergraph公司的SPPID進行工藝系統(tǒng)PID的繪制，PDS進行管道模型構(gòu)建，In-tools進行儀表專業(yè)設(shè)計。在設(shè)計準(zhǔn)備階段，業(yè)主就與設(shè)計聯(lián)合體簽訂了現(xiàn)場設(shè)計合同，數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器均設(shè)置在現(xiàn)場，數(shù)百位設(shè)計人員進行現(xiàn)場設(shè)計。設(shè)計過程中，業(yè)主派出代表參與設(shè)計，熟悉三種軟件的使用與基本后臺設(shè)置，為后續(xù)運營維護儲備技術(shù)人才。隨著項目竣工投產(chǎn)，工程公司撤出現(xiàn)場，設(shè)計文件及后臺數(shù)據(jù)庫均整體就地移交給業(yè)主進行管理，業(yè)主成立了自己的設(shè)計部門，并通過招投標(biāo)方式，確定一家國內(nèi)頂級設(shè)計院與業(yè)主共同成立一個設(shè)計團隊參與生產(chǎn)運營階段的改造設(shè)計工作，迄今已運行維護十余年。在項目建設(shè)階段，全廠所有設(shè)備的廠商資料，試驗記錄等相關(guān)設(shè)計，施工、廠商資料均分門別類通過文檔控制系統(tǒng)歸類整理至全廠數(shù)據(jù)系統(tǒng)。進入運營期，數(shù)字化交付后的設(shè)計文件和廠商資料一直由業(yè)主和設(shè)計承包商組成的團隊進行維護，凡是廠里進行的改造，均及時地在原有設(shè)計文件上進行相關(guān)改造設(shè)計，然后反映在設(shè)計文件上，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。改造相關(guān)的廠商設(shè)備資料也及時更新至全廠文控系統(tǒng)，方便相關(guān)人員查找。因此，數(shù)字化交付后的設(shè)計文件、廠商資料對于全廠的技改技措、大修擴建起到了重要的參考指導(dǎo)作用，是全廠工程師的重要工具。

下面具體介紹各項軟件在實際生產(chǎn)運營中所起到的作用。

2.1 文檔一體化系統(tǒng)和數(shù)字化工程信息系統(tǒng)(AVEVA NET)

全廠擁有兩套相對獨立的文檔控制系統(tǒng)對電子文檔進行分類控制。其中文檔一體化系統(tǒng)主要用于發(fā)布正式文件，并將文件分類別、分裝置、分版次按照文件代碼進行歸類存放，文件均為PDF版本，供全廠讀取使用。而數(shù)字化工程信息系統(tǒng)(AVEVA NET)主要存放原始設(shè)計資料，包括設(shè)備數(shù)據(jù)表、計算書、詢價文件、中間文件以及廠商資料(包括產(chǎn)品手冊、檢驗記錄、合格證明等資料)。在系統(tǒng)中，只要輸入設(shè)備位號或者儀表位號就可以將上述所有資料關(guān)聯(lián)起來，非常便于對單臺設(shè)備、儀表進行全方位了解和查詢。該系統(tǒng)可與Intergraph公司的Microstation平臺建立通訊，可以直接調(diào)用SPPID和PDS中的PID和管道模型供用戶瀏覽。在后續(xù)改造過程中，查詢竣工資料、復(fù)用過往設(shè)計、跟蹤改造進度都可以通過這兩套系統(tǒng)的交叉使用快速得到準(zhǔn)確的信息。并且這兩套系統(tǒng)均按裝置、按級別設(shè)置了訪問權(quán)限，便于管理，保障安全。

見我不信，他給我講了當(dāng)下各種扶貧政策，他屬于精準(zhǔn)扶貧一類的。我一時還有些聽不大明白，待他辦了出院手續(xù)回來收拾東西，我說“真的沒花錢？”

2.2 SPPID運行現(xiàn)狀

SPPID自移交業(yè)主以來，作為全廠工藝的指導(dǎo)性文件，一直由設(shè)計團隊進行日常維護。對于平時各裝置提出的一些簡單技改技措，現(xiàn)場設(shè)計人員在SPPID上直接進行設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上進行HAZOP分析和SIS分析，根據(jù)工藝、安全、控制、儀表專業(yè)的審查意見進一步修改發(fā)表。待項目竣工后，根據(jù)現(xiàn)場實際安裝情況完成竣工圖的繪制。

而對于一些業(yè)主設(shè)計團隊沒有能力完成的項目，例如針對裝置的大型改造或擴建項目，則將所涉及的相關(guān)圖紙切出到一個單獨的項目文件夾中，將該部分圖紙的修改權(quán)限交予承包商設(shè)計院，采用現(xiàn)場設(shè)計或者遠程操作的方式進行設(shè)計。待全部設(shè)計完成后，再將項目數(shù)據(jù)庫與總數(shù)據(jù)庫合并。如果遇到現(xiàn)場改造和獨立項目同時使用同一張圖紙時，則通過權(quán)限轉(zhuǎn)移的方式，保證修改在同一張圖紙上體現(xiàn)。

SPPID作為全廠統(tǒng)一的PID平臺，可以讓DCS工藝人員、各裝置工藝專家和設(shè)計部門人員同在最新版次的PID上進行工作和討論。各用戶可以通過數(shù)字化工程信息系統(tǒng)實時查看最新版次的PID，但是只有設(shè)計人員可以使用SPPID進行修改，其余用戶只能查詢。因此，目前SPPID數(shù)據(jù)庫中的PEFS能夠清晰準(zhǔn)確地反映實際工藝流程，并定期發(fā)表，供全廠使用。

2.3 PDS運行現(xiàn)狀

PDS自移交業(yè)主以來，一直隨著全廠改造維護項目的進行不斷修改完善。

針對現(xiàn)場進行的改造項目，現(xiàn)場管道設(shè)計人員直接在PDS中對模型進行編輯修改，隨時生成Smart Plant Review邀請工藝專家、裝置工程師、現(xiàn)場操作人員一起進行模型審查，就改造的管道設(shè)計方案從工藝和現(xiàn)場操作的角度提出專業(yè)意見，讓管道設(shè)計更貼合實際生產(chǎn)工藝的需要。改造項目中，當(dāng)施工人員遇到施工中不清楚的地方時，也可以隨時到設(shè)計人員的電腦上查看模型，避免誤解，保證施工的正確性；在項目實施階段，設(shè)備模型和管道模型均會根據(jù)終版廠商資料進行更新，以保證和現(xiàn)場情況一致。

對于大型改造或擴建項目，管道模型的修改可以要求設(shè)計單位派駐設(shè)計人員進行現(xiàn)場設(shè)計，也可以由設(shè)計單位在其公司所在地完成建模工作后，將模型合并至現(xiàn)場總模型庫中。另外，現(xiàn)場操作人員可以通過數(shù)字化工程信息系統(tǒng)實時查看所管理區(qū)域的SPR模型，與巡線時發(fā)現(xiàn)的實際安裝情況進行對比，發(fā)現(xiàn)不一致的地方可以立即通知設(shè)計人員進行修改。

由于在全廠設(shè)計時期，就將設(shè)備和管道模型搭建得非常細致，并使用物理管架；全廠投運后，對PDS模型的后期維護及時、準(zhǔn)確，目前的PDS模型和現(xiàn)場的相似度在95%以上，相比于剛投產(chǎn)時的模型，具有更高的參考價值。

2.4 In-tools運行現(xiàn)狀

In-tools作為以大型數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的儀表設(shè)計軟件，在設(shè)計中具有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、查找便捷、版次清晰的特點。對于現(xiàn)場改造，在In-tools中可以清楚看出從現(xiàn)場到接線箱、再到端子柜、再到控制柜以及控制柜內(nèi)部卡件和通道的端子號，比傳統(tǒng)查找圖紙更加快捷準(zhǔn)確。對于新增儀表，可以方便參考原有的設(shè)計參數(shù)，延續(xù)原有的設(shè)計風(fēng)格，在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中進行完善，同時避免了數(shù)據(jù)冗余，位號重復(fù)。并且可以根據(jù)需要提取、整合項目設(shè)計、采購、施工中的重要數(shù)據(jù)。由于對In-tools長期良好的維護，從現(xiàn)場儀表到最后的DCS通道分配均準(zhǔn)確地反映在In-tools中，甚至比DCS的廠商文件還要直觀和完善，因此在后續(xù)改造中，業(yè)主和設(shè)計人員不需依賴DCS維護工程師就可以方便而準(zhǔn)確地分配DCS通道和接線箱，而不必因為收集不到全面而準(zhǔn)確的條件影響改造設(shè)計的完善性和準(zhǔn)確性。

2.5 材料設(shè)備編碼系統(tǒng)

對于全廠材料，項目設(shè)計團隊在設(shè)計之初便建立了一套完整的材料設(shè)備編碼系統(tǒng)，將每一種管件、閥門、特殊件均進行了十位編碼，并采用數(shù)據(jù)庫形式，將每個元件的規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)、要求詳細列出。在管道等級表中，每個等級每個尺寸規(guī)格的管件、閥門、螺栓墊片均有對應(yīng)的材料設(shè)備代碼，并與PDS模型數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)，可以從模型中直接導(dǎo)出并統(tǒng)計。除管道外、儀表、電氣的通用材料如Tubing管、電纜，也有各自對應(yīng)的材料設(shè)備代碼。材料設(shè)備代碼數(shù)據(jù)庫作為全廠通用材料規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)計、采購、施工甚至供貨廠商在同一個平臺上工作，大大降低了材料的出錯率，同時也提高了工作的效率。

3 數(shù)字化交付應(yīng)用的優(yōu)勢

從該項目數(shù)字化交付后的實際運行情況來看，利用Intergraph公司的SPPID，PDS和In-tools軟件進行數(shù)字化設(shè)計和移交，并利用AVEVA系統(tǒng)對設(shè)計數(shù)據(jù)進行整合，對全廠運營維保具有非常積極的作用。

首先，由于采用統(tǒng)一的軟件平臺，圖紙的準(zhǔn)確性和一致性能夠得到保證，后續(xù)的增補擴建可以做到無縫連接。目前大型設(shè)計院很多在使用這三個軟件，而業(yè)主因為有原始數(shù)據(jù)庫和模型，可以要求設(shè)計單位在原系統(tǒng)上進行設(shè)計，使用原設(shè)計的材料等級，材料設(shè)備編碼系統(tǒng)以及PID的表示方法，保證修改、擴建前后全廠的一致性。這樣，采用同一種設(shè)計語言進行表達，消除了很多溝通的誤會和障礙，提高了工作的效率和準(zhǔn)確性。

其次，由于有了可以即時更新的SPPID和PDS模型，對于日常的改造項目，業(yè)主內(nèi)部都會先進行PID審查和模型審查，讓現(xiàn)場操作人員在改造項目設(shè)計階段就對變更情況有非常直觀的認識，并且可以根據(jù)實際經(jīng)驗提出自己的建議，改進設(shè)計。

最后，數(shù)字化的PDS模型在進行項目改擴建時，可以提供非常準(zhǔn)確的材料清單，再加上材料設(shè)備編碼系統(tǒng)的配合，就能夠提出準(zhǔn)確的材料采購計劃，這對于節(jié)約大修時間有非常重要的意義。對于年純利潤在數(shù)十億的大型企業(yè)來說，多停車一天，損失就會以千萬計。因此，保證大修時期材料的準(zhǔn)確率，可以大大降低因材料短缺或錯誤所帶來的工期延誤，數(shù)字化交付所帶來的便利在這時特別能夠體現(xiàn)出性價比。

4 結(jié)語

數(shù)字化交付在越來越多的項目中得到應(yīng)用，十多年前進行的項目體現(xiàn)出數(shù)字化交付的巨大優(yōu)越性。隨著近年來在這個領(lǐng)域的不斷探索和積累，數(shù)字化交付及其后續(xù)的應(yīng)用會伴隨著智能化和5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推廣、各專業(yè)同平臺設(shè)計整合而得到更深入的開拓與進步。