石油化工工程工藝管道高效施工全過程創(chuàng)新管理研究

楊 森，王建民，薛防震，楊萬順

中國石油天然氣第一建設(shè)有限公司，河南洛陽 471023

石油化工工程工藝管道施工過程中，受制因素較多，諸如圖紙料表、采購、倉儲(chǔ)管理、防腐作業(yè)、管道預(yù)制、焊接工藝、閥門試壓、現(xiàn)場安裝、無損檢測、交工資料等，任何因素都可能影響正常施工，因此工藝管道施工是石油化工工程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，事關(guān)整個(gè)工程的成敗，是施工全過程管理的重中之重。

國內(nèi)眾多學(xué)者對石油化工工藝管道施工管理從多個(gè)方面開展研究。洪駿[1]認(rèn)為：焊接流程不暢、安裝施工質(zhì)量不高等問題會(huì)影響施工質(zhì)量，埋下安全隱患，建議通過選擇高質(zhì)量材料、加強(qiáng)施工質(zhì)量控制等措施來消除潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。劉放[2]研究了管段預(yù)制、焊接過程、管道防腐、閥門安裝、工程施工變更等問題的解決措施。王磊[3]從改善管道布置方法、注意管道組件的安裝方式、注意施工方案的靈活調(diào)整等方面著手解決管道施工中的問題。高峰[4]認(rèn)為要結(jié)合工程設(shè)計(jì)和各種資料知識(shí)對管道安裝中出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行及時(shí)解決，做到預(yù)防為主、防治結(jié)合，對管道施工進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控。王偉[5]分析了管道施工管理的前期準(zhǔn)備重點(diǎn)、過程管理重點(diǎn)，指出管道預(yù)制、焊接、進(jìn)度及施工圖紙管理中的問題，提出要不斷完善、創(chuàng)新科學(xué)的管理思路及施工方法來應(yīng)對。

隨著國家對石油煉化行業(yè)準(zhǔn)入的放開，近年來各類工程開始大規(guī)模投資建設(shè)，呈現(xiàn)出規(guī)模大、工期短、質(zhì)量要求高、施工管理難度高、施工交叉作業(yè)多等特點(diǎn)，如果仍然按照傳統(tǒng)管道施工管理模式，工程將不能按期完工。因此，從改變管理模式入手以適應(yīng)當(dāng)前煉化工程特點(diǎn)，提出工藝管道高效施工全過程管理模式（簡稱ECP）。

1 ECP定義

ECP是指以管道單線圖為主線，貫穿于圖紙料表、采購、倉儲(chǔ)、防腐、管道預(yù)制、安裝、無損檢測、交工資料等工藝管道施工的各管理環(huán)節(jié)，通過工藝管道高效施工全過程管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工全過程的管理，并采用各類管理工具和管理方式提高效率及效益的管理模式，主要具有以下四方面特征。

（1）全過程管理。對工藝管道施工的圖紙料表、采購、倉儲(chǔ)、防腐、管道預(yù)制、安裝、無損檢測、交工資料等各環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，借助管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全過程管理。

（2）信息共享。根據(jù)共有信息“管道單線圖”構(gòu)建管理流程，將各環(huán)節(jié)信息有機(jī)串聯(lián)起來，通過管道單線圖可以查詢各類信息，實(shí)現(xiàn)信息共享。

（3）新管理方式。施工全過程的每個(gè)環(huán)節(jié)采用新管理方式，例如：自動(dòng)生成料表，快速采購模式，主動(dòng)配料、備料、發(fā)放，倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓一體化管理，預(yù)制機(jī)動(dòng)焊、焊接全過程管理，試壓包管理，自動(dòng)歸集生成交工資料等。

（4）高效。通過采用信息化手段和創(chuàng)新管理方式，提高工藝管道施工全過程管理效率。

2 ECP與傳統(tǒng)管理模式主要區(qū)別

ECP與傳統(tǒng)管理模式相比，在管理內(nèi)容、管理流程、管理應(yīng)用以及管理效率上具有環(huán)節(jié)少、高效等特點(diǎn)，具體見表1。

3 ECP創(chuàng)新管理內(nèi)容

3.1 由人工核料轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別管道單線圖生成料表

施工企業(yè)收到設(shè)計(jì)單位提供的施工圖紙一般都需要人工核料，效率及精準(zhǔn)度較低。為了能夠快速提報(bào)精準(zhǔn)的料表，通過計(jì)算機(jī)代碼編程，實(shí)現(xiàn)了PDF版管道單線圖的自動(dòng)識(shí)別，并快速生成EXCEL版料表，減少了施工圖人工核料所耗費(fèi)的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間。圖紙升版后，也可以自動(dòng)校驗(yàn)之前版本的料表，生成缺口計(jì)劃或超領(lǐng)計(jì)劃。

表1 ECP與傳統(tǒng)管理模式對比

3.2 由“一單一采”模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俨少從Ｊ?/h3>

推行“集中定價(jià)、分散訂貨”的快速采購模式，即“框架協(xié)議+采購訂單”。在項(xiàng)目前期根據(jù)分析各類管道物資的特性以及總體采購數(shù)量，編制框架協(xié)議招標(biāo)文件，通過一次公開招標(biāo)方式，確定多家框架協(xié)議供應(yīng)商、價(jià)格清單以及調(diào)價(jià)辦法；在收到料表后，不再執(zhí)行高頻采購程序工作，而是直接按照框架協(xié)議價(jià)格清單及調(diào)價(jià)辦法發(fā)采購訂單訂貨。這種快速采購模式，有利于降低整體采購價(jià)格水平，有利于借助供應(yīng)商庫存減輕自身庫存管理壓力，更有利于縮短采購周期。

3.3 倉儲(chǔ)管理由“被動(dòng)發(fā)料”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)配料、備料、發(fā)放”管理模式

傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理模式，施工隊(duì)根據(jù)需用計(jì)劃領(lǐng)料，倉儲(chǔ)管理員根據(jù)需用計(jì)劃中工程、裝置、分區(qū)、物料等信息在倉庫獲取對應(yīng)物資后發(fā)料，這種模式下倉儲(chǔ)管理員只能按計(jì)劃被動(dòng)發(fā)料。而主動(dòng)配料、備料的管理模式能夠?qū)}庫物料信息（比如物資管理屬性信息、貨位信息）與施工計(jì)劃關(guān)聯(lián)，通過計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，確定最優(yōu)配料方案；材料預(yù)留后生成領(lǐng)料單，指導(dǎo)施工隊(duì)領(lǐng)料。

首先，定義施工優(yōu)先級。物資部門以施工周進(jìn)度計(jì)劃為依據(jù)確定需配料的單線圖，根據(jù)施工所處的預(yù)制、安裝等不同階段，確定需要配料發(fā)放的材料。根據(jù)工程進(jìn)度，按焊接寸口當(dāng)量最大、重要管道材料確保、試壓工藝包材料保證以及施工特殊要求等原則設(shè)置配料的優(yōu)先順序，確定施工優(yōu)先級。其次，明確配料倉庫。按照同一項(xiàng)目各裝置間材料是否可相互調(diào)用或不同項(xiàng)目之間材料能不能調(diào)用的原則配料。配料時(shí)，物資部門以單線圖所屬的項(xiàng)目為依據(jù)選定配料倉庫。最后，通過計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化計(jì)算進(jìn)行配料，確定配料結(jié)果及材料預(yù)留。按施工優(yōu)先級生成最佳配料方案，存在材料缺口的，自動(dòng)生成材料缺口清單，現(xiàn)場配料功能如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場配料功能對比

從圖1可以看出，傳統(tǒng)物資管理模式只能配1個(gè)管段圖的物料，而計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化配料可以配2個(gè)及以上管段圖的物料。

3.4 倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓一體化管理模式

傳統(tǒng)模式下倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓工作流程的特點(diǎn)是環(huán)節(jié)多、流程長、需要進(jìn)行多個(gè)單位之間流轉(zhuǎn)以及辦理多次出庫手續(xù)；場地布置特點(diǎn)是各單位分散布置，各自建立廠房等臨時(shí)用設(shè)施，并配置行車、叉車、起重機(jī)等轉(zhuǎn)運(yùn)及裝卸機(jī)械設(shè)備，倉庫和其他場地之間物資交互流動(dòng)頻次高；管理機(jī)制特點(diǎn)是管理主體多，各自管理場地、管理環(huán)節(jié)多，職能重疊，工作界面模糊。基于傳統(tǒng)模式特點(diǎn)，從工作流程、場地布局及管理機(jī)制等方面構(gòu)建一體化管理模式進(jìn)行優(yōu)化。

3.4.1 工作流程一體化

基于一體化模式，從工作環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)、人員配置等方面優(yōu)化倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓等工作流程。優(yōu)化后，多次出庫變?yōu)橐淮纬鰩?，倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓等多個(gè)單位之間的流程轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)單位內(nèi)部的流程（見圖2）；物資轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)銳減；多個(gè)單位的管理人員數(shù)量精簡；傳統(tǒng)預(yù)制方式轉(zhuǎn)變?yōu)楣S化預(yù)制。

圖2 優(yōu)化后工作流程

3.4.2 場地布局一體化

從場地的分散布置與集中布置對比（見圖3）可以看出：基于一體化模式，通過集中布置，把物流經(jīng)過的各個(gè)環(huán)節(jié)中所使用的場地及其配套的設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一布局、統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)及裝卸機(jī)械設(shè)備的共享，減少倉庫和其他場地之間物資交互流動(dòng)頻次，減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)。

3.4.3 組織機(jī)構(gòu)、倉儲(chǔ)及預(yù)制任務(wù)等一體化

組織機(jī)構(gòu)一體化，就是在工藝管道施工過程中由不同單位管理的各物流環(huán)節(jié)優(yōu)化成由一個(gè)單位的不同部門來管理。通過采用新的管理手段，比如“主動(dòng)配料、備料”管理模式和按周施工計(jì)劃發(fā)料給施工隊(duì)，將原來的業(yè)主一級庫、施工單位二級庫和施工隊(duì)三級庫，優(yōu)化為由施工單位管理的具備一、二、三級庫的功能或二、三級庫的功能集中庫，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)一體化管理模式。通過將分散到各施工隊(duì)承擔(dān)的工藝管道預(yù)制任務(wù)進(jìn)行集中，優(yōu)化成由預(yù)制施工隊(duì)通過專業(yè)化設(shè)備以工廠化預(yù)制方式承擔(dān)全部的預(yù)制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制任務(wù)一體化管理模式。

圖3 場地分散布置與集中布置對比

3.5 管道高效預(yù)制管理

主要從兩個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新：預(yù)制管道與現(xiàn)場安裝需求高度關(guān)聯(lián)，預(yù)制機(jī)動(dòng)焊模式。

3.5.1 預(yù)制管道與現(xiàn)場安裝需求高度關(guān)聯(lián)

在配料、備料的倉儲(chǔ)管理模式下，物料出庫全部依據(jù)施工計(jì)劃，并按照單線圖配料、備料后發(fā)放施工隊(duì)，施工所領(lǐng)即現(xiàn)場安裝所需，保證了預(yù)制管道與現(xiàn)場安裝需求的一致性。

3.5.2 預(yù)制機(jī)動(dòng)焊管理模式

經(jīng)過實(shí)踐中的摸索，在管道施工前期場地規(guī)劃中應(yīng)建立露天和室內(nèi)管道預(yù)制場，通過專業(yè)裝備完成管道下料、組對、打底、填充、蓋面工作。

預(yù)制機(jī)動(dòng)焊管理模式是由操作工通過帶鋸床、火焰/等離子切割機(jī)、坡口機(jī)等專業(yè)裝備完成下料工作，施工隊(duì)完成組對和手工氬弧焊打底工作，通過機(jī)動(dòng)焊自動(dòng)完成填充、蓋面工作。這種管理模式符合施工企業(yè)實(shí)際，又能大力提升管道預(yù)制效率及焊接質(zhì)量。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，每個(gè)焊工手工焊約20 in/d（1 in=25.4 mm），每臺(tái)機(jī)動(dòng)焊工作量約200 in/d。

國內(nèi)很多施工企業(yè)嘗試進(jìn)行管道自動(dòng)焊流水線預(yù)制，但基本收效甚微，不符合現(xiàn)場施工實(shí)際情況，部分原因是施工現(xiàn)場每天預(yù)制的管道口徑規(guī)格是分散的，很難集中統(tǒng)一，管道自動(dòng)焊機(jī)工裝更換占據(jù)了大量時(shí)間，流水線作業(yè)效率很難發(fā)揮。

3.6 管道焊接全過程管理

傳統(tǒng)管道焊接管理的突出問題就是工作效率低下、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)困難。經(jīng)過管理實(shí)踐摸索與應(yīng)用，從提高工作效率和提升數(shù)據(jù)管理手段方面進(jìn)行創(chuàng)新。

提高工作效率方面：根據(jù)管道單線圖每日完成焊口數(shù)量，將技術(shù)員每天重復(fù)性的探傷委托工作，通過計(jì)算機(jī)程序代碼自動(dòng)生成探傷日委托，減輕技術(shù)員每天重復(fù)工作量。

提升數(shù)據(jù)管理方面：將焊工信息、焊縫信息、坡口檢測委托單、坡口檢測結(jié)果、無損檢測申請單、無損檢測委托單、焊后熱處理委托單、布氏硬度檢測委托單、返修焊后熱處理委托單、焊后熱處理報(bào)告等信息，按管道單線圖作為源頭通過管理信息系統(tǒng)自動(dòng)歸集信息。管道焊接流程見圖4。

圖4 管道焊接管理流程

3.7 管道試壓包管理

管道試壓工作以管道施工過程相關(guān)數(shù)據(jù)資料作為支撐，如果數(shù)據(jù)資料不齊全，就無法正常開展試壓工作。通過建立試壓包管理機(jī)制（見圖5），將管道施工過程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類歸集，實(shí)時(shí)反饋試壓包內(nèi)管道的焊接完成情況、探傷情況、焊口熱處理情況等，快速生成試壓所需資料，保證試壓工作的開展。

3.8 交工資料自動(dòng)歸集管理

以管道單線圖為主線關(guān)聯(lián)料表、采購、合同、入出庫、合格證、管道預(yù)制、現(xiàn)場安裝、探傷委托等各類數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)歸集管理，生成交工資料，節(jié)省了大量人力的同時(shí)確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。試壓工作開始時(shí)以試壓包為單位提交交工資料，通過試壓包批量打印功能，提高了工作效率，縮短了交工資料編制時(shí)間。

圖5 管道試壓包管理

4 ECP創(chuàng)新管理流程

在傳統(tǒng)施工過程管理流程基礎(chǔ)上，在計(jì)劃管理、采購模式、倉儲(chǔ)管理、倉儲(chǔ)防腐一體化管理、管道預(yù)制、現(xiàn)場安裝等流程上進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，見圖6。

圖6 管道施工全過程創(chuàng)新管理流程

5 ECP創(chuàng)新管理應(yīng)用

為了保證創(chuàng)新管理內(nèi)容及管理流程在項(xiàng)目管理中得到應(yīng)用，與軟件公司開發(fā)出了工藝管道高效施工全過程管理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)以管道單線圖為主線，貫穿于料表、物資計(jì)劃、采購實(shí)施、倉儲(chǔ)管理、防腐作業(yè)、管道預(yù)制、現(xiàn)場安裝以及交工資料管理等方面。

系統(tǒng)功能包括PDF管道單線圖自動(dòng)識(shí)別生成料表，框架協(xié)議+采購訂單的快速采購，物資配料、備料，倉儲(chǔ)、防腐、預(yù)制、閥門試壓一體化收發(fā)管理，焊接信息全過程管理，試壓包管理，交工資料管理等功能。解決了施工企業(yè)各專業(yè)管理系統(tǒng)之間信息無法共享、存在信息孤島的局面，實(shí)現(xiàn)了工藝管道高效施工全過程管理。

6 ECP創(chuàng)新管理效率

通過工藝管道施工的創(chuàng)新管理內(nèi)容、創(chuàng)新管理流程、創(chuàng)新管理應(yīng)用，全面提升工藝管道施工全過程管理效率和效益。經(jīng)過在筆者所在公司多個(gè)項(xiàng)目部施工現(xiàn)場應(yīng)用以及工效測算，管理效率提升情況見表2。

表2 管理效率提升情況

7 結(jié)束語

工藝管道施工是石油化工工程中最重要的環(huán)節(jié)，經(jīng)過項(xiàng)目管理實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累形成了ECP管理模式，對同類施工企業(yè)在工藝管道施工管理上具有借鑒意義和應(yīng)用價(jià)值。