工廠材料編碼及軟件應(yīng)用概述

何 慧

（勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)所，山東 東營(yíng)257000）

1 概 況

工程規(guī)模龐大和項(xiàng)目參與者眾多是現(xiàn)代工程項(xiàng)目的主要特征之一。隨之而來(lái)的是項(xiàng)目信息量的巨大和信息交互界面、信息傳遞界面的大幅增多和日趨復(fù)雜化。信息交互界面和傳遞界面的問(wèn)題多發(fā)生在分屬不同組織的項(xiàng)目干系人之間。造成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是組織內(nèi)部采用統(tǒng)一的項(xiàng)目信息分類體系和傳遞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，信息傳遞暢通；而不同組織之間常常因?yàn)樾畔⒎诸愺w系和傳遞標(biāo)準(zhǔn)的不同，產(chǎn)生界面障礙，造成信息傳遞不暢進(jìn)而影響項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

工廠材料編碼技術(shù)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)材料標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范性傳遞信息的有效手段，降低項(xiàng)目成本和項(xiàng)目信息的復(fù)用，滿足設(shè)計(jì)（E）、采購(gòu)（P）、施工（C）的管理需求。

隨著工程信息化的不斷發(fā)展，工廠材料編碼技術(shù)的最終體現(xiàn)——材料數(shù)據(jù)庫(kù)①應(yīng)運(yùn)而生。SPRD（smart plant reference data）是用于創(chuàng)建、維護(hù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)（材料編碼庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)尺寸庫(kù)、管道等級(jí)庫(kù)）的一套軟件，通過(guò)該軟件針對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件如PDS，PDMS，SP3D提供接口數(shù)據(jù)文件［1］，數(shù)據(jù)包括提供材料編碼、材料等級(jí)等，并且為采購(gòu)管理提供數(shù)據(jù)信息。材料數(shù)據(jù)庫(kù)的作用體現(xiàn)在項(xiàng)目的全生命周期中，通過(guò)編碼的基礎(chǔ)作用，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購(gòu)及施工的材料管理。它不但能夠保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量，還可以生成材料的唯一標(biāo)識(shí)碼，對(duì)材料實(shí)現(xiàn)精確管理，在項(xiàng)目中發(fā)揮著重要的作用。

國(guó)內(nèi)一些大型工程公司系統(tǒng)性的研究工廠材料編碼系統(tǒng)較早，已經(jīng)在實(shí)際工程項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工管理等各個(gè)方面展開(kāi)了應(yīng)用，并根據(jù)自身的業(yè)務(wù)特點(diǎn)在不同的工程階段各有側(cè)重點(diǎn)。國(guó)外大多工程公司都有自己創(chuàng)建的編碼規(guī)則，在工程實(shí)際項(xiàng)目過(guò)程中按照確定的編碼規(guī)則結(jié)合各種軟件完成各種工程設(shè)計(jì)和材料管理的職能。到目前為止也已經(jīng)有很多國(guó)外工程公司采用SPRD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，例如Doosan，Devon等。

2 主要技術(shù)

2．1 軟件引入

隨著工程信息化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的工程公司的設(shè)計(jì)采用PDS，PDMS，SP3D等工程三維設(shè)計(jì)軟件。PDS和SP3D是美國(guó)Intergraph公司開(kāi)發(fā)的工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是目前智能工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品，他們都是以材料數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，集成各個(gè)專業(yè)，在同一平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，完成工程的三維模型建設(shè)，為工程現(xiàn)場(chǎng)施工提供保障［2］。

需要三維軟件設(shè)計(jì)的項(xiàng)目越來(lái)越多，建立一個(gè)完整、系統(tǒng)且易于維護(hù)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)勢(shì)在必行，建立數(shù)據(jù)庫(kù)的直接目的是為三維設(shè)計(jì)軟件提供標(biāo)準(zhǔn)的材料等級(jí)數(shù)據(jù)，以保證三維設(shè)計(jì)質(zhì)量及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，滿足項(xiàng)目要求。材料數(shù)據(jù)庫(kù)是全面的覆蓋范圍很廣的可持續(xù)維護(hù)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫(kù)，隨著項(xiàng)目需求數(shù)據(jù)庫(kù)不斷補(bǔ)充完善，可供多個(gè)項(xiàng)目參考使用，所以建立數(shù)據(jù)庫(kù)的另一個(gè)目的就是提高項(xiàng)目級(jí)材料等級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)用率，提高工作效率，降低項(xiàng)目成本。

此外，材料管理在EPC項(xiàng)目中非常關(guān)鍵，而材料數(shù)據(jù)庫(kù)可以為材料管理軟件提供代表材料唯一的標(biāo)識(shí)碼，便于進(jìn)行采購(gòu)、施工等，所以標(biāo)準(zhǔn)材料數(shù)據(jù)庫(kù)另一個(gè)重要目的是為材料管理軟件提供標(biāo)識(shí)碼，便于EPC項(xiàng)目后期材料的采購(gòu)及施工管理，這也是材料編碼庫(kù)的一大組成部分，而SPRD是用于創(chuàng)建、維護(hù)材料編碼庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)尺寸庫(kù)、管道等級(jí)庫(kù)的一套軟件，它的基本功能就是創(chuàng)建并維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以根據(jù)需求建立公司級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)和項(xiàng)目級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2．2 技術(shù)方法

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立需要遵循一定的規(guī)則，使材料等級(jí)表中的各種管子、管件及閥門(mén)等屬性特征按照編碼規(guī)則轉(zhuǎn)換成帶有特殊意義的字母／數(shù)字的組合，數(shù)據(jù)庫(kù)將對(duì)這些編碼進(jìn)行維護(hù)和管理，規(guī)則主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）編碼屬性。材料編碼主要屬性信息／管理屬性包括：材料標(biāo)準(zhǔn)、制造標(biāo)準(zhǔn)、壓力等級(jí)、端面類型等。材料編碼是一組有特殊意義的字母／數(shù)字的組合。

（2）編碼規(guī)則。進(jìn)行編碼的前提是需要一套編碼規(guī)則，國(guó)內(nèi)外各個(gè)工程公司采用的編碼規(guī)則不盡相同，但所起的作用都一樣，規(guī)定了各個(gè)碼所代表的屬性，材料編碼就是根據(jù)元件屬性分類在編碼規(guī)則中找出所代表的字母／數(shù)字組合形成的。

（3）編碼結(jié)構(gòu)。材料編碼由各個(gè)屬性按照編碼規(guī)則進(jìn)行排列，在建碼的過(guò)程中，根據(jù)具體的元件屬性從編碼規(guī)則中找出代表這些屬性的碼，并將這些碼組合在一起，就構(gòu)成了材料編碼。

根據(jù)一定的編碼規(guī)則在SPRD中可以由系統(tǒng)創(chuàng)建生成材料編碼，形成材料編碼數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)編碼的描述在創(chuàng)建材料屬性時(shí)同時(shí)建立，并且在生成編碼的同時(shí)由系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則組合，其中材料編碼的短描述是對(duì)材料的簡(jiǎn)單描述，供專業(yè)技術(shù)人員使用；長(zhǎng)描述是對(duì)材料的完整描述，供采購(gòu)等其他人員使用。

材料編碼可以表示某一類材料，但是細(xì)化到工程設(shè)計(jì)和采購(gòu)時(shí)需要使用材料的標(biāo)識(shí)碼，而材料的標(biāo)識(shí)碼是由材料編碼加公稱尺寸（即公稱直徑和壁厚）組成，這樣就可以應(yīng)用到具體哪個(gè)管道元件以及掛接某一管道元件的外形尺寸信息。

SPRD中除了存有編碼的數(shù)據(jù)庫(kù)以外，還有一部分更為重要的滿足三維配管設(shè)計(jì)的尺寸信息數(shù)據(jù)庫(kù)，共包含以下類型：公稱直徑表、外徑表、變徑表、支管表、標(biāo)準(zhǔn)壁厚表、標(biāo)準(zhǔn)尺寸表、其他尺寸表、編碼尺寸表、項(xiàng)目等級(jí)用管道元件規(guī)格過(guò)濾表。

材料的編碼與上述各種尺寸表有各種規(guī)則和關(guān)聯(lián)方式，構(gòu)成各種復(fù)雜的關(guān)系。

根據(jù)工程設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，應(yīng)用已有的編碼庫(kù)和尺寸庫(kù)建立管道等級(jí)，將設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。建立三維配管數(shù)據(jù)接口，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程的復(fù)用設(shè)計(jì)。

2．3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

以工廠材料編碼技術(shù)為基礎(chǔ)所創(chuàng)建的材料數(shù)據(jù)庫(kù)集編碼信息、尺寸信息等各種數(shù)據(jù)為一體，按照各種規(guī)則進(jìn)行存儲(chǔ)和銜接，并根據(jù)項(xiàng)目不同階段的需求可以隨時(shí)從中提取數(shù)據(jù)信息，規(guī)范化的輸入輸出，滿足工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)需求。

2．3．1 材料數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)、全面、龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)

材料數(shù)據(jù)庫(kù)是全面的、覆蓋范圍很廣的可持續(xù)維護(hù)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫(kù)，囊括了 GB，SH，SY，JB、HG，ISO，ASME，API，BS，EN，DIN 等國(guó)內(nèi)國(guó)外多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)信息，隨著項(xiàng)目需求數(shù)據(jù)庫(kù)不斷補(bǔ)充完善，供多個(gè)項(xiàng)目重復(fù)利用，材料數(shù)據(jù)庫(kù)的完善和項(xiàng)目的重復(fù)利用是相輔相成的過(guò)程。

2．3．2 材料數(shù)據(jù)庫(kù)信息貫穿EPC整個(gè)過(guò)程

以往數(shù)據(jù)庫(kù)建立后只針對(duì)具體的單個(gè)項(xiàng)目使用，并且一般只給三維設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)，便于三維建模，而在集成系統(tǒng)中材料數(shù)據(jù)庫(kù)作為設(shè)計(jì)、采購(gòu)及施工的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，它不但能夠?yàn)槿S設(shè)計(jì)提供可靠系統(tǒng)的材料庫(kù)，保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量，還能夠根據(jù)要求生成代表材料的唯一標(biāo)識(shí)碼，并傳遞給采購(gòu)和施工現(xiàn)場(chǎng)管理軟件，對(duì)工程材料進(jìn)行全生命周期的管理，在項(xiàng)目中發(fā)揮著重要的作用。

2．3．3 提高材料數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)用率

以往的設(shè)計(jì)都是遇到具體項(xiàng)目，根據(jù)具體項(xiàng)目情況從零開(kāi)始創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，不能很好地參考以前項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，大大降低了數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)用率，降低工作效率，加大了人工成本，而集成系統(tǒng)的材料數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)系統(tǒng)的、全面的數(shù)據(jù)庫(kù)，遇到具體項(xiàng)目時(shí)可以根據(jù)項(xiàng)目要求參考數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改、補(bǔ)充，大大提高了材料編碼和材料等級(jí)的復(fù)用率，提高了工作效率，節(jié)約了成本。

2．3．4 保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、唯一性

以往數(shù)據(jù)庫(kù)的建庫(kù)都是單一的數(shù)據(jù)庫(kù)，只能局限于本項(xiàng)目使用，并且數(shù)據(jù)都是根據(jù)具體項(xiàng)目重新錄入，所以不能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確唯一，而集成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是統(tǒng)一錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體項(xiàng)目直接采用，大部分?jǐn)?shù)據(jù)不用再重新錄入，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證三維模型質(zhì)量。

2．3．5 便于數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)管理

隨著項(xiàng)目的增多，材料標(biāo)準(zhǔn)的修改，材料數(shù)據(jù)庫(kù)需要隨時(shí)補(bǔ)充數(shù)據(jù)，完善數(shù)據(jù)庫(kù)，物理尺寸庫(kù)等，由于數(shù)據(jù)庫(kù)非常龐大，所以管理維護(hù)至關(guān)重要，直接影響三維配管數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，需要專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，而SPRD作為一個(gè)專門(mén)創(chuàng)建與維護(hù)的軟件，它能很好地管理、儲(chǔ)存、錄入數(shù)據(jù)，操作方便，安全性高，做到了數(shù)據(jù)維護(hù)的系統(tǒng)化、規(guī)范化。

2．3．6 SPRD軟件建庫(kù)規(guī)范系統(tǒng)

以往的建庫(kù)（比如PDS建庫(kù)），都是直接操作數(shù)據(jù)表，進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、關(guān)聯(lián)及查詢等工作，由于其不是圖形化界面，建庫(kù)、查錯(cuò)及修改等工作非常繁瑣，并且容易出錯(cuò)，另外以代號(hào)編碼為索引，關(guān)系查找復(fù)雜，而SPRD作為一個(gè)專門(mén)建庫(kù)的軟件，界面友好，能很好的做到管理、儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)錄入工作，錯(cuò)誤檢查方便快捷，提高工作效率，并且可以在庫(kù)中制定各種規(guī)則，采用規(guī)則驅(qū)動(dòng)制約三維配管，保證配管質(zhì)量。

2．3．7 配有其他三維設(shè)計(jì)軟件接口

通過(guò)SPRD建立的材料數(shù)據(jù)庫(kù)不但可以給SP3D軟件提供所需數(shù)據(jù)，還開(kāi)發(fā)了與其他設(shè)計(jì)軟件的接口，例如國(guó)際上常用的三維設(shè)計(jì)軟件PDS及PDMS等，可根據(jù)業(yè)主需求選擇不同的三維設(shè)計(jì)軟件使用同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行建模，做到一庫(kù)多用，既方便快捷，又節(jié)約成本。

3 軟件技術(shù)水平及發(fā)展

材料編碼體系的建設(shè)，主要在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期內(nèi)為設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工提供統(tǒng)一的材料編碼，對(duì)設(shè)計(jì)集成、多項(xiàng)目統(tǒng)一集中采購(gòu)、施工管理均具有重要意義。

通過(guò)幾個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目的檢驗(yàn)，材料編碼數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)得到了成熟的運(yùn)用，從技術(shù)層面上講已經(jīng)完全適用于各種項(xiàng)目建立工程材料等級(jí)的需要，涵蓋目前工程應(yīng)用較多的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，并且最重要的是由于材料編碼規(guī)則具備唯一性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，可以根據(jù)各種不斷涌現(xiàn)的新型項(xiàng)目的需要對(duì)材料編碼數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)展和補(bǔ)充，軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)理念也賦予了編碼擴(kuò)展使用的無(wú)限生命力，從而使材料編碼技術(shù)具有無(wú)限的發(fā)展空間，也顯示了軟件強(qiáng)大的工程適用性。

隨著信息化建設(shè)的不斷加快，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式勢(shì)必將遭到淘汰，現(xiàn)在項(xiàng)目基本上都采用三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，并且隨著軟件不斷地開(kāi)發(fā)，集成化的要求越來(lái)越高，而數(shù)據(jù)庫(kù)是設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，貫穿整個(gè)流程，為其提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，并且材料編碼數(shù)據(jù)庫(kù)可以做到多個(gè)項(xiàng)目使用參考；在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，材料編碼數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)項(xiàng)目類型的需求而不斷地日益完善和擴(kuò)充，以滿足更多項(xiàng)目的需求；由于標(biāo)準(zhǔn)修訂及工程需求，編碼數(shù)據(jù)庫(kù)信息可能修改或增加，故需要專門(mén)技術(shù)人員進(jìn)行維護(hù)，以保證數(shù)據(jù)及時(shí)更新、全面、準(zhǔn)確。由于編碼數(shù)據(jù)庫(kù)作為設(shè)計(jì)，采購(gòu)及施工的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化、系統(tǒng)化及其維護(hù)管理也是至關(guān)重要的。

4 結(jié)束語(yǔ)

材料編碼技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)是三維設(shè)計(jì)軟件及工程材料管理的基礎(chǔ)，隨著智能工廠設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，材料編碼技術(shù)作為基礎(chǔ)性的技術(shù)根基也將得到廣闊的發(fā)展空間。

注：

① 張 延 濱．Standard Database for Smart Plant Reference Data：11．

［1］ 陳曦．PDS和PDMS材料參考數(shù)據(jù)庫(kù)的工程應(yīng)用［J］．石油化工設(shè)計(jì)，2007，24（3）：40－43．

［2］ 張德姜，王懷義，劉紹葉．石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)：第一篇設(shè)計(jì)與計(jì)算［M］．北京：中國(guó)石化出版社，2009：478－480．