SPI軟件在EPC項目儀表回路包管理和回路測試中的應(yīng)用

魏玉洪

(中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司，北京 100029)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，信息、網(wǎng)絡(luò)、控制和計算機(jī)等新技術(shù)不斷在工業(yè)控制領(lǐng)域得到應(yīng)用，石油化工工程的大型化、復(fù)雜化、智能化和聯(lián)合化，石化裝置工藝技術(shù)、控制技術(shù)和專利工藝包的復(fù)雜性，使得儀表回路包(Instrument Loop Package)管理和回路測試工作量巨大，管理較困難。在大型石化EPC承包項目儀表回路包管理和回路測試工作中依靠計算機(jī)輔助設(shè)計AutoCAD技術(shù)及Office辦公自動化軟件明顯存在不足，基于數(shù)據(jù)庫原理的SPI(SmartPlant Instrumentation)儀表工程設(shè)計與管理軟件為核心的應(yīng)用，滿足了業(yè)主的要求和工程項目建設(shè)的需要，中石化煉化工程(集團(tuán))股份有限公司(SEG)在沙特大型石化EPC承包項目中儀表回路包管理和回路測試工作逐步得到廣泛應(yīng)用。

1 儀表回路包管理和回路測試的要點(diǎn)

1.1 儀表回路包的定義和內(nèi)容

在國際石化工程建設(shè)管理中常使用儀表回路包這個術(shù)語，儀表回路包是每個儀表回路內(nèi)所有相關(guān)的設(shè)計文件、安裝檢查記錄、測試記錄、更改及尾項清單、特殊儀表廠家數(shù)據(jù)表或說明書等組成的交工資料，內(nèi)容涵蓋全面。以遠(yuǎn)傳儀表回路包基本內(nèi)容為例，見表1所列。

1.2 儀表回路包的管理程序

一般由EPC承包商組織設(shè)計和工程技術(shù)人員提出回路包的定義、系統(tǒng)劃分、基本包的組建內(nèi)容，經(jīng)項目業(yè)主或管理承包商(PMC)審定。項目建設(shè)各方都成立組織機(jī)構(gòu)，形成回路包管理團(tuán)隊，進(jìn)行人員分工、責(zé)任劃分，按照主要工作流程有效運(yùn)行，同時業(yè)主和承包商相應(yīng)配備對應(yīng)人員開展工作。儀表回路包管理和回路測試的主要工作流程如圖1所示。

圖1 儀表回路包管理和回路測試的主要工作流程示意

表1 遠(yuǎn)傳儀表回路包基本內(nèi)容文件

2 SPI簡介

2.1 SPI軟件組成和功能

Intools軟件(以下簡稱“Intools”)，即現(xiàn)在的SPI軟件，是美國Intergraph(鷹圖)公司專門為工廠業(yè)主、運(yùn)營商和工程公司設(shè)計的儀表工程應(yīng)用軟件，供用戶進(jìn)行設(shè)計和管理儀表。SPI通過軟件數(shù)據(jù)庫建立一個共同的信息交流與合作平臺，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做到信息數(shù)據(jù)的交換與共享，更好地實現(xiàn)工廠業(yè)主的綜合管理，提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、信息化的綜合管理水平，工廠工作效率和工作質(zhì)量。

項目設(shè)計最常用的兩個基本程序為Administration(管理)程序和Intools主程序。Administration程序包含了系統(tǒng)管理員模塊、項目管理員模塊、儀表索引模塊、工藝參數(shù)模塊、計算模塊等；Intools主程序包含了規(guī)格書模塊、規(guī)格書Binder模塊、接線模塊、回路圖模塊、安裝圖模塊等，是儀表詳細(xì)設(shè)計模塊的程序。其他的幾個程序有： DB Setup Utility， Import Utility， Inserve， Intools Smartplant Report Generitor， Internal Setup Utility和Meenager Utility等。

Intools軟件包對應(yīng)于儀表設(shè)計的各個領(lǐng)域，包含了系統(tǒng)管理、儀表索引表、儀表規(guī)格書(工藝數(shù)據(jù))、計算、接線、回路圖和儀表安裝圖(材料庫)等完整的功能模塊。

2.2 Intools軟件包的特點(diǎn)

1) 強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫功能。儀表設(shè)計與管理軟件Intools的核心是基于數(shù)據(jù)庫的能互相交換數(shù)據(jù)的公共平臺，通過不同的導(dǎo)入模塊和計算機(jī)輔助設(shè)計軟件AutoCAD等外部程序模板連接在一起，專門為業(yè)主生命周期儀表工程管理及工程承包公司的儀表工程設(shè)計而開發(fā)的儀表工程管理軟件包。在數(shù)據(jù)庫管理方面非常便利，它可以把工藝數(shù)據(jù)模塊中的工藝管道數(shù)據(jù)、儀表工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，在計算模塊、儀表規(guī)格書模塊間進(jìn)行互調(diào)和修正，減少了各專業(yè)間技術(shù)條件的多次變化更新和繁瑣的校對，保證了各個圖紙和表格數(shù)據(jù)的一致性[1]。

2) 方便的數(shù)據(jù)傳輸。在設(shè)計階段，Intools以Sybase DB文件進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳遞，使用通用的數(shù)據(jù)庫可以與外部數(shù)據(jù)庫連接，包括PDS、計算軟件包、DCS和ESD控制系統(tǒng)[2]，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)運(yùn)營階段的遠(yuǎn)程管理和工廠生命周期控制儀表管理。

3) 簡單便捷的圖紙生成。需要出圖紙時只需從中提取所需的內(nèi)容即可。

Intools實質(zhì)上是個實時共享的數(shù)據(jù)庫，最大的優(yōu)點(diǎn)可以與工藝、安裝等相關(guān)專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。工藝在設(shè)計過程中，每條管線、每個設(shè)備的設(shè)計參數(shù)輸入后，儀表專業(yè)在生成儀表規(guī)格書時，只需將儀表所在管線、設(shè)備填好，相應(yīng)設(shè)計參數(shù)就產(chǎn)生了。同樣，儀表專業(yè)將調(diào)節(jié)閥等尺寸填好后，安裝專業(yè)只需輸入儀表位號，該儀表尺寸等參數(shù)都可一目了然。另外，工藝參數(shù)改變，儀表只需更新一下，參數(shù)也相應(yīng)修改，實現(xiàn)了各專業(yè)的工廠協(xié)同設(shè)計。

3 基于SPI軟件的儀表管理方式——回路包管理體系

3.1 數(shù)據(jù)庫最終服務(wù)對象——項目業(yè)主的管理

EPC承包商應(yīng)用Intools可以進(jìn)行儀表工程設(shè)計，生成設(shè)計文檔；在后期的施工生產(chǎn)階段進(jìn)行施工管理以及工廠生產(chǎn)中儀表的運(yùn)營維護(hù)。同時，現(xiàn)在的SPI可以與上下游系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，比如，智能的工藝流程圖PID(SmartPlant)，電氣軟件(SmartPlant Electrical, ETAP)，組態(tài)軟件(DeltaV， CS3000， ExperionPKS & System 800xA)和管理軟件(SAP)等。

隨著Intools軟件在自控設(shè)計中的日益普及，國外大型石油化工項目(裝置)建成移交后，要以考評項目執(zhí)行中形成的完整的Intools數(shù)據(jù)庫來衡量項目完工證書的簽發(fā)與否。

3.2 儀表工程的新管理方法

近年來沙特石化項目日趨大型化和聯(lián)合化，由于工程的大型化、復(fù)雜性和艱巨性，單靠業(yè)主、管理方、總承包方來管理項目有些困難，該類項目建設(shè)采用了一體化項目管理團(tuán)隊IPMT(Integrated Portfolio Management Team)模式。

3.2.1IPMT定義

IPMT是指業(yè)主與項目管理承包商組織結(jié)構(gòu)的一體化；項目程序體系的一體化；設(shè)計、采購、施工的一體化以及參與項目管理各方的目標(biāo)及價值觀的一體化。該模式是國際大型石油化工項目管理普遍采用的一種管理模式，在沙特大型石化項目中得到廣泛應(yīng)用。

3.2.2IPMT管理責(zé)任

根據(jù)國際上普遍流行的項目階段劃分方式，可把項目分為兩個階段： 前期階段(又稱定義階段)和實施階段(又稱EPC階段，即設(shè)計、采購、施工及執(zhí)行階段)。定義階段指詳細(xì)設(shè)計開始前的階段，包含了詳細(xì)設(shè)計開始前所有的工程活動。在項目定義階段，IPMT的任務(wù)是對項目的定義階段進(jìn)行管理。主要負(fù)責(zé)以下工作： 1) 項目建設(shè)方案的優(yōu)化；2) 審查專利商提供的工藝包設(shè)計文件，提出項目統(tǒng)一遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，負(fù)責(zé)管理各承包商完成基礎(chǔ)設(shè)計、初步設(shè)計和總體設(shè)計；3) 提出設(shè)備、材料供貨廠商的名單，并據(jù)此制訂該項目的“短名單”，對項目風(fēng)險進(jìn)行優(yōu)化管理，分散或減少項目風(fēng)險；4) 提出項目實施方案；5) 編制EPC(或EP+C， E+PC)招標(biāo)文件，對EPC投標(biāo)商進(jìn)行資格預(yù)審，協(xié)助完成招標(biāo)、評標(biāo)。在項目實施階段，由中標(biāo)的各承包商負(fù)責(zé)執(zhí)行各裝置的詳細(xì)設(shè)計、采購和建設(shè)工作。IPMT在該階段里，負(fù)責(zé)全部項目的管理協(xié)調(diào)作用，直到項目完成。

3.2.3Intools管理團(tuán)隊

在項目定義階段項目IPMT管理層建立專門的管理團(tuán)隊，保證Intools軟件的最終服務(wù)對象的權(quán)益。在YanSab 1.2Mt/a乙烯聯(lián)合項目中，在項目的定義階段，IPMT管理層成立了一個高效的Intools專業(yè)管理小組，負(fù)責(zé)Intools外包服務(wù)商的選擇和發(fā)布該項目的種子文件；提供Intools DB文件給參與工程的EPC承包商；建立工程設(shè)計開展的進(jìn)程管理、對統(tǒng)一設(shè)計的版本以及EPC承包商提供Intools工程設(shè)計文檔的DB文件歸檔格式等協(xié)調(diào)機(jī)制；協(xié)調(diào)項目各EPC承包商的進(jìn)度，特別是嚴(yán)格EPC要求承包商增加修改種子文件和數(shù)據(jù)庫的審批程序。從體制上保障了貫穿于整個工廠生命周期的Intools軟件數(shù)據(jù)庫前期工作的完整性、統(tǒng)一性和有效性。

3.2.4EPC承包商的管理團(tuán)隊

在上述項目中，SEG組織上海工程公司、南京工程公司、荷蘭AK Solutions工程公司組成聯(lián)合體參與聚烯烴項目的執(zhí)行。聯(lián)合(AK-SI)項目部在投標(biāo)初期著手Intools軟件和Document軟件的管理，包括上海、荷蘭朱茲米爾、沙特延布三地數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟邉潯Ｖ袠?biāo)后，聯(lián)合體成立了Intools專業(yè)小組，整個項目實施階段的Intools應(yīng)用提供全天候支持，保證全球多地跨時區(qū)的多家公司參與設(shè)計。

3.2.5數(shù)據(jù)核實和完整問題

實施階段儀表工程施工和測試中與Intools數(shù)據(jù)庫的一致性和完整性始終是業(yè)主、EPC承包商和分包商關(guān)注的焦點(diǎn)。

在Intools的后期服務(wù)對象——工廠業(yè)主看來，最有實用價值的是工藝專利商工藝包和專利設(shè)備控制部分?jǐn)?shù)據(jù)。工藝包和專利設(shè)備控制部分，往往存在復(fù)雜的控制回路，需要EPC承包商根據(jù)工藝包的技術(shù)資料進(jìn)行大量的前期工作，尤其是項目要求工藝包控制系統(tǒng)“拆包”的項目，是影響工期的重要因素，該類數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫的完整性相當(dāng)重要。該部分?jǐn)?shù)據(jù)往往僅有接線室外部分，即只到了機(jī)柜室的Marshalling Terminals，控制室部分?jǐn)?shù)據(jù)空著，而EPC承包商采取了空白的控制室內(nèi)部接線，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫的缺失，造成了整個數(shù)據(jù)庫的不完整。

3.2.6儀表回路包管理保證數(shù)據(jù)庫的完整性

IPMT Intools小組雖然解決了項目業(yè)主或者IPMT對Intools設(shè)計的深度、范圍、數(shù)據(jù)的規(guī)范性等問題，但不能保證設(shè)計和施工資料的完全準(zhǔn)確，對于上述的最終交付設(shè)計文件與原始的要求也相差甚遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)和信息的無序?qū)е聰?shù)據(jù)庫內(nèi)容的缺少或者混亂。特別是工藝專利商工藝包和專利設(shè)備控制部分的錄入混亂無序尤為突出，在沒有“拆包”(取消專利自配控制系統(tǒng))的項目上，更是無法控制，原因是獨(dú)立的系統(tǒng)即使錄入的錯誤也不影響裝置開車投用。

伴隨著Intools軟件在設(shè)計管理中的應(yīng)用，利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)資源工具，采用類似管道專業(yè)試壓包管理形式的儀表回路包管理辦法，產(chǎn)生了獨(dú)特的以儀表索引回路為線索的儀表回路包控制管理的程序和驗收制度。通過儀表回路包管理制度，最終核實和確定Intools數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性和權(quán)威性。

在大型石化工程建設(shè)和運(yùn)營過程中，全程使用Intools軟件能充分提高該項工程設(shè)計的質(zhì)量和效率，增強(qiáng)工程建設(shè)和工廠運(yùn)營的管理水平。

4 基于SPI軟件的儀表回路包管理和回路測試

4.1 沙特石化項目儀表回路包管理背景

SEG近5年來在中東和中亞地區(qū)石油化工工程市場承擔(dān)了數(shù)十個大型石化工程項目。在步入沙特石化工程建設(shè)市場初期的項目執(zhí)行過程中，儀表工程滯后于整體的進(jìn)度控制計劃。其主要原因： 1) 項目的綜合回路包管理和回路測試程序是國內(nèi)項目管理中聞所未聞的，對回路包的內(nèi)容不清楚，不懂得如何組織回路包的“做包”和“消包”等管理工作；2) 回路包管理和回路測試工作量巨大，例如2005年作為聯(lián)合EPC總承包中標(biāo)承建的沙特沙比克聚烯烴項目，共有PP， PE， PHU 3套裝置，其中儀表回路包11700個；3) 沒有用好SPI軟件的強(qiáng)大功能。過程控制中，儀表安裝檢查資料和測試資料劃分得非常詳盡，質(zhì)量檢查文件(QVD)數(shù)量之多超出了想象，造成整體進(jìn)度嚴(yán)重滯后。同樣，其他中資企業(yè)也普遍不適應(yīng)該種管理體制。

經(jīng)過沙特沙比克聚烯烴項目的鍛煉，了解了儀表回路包管理和回路測試工作的重要性，掌握了儀表回路包管理和回路測試工作的管理程序和方法，懂得了SPI在儀表回路包管理和回路測試工作的重要作用和項目實施過程中如何充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能，現(xiàn)在SPI在儀表回路包管理和回路測試工作的應(yīng)用已逐漸走向成熟。目前，沙特項目業(yè)主和IPMT通過儀表回路包的管理來驗收整個自控儀表工程核對工藝數(shù)據(jù)和Intools數(shù)據(jù)庫完整性，完工后Intools數(shù)據(jù)庫作為工廠運(yùn)營基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的核準(zhǔn)是國外預(yù)試車的最后的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。

4.2 回路包管理程序

1) 回路包產(chǎn)生。在自控儀表專業(yè)設(shè)計過程中，Intools軟件每生成1個回路索引時，1個儀表回路包就產(chǎn)生了；對于一次指示儀表和內(nèi)部軟點(diǎn)，則對應(yīng)于各自的“軟點(diǎn)回路包”。

2) 回路包建立。當(dāng)分包商收到儀表初步設(shè)計圖紙的儀表索引表(Index Sheet)時，就可以按照索引表目錄內(nèi)的儀表回路，對每一個回路建立1個儀表回路包文件夾(Folder)，每個回路包都是獨(dú)立的存檔資料，內(nèi)容齊全，與回路相關(guān)的所有歷史資料和更新信息全部都包含其中，歸檔查閱都較為方便。

3) 組建回路包管理團(tuán)隊。成立專門的回路包管理組織機(jī)構(gòu)，設(shè)置Loop經(jīng)理，由Intools管理小組、儀表專業(yè)的設(shè)計人員、現(xiàn)場工程師、質(zhì)檢員、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計人員、做包人員、消尾項人員、調(diào)試人員、DCS組態(tài)人員等共同組成回路包管理團(tuán)隊，分承包商、PMC、業(yè)主相關(guān)人員參與，形成一個完整機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。

4) 回路包管理：

a) 做包管理。EPC承包商在圖紙中心成立專門的“做包”小組來制作儀表回路包，在合同附件中有專門的“做包”小組職責(zé)的條款約定。

b) 消包管理。現(xiàn)場成立對應(yīng)“消包”團(tuán)隊，即類似于國內(nèi)的調(diào)試團(tuán)隊；對于不同的回路包則有各自的驗收“消包”程序和方法，消包的結(jié)果就是Intools數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)最終確定，沒有IPMT Intools專業(yè)管理小組的書面批準(zhǔn)任何人不得修改。以前的每次修改均要求在回路包文件內(nèi)有批準(zhǔn)的記錄痕跡。

c) 回路包更新完善管理。在該管理流程中，從設(shè)計階段的數(shù)據(jù)表、接線圖、邏輯圖等設(shè)計文件問題，采購階段的材料設(shè)備問題、DCS廠家的組態(tài)和數(shù)據(jù)參數(shù)問題等都必須和安裝工程管理一樣執(zhí)行統(tǒng)一的管理方式，嚴(yán)格消項管理。在回路包資料整理過程中發(fā)現(xiàn)的所有問題都有記錄和整改痕跡，不存在遺漏問題，工程質(zhì)量得到了有效控制。項目管理中自控儀表工程的過程控制、進(jìn)度計量和最終驗收就轉(zhuǎn)化成了儀表回路包的建立、形成、更新、維護(hù)和關(guān)閉(Close)、移交(Take Over)。儀表回路包的資料整理和Intools數(shù)據(jù)庫更新工作成為儀表調(diào)試的重要環(huán)節(jié)，每一個儀表回路包就像一個工藝管道試壓包一樣，包括很多同步的信息，有許多工作要在之前完成。

在沙特執(zhí)行的大型石油化工項目控制儀表設(shè)計施工進(jìn)度的最終文件和驗收文件基本上都是采用儀表回路包管理程序來核定Intools數(shù)據(jù)庫的權(quán)威性和數(shù)據(jù)一致性、完整性。

4.3 儀表回路測試

儀表回路測試不但是自控儀表工程最后一道工序、工藝設(shè)備等專業(yè)的最終參數(shù)確定工序，也是整個建設(shè)項目進(jìn)行聯(lián)動試車的重要條件之一。由于儀表設(shè)計、采購、施工的工期較短，影響因素較多，儀表回路測試的時間往往小于進(jìn)度計劃中的時間。為了不影響總進(jìn)度計劃，利用SPI軟件數(shù)據(jù)庫功能進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)更新、組態(tài)檢查、資料分析和糾錯等工作，從而加快回路測試進(jìn)度，并在施工階段通常采取施工人員兩班倒和已安裝完成的儀表回路包提前作測試關(guān)閉的辦法；同時工程執(zhí)行過程中的主要尾項如設(shè)計資料尾項、施工過程尾項、Walkdown尾項等的消項工作也較為明晰徹底。在中型、大型、超大型石油化工建設(shè)項目實施過程管理中，該辦法是行之有效的。

4.4 回路包管理的要點(diǎn)

建立儀表回路包管理體系，完善管理機(jī)制，加強(qiáng)信息管理和更新。在項目實施初期，建立與小組聯(lián)動的管理小組。在詳細(xì)設(shè)計的初期就開始著手完成回路包的制作，以回路包為基礎(chǔ)，建立必要的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和控制體系： 為完成回路包的管理工作，要求各EPC承包商成立專門的回路包管理工作團(tuán)隊，劃分“做包”小組來制作儀表回路包，并現(xiàn)場成立對應(yīng)“消包”小組，即類似于國內(nèi)的調(diào)試團(tuán)隊；整個Intools管理團(tuán)隊每天更新信息，關(guān)注動態(tài)，重點(diǎn)解決急需解決的問題，合理安排人力資源。通過沙特東部沙比克卡楊1.3Mt/a乙烯聯(lián)合裝置K080(鍋爐島)項目和EO/EG項目的實踐證明，設(shè)立專門的組織機(jī)構(gòu)是保證按時完工的保障，臨時的突擊建包只能造成工期的拖延和無謂的工時損失及人工浪費(fèi)。

采用儀表回路包狀態(tài)匯總表，可以很容易地查看到設(shè)計施工試車狀態(tài)，查看到工作完成和關(guān)閉移交情況，很容易分析未完回路包的癥結(jié)所在。其他工作也有相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)，可以方便查詢需要的數(shù)據(jù)，最好利用Intools軟件二次開發(fā)出對應(yīng)的管理表格。

5 結(jié)束語

近年來，從SEG作為總承包商參與沙特大型石化項目EPC總承包的發(fā)展過程來看，快速適應(yīng)業(yè)主新的管理模式并熟練應(yīng)用先進(jìn)的管理軟件是項目成功的關(guān)鍵。SPI軟件在國外石油化工項目的應(yīng)用歷程與國內(nèi)的大致相同，如何發(fā)揮SPI軟件在工廠生命周期管理中的優(yōu)勢，是國內(nèi)業(yè)主所需要關(guān)注的，特別是國外項目業(yè)主采用的新管理模式非常值得研究借鑒。

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