淺析化工工程公司設(shè)計集成系統(tǒng)應(yīng)用

施 超

（中國昆侖工程公司，北京 100037）

淺析化工工程公司設(shè)計集成系統(tǒng)應(yīng)用

施 超

（中國昆侖工程公司，北京 100037）

化工工程項目具有投資規(guī)模大、建設(shè)周期長、多專業(yè)協(xié)作等特點，工程設(shè)計是項目整個生命周期中非常重要的一個階段。隨著工程項目建設(shè)的大型化、復(fù)雜化，數(shù)據(jù)信息的傳遞和交互成幾何倍數(shù)増長，現(xiàn)有“相互獨立的輔助工具設(shè)計軟件加人工數(shù)據(jù)整合紙質(zhì)文件信息傳遞的設(shè)計模式”己無法滿足現(xiàn)代化工項目工程設(shè)計的需求。為了消除工程項目設(shè)計過程中各相關(guān)專業(yè)、部門間的數(shù)字鴻溝和信息壁壘，提高設(shè)計產(chǎn)品的準(zhǔn)確與質(zhì)量，減少在設(shè)計期間的時間與成本消耗，運用數(shù)字化管理進行實踐，基于軟件平臺的工程設(shè)計集成系統(tǒng)的應(yīng)用十分必要。

工程設(shè)計；集成化系統(tǒng)；數(shù)字化工廠

1　化工工程公司設(shè)計集成系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀

由于化工項目的高速發(fā)展，大型及特大型項目越來越多，項目規(guī)模越來越大，技術(shù)越來越復(fù)雜，產(chǎn)生的信息量也越來越大，信息交流問題成為影響工程項目管理效率的主要問題。數(shù)字化因其集成性和系統(tǒng)性成為解決上述問題的一個有效途徑。利用數(shù)字化的高度集成、遠程交流、知識管理等特性實現(xiàn)工程項目信息的快速高效交流，是提高項目管理效率的時代要求。在工業(yè)化和信息化“兩化融合”這一時代大背景下，化工行業(yè)的未來發(fā)展方向?qū)⑹谴蛟鞌?shù)字化工廠。數(shù)字化工廠是運用計算機技術(shù)對真實工廠進行虛擬現(xiàn)實的仿真；實現(xiàn)在工廠全生命周期下，本源與運行狀態(tài)的數(shù)字化?；ば袠I(yè)數(shù)字化的實現(xiàn)，設(shè)汁、制造、施工建設(shè)是靜態(tài)數(shù)字化工廠，工廠運行管理和維護過程是動態(tài)數(shù)字化工廠。正是由于化工行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化工廠的這種外部需求，使得化工工程企業(yè)構(gòu)建設(shè)計集成系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。

2　工程設(shè)計集成系統(tǒng)的作用

通過對工程設(shè)計集成系統(tǒng)的應(yīng)用研究，構(gòu)建工程設(shè)計集成系統(tǒng)平臺。以工程數(shù)據(jù)和工程文檔為核心，用功能強大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，基于工作流集成，實現(xiàn)對工程設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)、應(yīng)用和行為進行集成。使得相關(guān)設(shè)計應(yīng)用軟件、設(shè)計人員、項目數(shù)據(jù)及文檔均在此系統(tǒng)平臺進行統(tǒng)一集成。集成系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大提高設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期，同時隨著知識庫的不斷開發(fā)，原型庫的不斷完善，為設(shè)計規(guī)范化奠定基礎(chǔ)。

工程設(shè)計的集成包含了協(xié)同設(shè)計、并行工程、工作流技術(shù)等相關(guān)技術(shù)。國外大型工程公司在設(shè)計集成的應(yīng)用方面已經(jīng)有多年經(jīng)驗，形成了包括工藝、儀表、管道、電氣、材料等大部分專業(yè)的平臺系統(tǒng)。部分公司擁有多套系統(tǒng)，根據(jù)項目特點和業(yè)主的要求，選用不同的系統(tǒng)進行設(shè)計和數(shù)字化移交。建立了企業(yè)級工程數(shù)據(jù)庫，設(shè)計規(guī)范、材料編碼和工程數(shù)據(jù)等均包括在內(nèi)?？梢栽谌蚨嗟貙崿F(xiàn)跨專業(yè)的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同設(shè)計。有的公司正研究和部署云系統(tǒng)，便更高效、便捷地管理和使用數(shù)據(jù)。

集成化的工程設(shè)計和項目管理系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)化運作的數(shù)字化集成平臺，可以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、采購和建設(shè)，信息流、工作流、資金流等若干流程的標(biāo)準(zhǔn)化，達到標(biāo)準(zhǔn)化管理的目的。各專業(yè)的工具軟件實現(xiàn)與大平臺的無縫對接，并在此平臺上完成設(shè)計信息的導(dǎo)入導(dǎo)出、資料互提、同源數(shù)據(jù)采集、設(shè)計文件雙向校驗、設(shè)計成品輸出和歸檔，完成設(shè)計、采購、施工、開車之間的工序連接，完成項目執(zhí)行全過程的項目管理。

3　數(shù)據(jù)的重要性分析

設(shè)計集成系統(tǒng)中多個專業(yè)間的集成是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)據(jù)流實現(xiàn)專業(yè)間共享，以位號為依據(jù)，傳遞其附帶的相關(guān)業(yè)務(wù)屬性，實現(xiàn)專業(yè)間數(shù)據(jù)的數(shù)字化分析和提取?？梢赃_到一次提取、多次利用的目的，減少下游專業(yè)設(shè)計數(shù)據(jù)重復(fù)輸入的工作量，提高數(shù)據(jù)的完整性及正確性。集成系統(tǒng)就是將工作流的數(shù)據(jù)進行整合，并形成數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)集成利用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)聚集并整合各個來源的數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)流更新時重寫數(shù)據(jù)。各專業(yè)建立起本專業(yè)的“數(shù)據(jù)域”，通過“數(shù)據(jù)域”分離各專業(yè)的數(shù)據(jù)，也可分隔工作狀態(tài)的和己發(fā)布的數(shù)據(jù)。使用“數(shù)據(jù)域”技術(shù)，各專業(yè)的內(nèi)容可為其他專業(yè)應(yīng)用，但不可由其更改，明確數(shù)據(jù)訪問權(quán)限；各應(yīng)用程序可將數(shù)據(jù)發(fā)布于中也數(shù)據(jù)庫，供其他專業(yè)共享；同時各應(yīng)用程序在該庫內(nèi)都具備一個專用數(shù)據(jù)部分，這樣就可以實現(xiàn)各專業(yè)間數(shù)據(jù)一致性檢查。

4　工程設(shè)計集成系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)工程設(shè)計集成系統(tǒng)的需求分析與總體設(shè)計，建立數(shù)字化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，為建立設(shè)計各專業(yè)模式及協(xié)同關(guān)系打下基礎(chǔ)。如：分析、梳理并確定設(shè)計工具軟件；核心專業(yè)業(yè)務(wù)流程分析與數(shù)據(jù)整合，包括需求定義、流程設(shè)計、構(gòu)架設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計等；核心專業(yè)之間集成與協(xié)同業(yè)務(wù)流程分析與數(shù)據(jù)整合，包括需求定義、流程設(shè)計、構(gòu)架設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計等；制定相關(guān)的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)等。 崳？

建立主數(shù)據(jù)庫和工程項目數(shù)據(jù)庫及管理平臺，促進設(shè)計集成系統(tǒng)高效與高質(zhì)量應(yīng)用。如：與工藝設(shè)計及PID相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫，流體代碼、管道編號等；與儀表設(shè)計相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫，如儀表元件庫、電纜庫、IPD等；與設(shè)備相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫，如EQD等；工程材料數(shù)據(jù)庫，包括工程材料編碼規(guī)則、裕量庫、編碼庫、元件庫、請購單與材料表模板庫等；各專業(yè)的設(shè)計規(guī)則庫，如管道材料等級庫并與三維設(shè)計系統(tǒng)（PDS、PDMS等）集成、結(jié)構(gòu)專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)截面庫、儀表與電氣專業(yè)的電纜、橋架、接線等規(guī)則庫；工廠分解結(jié)構(gòu)庫；工廠標(biāo)識庫；文件編碼庫等。

根據(jù)集成和協(xié)同要求，開發(fā)應(yīng)用、完善提升設(shè)計工具軟件或系統(tǒng)，支撐集成與協(xié)同的實現(xiàn)。如：智能PID系統(tǒng)，智能電氣設(shè)計系統(tǒng)，智能儀表設(shè)計系統(tǒng)，三維工廠設(shè)計系統(tǒng)等。

構(gòu)建多專業(yè)設(shè)計集成平臺，實現(xiàn)協(xié)同工作。構(gòu)建工廠分解結(jié)構(gòu)、主數(shù)據(jù)和工程項目數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)版本管理、文擋管理等；實現(xiàn)主數(shù)據(jù)和工程項目數(shù)據(jù)管理；實現(xiàn)二、三維設(shè)計信息的共享和實時更新、版本管理等；通過標(biāo)準(zhǔn)工作流程完成數(shù)字化設(shè)計會簽，管理和跟蹤設(shè)計變更；設(shè)計系統(tǒng)集成；與智能PID、智能電氣設(shè)汁、智能儀表設(shè)計、三維工廠設(shè)計、材料控制與采購管理等系統(tǒng)的集成；與其他第三方設(shè)計軟件或系統(tǒng)的集成；實現(xiàn)二、三維協(xié)同設(shè)計和跨專業(yè)數(shù)據(jù)交換；對選擇的已有設(shè)計工具進巧集成接口的開發(fā)，并建立集成協(xié)同的流程，完成于集成平臺的集成；依據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)性，考慮與項目管理及企業(yè)運營管理系統(tǒng)的集成。如：人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、檔案管理系統(tǒng)和項目計劃管理系統(tǒng)等。

利用上述標(biāo)準(zhǔn)、工程數(shù)據(jù)庫、設(shè)計軟件系統(tǒng)和集成平臺完成試點項目，驗證 嵣杓萍 成系統(tǒng)，初步實現(xiàn)協(xié)同工作。驗證并完善基本的集成設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、工程數(shù)據(jù)庫、數(shù)字化設(shè)計軟件系統(tǒng)和集成平臺；通過以上過程，應(yīng)用設(shè)計集成平臺，初步建立數(shù)字化工廠。

5　工程設(shè)計集成系統(tǒng)的主要功能

5.1建立一套集成設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計集成標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化設(shè)計集成系統(tǒng)基礎(chǔ)。主要涉及工作流程與程序、信息整合與管理等標(biāo)準(zhǔn)，包括：主數(shù)據(jù)與工程項目數(shù)據(jù)管理、工程文檔管理、基于設(shè)汁工具的專業(yè)內(nèi)協(xié)同設(shè)升、基于集成平臺的專業(yè)間協(xié)同設(shè)計等。

5.2建立一套主數(shù)據(jù)庫和工程項目數(shù)據(jù)庫

實施設(shè)計集成系統(tǒng)的主要工作就是梳理工作流程，整合信息資源，使共享數(shù)據(jù)得到有效的組織與管理，減少冗余，保證唯一性，是數(shù)字化設(shè)計集成系統(tǒng)的核心。如：元件庫、編碼庫、設(shè)計規(guī)則庫、與項目相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)模型。

5.3根據(jù)集成和協(xié)同要求，開發(fā)應(yīng)用設(shè)計工具軟件或系統(tǒng)

實現(xiàn)設(shè)計集成，各專業(yè)和崗位首先要盡可能廣泛實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計，實現(xiàn)專業(yè)內(nèi)設(shè)計數(shù)字化，優(yōu)良的、滿足集成要求的專業(yè)設(shè)計工具與軟件系統(tǒng)的應(yīng)用就成為重點。主要工程設(shè)計專業(yè)的設(shè)計工具如：智能PID系統(tǒng)，智能電氣設(shè)計系統(tǒng)，智能儀表設(shè)計系統(tǒng)，三維工廠設(shè)計系統(tǒng)等。

5.4構(gòu)建多專業(yè)數(shù)字化設(shè)計集成平臺，實現(xiàn)協(xié)同工作

作為主數(shù)據(jù)與工程數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)主數(shù)據(jù)和工程項目數(shù)據(jù)的集中管理；作為文擋管理平臺，實現(xiàn)工廠全生命周期文擋管理。如儲存、交換發(fā)布、版本、權(quán)限等管理，實現(xiàn)與DOCUMENTUM集成。

通過對公司工程設(shè)計集成需求進行分析，根據(jù)公司現(xiàn)有工程設(shè)汁軟件資源，結(jié)合集成方式和集成方法策略的比較，提出適合公司的工程設(shè)計集成整體框架方案。并在此基礎(chǔ)上，針對化工工程設(shè)計企業(yè)的實際需求，采用現(xiàn)有的商品軟件為基礎(chǔ)平臺、結(jié)合企業(yè)需求進行二次開發(fā)，著重對工藝設(shè)計集成系統(tǒng)的構(gòu)建和應(yīng)用進行研究，并在實例項目中加以應(yīng)用驗證。實現(xiàn)工藝設(shè)計集成系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)源的同一性、設(shè)計條件的一致性、設(shè)計產(chǎn)品的準(zhǔn)確性和功能的多樣性，在化工項目工程設(shè)計的周期、成本、效率等方面實現(xiàn)良好的效果。

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.044

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1673-0194（2016）20-0066-02

2016-09-20