數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量中的應(yīng)用

李楠　馮兆宇

摘要：針對(duì)自控專業(yè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件在編制過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行深入分析，根據(jù)分析結(jié)果引入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)并且采用軟件編程的手段對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，不僅提高了設(shè)計(jì)文件的質(zhì)量，同時(shí)也提高了設(shè)計(jì)文件的準(zhǔn)確率與設(shè)計(jì)的工作效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；設(shè)計(jì)文件質(zhì)量；軟件編程

中圖分類號(hào)：TP 392 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0460（2017）01-0149-04

中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司是以工程設(shè)計(jì)為主的工程公司，自控專業(yè)的工作內(nèi)容是工程項(xiàng)目中儀表相關(guān)的選型、接線、安裝等的設(shè)計(jì)工作，主要的產(chǎn)品是各類圖紙與文表。專業(yè)質(zhì)量管理人員發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)隨著設(shè)計(jì)項(xiàng)目的數(shù)量增多，設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題與相關(guān)錯(cuò)誤的數(shù)量相對(duì)增加，過(guò)多的設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題不僅會(huì)造成大量的檢查與修改工作，導(dǎo)致設(shè)計(jì)文件無(wú)法按進(jìn)度完成，同時(shí)也會(huì)影響部室日常的管理工作，所以這個(gè)問(wèn)題必須得到解決。

1 現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

首先，需要對(duì)問(wèn)題的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)查詢質(zhì)量檢查及校審記錄，2010年至2013年自控專業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)的類型及數(shù)量匯總?cè)鐖D1。

文字錯(cuò)誤主要包括設(shè)計(jì)人員的錄入錯(cuò)誤與設(shè)計(jì)過(guò)程中的筆誤?；A(chǔ)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤包括設(shè)計(jì)人員計(jì)算、選型或繪圖時(shí)參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)過(guò)程錯(cuò)誤是指設(shè)計(jì)未按質(zhì)量管理或校審程序進(jìn)行而發(fā)生的錯(cuò)誤，其他錯(cuò)誤包括未按規(guī)定文件歸檔等。通過(guò)圖表可以看出，文字錯(cuò)誤與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的數(shù)量逐年升高，而其余兩類的錯(cuò)誤數(shù)量基本未發(fā)生變化。文字錯(cuò)誤與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤基本都是一些低級(jí)錯(cuò)誤，這種情況有可能是由于設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)荷增大導(dǎo)致的。

自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)文件主要包括文表及圖紙兩種。2010年至2013年自控專業(yè)各年度所完成的詳細(xì)設(shè)計(jì)文件數(shù)量統(tǒng)計(jì)如圖2。

可以看出，隨著公司業(yè)務(wù)的擴(kuò)展及項(xiàng)目的增多，自控專業(yè)所完成的詳細(xì)設(shè)計(jì)中，文表大約增加了44%，圖紙?jiān)黾恿?6%，而設(shè)計(jì)人員數(shù)量增幅卻很小。設(shè)計(jì)人員工作量的大幅增加是不爭(zhēng)的事實(shí)。

為了實(shí)際測(cè)算及比較2010年至2013年設(shè)計(jì)人員的工作量負(fù)荷變化，引入相關(guān)計(jì)算公式：

設(shè)計(jì)人員負(fù)荷值=（圖紙?jiān)O(shè)計(jì)文件數(shù)量×8+文表設(shè)計(jì)文件數(shù)量）÷設(shè)計(jì)人員數(shù)量

小時(shí)工作量=負(fù)荷值÷（年工作日數(shù)×日工時(shí)）

差錯(cuò)率=錯(cuò)誤數(shù)÷圖紙張數(shù)（折合A1）

通過(guò)公式對(duì)2010年至2013年部室內(nèi)設(shè)計(jì)人員年均工作量負(fù)荷值進(jìn)行計(jì)算，列表如下表1。

通過(guò)數(shù)據(jù)比對(duì)可以得出，設(shè)計(jì)人員工作量的增加與質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量的增加趨勢(shì)是相同的，工作量的增加是導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題增多的根本原因。

2 解決方案的確定

為了減少錯(cuò)誤率提高設(shè)計(jì)文件的質(zhì)量，需要從減少每名設(shè)計(jì)人員的工作量入手。這可以通過(guò)增加設(shè)計(jì)人員數(shù)量或者是改進(jìn)設(shè)計(jì)的方式方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由于自控專業(yè)設(shè)計(jì)工作的特點(diǎn)及體制的制約，設(shè)計(jì)人員數(shù)量不可能在短時(shí)間內(nèi)大量增加，所以考慮通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)的過(guò)程與方法減少質(zhì)量問(wèn)題。

根據(jù)中國(guó)石油化工集團(tuán)公司《石油化工裝置詳細(xì)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)定》中要求，自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)文件主要包括文表類（規(guī)格書、電纜表、接線表、材料表等）及圖紙類（布置圖、安裝圖等）兩種，大致工作流程及關(guān)系如圖3。

通過(guò)圖3可以看出，自控專業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)的過(guò)程繁瑣且數(shù)據(jù)的連貫性高，各個(gè)環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)文件的數(shù)據(jù)相互引用關(guān)系復(fù)雜，一個(gè)環(huán)節(jié)或數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)造成大量相關(guān)文件的錯(cuò)誤，同時(shí)校審人員很難發(fā)現(xiàn)，核查與修改也十分不便。

現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員在完成這些設(shè)計(jì)工作時(shí)使用的軟件是WORD，EXCEL，AUTOCAD等基本辦公及繪圖軟件，這些軟件只能實(shí)現(xiàn)一些基本的文件編制功能，大量的設(shè)計(jì)內(nèi)容仍需設(shè)計(jì)人員手動(dòng)完成，在設(shè)計(jì)人員工作負(fù)荷小的時(shí)候這種方式還可以接受。但是隨著工作量的不斷增加，這種工作方式已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)工作的需要，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的文字及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。所以，需要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)的過(guò)程與方法進(jìn)行改進(jìn)。

這種大規(guī)模、關(guān)系復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作正是計(jì)算機(jī)所擅長(zhǎng)的，筆者決定引入數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集至同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)的一致性與連貫性，同時(shí)，針對(duì)各個(gè)不同的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)使用軟件編程編制獨(dú)立的人機(jī)界面，設(shè)計(jì)人員在界面中即可完成設(shè)計(jì)工作并輸出圖紙，數(shù)據(jù)的引用、關(guān)聯(lián)、比對(duì)與填寫均由軟件在后臺(tái)完成。保證在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)理念的前提下，將人為造成錯(cuò)誤的因素減少到最低。

3 具體實(shí)施過(guò)程

3.1 儀表安裝位置核對(duì)工具軟件

現(xiàn)場(chǎng)儀表的安裝位置由管道專業(yè)提供給自控專業(yè)，自控專業(yè)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行儀表電纜、接線箱及保護(hù)箱等現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝的相關(guān)設(shè)計(jì)，但是由于現(xiàn)場(chǎng)儀表往往數(shù)量很多，管道專業(yè)設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)遺漏與錯(cuò)誤的情況很普遍，自控專業(yè)在設(shè)計(jì)后期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)需要花費(fèi)大量時(shí)間與精力去修改，使用此工具可以讓設(shè)計(jì)人員在開(kāi)始設(shè)計(jì)工作之前將儀表位置數(shù)據(jù)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)進(jìn)行核對(duì)，找出其中的錯(cuò)誤并在開(kāi)始設(shè)計(jì)前通知管道專業(yè)進(jìn)行修改或增補(bǔ)，坐標(biāo)文件核對(duì)截圖如圖4。

3.2 儀表接線箱工具軟件

接線箱是自控專業(yè)電纜連接與信號(hào)回路中的重要設(shè)備，根據(jù)信號(hào)類型、防爆形式以及系統(tǒng)功能的不同，接線箱也對(duì)應(yīng)的包括各種規(guī)格型號(hào)，對(duì)于大規(guī)模的裝置來(lái)說(shuō)，接線箱往往需要上百或幾百個(gè)，如果手動(dòng)填寫儀表接線箱表，每個(gè)接線箱中所接的儀表位號(hào)、接線箱號(hào)、儀表電纜的長(zhǎng)度、備用接點(diǎn)的數(shù)量、多芯電纜的長(zhǎng)度等等海量的數(shù)據(jù)交織在一起，工作實(shí)施起來(lái)繁瑣、枯燥、易出錯(cuò)、校核難。使用此工具后，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)軟件界面很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)接線箱的接線、查詢、修改以及接線箱接線表的輸出工作，如圖5。

3.3 電纜作業(yè)表工具軟件

電纜表是自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段最重要的設(shè)計(jì)文件之一，其中包括了現(xiàn)場(chǎng)儀表接線所需的電纜規(guī)格、長(zhǎng)度、位號(hào)、起止點(diǎn)等信息，是接線施工時(shí)重要的參考文件，但是對(duì)于大型項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，電纜的數(shù)量往往多達(dá)數(shù)千根甚至上萬(wàn)根，如果設(shè)計(jì)人員手動(dòng)將電纜信息錄入表格，很難保證表格內(nèi)容的準(zhǔn)確性，除非再投入大量精力與時(shí)間進(jìn)行核查工作，此工具軟件可以基于已完成接線的接線箱等設(shè)備相關(guān)信息自動(dòng)查找、分類、匯總，并將結(jié)果提供給設(shè)計(jì)人員。設(shè)計(jì)人員同時(shí)也可以在軟件界面中進(jìn)行檢查、修改以及輸出，極大的提高電纜作業(yè)表中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率與工作效率，如圖6。

3.4 系統(tǒng)回路表軟件

實(shí)際工程項(xiàng)目中自控專業(yè)所涉及的系統(tǒng)類型種類繁多，系統(tǒng)回路表是系統(tǒng)供應(yīng)商配置系統(tǒng)方案及軟件組態(tài)時(shí)的重要依據(jù)。而此表中包括的信息也是最多的，不僅包括儀表位號(hào)、信號(hào)類型等基本信息，還包括儀表的接線、選型、報(bào)警等相關(guān)信息，每個(gè)儀表逐條逐項(xiàng)的去查詢、核對(duì)、填寫會(huì)消耗設(shè)計(jì)人員大量的精力與時(shí)間。使用本軟件后，而這些信息可以直接由后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢得出，設(shè)計(jì)人員確認(rèn)無(wú)誤后直接輸出即可，如圖7。

3.5 安裝材料統(tǒng)計(jì)工具軟件

儀表安裝圖包括了現(xiàn)場(chǎng)儀表安裝所需的材料信息與安裝方式等內(nèi)容，每張安裝圖包括材料幾種至十幾種不等。對(duì)于大規(guī)模裝置來(lái)說(shuō)，其中的儀表種類繁多，而安裝要求依工況、環(huán)境、儀表種類等又不盡相同，儀表安裝圖往往幾十張或上百?gòu)垼渲械陌惭b材料項(xiàng)更是多達(dá)上千個(gè)，以往的安裝材料匯總均采用手動(dòng)統(tǒng)計(jì)的方式，這種辦法匯料難度大、易出錯(cuò)、而且校核難。使用本工具軟件自動(dòng)完成材料的統(tǒng)計(jì)、分類、匯總，將設(shè)計(jì)人員從大量的低效率重復(fù)工作中解放出來(lái)。并且每次安裝方案修改后重新統(tǒng)計(jì)即可，極大的提高了工作效率。

3.6 統(tǒng)一軟件界面

各個(gè)工具軟件模塊編制完成后，為了方便統(tǒng)一使用及管理，又編制了統(tǒng)一的軟件接入界面，將各個(gè)功能模塊整個(gè)至其中統(tǒng)一調(diào)用，并根據(jù)不同的需求及時(shí)對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行升級(jí)與維護(hù)。后期又增加了流量計(jì)及套管震動(dòng)計(jì)算等實(shí)用小工具，使其更加滿足實(shí)際使用的需要。

4 使用效果

軟件開(kāi)發(fā)完成后，為了檢驗(yàn)實(shí)施改進(jìn)措施后的整體效果，選擇軟件使用前后的3組規(guī)模及流程相似的項(xiàng)目，對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題數(shù)量進(jìn)行對(duì)比分析。檢查結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，三個(gè)規(guī)模及流程相似，文件編制工作量相近的設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題明顯減少，達(dá)到了預(yù)期的目的。

同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的過(guò)程中采用了大量軟件輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，提高了工作效率，使得項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制所需的人工時(shí)消耗也有所減少，可以說(shuō)獲得了意外的收獲。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在軟件使用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)及成果總結(jié)，編制了自控專業(yè)的工作流程的操作手冊(cè)，并將相關(guān)文件上報(bào)公司相關(guān)部門，使得相關(guān)對(duì)策的實(shí)施得到標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、體系化的要求。不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)計(jì)文件質(zhì)量的良好控制，同時(shí)也將設(shè)計(jì)人員從大量的低效率重復(fù)工作中解放出來(lái)，使其可以有更多精力投入到工程設(shè)計(jì)本身上去。

本軟件工具從編制完成至今，已在寰球遼寧公司自控專業(yè)的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目中得到廣泛采用，并獲得了良好的效果。使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)輔助設(shè)計(jì)是一種利用現(xiàn)代技術(shù)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化方法，是提高設(shè)計(jì)文件質(zhì)量的有效方法，也是提高社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。