SmartPlant P&ID在油氣田地面工程中的應(yīng)用研究

■ 中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司 蔡標(biāo) 程浩

1.概述

SmartPlant P&ID（以下簡(jiǎn)稱“SPP&ID”）是由Hexagon PPM公司開發(fā)的一款基于數(shù)據(jù)庫(kù)的工藝自控流程圖智能設(shè)計(jì)軟件。與傳統(tǒng)的繪圖軟件相比，它可以更美觀整潔地表達(dá)圖面信息，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)設(shè)備、管線、儀表、管件、連接關(guān)系、圖紙版本等數(shù)據(jù)，可以方便快捷地完成不同版次間P&ID圖紙的圖面內(nèi)容以及元件屬性的比較。SPP&ID圖面數(shù)據(jù)的一體化使得后續(xù)數(shù)據(jù)查詢，設(shè)備表、管線表等報(bào)表輸出都變得更簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。SPP&ID后臺(tái)還融入了標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的繪圖規(guī)則，如在管線尺寸發(fā)生變化時(shí)提示放置大小頭，設(shè)備和管線保溫厚度的自動(dòng)計(jì)算，設(shè)備管口與管線間的參數(shù)傳遞，圖面線型、顏色的規(guī)則驅(qū)動(dòng)顯示等，從而大大提高了繪圖的效率和質(zhì)量?？偠灾琒PP&ID對(duì)繪圖和設(shè)計(jì)工作都有一定的變革，也能在一定程度上提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。本文針對(duì)中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司（CPECCBJ）在油氣田地面工程生產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用SPP&ID的功能需求點(diǎn)和相關(guān)解決方案進(jìn)行必要的闡述。

2.項(xiàng)目初始化

由于不同業(yè)主對(duì)P&ID圖紙要求各不相同，所以在項(xiàng)目初期需要對(duì)SPP&ID進(jìn)行模板定制和初始化配置。目前海外石油公司，如馬來(lái)西亞國(guó)家石油公司、阿布扎比陸上石油公司、殼牌石油公司、英國(guó)石油公司等對(duì)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用都有詳細(xì)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)知名業(yè)主，如萬(wàn)華、中石油、天津渤化在項(xiàng)目中也陸續(xù)出臺(tái)SPP&ID的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，所以初始化的工作顯得尤為重要，也務(wù)必要按照業(yè)主要求執(zhí)行，否則在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中會(huì)消耗大量人工時(shí)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)救。初始化的工作包括：軟件版本選擇、數(shù)據(jù)庫(kù)選型、工廠結(jié)構(gòu)創(chuàng)建、圖例標(biāo)準(zhǔn)化、屬性定制、編碼規(guī)則定制、報(bào)告模板定制乃至各類云線的定制等，CPECCBJ根據(jù)多個(gè)項(xiàng)目積累形成了SPP&ID的工廠初始化流程，如圖1所示。

3.繪圖

將SPP&ID與傳統(tǒng)CAD繪制圖面本身相比較，需要注意的是，SPP&ID上的元件、管線、設(shè)備、管口以及儀表，不僅僅有圖面位置，相互之間都是通過(guò)連接點(diǎn)進(jìn)行連接，并按規(guī)則進(jìn)行屬性傳遞。使用SPP&ID進(jìn)行圖紙繪制，一般包括如下步驟：

（1） 放置設(shè)備：設(shè)備分為可等比縮放、參數(shù)化縮放、不可縮放幾種。特征分別為四角黑點(diǎn)、四角黃點(diǎn)、只有鏡像旋轉(zhuǎn)關(guān)鍵點(diǎn)；

（2） 放置設(shè)備管口：對(duì)于個(gè)別位置比較特殊的管口，可以通過(guò)按住ALT鍵，再移動(dòng)設(shè)備管口的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；

（3） 放置管道，并調(diào)整位置：可沿柵格進(jìn)行管道繪制，避免出現(xiàn)折線的情況；

（4） 放置管道組件、閥門等：帶有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，可以使用Instrument類別的閥門；

圖1 SPP&ID工廠初始化流程

（5） 填寫屬性，放置設(shè)備、管道、閥門標(biāo)簽，完成圖面標(biāo)注；

（6） 放置儀表表盤，并注意與標(biāo)注位置的協(xié)調(diào)；

（7） 美化標(biāo)注位置，利用多重選擇可以在工具欄上使用快捷按鈕進(jìn)行排列；

（8） 放置接圖符號(hào)（簡(jiǎn)稱“OPC”）：需要注意的是，OPC是配對(duì)使用，從其它圖紙發(fā)送的OPC可以在Stockpile中獲??；

（9） 使用BreakRun功能實(shí)現(xiàn)管線上的職責(zé)劃分，并注意屬性的填寫；

（10） 消除圖面的不一致性。

在完成P&ID圖紙繪制后，繪圖人員需要定期對(duì)圖紙進(jìn)行必要的版本備份。

4.工藝參數(shù)輸入

工藝參數(shù)的輸入可以通過(guò)SPP&ID自帶的屬性欄，進(jìn)行單個(gè)或者多個(gè)對(duì)象的屬性輸入，也可以通過(guò)工程數(shù)據(jù)編輯器（EDE模塊）進(jìn)行對(duì)象屬性的批量管理。CPECCBJ在執(zhí)行具體項(xiàng)目時(shí)發(fā)現(xiàn)：繪圖與編制工藝參數(shù)人員不是同一批設(shè)計(jì)人員，編制工藝參數(shù)人員往往不需要打開SPP&ID軟件，導(dǎo)致上述方法不適用，需要對(duì)其作出如下調(diào)整：

（1） 繪圖人員完成圖紙繪制；

（2） 管理員導(dǎo)出對(duì)象清單（儀表List、管線List、設(shè)備List等）；

（3） 設(shè)計(jì)人員在Excel中完成工藝參數(shù)編制；

（4） 管理員或者設(shè)計(jì)人員通過(guò)In-House軟件批量，導(dǎo)入工藝參數(shù)。

圖2為CPECCBJ的In-House軟件界面，它可以實(shí)現(xiàn)SPP&ID數(shù)據(jù)的離線管理、批量進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入、類似EDE的數(shù)據(jù)編輯、儀表回路的管理、Plant Group管理等，軟件支持與Excel的數(shù)據(jù)復(fù)制，盡可能保持了設(shè)計(jì)人員原有的設(shè)計(jì)習(xí)慣，數(shù)據(jù)也能快速進(jìn)入SPP&ID數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足與其他專業(yè)協(xié)同工作的需求。

圖2 SPP&ID In-House數(shù)據(jù)管理軟件界面

5.出圖

SPP&ID支持在線打印，另存為PDF、DWG文件。設(shè)計(jì)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在線打印P&ID圖紙耗時(shí)較長(zhǎng)，定時(shí)打印功能即可解決這個(gè)問(wèn)題。在Drawing Manager中選中某單元或者全廠圖紙后右鍵Print，在如圖3的打印界面中選擇Schedule后進(jìn)行定時(shí)任務(wù)定義后，軟件通過(guò)Windows操作系統(tǒng)的計(jì)劃任務(wù)，會(huì)定時(shí)執(zhí)行打印任務(wù)，可選擇PDF打印機(jī)將圖紙打印成PDF文件。

圖3 SPP&ID打印界面

圖4 CAD In-House清理工具，清理前/清理后對(duì)比

業(yè)主或者設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)有另存可編輯DWG文件的需求，SPP&ID也支持該功能，但另存后的DWG文件往往達(dá)不到可交付的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行必要的清理，例如另存后的DWG文件圖面的Note前會(huì)帶出“+”、云線或者Scope的線型發(fā)生變化、圖框部分缺失等。Hexagon PPM在線支持網(wǎng)站提供了清理工具可以解決部分問(wèn)題。CPECCBJ根據(jù)項(xiàng)目需求在CAD中進(jìn)行二次開發(fā)，形成了In-House清理工具，在CAD應(yīng)用程序AutoLSP中實(shí)現(xiàn)具體清理功能，通過(guò)CAD的命令行直接調(diào)用AutoLSP中方法進(jìn)行圖紙的清理，同時(shí)通過(guò)CAD的宏調(diào)用AutoLSP中的方法，進(jìn)行圖紙的批量清理。圖4為清理前后對(duì)比，清理前圖面Note前有“+”，云線線型錯(cuò)誤；清理后“+”消失，云線恢復(fù)正常線型。

6.報(bào)表

SPP&ID導(dǎo)出報(bào)表更簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，從傳統(tǒng)的數(shù)管線、數(shù)閥門到一鍵輸出，大大解放了設(shè)計(jì)人員的雙手。SPP&ID通過(guò)報(bào)表模塊定義報(bào)表模板，定義抽取數(shù)據(jù)的對(duì)象、屬性集合，在抽取完數(shù)據(jù)后通過(guò)必要的ExcelVBA宏實(shí)現(xiàn)格式或者數(shù)據(jù)的后處理。比較典型的后處理有管線表的From To信息，設(shè)備表成撬設(shè)備數(shù)據(jù)合并等。以From To信息為例，通過(guò)SPP&ID自帶的宏功能抽取后的效果有待改善，同一條管線的From信息中可能會(huì)出現(xiàn)管線、設(shè)備乃至OPC信息等，這樣并不能達(dá)到交付標(biāo)準(zhǔn)，CPECCBJ根據(jù)項(xiàng)目積累后將管線連接的對(duì)象進(jìn)行優(yōu)先級(jí)定義，依次為：OPC、設(shè)備、管件、儀表、管線，如管線的From信息中同時(shí)有設(shè)備和管線，則保留設(shè)備在From信息中；如管線的From信息中有多條管線則全部保留。類似管線表的From To，其他報(bào)表都可通過(guò)類似思路進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，以達(dá)到設(shè)計(jì)人員或者業(yè)主的需求，盡量減少設(shè)計(jì)人員的手工工作，減少工作量的同時(shí)，也提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

7.結(jié)論

SPP&ID已在CPECCBJ的多個(gè)海外油氣田地面工程項(xiàng)目中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，繪制圖紙幾千余張，本文尚未對(duì)軟件本身的Filter（過(guò)濾器）、Display Set（顯示集）等功能進(jìn)行介紹，但是在項(xiàng)目過(guò)程中通過(guò)功能拼積木的方式，都能幫助管理員、設(shè)計(jì)人員乃至業(yè)主滿足一個(gè)又一個(gè)功能需求。CPECCBJ在推廣應(yīng)用過(guò)程中也進(jìn)行了一系列標(biāo)準(zhǔn)化工作和客戶化的定制開發(fā)，以滿足項(xiàng)目需求，為后續(xù)項(xiàng)目開展、多專業(yè)集成設(shè)計(jì)乃至數(shù)字化移交奠定基礎(chǔ)。目前，SPP&ID在界面的友好性方面，與Auto CAD相比，仍有一定的差距，但是其在規(guī)范化、數(shù)字化、智能化和開發(fā)性等方面的優(yōu)勢(shì)不容小覷，期待其在軟件的迭代過(guò)程中不斷地推陳出新，更好地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。