基于AVEVA集成平臺的自控設(shè)計及權(quán)限控制

王元飛，史秋華，賈玉明

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266100)

信息技術(shù)的發(fā)展促進了石化產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而石化工程的日趨大型化、復(fù)雜化，對工程設(shè)計提出了更高的要求[1-3]。項目建設(shè)過程中，建設(shè)方、各專業(yè)設(shè)計人員及供貨商之間產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)傳遞，致使傳統(tǒng)工程設(shè)計對數(shù)據(jù)整合的效率降低?；诖?，為提高各專業(yè)間的協(xié)調(diào)配合，提高設(shè)計效率，集成化工程設(shè)計得到了重大發(fā)展[4]。

AVEVA是一套完整的針對工藝、管道、自控等各專業(yè)設(shè)計需求而開發(fā)的集成設(shè)計平臺，其基于數(shù)據(jù)庫平臺的數(shù)據(jù)傳遞與共享，提高了設(shè)計效率與質(zhì)量[5]。AVEVA集成平臺分為數(shù)據(jù)流和三維建模兩部分，數(shù)據(jù)流設(shè)計是以Engineering為數(shù)據(jù)共享中心的各專業(yè)報表及數(shù)據(jù)表設(shè)計；三維建模部分是以PDMS軟件為核心的各專業(yè)三維建模協(xié)同設(shè)計[6]。

目前，國內(nèi)外許多工程公司對于AVEVA平臺只限于PDMS三維設(shè)計開發(fā)應(yīng)用，而針對數(shù)據(jù)流部分的開發(fā)應(yīng)用涉及較少[7]。本文針對自控專業(yè)數(shù)據(jù)流部分，著重介紹基于SQL數(shù)據(jù)庫的Instrumentation軟件開發(fā)及權(quán)限控制。

1 AI軟件功能及工作流程

1.1 AI軟件功能

基于SQL數(shù)據(jù)庫的AI(AVEVA Instrumentation)軟件是自控專業(yè)相對獨立的設(shè)計軟件，其開發(fā)庫及設(shè)計數(shù)據(jù)均儲存于統(tǒng)一的SQL數(shù)據(jù)庫內(nèi)。AI軟件與AVEVA Engineering數(shù)據(jù)中心可進行數(shù)據(jù)交互，讀取工藝等專業(yè)的設(shè)計數(shù)據(jù)，同時可將儀表安裝條件返回給配管、電氣等專業(yè)。

AI軟件共包括Designer，Engineer，Process Engineer，Security Manager，Wiring Manger五大模塊，各模塊之間數(shù)據(jù)共享，允許不同設(shè)計人員在同一模塊或不同模塊中同時開展并完成自控設(shè)計工作。五大模塊主要功能及設(shè)計文件生成見表1所列。

表1 AI各模塊功能及設(shè)計文件生成實現(xiàn)

AI五大模塊可實現(xiàn)包括儀表索引表、控制系統(tǒng)IO表、儀表數(shù)據(jù)表、Hookup圖、Hookup材料表、電纜表、接線箱端子圖、回路圖在內(nèi)的設(shè)計文件生成，除聯(lián)鎖邏輯圖外，基本滿足了自控專業(yè)的設(shè)計要求。

AI軟件與外部數(shù)據(jù)交互分為在線和離線兩種方式。在線方式為AI軟件與外部數(shù)據(jù)接口直接進行數(shù)據(jù)交互；離線方式是使用Excel文件批量傳輸數(shù)據(jù)。在完成相應(yīng)的屬性匹配及關(guān)聯(lián)后，離線數(shù)據(jù)傳遞為AI與世宏等軟件的接口設(shè)計提供了基礎(chǔ)。

1.2 AI軟件工作流程

在設(shè)計過程中，自控專業(yè)與工藝、管道、電氣、結(jié)構(gòu)等專業(yè)數(shù)據(jù)交互眾多，傳統(tǒng)設(shè)計過程中存在溝通不及時、不準確、不唯一的現(xiàn)象[8]。而在AVEVA設(shè)計平臺上，數(shù)據(jù)流部分設(shè)計的數(shù)據(jù)傳遞在Engineering數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)，方便了數(shù)據(jù)的共享提取。

AI軟件設(shè)計工作流程主要分為項目建立和設(shè)計階段兩部分，其中項目建立是指項目創(chuàng)建至接收工藝參數(shù)之前的階段；設(shè)計階段是指接收工藝參數(shù)之后主要由項目設(shè)計人員參與的工作階段。項目建立階段是設(shè)計階段的基礎(chǔ)，定制的基礎(chǔ)庫及模板庫是項目設(shè)計的依據(jù)。AI軟件項目建立與設(shè)計階段流程如圖1所示。

圖1 AI軟件項目建立及設(shè)計階段流程示意

項目建立階段主要根據(jù)項目統(tǒng)一規(guī)定明確設(shè)計范圍、設(shè)計原則、設(shè)計深度等，定制統(tǒng)一的基礎(chǔ)庫和模板庫。此外，依據(jù)項目管理對各設(shè)計人員及系統(tǒng)管理員進行權(quán)限控制，加強數(shù)據(jù)庫的管理。

設(shè)計階段，AI軟件通過Local Integration和Import模塊在線或離線方式獲得儀表回路位號和儀表位號，以其為對象進行對象的屬性傳遞，然后根據(jù)定制的模板完成自控設(shè)計文件。該過程中，因離線數(shù)據(jù)傳遞速度較快，為提高數(shù)據(jù)傳輸效率，在進行多數(shù)據(jù)傳遞時，可有效利用Engineering中定制好的導(dǎo)出模板，通過Explore方式實現(xiàn)離線數(shù)據(jù)的傳遞。

2 建庫開發(fā)

標準數(shù)據(jù)庫的建立是AI軟件開發(fā)工作的重點內(nèi)容，也是標準化建立的深化過程。標準庫建立主要包括基礎(chǔ)庫開發(fā)和模板庫開發(fā)兩方面。

工程項目的多樣性致使工程設(shè)計存在差異化，但同時設(shè)計規(guī)律相同、共性居多。對于AI建庫開發(fā)，策略是建立1個參考標準數(shù)據(jù)庫；當工程項目有特殊要求時，再參考標準數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)的特殊定制。

2.1 基礎(chǔ)庫開發(fā)

基礎(chǔ)庫建立作為AI軟件建庫的基礎(chǔ)，重點在于把握專業(yè)質(zhì)量體系文件及設(shè)計習(xí)慣，總結(jié)專業(yè)設(shè)計文件的屬性、規(guī)則等，并將其轉(zhuǎn)換為特定的種子庫。基礎(chǔ)庫的建立主要包括屬性庫、命名規(guī)則庫、接線規(guī)則庫、儀表類型庫、Hookup材料庫、儀表電纜庫、控制室內(nèi)輔助儀表設(shè)備庫等七類，包含的主要內(nèi)容見表2所列。

表2 基礎(chǔ)庫種類及主要內(nèi)容

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的定制需要注意以下幾點：

1)工藝與自控專業(yè)數(shù)據(jù)傳遞的準確性是由屬性的唯一性保證的，為使AI軟件數(shù)據(jù)與Engineering數(shù)據(jù)庫中的屬性數(shù)據(jù)保持一致，AI軟件屬性庫中工藝屬性的建立需與Engineering數(shù)據(jù)庫中工藝屬性命名規(guī)則相同。

2)在屬性定制中，為保證輸入屬性的規(guī)范性并避免大量輸入數(shù)據(jù)時錯誤的發(fā)生，采用定制屬性匹配下拉菜單Pick Lists及手動輸入相結(jié)合的方式。

3)分別針對儀表回路及儀表建立命名規(guī)則及儀表類型，定制Class規(guī)則將其綁定。

4)使用Excel批量導(dǎo)入功能進行庫的建立、開發(fā)。

2.2 模板庫開發(fā)

模板庫是在基礎(chǔ)庫的基礎(chǔ)上對自控專業(yè)各種儀表數(shù)據(jù)表、索引表報表和標準安裝圖進行對應(yīng)而建立的，是AI軟件建庫的外在體現(xiàn)。三類模板庫的建立通過不同模塊實現(xiàn)，但使用統(tǒng)一的屬性數(shù)據(jù)來源。模板庫的主要內(nèi)容見表3所列。

表3 模板庫類型及主要內(nèi)容

AI軟件模板庫的建立依據(jù)自控專業(yè)設(shè)計需求開發(fā)，并應(yīng)遵循相關(guān)標準規(guī)范，是生成最終工程設(shè)計文件的基礎(chǔ)。

1)儀表數(shù)據(jù)表庫。該部分主要包括溫度、壓力、流量、液位、分析儀表、閥門和控制室內(nèi)輔助儀表等數(shù)據(jù)表；對應(yīng)庫需要以已有的Excel模板樣式為基礎(chǔ)，通過Engineer模塊將基礎(chǔ)庫中定義的屬性與模板相應(yīng)位置進行關(guān)聯(lián)。

2)報表庫。為降低報表庫模板的開發(fā)難度，AI軟件將報表分為特定報表和自定義報表兩類：

a)特定報表。如儀表索引表、控制系統(tǒng)IO表等已定義數(shù)據(jù)源，使用AI專用報表定制軟件Report Designer進行布局及屬性關(guān)聯(lián)。

b)自定義報表。該類報表需要使用圖形化SQL查詢語言SQL Query maker定義報表數(shù)據(jù)源，可生成含任意定義屬性的報表，具有普遍適應(yīng)性。

3)儀表安裝圖庫。該模板庫預(yù)先定制了AutoCAD類型模板，將其分為外框、材料表、位號、典型圖四部分內(nèi)容，并定義相應(yīng)的帶有屬性的塊。其后，進入Designer模塊Hookup Catalogue項目，導(dǎo)入定制的AutoCAD模板，打開菜單中的Show Datalink選型，進行屬性關(guān)聯(lián)。

針對基礎(chǔ)庫及模板庫開發(fā)，使用AI軟件進行自控設(shè)計，通過項目應(yīng)用實踐，符合GB/T 51296—2018《石油化工工程數(shù)字化交付標準》中規(guī)定的數(shù)據(jù)及文檔要求[9]。

3 權(quán)限控制

AI軟件SQL數(shù)據(jù)庫允許多個用戶同時訪問，且與該項目有關(guān)的所有信息均存于同一個數(shù)據(jù)庫中，合理的權(quán)限控制有利于數(shù)據(jù)庫以及工程設(shè)計的管理。權(quán)限控制是眾多集成設(shè)計平臺的難點內(nèi)容，AI軟件Security Manager模塊通過菜單式分組細化的方式對管理員及相關(guān)設(shè)計人員實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)框架下的權(quán)限控制，具有較好的易用性。

權(quán)限控制包括兩個方面： 相關(guān)設(shè)計人員具有各區(qū)域單元的不同進入/讀寫權(quán)限；管理員及各設(shè)計人員對AI軟件中各模塊及功能操作具有不同的操作權(quán)限。權(quán)限控制的基本原理如圖2所示。

圖2 AI權(quán)限控制基本原理示意

AI軟件權(quán)限控制的基礎(chǔ)元素是組(Group)，授權(quán)范圍也是授權(quán)于某一組。根據(jù)項目工廠層次結(jié)構(gòu)及人員角色，分別建立相應(yīng)類型的Group；然后，將用戶(Users)根據(jù)項目角色及單元綁定到角色組和單元組中，以此實行權(quán)限控制。

權(quán)限控制的菜單包括對象(Objects)和單元(Areas)兩大類。Objects分別包括AI軟件的Designer，Engineer，Wring Manager，Common Items，Process Engineer共5個模塊；每個模塊又細分基本操作動作，并針對每一項進行細化控制。權(quán)限控制機制分為兩步：

1)根據(jù)單元組Group確定哪些用戶有進入該單元的權(quán)限。

2)根據(jù)角色組Group對管理員及相關(guān)設(shè)計人員的權(quán)限進行細化。

若設(shè)計人員N既是A單元的設(shè)計，也是B單元的校對，該種情況屬于角色交叉，需要細化建組處理，將組Group細化為“單元-角色”的形式。

菜單式權(quán)限控制極大程度地明確了各設(shè)計人員的軟件操作權(quán)限，常見的典型操作權(quán)限見表4所列，其中： √代表全權(quán)限，×代表無權(quán)限，△代表只讀權(quán)限。

表4 常見的典型操作權(quán)限

4 結(jié)束語

本文針對自控專業(yè)數(shù)據(jù)流部分，闡述了基于AI軟件的集成設(shè)計平臺開發(fā)。根據(jù)質(zhì)量體系及相關(guān)標準規(guī)范完成統(tǒng)一的基礎(chǔ)庫及模板庫開發(fā)，數(shù)據(jù)庫及模板標準化的建立提高了設(shè)計質(zhì)量及效率；另外，針對平臺應(yīng)用中的權(quán)限控制問題提出了有效的解決方案。目前，AI軟件開發(fā)和測試正在逐步完善，規(guī)范化、標準化的設(shè)計將有利于提高設(shè)計質(zhì)量及效率。