信息化管理、模塊化、工廠化預(yù)制在大型石油化工建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用探究

侯超（惠生工程（中國(guó)）有限公司，上海201210）

目前國(guó)內(nèi)大型石油化工建設(shè)項(xiàng)目多具有裝置規(guī)模大、施工周期短、工藝管道施工高峰期集中、焊工需求量大等特點(diǎn)，使得工程進(jìn)度及質(zhì)量管理難度加大；隨著近幾年國(guó)內(nèi)大型石油化工項(xiàng)目的陸續(xù)啟動(dòng)，建設(shè)高峰期的重疊，焊工資源也趨于緊張，人工成本不斷增高。適時(shí)在工程項(xiàng)目上推廣模塊化、工廠化預(yù)制，使用自動(dòng)化設(shè)備及信息化管理等技術(shù)手段，提高施工效率，盡量弱化人力資源短缺對(duì)施工造成的影響，同時(shí)有效促進(jìn)施工質(zhì)量的提升也成為工程項(xiàng)目管理與時(shí)俱進(jìn)的必然選擇。

1 石油化工項(xiàng)目的現(xiàn)狀

以煉化一體化開啟產(chǎn)業(yè)升級(jí)，是中國(guó)石油化工行業(yè)“十三五”的主導(dǎo)方向。目前，國(guó)企、地方煉廠、合資企業(yè)、民營(yíng)煉化一體化的多樣化市場(chǎng)格局正在形成。石油化工行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，一大批石化工程建設(shè)項(xiàng)目陸續(xù)在國(guó)家的大型項(xiàng)目投資建設(shè)當(dāng)中出現(xiàn)，伴隨著這些大型石化項(xiàng)目的興建以及不斷對(duì)原有裝置的改擴(kuò)建，石油化工項(xiàng)目建設(shè)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備了較大的規(guī)模和較高的水平。而伴隨著科學(xué)技術(shù)、裝備以及信息管理的不斷發(fā)展，如何應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備、新的信息化管理方法以提高工程施工的效率及質(zhì)量，則成為工程管理者不斷探索并付諸實(shí)踐的新課題。

2 信息化管理的應(yīng)用

2.1 電子文件管理系統(tǒng)

首先積極高效的溝通與信息共享是工程管理最基本的需求。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中建立電子文件管理系統(tǒng)EDMS（Electron?ic Document Management System），在系統(tǒng)中可以賦予參建各方上傳、查詢、審核和修改等相關(guān)權(quán)限，使得項(xiàng)目信息充分交互和共享。既能檢索到設(shè)計(jì)圖紙、施工方案、焊接工藝評(píng)定等文件，也能檢索到如實(shí)反映項(xiàng)目進(jìn)展情況和各項(xiàng)控制指標(biāo)的各項(xiàng)報(bào)表及統(tǒng)計(jì)圖表，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題并采取針對(duì)性的措施，持續(xù)改進(jìn)。

2.2 基于Smart Plant系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計(jì)

Smart Plant 系統(tǒng)，集成工廠設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)字化可視化動(dòng)態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)全專業(yè)全生命周期的智能工廠設(shè)計(jì)。全專業(yè)參與，全過(guò)程數(shù)字化。參加設(shè)計(jì)的各專業(yè)均按數(shù)字化交付要求開展設(shè)計(jì)，從數(shù)字化軟件中匯總材料，抽取平面圖。減化了設(shè)計(jì)過(guò)程，消除重復(fù)性工作，使需要大量人力的手工校驗(yàn)工作自動(dòng)化，從而縮短了項(xiàng)目的周期。同時(shí)，它整體性地保存了由設(shè)計(jì)公司生成的工廠工程數(shù)據(jù)，這為工廠在大修及升級(jí)改造，重復(fù)使用這些工程數(shù)據(jù)創(chuàng)造了良好的條件。

圖1 Smart Plant設(shè)計(jì)流程圖及3D建模過(guò)程

2.3 基于SPRD/SPMAT的采購(gòu)及材料管理

采購(gòu)及材料管理采用Smart Plant Reference Data/Smart Plant Material(簡(jiǎn)稱：SPRD/SPMAT)軟件。SPRD/SPMAT 是一個(gè)參與一切與材料相關(guān)活動(dòng)的統(tǒng)一平臺(tái)。是一個(gè)能定性、定量地在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中管理處理設(shè)計(jì)、請(qǐng)購(gòu)、詢價(jià)、技術(shù)和商務(wù)評(píng)標(biāo)、采買、運(yùn)輸、接收、倉(cāng)儲(chǔ)管理和發(fā)料的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程，可有效幫助降低項(xiàng)目材料的采購(gòu)費(fèi)用、壓縮進(jìn)度、改善風(fēng)險(xiǎn)管理，通過(guò)大量項(xiàng)目中使用SPRD/SPMAT的工程公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)可幫助用戶有效降低材料采購(gòu)費(fèi)用，提高項(xiàng)目施工進(jìn)度。

2.4 施工過(guò)程的信息化應(yīng)用

2.4.1智能門禁系統(tǒng)

在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施智能門禁系統(tǒng)，工作人員需佩戴經(jīng)項(xiàng)目部授權(quán)卡片，主動(dòng)刷卡，方可通行，方便快速安全；同時(shí)防止非法人員進(jìn)入，消除安全隱患。另外通過(guò)卡片集成信息可實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員、施工人員的數(shù)量，并可匯總各施工承包商的勞動(dòng)力配置數(shù)量、各工種的配置情況，便于項(xiàng)目進(jìn)度控制工程師對(duì)人力資源投入情況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，有針對(duì)性的調(diào)整人力資源配置，從而更優(yōu)的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的進(jìn)度目標(biāo)。

2.4.2 二維碼的應(yīng)用

在施工執(zhí)行過(guò)程中如何將篇幅較長(zhǎng)的文檔信息傳遞給每一位施工人員，一直是困擾工程管理者的難題，僅僅通過(guò)交底及會(huì)議難免不夠具體，而二維碼的信息傳輸則完美的解決了這個(gè)問(wèn)題。在工程現(xiàn)場(chǎng)張貼二維碼信息公示，以二維碼的形式展示施工方案、技術(shù)交底、焊接工藝卡、焊工合格率一覽表、管道材質(zhì)色標(biāo)卡等等，使得每位施工人員均可便捷查詢，并可存儲(chǔ)于自己的手機(jī)內(nèi)，隨時(shí)查閱；有效的減少因施工工藝不清、管道材質(zhì)不明造成的施工質(zhì)量問(wèn)題。

在大型石油化工裝置建設(shè)過(guò)程中，設(shè)備及管道安裝是重中之重，設(shè)備不斷向大型化、集成模塊化發(fā)展，管道則是工作量集中，材質(zhì)多樣，焊接工作量大，受自然環(huán)境、焊工技能等因素影響大，一直是工程管理質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 浙江石化4000萬(wàn)噸/年煉油化工一體化項(xiàng)目案例分析

模塊化、工廠化預(yù)制的成功應(yīng)用：

在浙江石化4000 萬(wàn)噸/年煉油化工一體化項(xiàng)目上，基于項(xiàng)目進(jìn)度要求及現(xiàn)場(chǎng)條件限制，顛覆了以往大型化工項(xiàng)目因分片運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝而耗費(fèi)大量時(shí)間及人力且難以確保質(zhì)量和安全的傳統(tǒng)模式。憑借著資源統(tǒng)籌和管理、模塊化建造和整體運(yùn)輸方面的綜合策劃，9臺(tái)乙烯裂解爐采用了工廠模塊化預(yù)制、組裝和整體交付的方式。該乙烯裝置單臺(tái)裂解爐乙烯產(chǎn)能為20萬(wàn)噸/年，開創(chuàng)了世界范圍內(nèi)最大單臺(tái)模塊化的制造先例，其高度約53米，總重量約3689噸，由大型駁船運(yùn)載經(jīng)50海里抵達(dá)項(xiàng)目基地。在10個(gè)月內(nèi)成功完成了總重約3.3萬(wàn)噸的9個(gè)大型化工工藝模塊，是傳統(tǒng)施工模式下難以完成的，充分體現(xiàn)了模塊化、工廠化預(yù)制的優(yōu)勢(shì)。大型、高復(fù)雜度的模塊整體交付的成功案例，為工程項(xiàng)目向工廠化、模塊化預(yù)制，整體交付的發(fā)展趨勢(shì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 單臺(tái)乙烯裂解爐模塊的發(fā)運(yùn)圖3單臺(tái)乙烯裂解爐模塊的就位

4 南京誠(chéng)志60萬(wàn)噸/年MTO項(xiàng)目案例分析

4.1 自動(dòng)化設(shè)備在項(xiàng)目中的應(yīng)用

在南京誠(chéng)志60 萬(wàn)噸/年MTO 項(xiàng)目管道預(yù)制階段，施工單位在條件具備的情況下推廣使用自動(dòng)化的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工廠化預(yù)制。首先在項(xiàng)目策劃階段要統(tǒng)籌規(guī)劃預(yù)制場(chǎng)地及廠房的建設(shè)，引入五軸數(shù)控等離子切割工作站、坡口加工機(jī)、埋弧自動(dòng)焊機(jī)、全位置自動(dòng)焊機(jī)等設(shè)備，對(duì)設(shè)備的調(diào)試及操作人員的培訓(xùn)是自動(dòng)化設(shè)備能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵。所以在技術(shù)準(zhǔn)備階段，需請(qǐng)?jiān)O(shè)備制造廠家的技術(shù)人員對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，自動(dòng)焊焊工要考試取證，對(duì)項(xiàng)目所涉及材質(zhì)及厚度的材料自動(dòng)焊接工藝進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，編制焊接工藝指導(dǎo)書，保證自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用的技術(shù)可行性。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)自動(dòng)焊接的焊口及時(shí)委托無(wú)損檢測(cè)，檢驗(yàn)焊接一次合格率，從而根據(jù)焊口檢測(cè)情況不斷優(yōu)化調(diào)整設(shè)備運(yùn)行的技術(shù)參數(shù)，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。從實(shí)際的運(yùn)用效果來(lái)看，每臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)的工作效率相當(dāng)于5-6名熟練焊工，焊機(jī)的操作人員僅需一名自動(dòng)焊取證焊工外加一名輔助工人即可，有效的節(jié)省了勞動(dòng)力；且焊接焊口的無(wú)損檢測(cè)一次合格率也是優(yōu)于熟練焊工的平均水平，滿足項(xiàng)目既定的質(zhì)量目標(biāo)。五軸數(shù)控等離子切割工作站不但可以精準(zhǔn)設(shè)置管道切割長(zhǎng)度、自動(dòng)加工坡口，還可通過(guò)主管的管徑、彎頭尺寸等參數(shù)輸入，自動(dòng)下料切割，制作管道支架，以及復(fù)雜彎管的制作，有效的節(jié)約了人工計(jì)算、劃線、切割的時(shí)間，并且下料精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于人工下料。

圖4 五軸數(shù)控等離子切割工作站圖5 全自動(dòng)焊接

4.2 管道施工管理系統(tǒng)的應(yīng)用

開發(fā)管道施工管理系統(tǒng)（PCMS），可實(shí)現(xiàn)查看管道材質(zhì)類別、焊接方法、無(wú)損檢測(cè)要求等，輸入焊接記錄、委托無(wú)損檢測(cè)、輸入檢測(cè)結(jié)果及報(bào)告，不僅可匯總每條管道的焊接一次合格率及項(xiàng)目總體焊接一次合格率，而且可以查詢每個(gè)焊工的焊接一次合格率，對(duì)于合格率不達(dá)標(biāo)的焊工及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。系統(tǒng)內(nèi)可根據(jù)管道壓力等級(jí)等技術(shù)參數(shù)劃分試壓包，并在試壓前檢索無(wú)損檢測(cè)完成情況，導(dǎo)出無(wú)損檢測(cè)報(bào)告，進(jìn)行管道系統(tǒng)試壓條件確認(rèn)檢查，系統(tǒng)性的反映管道焊接及無(wú)損檢測(cè)的相關(guān)信息，使得管道施工始終處于受控狀態(tài)。但是，此系統(tǒng)基礎(chǔ)信息輸入量較大，施工單位必須安排專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)，必要的投入將會(huì)極大的減少管道試壓前的數(shù)據(jù)匯總及條件確認(rèn)工作。也需在使用過(guò)程中不斷的進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，使其使用更為便捷，監(jiān)控更加精準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

石油化工項(xiàng)目建設(shè)是一個(gè)多專業(yè)、多過(guò)程的綜合體，主要涵蓋了樁基、土建、給排水、設(shè)備、管道、儀表與自控、電氣、防腐、保溫、防火、分析化驗(yàn)、消防、通訊等專業(yè)內(nèi)容；也包含了設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工、生產(chǎn)準(zhǔn)備、試生產(chǎn)等過(guò)程。為了更優(yōu)質(zhì)高效的組織項(xiàng)目實(shí)施，使項(xiàng)目完成進(jìn)度、質(zhì)量、費(fèi)用等各項(xiàng)目標(biāo)，各項(xiàng)信息化的管理手段及自動(dòng)化設(shè)備陸續(xù)投入到工程項(xiàng)目中，在大膽嘗試、精心組織、不斷優(yōu)化的運(yùn)用中，正發(fā)揮越來(lái)越大是積極作用。國(guó)際及國(guó)內(nèi)項(xiàng)目的模塊化整體交付合同也越來(lái)越多，模塊化、工廠化預(yù)制已成為項(xiàng)目建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)，多維度的統(tǒng)籌資源配置，選取最優(yōu)的建造方案，最終達(dá)到數(shù)字化交付，才能使工程管理水平穩(wěn)步提升。

圖6 集成工廠數(shù)字化交付