淺談石油化工工程設(shè)計(jì)中的數(shù)字化交付

葉基民

摘 要：當(dāng)前，智能工程與數(shù)字化工廠已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)了國(guó)內(nèi)外企業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容。文中，從石油化工行業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，就石油化工工程設(shè)計(jì)中的數(shù)字化交付進(jìn)行了探討，希望為石油化工工程設(shè)計(jì)的數(shù)字化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：石油化工;工程設(shè)計(jì);數(shù)字化

0 引言

隨著“中國(guó)制造2025”這個(gè)工業(yè)發(fā)展階段戰(zhàn)略的提出，都是為了最終實(shí)現(xiàn)智慧化工廠的建設(shè)。現(xiàn)如今越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外業(yè)主提出了建設(shè)智能工廠和數(shù)字化工廠的要求，并且在合同和項(xiàng)目執(zhí)行中要求的內(nèi)容越來(lái)越細(xì)、要求的集成化程度越來(lái)越高。數(shù)字化工廠成了工程領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越熱門(mén)的話題，隨著呼聲越來(lái)越高，集團(tuán)公司也出臺(tái)了有針對(duì)性的數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)。智慧化工廠的建設(shè)必須經(jīng)過(guò)數(shù)字化、智能化、智慧化等三個(gè)階段，就如同我們目前的導(dǎo)航手段從最原始的紙質(zhì)地圖，只提供各種信息，需要使用者提前學(xué)會(huì)分辨方向和讀懂地圖;隨后發(fā)展到無(wú)法交互且必須提前更新地圖信息的導(dǎo)航儀，可以提供使用者當(dāng)前位置，不再要求使用者會(huì)分辨方向;再到目前能提供實(shí)時(shí)地圖信息并有交互功能的智能導(dǎo)航。目前我們還處于智慧化工廠建設(shè)的起步階段。

1 何為數(shù)字化工廠

一般來(lái)說(shuō)，化工行業(yè)所說(shuō)的數(shù)字化工廠會(huì)被認(rèn)為是以流程工廠為核心，基于工藝設(shè)計(jì)（Engineering）、工程采購(gòu)（Procurement）、工程施工（Construction）、項(xiàng)目開(kāi)車(chē)（Commissioning）及項(xiàng)目管理（Management）的綜合數(shù)字化集成平臺(tái)（EPCCM平臺(tái)）所建立的，對(duì)應(yīng)物理意義上的石油化工工廠的數(shù)字化體現(xiàn)，能同時(shí)具備工廠屬性和工程屬性的綜合智能數(shù)字化系統(tǒng)[1]。利用這個(gè)平臺(tái)，能夠?qū)?lái)自各個(gè)專(zhuān)業(yè)及供應(yīng)商的各種數(shù)字化信息識(shí)別出來(lái)并通過(guò)工廠對(duì)象聯(lián)系在一起，進(jìn)而通過(guò)對(duì)這些信息的處理達(dá)到各種設(shè)計(jì)使用的要求。

2 何為數(shù)字化交付設(shè)計(jì)

中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于數(shù)字化交付的定義是--“以工廠對(duì)象為核心，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過(guò)程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、定西交付方案制定、信息整合與校驗(yàn)、信息移交和信息驗(yàn)收”。從2006年的第一個(gè)沙特項(xiàng)目開(kāi)始，我們公司就已經(jīng)開(kāi)始了數(shù)字化交付的嘗試，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，克服了不少技術(shù)困難，在當(dāng)時(shí)不僅建立了自有模式的文檔管理系統(tǒng)，完成了基于SPF（SmartPlantFoundation）系列設(shè)計(jì)軟件的深度建模、多專(zhuān)業(yè)協(xié)同，并在后續(xù)的沙特、馬來(lái)西亞等海外大型項(xiàng)目中繼續(xù)深入優(yōu)化和應(yīng)用，完成了不少海外業(yè)主的交付要求。經(jīng)過(guò)這幾個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行，加深了我對(duì)數(shù)字化交付的理解：和傳統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)（紙質(zhì)圖紙或不可搜索的掃描件為主體）的交付方式不同，數(shù)字化交付是通過(guò)集成平臺(tái)，將相關(guān)設(shè)計(jì)成品及設(shè)計(jì)內(nèi)容、對(duì)象參數(shù)、對(duì)象數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式提交給業(yè)主，減少日后使用時(shí)大量檢索紙質(zhì)文件的概率，使業(yè)主可以在日后工廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程中管理更直觀，通過(guò)集成平臺(tái)調(diào)用更方便，在維護(hù)過(guò)程中更可作為參考依據(jù)，在擴(kuò)建中能更方便進(jìn)行設(shè)計(jì)信息服用等的一種新的成品交付方式。對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)據(jù)的共享和集成，平臺(tái)能對(duì)上下游專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)，可以有效降低人為錯(cuò)誤發(fā)生的概率、進(jìn)一步提高工作效率。對(duì)于同一類(lèi)型的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，更可以提高項(xiàng)目數(shù)據(jù)和模型的復(fù)用率，節(jié)省項(xiàng)目執(zhí)行前期準(zhǔn)備工作的時(shí)間;對(duì)于項(xiàng)目業(yè)主來(lái)說(shuō)，通過(guò)數(shù)字化交付，更有利于以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開(kāi)展智能工廠建設(shè)，掌握工廠運(yùn)行管理數(shù)據(jù)，為后續(xù)的工廠運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和設(shè)備資產(chǎn)數(shù)字化管理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前基于不同的設(shè)計(jì)院所使用的設(shè)計(jì)平臺(tái)不同，也有好幾種不同的交付平臺(tái)，比如SPF（IntergraphSmartPlantFoundation）平臺(tái)和AVEVA平臺(tái)（Aveva.Net）、西門(mén)子數(shù)字化平臺(tái)COMOS等。就目前國(guó)內(nèi)的情況來(lái)說(shuō)，尚處于起步發(fā)展階段，各個(gè)平臺(tái)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，都還有不少相關(guān)功能尚處于開(kāi)發(fā)階段，選擇哪個(gè)平臺(tái)還需要各家按照各自的項(xiàng)目和業(yè)主的需求訂制不同的路線。

目前，數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)于各個(gè)設(shè)計(jì)單位來(lái)說(shuō)，已經(jīng)算是家常便飯了，拋開(kāi)了紙筆直尺圓規(guī)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都在電腦上進(jìn)行，這一點(diǎn)不難實(shí)現(xiàn)。但如何在目前的設(shè)計(jì)過(guò)程中使二維和三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與基于工廠對(duì)象的位號(hào)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)集成和多專(zhuān)業(yè)協(xié)同，與同樣基于工廠對(duì)象位號(hào)的非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)文檔、供應(yīng)商文檔和各種各樣的施工數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，并在交付時(shí)向業(yè)主整體移交就成了需要解決的問(wèn)題。統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，并僅在這個(gè)統(tǒng)一平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行各專(zhuān)業(yè)間設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)交換是保證后期交付數(shù)據(jù)統(tǒng)一和設(shè)計(jì)質(zhì)量的保障和基礎(chǔ)，而且還可以促進(jìn)設(shè)計(jì)人員提高工作效率，同時(shí)還能降低人為錯(cuò)誤的發(fā)生概率，從而提高工作質(zhì)量。開(kāi)展數(shù)字化交付的工作，只有項(xiàng)目中的各專(zhuān)業(yè)都能在數(shù)字化模型和協(xié)同平臺(tái)中開(kāi)展協(xié)同作業(yè)，才能有效完成并節(jié)省相關(guān)的人力資源。因此，各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)人員需要積極轉(zhuǎn)變自己的意識(shí)，積極在協(xié)同平臺(tái)中完成自己的工作，并養(yǎng)成良好的使用設(shè)計(jì)軟件的意識(shí)，盡可能通過(guò)協(xié)同平臺(tái)開(kāi)展專(zhuān)業(yè)間的資料交互和提交自己的相關(guān)工作，才能使后續(xù)的交付資料的整理工作變得更加簡(jiǎn)單。這一點(diǎn)也需要引起企業(yè)的重視，在推進(jìn)協(xié)同平臺(tái)執(zhí)行的過(guò)程中一定有各種不適應(yīng)或各種“陣痛”，但經(jīng)過(guò)這一時(shí)期之后，后續(xù)的前景是廣闊的。數(shù)字化交付設(shè)計(jì)可以說(shuō)是工程設(shè)計(jì)和工程公司未來(lái)發(fā)展的方向，因此這是每個(gè)工程設(shè)計(jì)公司發(fā)展的必經(jīng)之路。對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，數(shù)字化交付設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)從源頭上掌握工廠運(yùn)行的管理數(shù)據(jù)，并以設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠在更高的基礎(chǔ)上開(kāi)展工廠運(yùn)維管理和設(shè)備資產(chǎn)管理，從而實(shí)現(xiàn)全生命周期的數(shù)字化工廠管理[2]，這也是日后實(shí)現(xiàn)智慧工廠的先決條件。

在數(shù)字化交付的過(guò)程中，對(duì)于裝置設(shè)計(jì)院，一般需承擔(dān)各自裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容的數(shù)字化設(shè)計(jì)工作;對(duì)于總體設(shè)計(jì)院，一般不僅要承擔(dān)自己所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)裝置的交付內(nèi)容，還需要承擔(dān)以下這些工作：制定滿足業(yè)主要求的總體數(shù)字化交付規(guī)定并在執(zhí)行過(guò)程中針對(duì)各設(shè)計(jì)院提出的疑問(wèn)做出解答;為參與項(xiàng)目的各家裝置設(shè)計(jì)院提供各種軟件的種子文件 和相關(guān)項(xiàng)目類(lèi)庫(kù)文件;協(xié)助業(yè)主對(duì)各設(shè)計(jì)院或供應(yīng)商提供的交付內(nèi)容做設(shè)計(jì)深度、完整性、相符性的審查和驗(yàn)收等工作;與業(yè)主一起選擇交付的數(shù)據(jù)和文檔所集成的平臺(tái)，并與軟件公司一起按照業(yè)主使用的習(xí)慣和需求進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和程序界面的定制工作。

目前集團(tuán)公司也已經(jīng)于2019年出臺(tái)了《石油化工工程數(shù)字化交付執(zhí)行細(xì)則（試行）》。在這項(xiàng)新出臺(tái)的工作標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)數(shù)字化交付原則、職責(zé)分工、交付內(nèi)容（包括三維模型深度、供應(yīng)商交付深度、提交的工廠對(duì)象相關(guān)施工資料提交深度）、交付質(zhì)量控制和相關(guān)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)做了詳細(xì)的定義和解釋。并且在從2019年開(kāi)始執(zhí)行的各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)項(xiàng)目中開(kāi)始加入了數(shù)字化交付的要求，可見(jiàn)集團(tuán)公司對(duì)于石油化工工程數(shù)字化交付和后續(xù)的智慧化工廠建設(shè)的重視程度和遠(yuǎn)見(jiàn)。所以作為現(xiàn)代化的工程企業(yè)，更需要積極開(kāi)始研究，如何在采購(gòu)、設(shè)計(jì)以及施工階段開(kāi)展數(shù)字化工廠建設(shè)，不僅能將有效的數(shù)據(jù)提供給業(yè)主日后使用，同時(shí)在設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中更有效的利用這些數(shù)據(jù)給工程建設(shè)增加更多的便利性和可控性。工程設(shè)計(jì)中數(shù)字化的道路任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]曹建新.淺談化工工程項(xiàng)目數(shù)字化交付設(shè)計(jì)[J].天津化工，2019，33（4）：69-72.