數(shù)字化賦能鎮(zhèn)海煉化項(xiàng)目完美收官

田永強(qiáng) 蔣 波 楊一清

中石化廣州工程有限公司 廣東 廣州 510000

鎮(zhèn)海煉化煉油老區(qū)乙烯原料適應(yīng)性改造項(xiàng)目400 萬(wàn)t/ a加氫裂化裝置是目前國(guó)內(nèi)單系列規(guī)模最大的加氫裂化裝置，于2020 年2 月29 日 開工，2021 年9月30 日中交，首次實(shí)現(xiàn)數(shù)字工廠和物理工廠同步建設(shè)、同時(shí)交付。

2021 年11 月20 日，由中石化廣州工程公司EPC 總承包建設(shè)的鎮(zhèn)海煉化煉油老區(qū)乙烯原料適應(yīng)性改造項(xiàng)目400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置（以下簡(jiǎn)稱：鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置）投料試車成功。

該裝置是目前國(guó)內(nèi)單系列規(guī)模最大的加氫裂化裝置，于2020 年2 月29 日開工，2021 年9 月30 日中交，采用中國(guó)石化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加氫裂化成套工藝技術(shù)，原料中柴油摻煉比例高達(dá)37.5%，主要產(chǎn)品包括輕石腦油、重石腦油、航煤等。裝置投產(chǎn)后，可為乙烯裝置提供優(yōu)質(zhì)石腦油原料，有效降低柴汽比，為鎮(zhèn)海煉化調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)揮重要作用。

鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置建設(shè)過(guò)程中的技術(shù)進(jìn)步碩果累累，其中主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化；重型加氫反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)輕量化；采用重疊布置的高效纏繞管換熱器節(jié)省了布置空間，減少了高壓管道和閥門的數(shù)量；裝置采用的一體化循環(huán)氫脫硫工藝及工程專利技術(shù)，節(jié)省了大直徑外掛循環(huán)氫管線，大大削減設(shè)備管線投資；設(shè)計(jì)緊湊，占地僅為同等規(guī)模裝置的一半。裝置的建造技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

中石化廣州工程公司在該裝置的建造過(guò)程中，熟練運(yùn)用前沿?cái)?shù)字化技術(shù)，從工程設(shè)計(jì)、工程管理，到數(shù)字化交付都取得了重要突破，成為中國(guó)石化推動(dòng)工程建設(shè)數(shù)字化、成果交付數(shù)字化、工廠運(yùn)營(yíng)數(shù)字化進(jìn)程中的一個(gè)里程碑，也是該裝置建設(shè)技術(shù)進(jìn)步中的最大亮點(diǎn)。

1 數(shù)字化賦能項(xiàng)目建造

1.1 工程設(shè)計(jì)數(shù)字化

1.1.1 以集成化協(xié)同設(shè)計(jì)引領(lǐng)

工程建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的信息量巨大，隨著建設(shè)項(xiàng)目大型化、集約化程度加深，建設(shè)項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)量呈分散化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的EPC 項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式需各設(shè)計(jì)對(duì)象通過(guò)紙質(zhì)或電子文檔進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，再人工整合到設(shè)計(jì)文件中，降低了工作效率及準(zhǔn)確性。針對(duì)這種情況，鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置采用集成化協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)協(xié)同與設(shè)計(jì)優(yōu)化。

集成化協(xié)同設(shè)計(jì)是基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)的一種專業(yè)工程設(shè)計(jì)模式。其中，專業(yè)間數(shù)據(jù)傳遞可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行權(quán)限分配，通過(guò)數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)各部門各專業(yè)人員在信息平臺(tái)的高效交互和資源共享，最大程度地控制了成本，提高了效益。當(dāng)專業(yè)間數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致時(shí)，系統(tǒng)的一致性檢查功能可以及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行修正，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，將問(wèn)題解決在設(shè)計(jì)階段，避免了后期由于設(shè)計(jì)變更產(chǎn)生的數(shù)據(jù)混亂，提高了設(shè)計(jì)成品文件的質(zhì)量。

數(shù)字化廣泛應(yīng)用是400萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置建設(shè)中的最大亮點(diǎn)。圖為項(xiàng)目itwins平臺(tái)的三維效果圖

1.1.2 數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)貫穿各專業(yè)

在鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置設(shè)計(jì)階段，工藝專業(yè)采用COMOS、智能PID 進(jìn)行二維協(xié)同設(shè)計(jì)，方便了現(xiàn)場(chǎng)施工、管道報(bào)驗(yàn)及數(shù)字化交付，以及EM 數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付，提升了各專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化交付水平。

管道專業(yè)充分利用經(jīng)驗(yàn)，引領(lǐng)三維協(xié)同設(shè)計(jì)，助力設(shè)計(jì)加速，為下游專業(yè)創(chuàng)造有利條件。平面布置多方案比選，較同類裝置節(jié)省用地約40%，優(yōu)化管道布置，節(jié)省了大量材料，并實(shí)現(xiàn)了地下管道的“0”變更。

設(shè)備專業(yè)采用除高壓設(shè)備外的全三維設(shè)計(jì)，中低壓塔、容器全部采用XVESSEL 智能軟件出圖，大大提高工作效率，較以往縮短設(shè)計(jì)周期約1～2 個(gè)月；塔器容器三維模型和圖紙同步完成，提高了PDMS 模型的準(zhǔn)確性，為項(xiàng)目數(shù)字化交付奠定了基礎(chǔ)；所有生根于設(shè)備的平臺(tái)梯子采用探索者智能軟件出圖，工作效率提高20%，較以往節(jié)省300 人工時(shí)。

自控專業(yè)針對(duì)鎮(zhèn)海煉化管理細(xì)、要求高的特點(diǎn)，細(xì)致耐心地反復(fù)與業(yè)主溝通技術(shù)協(xié)議，并采用COMOS IC 進(jìn)行二維協(xié)同設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)專業(yè)主動(dòng)作為，充分利用三維設(shè)計(jì)軟件，優(yōu)化設(shè)計(jì)輸入和輸出，通過(guò)反復(fù)建模核算，使整體用鋼量大幅減少。

1.2 施工管理數(shù)字化

在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，中石化廣州工程積極利用數(shù)字化交付進(jìn)行項(xiàng)目的采購(gòu)和施工管理。

1.2.1 4D 管道施工管理

承包商采用PDMS 生成的IDF 文件，在系統(tǒng)直接進(jìn)行管道施工管理工作。

工藝管道試壓工作曾一度緩慢，制約因素就是管道焊接和檢測(cè)。項(xiàng)目采用鎮(zhèn)海煉化管道施工管理平臺(tái)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)所有管道焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化統(tǒng)一管理和操作。鎮(zhèn)海項(xiàng)目的管道施工管理系統(tǒng)采用可視化管道施工管理，在系統(tǒng)中自動(dòng)進(jìn)行焊縫檢驗(yàn)批劃分和抽樣委托檢測(cè)等工作。業(yè)主、監(jiān)理、總包、安裝及檢測(cè)單位均共同使用該平臺(tái)深度實(shí)施管道施工質(zhì)量的過(guò)程控制。

以往項(xiàng)目在沒(méi)有二次設(shè)計(jì)軟件幫助的情況下，焊口庫(kù)的建立和單線圖材料庫(kù)的建立需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間。該項(xiàng)目通過(guò)二次設(shè)計(jì)軟件后，節(jié)省約整個(gè)項(xiàng)目技術(shù)管理團(tuán)隊(duì)1～2 個(gè)月的管道前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入時(shí)間，保證了焊接接頭抽樣的公正性和代表性，符合規(guī)范要求，同時(shí)又減少了人為報(bào)驗(yàn)檢驗(yàn)批和監(jiān)理點(diǎn)口環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

1.2.2 三維仿真提高可施工性

承包商根據(jù)鎮(zhèn)海項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)可施工性研究的需要，利用項(xiàng)目三維工廠模型，進(jìn)行三維可施工性、大件吊裝、檢維修研究，提高了施工可行性評(píng)估的準(zhǔn)確性和直觀性。

1.3 項(xiàng)目管理數(shù)字化

以PROJECT ZOO、SP MATERIAL、P6、DOCUMENTUM 分別為項(xiàng)目、材料、進(jìn)度、文檔管理平臺(tái)，有效提升了工程設(shè)計(jì)的數(shù)字化和協(xié)同化。

1.3.1 項(xiàng)目管理標(biāo)準(zhǔn)化

通過(guò)項(xiàng)目集中管控平臺(tái)Project ZOO, 實(shí)現(xiàn)綜合管理，以及合同、材料、進(jìn)度等在線管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目報(bào)告信息填報(bào)標(biāo)準(zhǔn)化；人力資源庫(kù)、資產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化；項(xiàng)目人工時(shí)數(shù)據(jù)累計(jì)、匯總自動(dòng)化；項(xiàng)目各類工作流在線生成，傳遞、處理、保存全過(guò)程電子化，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理體系文件和項(xiàng)目管理軟件的互通。

通過(guò)進(jìn)度控制軟件P6 完成進(jìn)度計(jì)劃管理及資源費(fèi)用管理等工作，加強(qiáng)了相關(guān)程序應(yīng)用插件與項(xiàng)目管理所需功能關(guān)聯(lián)，完成進(jìn)度計(jì)劃管理及資源費(fèi)用管理等工作，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理的規(guī)范化、精細(xì)化、數(shù)據(jù)化。

1.3.2 項(xiàng)目文檔規(guī)范化

通過(guò)文檔管控平臺(tái)Documentum + 供應(yīng)商文檔云平臺(tái)（iTWins平臺(tái)），實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目全過(guò)程的文檔管理，包括設(shè)計(jì)過(guò)程文檔、設(shè)計(jì)存檔文檔、竣工圖文檔、供應(yīng)商文檔、施工文檔等。以項(xiàng)目文檔管理規(guī)定及項(xiàng)目文檔數(shù)字化交付規(guī)定為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)字化交付管控平臺(tái)，進(jìn)行供應(yīng)商隨機(jī)資料的整理、管理和交付；通過(guò)文檔管理軟件Documentum，以項(xiàng)目提供的交工技術(shù)文件成冊(cè)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，完成了項(xiàng)目交工技術(shù)文件電子版存放文件夾架構(gòu)的定制和搭建。成功推動(dòng)了Documentum 等電子文檔管理系統(tǒng)（EDMS)與Project ZOO 交工技術(shù)文件預(yù)估目錄聯(lián)動(dòng)，構(gòu)建了基于Documentum 和Project ZOO 平臺(tái)文檔管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交工技術(shù)文件過(guò)程交付檢測(cè)和文檔生成、傳遞、處理、保存等全過(guò)程的電子化，減少了不必要的紙板文件數(shù)量。

1.4 材料管理數(shù)字化

承包商采用先進(jìn)的材料管理系統(tǒng)Smart Plant Materials，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)備材料的詢價(jià)、請(qǐng)購(gòu)、評(píng)標(biāo)、采買、催交、物流、接收、倉(cāng)管和發(fā)料等全過(guò)程管理，確保了材料采購(gòu)和控制的準(zhǔn)確性。

基于材料協(xié)同管理軟件《供貨商放行單應(yīng)用程序》及《現(xiàn)場(chǎng)發(fā)料應(yīng)用程序》實(shí)現(xiàn)材料收發(fā)統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目相關(guān)管理人員在Smart Plant Materials 軟件內(nèi)審批供貨商發(fā)貨清單及施工分包商材料需求計(jì)劃。以此達(dá)到供貨商發(fā)貨清單及施工分包商材料需求計(jì)劃的格式規(guī)范化及流程審批高效化，供貨商、施工分包商、與項(xiàng)目相關(guān)管理人員在同一數(shù)據(jù)庫(kù)的不同界面進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)總承包項(xiàng)目對(duì)材料到貨接收及發(fā)放的統(tǒng)籌管理。

承包商采用Marian 和三維模型相結(jié)合的方式，通過(guò)將三維模型管道各類參數(shù)自動(dòng)導(dǎo)入Marian 系統(tǒng)，滿足或?qū)崿F(xiàn)施工管理及項(xiàng)目收尾階段實(shí)物清單交付的需求。

2 兩大突破

2.1 多專業(yè)模型審查優(yōu)化設(shè)計(jì)開創(chuàng)先河

鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置項(xiàng)目為中石化廣州工程在國(guó)內(nèi)項(xiàng)目第一次正式進(jìn)行多專業(yè)聯(lián)合模型審查的項(xiàng)目。

管道設(shè)計(jì)、自控、電氣、電信、設(shè)備、機(jī)械、加熱爐和結(jié)構(gòu)等專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)采用PDMS+XVessel+ 探索者平臺(tái)梯子軟件+ 探索者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件+Tekla 等輔助設(shè)計(jì)軟件和三維建模軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行三維模型的碰撞檢查和三維會(huì)簽，努力提高建模的準(zhǔn)確性和可施工性，通過(guò)嚴(yán)格的模型審查，把問(wèn)題低成本“扼殺”在電腦端，而不是高成本的現(xiàn)場(chǎng)“返工”。

在該項(xiàng)目中，以管道專業(yè)及結(jié)構(gòu)專業(yè)為主，組織管道、結(jié)構(gòu)、儀表、電氣、加熱爐等專業(yè)先后進(jìn)行了16 次地上全部管架、構(gòu)架及埋地部分的模型碰撞檢查。模型審查按分區(qū)進(jìn)行，對(duì)各專業(yè)間的碰撞問(wèn)題及布置合理性等情況進(jìn)行了審查，共形成審查報(bào)告及追蹤報(bào)表各10 份、審查意見271 條，并跟蹤落實(shí)整改情況。

通過(guò)鎮(zhèn)海煉化400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置項(xiàng)目的探索實(shí)踐，多專業(yè)聯(lián)合模型審查的意義凸顯：一是能在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)間的碰撞問(wèn)題，極大減少、消除現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，提高施工進(jìn)度及減少施工費(fèi)用；二是能優(yōu)化設(shè)計(jì)，在模型審查過(guò)程中各專業(yè)相互協(xié)商，可以采取一些優(yōu)化方案代替原有方案，節(jié)省投資；三是能協(xié)同各專業(yè)間的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更加合理、美觀。例如模型審查對(duì)儀表槽盒、電纜槽盒及管道的布置、走向進(jìn)行綜合型規(guī)劃、布局，避免了儀表槽盒、電纜槽盒阻擋走道的情況；四是配合優(yōu)化、完善數(shù)字化工作，使模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際吻合。

與物理工廠同時(shí)交付的數(shù)字化工廠。“數(shù)字孿生”已在400 萬(wàn)t/ a 加氫裂化裝置中實(shí)現(xiàn)。

2.2 數(shù)字化管控及交付一體化平臺(tái)助力數(shù)字化交付

為了實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目協(xié)同高效管控，中石化廣州工程積極順應(yīng)集團(tuán)公司“兩化融合”方向，在充分利用既有信息化建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，基于鎮(zhèn)海項(xiàng)目與各專業(yè)室進(jìn)行多次討論調(diào)研，與網(wǎng)絡(luò)公司聯(lián)合開發(fā)項(xiàng)目數(shù)字化管控及交付一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資產(chǎn)治理和數(shù)字化交付的協(xié)同管控。

該管控平臺(tái)按照數(shù)據(jù)+ 平臺(tái)+ 應(yīng)用的模式，持續(xù)推進(jìn)數(shù)據(jù)管理、文檔管理、三維模型管理在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中的數(shù)字化、集成化應(yīng)用，破解了不同系統(tǒng)之間互相調(diào)用數(shù)據(jù)不便的痼疾，減少了交付過(guò)程中的信息流轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交付、驗(yàn)證、修改，實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)商數(shù)據(jù)交付模式的拓展升級(jí)。

通過(guò)數(shù)字化交付平臺(tái)，中石化廣州工程不僅把模型、數(shù)據(jù)、文檔交付給業(yè)主，還幫業(yè)主進(jìn)行各種模型真實(shí)性檢查、工廠對(duì)象文件屬性及關(guān)聯(lián)建立、數(shù)據(jù)錄入和檢驗(yàn)，導(dǎo)入EM 系統(tǒng)等，為業(yè)主后續(xù)開發(fā)智能工廠打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以文檔為例，用戶僅需上傳文檔并填寫文檔版本、文檔發(fā)布日期，其余由平臺(tái)自動(dòng)生成，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全文檔編號(hào)的統(tǒng)一規(guī)范。

數(shù)字化交付平臺(tái)的應(yīng)用開創(chuàng)了全新的交付模式，通過(guò)對(duì)模型、數(shù)據(jù)、文檔的關(guān)聯(lián)管理以及供應(yīng)商的管理，有效提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，縮短交付周期，形成跨部門、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資源一體化管理；通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范授權(quán)，分級(jí)分類、融合貫通、靈活獲取，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、供應(yīng)商等多方數(shù)據(jù)信息在平臺(tái)的流轉(zhuǎn)，將人工輸入數(shù)據(jù)改為根據(jù)制定好的數(shù)據(jù)采集模板導(dǎo)入數(shù)據(jù)，將供應(yīng)商圖紙等資料的審核由人工分發(fā)升級(jí)為直接在平臺(tái)上進(jìn)行，減少了信息中轉(zhuǎn)耗費(fèi)的人力及時(shí)間，大幅度提高工作效率，并為業(yè)主提供了更準(zhǔn)確完備的數(shù)據(jù)，滿足“一次錄入，共享應(yīng)用”，確保了項(xiàng)目的執(zhí)行效果，提升了項(xiàng)目創(chuàng)效水平，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)登錄到“一處”、數(shù)據(jù)匯聚到“一庫(kù)”、數(shù)字化交付最終形成的交付信息與建成的實(shí)體工廠和竣工資料完全一致建設(shè)目標(biāo)，強(qiáng)化了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力和面向未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展能力，為后續(xù)智能工廠的建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

3 迎接挑戰(zhàn) 奮勇爭(zhēng)先

中石化廣州工程是集專利商和工程總承包商于一體的高新科技企業(yè)，在石油化工工程建設(shè)領(lǐng)域深耕五十多年。自成立以來(lái)，完成國(guó)內(nèi)外石油煉制、石油化工領(lǐng)域的工廠、裝置、油庫(kù)、長(zhǎng)輸管道及市政設(shè)施等大中型工程建設(shè)項(xiàng)目任務(wù)1000 多項(xiàng)，業(yè)績(jī)遍布亞、歐、非等國(guó)家和地區(qū)。

從2014 年工信部智能制造示范項(xiàng)目九江石化“石化智能工廠”開始，在8年時(shí)間里中石化廣州工程已陸續(xù)完成包括科威特、鎮(zhèn)海加氫裂化等一系列大型項(xiàng)目的數(shù)字化交付工作，完全擁有從流程工業(yè)單套裝置到智能工廠全廠的數(shù)字化交付實(shí)力，在打造“平臺(tái)+ 數(shù)據(jù)+ 服務(wù)”項(xiàng)目管理新業(yè)態(tài)中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

數(shù)字化交付是工程公司各專業(yè)在數(shù)字化模型中協(xié)同作業(yè)的結(jié)果，數(shù)字化交付的實(shí)施要求工程建設(shè)單位轉(zhuǎn)變工作模式，將種子文件、作業(yè)體系與數(shù)字化業(yè)務(wù)相統(tǒng)一，做到工程信息和交付物的數(shù)字化管理，在優(yōu)化物理工廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工程信息資產(chǎn)的高效利用。

工程數(shù)字化，已經(jīng)從當(dāng)年工程總承包合同中的幾項(xiàng)條款到獨(dú)立的項(xiàng)目合同，不僅是工作量增大、交付深度的變化，而且是責(zé)任與服務(wù)意識(shí)的增強(qiáng)。中石化廣州工程將以打造工程綜合服務(wù)商為目標(biāo)，全力推動(dòng)數(shù)字化交付從賦能智能工廠建設(shè)向商業(yè)合作模式轉(zhuǎn)型，打造新的高端服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型融合發(fā)展，向建設(shè)成為世界領(lǐng)先的先導(dǎo)性能源化工工程公司的目標(biāo)不懈努力！