數(shù)字化交付技術(shù)在油庫工程建設(shè)中的應(yīng)用

陶建發(fā)，曾勇昭，劉華冰

(中國石化銷售股份有限公司廣西石油分公司，廣西 南寧 530020)

0 引言

國家大力推動數(shù)字化建設(shè)和智能工廠建設(shè)[1]，數(shù)字化交付是構(gòu)建數(shù)字化工廠過程的第一步，是實現(xiàn)智能工廠、智能制造的重要數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

近年來，工程建設(shè)行業(yè)數(shù)字化交付技術(shù)迅猛發(fā)展。GB/T 32575—2016《發(fā)電工程數(shù)據(jù)移交》、GB/T 51296—2018《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 51301—2018《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》的相繼發(fā)布，開啟了電力、石化、建筑行業(yè)工程建設(shè)的數(shù)字化交付時代[2-4]。數(shù)字化交付是設(shè)計成果交付的升級，是工程技術(shù)服務(wù)的延伸，是建設(shè)數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)。

油庫工程建設(shè)的數(shù)字化交付及數(shù)字油庫的創(chuàng)建是石油化工行業(yè)數(shù)字化建設(shè)的重要組成部分，但關(guān)于油庫數(shù)字化交付及數(shù)字化油庫應(yīng)用的文獻報道較少。提升油庫工程的數(shù)字化水平對提升整個石油化工行業(yè)的數(shù)字化水平具有重要意義。

1 油庫數(shù)字化交付的意義、范圍

油庫數(shù)字化交付是構(gòu)建數(shù)字孿生油庫的必經(jīng)之路[5]。數(shù)字油庫在解決傳統(tǒng)信息收集、存儲、檢索、應(yīng)用方面的困難具有優(yōu)勢。以數(shù)字油庫為基礎(chǔ)還能進一步開發(fā)智能應(yīng)用，如數(shù)字化的資產(chǎn)管理、應(yīng)急演練模擬、油庫運維輔助、模擬培訓(xùn)、隱蔽工程信息管理等，能生動、形象展現(xiàn)油庫全貌與細節(jié)，能夠最大限度地提升油庫管理水平，為提高油庫安全管理水平提供可能，為減員增效創(chuàng)造必要條件。

油庫數(shù)字化交付的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)、文檔和三維模型，使油庫對象與數(shù)據(jù)、油庫對象與文檔、油庫對象與三維模型等的不同信息之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)包括油庫對象屬性的值和計量單位等信息，油庫對象的數(shù)據(jù)內(nèi)容涵蓋設(shè)計、采購、施工、運維等階段的基本信息。油庫數(shù)字化交付采用交付平臺移交方式，并符合平臺信息組織方式和約定的組織規(guī)則[3]。

2 油庫數(shù)字化交付規(guī)范的要求

國家為了規(guī)范工程建設(shè)數(shù)字化交付工作，滿足建設(shè)單位數(shù)字化工廠建設(shè)的需要，確保交付信息完整性、準(zhǔn)確性和一致性的質(zhì)量要求，發(fā)布了GB/T 51296—2018《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》；中國石化集團公司于2019 年發(fā)布《石油化工工程數(shù)字化交付執(zhí)行細則(試行)》(SPMP-STD-EM 2015—2019)。

數(shù)字化交付應(yīng)涵蓋三維模型、智能P&ID、油庫對象屬性、資料文檔，并以交付平臺為工具實現(xiàn)特定的關(guān)聯(lián)、應(yīng)用。數(shù)字化交付應(yīng)涵蓋設(shè)計、采購、施工等相關(guān)基本信息。

3 油庫數(shù)字化交付的開展思路

3.1 油庫數(shù)字化交付信息規(guī)范

當(dāng)前在實施數(shù)字化交付工程實例中存在如下問題：各設(shè)計分包商使用的三維元件庫不同，相同類型設(shè)備、設(shè)施的外形不統(tǒng)一；各設(shè)計分包商使用的二維圖例不同，相同類型設(shè)備、設(shè)施的符號不統(tǒng)一；各分包商使用不同的命名規(guī)則來命名設(shè)備、設(shè)施編號和文檔編號；各設(shè)計分包商提供的設(shè)備、設(shè)施的屬性不統(tǒng)一，可能也不完整；各設(shè)計分包商提供的工程材料編碼不統(tǒng)一，運維期資源管理很困難。因此，銷售系統(tǒng)油庫數(shù)字化交付統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定將有利于數(shù)字油庫信息的傳遞、使用，同時提高數(shù)字化油庫開發(fā)利用價值。

當(dāng)前針對銷售系統(tǒng)油庫數(shù)字化交付在遵守標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增強油庫項目數(shù)字交付的針對性，進而使得數(shù)字化油庫集群之間有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為各省份乃至銷售系統(tǒng)總部強化對各省份油庫的統(tǒng)一管理將起到重要作用。

3.2 油庫數(shù)字化交付信息來源

油庫數(shù)字化交付信息來源包括大量的普通電子版，含二維模型、三維模型、分包商的工程信息、油庫專業(yè)化系統(tǒng)(實時)產(chǎn)生的信息等。各種形式的信息宜通過數(shù)字化交付平臺進行整合、并建立起與油庫對象之間的關(guān)聯(lián)。

對于已建成油庫在數(shù)字化孿生中宜采用激光掃描逆向建模與根據(jù)竣工資料、供應(yīng)商資料、運維數(shù)據(jù)等通過數(shù)字化交付平臺進行整合的模式進行數(shù)字油庫的補建。

油庫數(shù)字化交付信息來源主要包括工程信息、工廠信息和可視化的輔助信息，這些信息均以設(shè)備、設(shè)施(即油庫對象)為核心。

3.3 油庫數(shù)字化交付信息管理

傳統(tǒng)交付中一般的文檔管理方式不符合運維基于設(shè)備、設(shè)施的管理需要；來自不同系統(tǒng)的信息格式很多，很多信息的瀏覽需要專業(yè)化工具支持；不具備信息的檢索和查詢功能；不支持文檔、數(shù)據(jù)、權(quán)限的工作流程控制；不支持輔助業(yè)務(wù)的執(zhí)行；信息的變更不能與業(yè)務(wù)過程相關(guān)聯(lián)。

上述傳統(tǒng)交付方式的痛點在數(shù)字化交付中都需要得到解決。通過數(shù)字化交付平臺的整合，實現(xiàn)來自不同系統(tǒng)信息的方便瀏覽，實現(xiàn)信息的方便檢索和查詢，支持文檔、數(shù)據(jù)和權(quán)限的工作流程控制，并支持輔助業(yè)務(wù)的執(zhí)行，實現(xiàn)與業(yè)務(wù)過程的關(guān)聯(lián)。更重要的是，基于數(shù)字化交付建立起的數(shù)字油庫，應(yīng)能為后期的智能應(yīng)用開發(fā)提供平臺和基礎(chǔ)。

3.4 數(shù)字化交付的工作流程

油庫數(shù)字化交付主要內(nèi)容、工作流程主要包括建立在統(tǒng)一信息標(biāo)準(zhǔn)上的信息處理、信息模型交付、數(shù)字化油庫模型的建立(靜態(tài)模型)等環(huán)節(jié)。

在油庫數(shù)字化模型基礎(chǔ)上，通過智能油庫的開發(fā)，可以實現(xiàn)對油庫運維等動態(tài)信息的集成，進而實現(xiàn)數(shù)字油庫的智能應(yīng)用。

4 數(shù)字化交付在油庫項目上應(yīng)用研究

對建設(shè)期的數(shù)字化油庫而言，設(shè)計、材料采購、施工、完工試運等工程信息通過數(shù)字化交付平臺實現(xiàn)信息的集成，建立靜態(tài)的數(shù)字化資產(chǎn)模型，進而為工程實現(xiàn)輔助設(shè)計管理、輔助材料采購、輔助施工管理。對于運維期的數(shù)字油庫而言，通過數(shù)字化交付平臺實現(xiàn)信息監(jiān)控與控制、運營等油庫數(shù)據(jù)的集成，以形成動態(tài)運維期數(shù)字化模型，進而實現(xiàn)油庫信息的維護、輔助運維管理、培訓(xùn)模擬、模擬應(yīng)急演練、智能巡檢管理、保養(yǎng)管理、維修管理、應(yīng)急管理和實時監(jiān)控等智能應(yīng)用?；谛畔⒒到y(tǒng)建設(shè)，通過數(shù)字化建設(shè)與信息化建設(shè)的深度融合，有望實現(xiàn)智慧油庫。

4.1 數(shù)字化交付提升設(shè)計管理中的應(yīng)用

工藝設(shè)計、管道設(shè)計、土建建構(gòu)設(shè)計、儀表電氣設(shè)計以及其他專業(yè)的設(shè)計通過數(shù)字化的協(xié)同設(shè)計管理，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成中形成數(shù)字資產(chǎn)模型。并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)計計劃管理、任務(wù)管理、設(shè)計溝通、設(shè)計數(shù)據(jù)管理和設(shè)計文檔管理集成、實現(xiàn)設(shè)計可視化項目設(shè)計管理及設(shè)計信息資產(chǎn)管理。

4.2 數(shù)字化交付促進工程材料管理

工程項目的材料需求管理、材料請購管理、材料采購管理、材料催交催運管理、材料現(xiàn)場管理通過智能數(shù)字資產(chǎn)模型管理，形成涵蓋業(yè)務(wù)審批管理、材料與財務(wù)集成管理、供應(yīng)商管理的材料一體化監(jiān)控管理系統(tǒng)。

4.3 數(shù)字化交付精益施工完工管理

施工工作包定義、施工合理性分析、預(yù)制建設(shè)過程管理、質(zhì)量檢驗、建設(shè)完工管理等通過智能數(shù)字化交付平臺集成形成包含施工分包管理、施工與成本集成管理、施工業(yè)務(wù)審批管理在內(nèi)的綜合可視化的施工監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過該管理系統(tǒng)實現(xiàn)施工過程資料交付和監(jiān)控。

4.4 資產(chǎn)的智能數(shù)字化管理

在智能數(shù)字資產(chǎn)管理中，各設(shè)備設(shè)施作為虛擬資產(chǎn)應(yīng)實現(xiàn)與智能工藝流程圖(P&ID)、三維模型、模擬培訓(xùn)、全景圖像、供應(yīng)商資料、工藝安全性分析數(shù)據(jù)、實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控信息、資產(chǎn)變更維護信息、檢修助手、生產(chǎn)工藝模擬優(yōu)化等信息實時關(guān)聯(lián)，并能隨時調(diào)用。資產(chǎn)的智能數(shù)字化管理中，實現(xiàn)了對油庫靜態(tài)基礎(chǔ)工程信息與油庫動態(tài)運營數(shù)據(jù)的集成。

資產(chǎn)的智能數(shù)字化管理能夠最大限度地提高油庫設(shè)備管理、資產(chǎn)管理水平，進而提高油庫運行和總體管理水平。

4.5 油庫運維管理輔助

數(shù)字油庫建設(shè)的重要目的在于輔助運行管理，而要實現(xiàn)油庫生產(chǎn)管理，其中的儲罐液位計量數(shù)據(jù)、機泵運行狀態(tài)、收發(fā)油設(shè)施狀態(tài)是至關(guān)重要的信息。在數(shù)字化油庫輔助運維管理中，應(yīng)將這些重要的信息集成進入數(shù)字油庫中。此外，通過對液位監(jiān)控信息、收發(fā)油設(shè)施監(jiān)控管理應(yīng)用智能分析報表功能，實現(xiàn)對油庫運行狀態(tài)的判斷，并對出現(xiàn)的問題提出告警及處理提示。例如油庫日進、出油量與庫存油量的每日清點核算，偏差超過允許值時做出告警，提示運維人員第一時間采取相應(yīng)的處置措施。

4.6 模擬培訓(xùn)

數(shù)字化油庫具有與實際物理油庫的一致性且形象生動，在實施模擬培訓(xùn)時具有直觀、簡單、高效的特點，其優(yōu)勢是其他培訓(xùn)方式難以達到的。此外對泵閥操作、收發(fā)油作業(yè)、油罐計量作業(yè)等還可以設(shè)置仿真模擬，對接受培訓(xùn)者實施模擬操作考核。數(shù)字化油庫的培訓(xùn)功能對提高培訓(xùn)的效率和效果是顯而易見的。

4.7 巡檢管理

在數(shù)字油庫中設(shè)置巡檢線路，并在巡檢線路中的關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施附近設(shè)置打卡點，巡檢系統(tǒng)實時將打卡點的巡檢信息自動上傳至數(shù)字油庫中并形成巡檢記錄，油庫的管理層可以通過調(diào)取智能油庫中的巡檢記錄分析巡檢異常并及時做出正確的處理。

此外借助攝像現(xiàn)場檢測設(shè)備，也可以實現(xiàn)數(shù)字油庫中巡檢路線上相關(guān)設(shè)施設(shè)備外觀、運行狀態(tài)、檢測報警信號等的在線檢查，完成虛擬巡檢。虛擬巡檢的頻次可以設(shè)置高一些，與實地選件智能記錄相結(jié)合，進一步提升油庫智能巡檢管理水平。

4.8 保養(yǎng)管理和維修管理

在以油庫對象為中心的數(shù)字化油庫中，各關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備的設(shè)計圖紙、廠家信息及設(shè)施設(shè)備維修保養(yǎng)說明書、維修保養(yǎng)方法、維修保養(yǎng)記錄等均能在數(shù)字油庫中沉淀下來。對設(shè)施設(shè)備的保養(yǎng)周期、保養(yǎng)時間之間進行適當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)，各類保養(yǎng)維修記錄可生成數(shù)字化憑條，可實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備保養(yǎng)提示功能。對設(shè)施設(shè)備保養(yǎng)時，還可調(diào)取數(shù)字油庫中的相關(guān)維修保養(yǎng)方法、注意事項甚至播放廠家提供的維修保養(yǎng)操作視頻。

維修保養(yǎng)管理對提升油庫的設(shè)施設(shè)備管理水平具有重要的提升功能。

4.9 應(yīng)急管理

在數(shù)字化油庫中集成基于智能管理的應(yīng)急指揮系統(tǒng)，集成庫區(qū)生產(chǎn)、安全、設(shè)備等各業(yè)務(wù)域的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的自動提取，提高響應(yīng)速度，借助移動終端、單兵視頻等現(xiàn)場監(jiān)控手段，遠程實時了解現(xiàn)場信息，輔助應(yīng)急決策。并通過全屏的功能將三維可視化系統(tǒng)展示在大屏幕上，為應(yīng)急指揮提供必要的定位和顯示支持。大屏顯示的三維可視化系統(tǒng)與綜合展示中的三維可視化系統(tǒng)功能保持完全一致，在大屏上同樣可以實現(xiàn)交互瀏覽、生產(chǎn)管理、設(shè)備綜合管理、HSE與事故應(yīng)急管理以及綜合管網(wǎng)管理等所有的功能。

4.10 實時監(jiān)控中心

通過在數(shù)字油庫中接入油庫各視頻監(jiān)控信息，并將各攝像頭在數(shù)字油庫中的位置、實時監(jiān)控畫面等進行集成，能夠構(gòu)建起油庫的監(jiān)控中心。并通過接入可燃氣體檢測報警、周界報警等信息以及報警與周邊攝像頭的聯(lián)動，實現(xiàn)油庫的智能安防與監(jiān)控，對提升油庫的安全管理水平將起到重要作用。

5 油庫前沿技術(shù)展望

基于數(shù)字化交付的數(shù)字油庫建設(shè)已可實現(xiàn)對控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、液位計量系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)、發(fā)油控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可燃氣體檢測報警系統(tǒng)等油庫各子系統(tǒng)的兼容并包，實現(xiàn)數(shù)字油庫對物理油庫的最大程度上的信息集成，并已能支持各種終端的便捷查詢，讓油庫的管理者能迅速了解油庫運維狀態(tài)，并支持管理者及時線上溝通進行調(diào)度、應(yīng)急指揮。

此外，對各級石油公司乃至總部級企業(yè)而言，建立并維護汽油的油庫集群的需求較為迫切，也必將促使數(shù)字化智慧油庫集群的誕生。

6 結(jié)語

銷售企業(yè)油庫數(shù)字化建設(shè)對促進石油化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意義重大。在這一建設(shè)發(fā)展過程中，相關(guān)企業(yè)率先開展智能數(shù)字化油庫建設(shè)將搶占先機，率先實現(xiàn)減員增效和管理水平的突破。廣西石油在數(shù)字化交付工作中的實踐，希望能給廣大的同行提供參考。廣西石油將繼續(xù)為建設(shè)智慧數(shù)字油庫集群作貢獻。