SPF在工程項目數據管理中的應用

彭 津

（中石化上海工程公司，上海 200120）

1 引言

近年來，隨著信息技術應用的迅速發展，工程項目的交付方式出現了一種新的趨勢，越來越多的海內外業主提出，承包商在物理工廠交付的同時，還要實現數字化工廠的交付，各工程公司的傳統管理模式也都面臨著巨大的挑戰。如何建立工程設計集成平臺和工程數據管理平臺，實現工廠設計、運營和管理的集成化與智能化，增強工程公司的核心競爭力，更好地為總承包項目服務，已成為各工程公司都必須解決的燃眉之急。

2 SPF概況介紹

SmartPlant Foundation （簡稱 SPF） 是 Intergraph公司SmartPlant Enterprise體系下的軟件之一，是專門為石化、醫藥等行業的各工程公司(EPC)、工廠業主/運營商設計的工程信息管理系統。SmartPlant Foundation 能夠為工廠建立一個全面的電子化數據倉庫，數據全面涵蓋了廠結構、屬性部件、設備和文件，貫穿了工廠設計、修改、改造、更新等各個階段。

SmartPlant Foundation作為一款針對工程信息管理解決方案的基礎平臺，是SmartPlant Enterprise通用體系結構的主干，可根據項目需求進行模版化的、客戶化的二次開發，為項目的實施提供了準確、有效的數據支撐，也為項目數據集成交付的實現創造條件[1]。

2.1 SPF與SmartPlant Enterprise體系

SmartPlant Enterprise（ 簡 稱 SPE） 體 系 是Intergraph公司針對工程設計領域開發的一系列軟件包。對于SPE體系來說，所有的工程數據都是信息管理的對象，SmartPlant Foundation作為整個SPE體系最基礎的部分，統籌管理工程生命周期中存在的各種數據對象，這些數據對象不僅僅是來自Intergraph公司的軟件，還包括來自其它軟件、其它分包商、其它供應商以及業主的各種相關信息。詳見圖1。

2.2 SPF基礎功能

（1）可用戶化的瀏覽界面

（2）批量數據校驗和上載

（3）信息管理

①信息分類管理

工廠分解結構（Plant Breakdown Structure, PBS）；

文檔類型結構；

位號（TAG）類型結構。

②快速查找、查詢和檢索

基于工廠結構或分類方式查詢；

按文檔編碼、修訂號、屬性檢索；

通過對象的關聯關系查詢。

③數據瀏覽

支持160種格式文件的瀏覽；

圖形的智能瀏覽：圖形到位號/位號到圖形；

三維模型瀏覽。

④文檔管理

圖1 SmartPlant Enterprise 體系架構

自動編碼；

版本狀態管理；

Check In簽入/ Check Out簽出；

導入/導出。

⑤工作流管理

⑥資料傳遞管理（Transmittals）

文檔分發正規化；

文檔查閱日期及跟蹤；

Email通知功能；

資料傳送分發表。

（4）安全性管理

全程歷史記錄；

用戶訪問控制。

3 SmartPlant Foundation在工程項目中的應用方向

3.1 工程設計集成平臺

SmartPlant Foundation利用適配器技術，通過文檔和數據的收/發來實現應用系統間的實時通訊和數據交換，對工程中相關的各種工程工具加以集成。目前已經實現集成的應用系統包括SmartPlant P&ID(SP P&ID)、SmartPlant Instumentation(SPI)、SmartPlant 3D(SP3D)、 SmartPlant Electrical(SPEL)。

通過軟件集成，各專業軟件間的數據可實現自動傳遞、差異比對、自動更新和記錄追蹤。用戶可通過更新列表(To-Do-List)查看數據差異，選擇或放棄更新，無需手工輸入，從而提高了數據的一致性、可靠性、及時性和可追溯性，實現設計過程的有效管理。

3.2 工程數據管理平臺

作為一個工程數據管理平臺（圖2），SmartPlant Foundation能夠為工廠建立一個全面的電子化數據倉庫，數據全面涵蓋工廠結構、屬性部件、設備和文件，然后通過SPF的基礎功能以及擴展功能來真正實現平臺化管理。

圖2 SmartPlant Foundation 文檔及數據倉庫管理架構

圖3 以位號（TAG）為核心的關系網絡

3.2.1 對象級工程數據（TAG）管理

與其他電子文檔管理軟件不同，SmartPlant Foundation對于工程數據的管理，是以面向對象的操作方式來管理預設的各類工程數據以及工程數據間關系，管理的核心是“關系”，而不僅限于工程文檔管理。

作為工程項目中的核心對象：位號（TAG），在項目生命周期的各個階段都起著重要作用，扮演不同角色。通過對于設計源頭的位號信息的統一定義，位號信息可以作為設計專業間、EPC分包商間、與供應商以及業主之間進行信息交換的基本單位和信息關聯的橋梁和紐帶。

SPF系統中對于位號（TAG）信息的管理關注在以下幾個方面：

統一的位號類型劃分；

標準化的位號編碼定義；

位號屬性定義；

位號間關系的定義；

位號與其他工程數據（例如文檔）之間的關系。

根據以上信息，SPF可實現位號（TAG）管理平臺的搭建，用戶可以非常便捷地按設備位號精確搜索相關數據，如查詢某設備的相關聯的所有設備、此設備的P&ID圖、三維模型圖、儀表設計圖以及廠家文檔等。

3.2.2 工程文檔管理

文檔作為工程項目最常見的要素，它是幾乎所有信息管理軟件的管理對象和要素。SmartPlant Foundation對于文檔的管理主要通過以下方式來實現：

工程文檔管理和分類 (承包商、供應商和業主)；

文檔自動編碼；

文檔版本管理；

文檔屬性管理；

文檔與位號之間關系管理；

文檔與工廠結構之間關系管理；

文檔與工作流結合，實現審批管理。

4 SmartPlant Foundation在項目數據管理中的應用

4.1 TEF和Non-TEF

SPE體系中，各工具軟件生成并通過集成發布至SPF的位號和文件分別稱之為TEF Tag、TEF Document；由手工上載的位號和文件分別稱之為Non-TEF Tag、Non-TEF Document。

4.2 PBS工廠結構策劃

SPF軟件的工廠分解結構統一訂制為Site→Plant→Unit三層結構，在SPF上完成工廠結構的配置的基礎上，分別從SP P&ID、SPI、SPEL中收取邏輯結構、從SP3D收取物理結構，共同構建SPF系統集成平臺。

4.3 專業劃分結構

SPF軟件采用業主和承包商兩套代碼進行專業劃分。

4.4 文檔類型結構

設計文檔（Design Document）實行業主和承包商兩套代碼進行劃分；供貨商文檔（Vendor Document）采用承包商的代碼進行劃分。

4.5 屬性（Property）和關聯（Relationship）

原則上，項目的實施要最大限度的使用SPE產品自帶的功能和數據，但是不可避免地是為滿足項目需求必須額外增加一些自定義屬性或關聯。

△ TEF Tag、Non-TEF Tag屬性和關聯

圖4中所示位號（Tag）的屬性包括名稱、描述和來源，關聯包括與位號類型（Tag Type）和采購訂單（PO Number）之間的關聯，見圖中下劃線標出的藍色字體。

圖4 位號屬性/關聯的展示（Non-TEF Tag為例）

△ TEF Document、Non-TEF Document屬性和關聯

文件的屬性和關聯的設置分為三個層次：DocMaster、DocRevision和DocVersion。針對設計文檔（Design Document）和供貨商文檔（Vendor Document）分別定義了兩套屬性和關聯，并在SPF系統中完成配置，基本覆蓋項目實施過程中可能出現的各種需求。

△ 基于DocMaster的關聯設定包括與設計文檔相關的單元、專業類型、文件類型等；

△ 基于DocMaster的屬性包括文檔編號、標題、分工代碼等；

△ 基于DocRevision的屬性包括版本、圖幅、頁數、出版日期、傳送單編號等。

圖5是以某設計文件為例的部分屬性和關聯的截面，其中關聯設置以藍色字體顯示。

4.6 關聯網絡Relationship Network

SmartPlant Foundation一個重要特征就是將對象的位號和相關的文檔建立熱點連接（ Hot-Spotted），形成多對多的關系。從某一個位號（Tag）可以直接看到和它相關的全部文檔或某一類文檔；反之，也可以從某一個文檔直接查看到和它相關的全部位號或某一類位號。在Tag-Document基本關聯的基礎上，形成的關系網絡如圖6所示。

4.7 版本控制

SmartPlant Foundation可以存儲文檔全部版本，支持主版本號加小版本號的編號形式，版本號的結構形式可以由用戶定義。如果文檔發生修改，系統會自動根據用戶定義自動為該文檔升級版本號。系統通過用戶進行Sign-off的操作發布正式版本，并以不同的顏色顯示當前各版本的狀態，便于用戶查看。

4.8 工程數據信息的快速加載

Data Loader，是SmartPlant Foundation提供的一個數據和文檔批裝載的工具，如圖7所示，用戶可通過定制的模板生成xml格式的上載文件，并指定該上載文件存放的目錄結構，一次即可將文件和文件包含的數據信息裝載入SmartPlant Foundation。現已定制了14種上載模板，分別匹配采購信息、項目文檔、位號信息、關聯信息以及交付信息。

圖5 文件屬性/關聯的展示（設計文件為例）

圖6 Tag-Document關聯網絡圖

4.9 項目數據交付

項目竣工階段，需將設計階段形成的SmartPlant Foundation系統作為一個數字化工廠的原始數據移交給業主。

△ TEF交付

通過SPE各設計工具和SPF的整體移交，完成設計過程中的數據、文件、三維模型等設計產品的集成交付，包括數據庫及相關數據（如Schema，symbol，attribute，template等）。

△ Non-TEF交付

Non-TEF交付物包含Non-TEF Tag和Non-TEF Document/Drawing。在數據庫集成交付的基礎上，為

圖7 上載界面

實現Non-TEF數據的交付，定制了11種導出模板，通過生成報表的方式將交付文件和文件相關元數據進行導出。通過配置，用戶可由勾選索引表、元數據和電子文件，按模板格式在指定路徑下完成導出任務。圖8為設計交付文件的導出界面。

4.10 工程數據信息瀏覽

SmartPlant Foundation對信息，包括數據和文檔進行分類管理，其瀏覽界面采用通用的樹狀結構，如圖9所示，每一項都有相應的圖標，方便分類瀏覽。整個瀏覽界面為多窗口結構，除結果列表窗口和樹狀分類窗口外，還有屬性窗口可以直接查看用戶點擊所選擇項的屬性。在樹形窗口中，SPF提供了9種樹狀結構，以方便用戶查詢。

圖9 樹狀結構

4.11 工程數據信息查詢[2]

對于各種信息用戶除了可以依據分類原則在樹狀目錄中直接查找，系統還提供了快速查找(Find)和詳細查詢(Query)。其中，詳細查詢(Query)可在彈出的窗體中輸入限制條件進行查詢，并可將用戶使用的查詢條件保存下來，供多次使用或其他人使用，見圖10。

圖10 詳細查詢(Query)窗體

5 SmartPlant Foundation在項目數據管理中的應用效果

5.1 數據的共享性、一致性

利用SPF這個工程設計集成平臺，各工具軟件之間可以通過發布和接收文檔和數據，通過SPF的集成，實現各專業軟件之間數據的自動傳遞，取代目前手工數據輸入與傳遞方式，減少數據冗余，提高數據的共享性、一致性、正確性和安全性。

5.2 提升文檔管理效率

通過SPF工程數據管理平臺，實現文檔的電子化管理，避免手工管理出現的一系列問題，通過統一的內容管理平臺實現對分散的各類項目文檔集中管理，并從文檔分類、屬性、關聯等方面進行了統一規劃及利用，大大提高了內部文檔管理水平。

5.3 全生命周期管理模式

在集中存儲基礎上，對文檔的制作、審批、發布、分發、接收、交付和歸檔的整個過程進行有效控制，實現了全生命周期工程數據的互用和協同。

5.4 實現數據的集成交付

SPF工程數據庫的搭建將位號作為其核心處理對象，從這個核心延伸開來形成了一個龐大的位號、文檔和設備的交互網絡，加上良好的信息管理配置方案，為工程數據的集成交付的實現提供了強大的技術支持。

5.5 提升項目管理水平

SPF在項目中的應用大大提高我公司項目信息化建設的整體投資回報率，同時作為項目管理、知識管理體系的一部分，力求和其他系統整合，取得更大效益。

[1] Intergraph鷹圖公司SmartPlant Foundation應用介紹報告[Z].2009.

[2] Intergraph鷹圖公司SPF Introduction and Administration Course Guide (DSPF-TP-100012A)[Z].2008.