SPI在工程數據整合中的應用

徐博文

(中國昆侖工程公司，北京 100037)

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SPI在工程數據整合中的應用

徐博文

(中國昆侖工程公司，北京 100037)

摘要：介紹了SPI軟件導入和整合外部工程數據的模式和方法，重點闡述了利用Import Utility模塊實現外部工程數據與SPI軟件數據庫之間的數據交換，并結合工程項目對其應用方法和模式進行了論述。實踐證明，利用Import Utility模塊實現SPI數據庫與外部數據源之間的數據導入和整合，可優化設計流程，縮短設計周期，并明顯提高了設計效率和質量。

關鍵詞：SPI軟件Import Utility模塊數據導入數據整合SPI數據庫

近年來，隨著石油化工項目規模的不斷擴大，工程設計參與對象日益增多，涉及的數據量呈現分散化、復雜化的趨勢，對設計領域中工程數據整合及管理提出了更高的要求。在設計周期中，自控專業需要與工藝包廠商、各設計專業人員、最終用戶以及供貨商之間進行大量的數據交換[1]。傳統設計模式需各設計對象通過紙質或電子文檔進行數據傳遞，再人工整合至設計文件中，降低了工作效率及準確性。在這種情況下，基于高級數據庫管理平臺的專業工程設計軟件逐漸成為工程公司及最終用戶重點建設的方向[2]。其中SmartPlant Instrument(SPI)是美國鷹圖公司針對自控設計需求開發，基于高級數據庫平臺的專業自控設計軟件，能夠滿足現階段自控設計的需要。SPI軟件中的Import Utility模塊可以將工程設計過程中各個參與對象和不同階段所產生的數據整合至項目數據庫中，極大地增強了自控設計的效率和質量。筆者結合自控設計流程，重點介紹如何使用Import Utility模塊來實現外部工程數據的整合，并根據實踐經驗，對采用此模塊開展工程設計的應用范圍及注意事項加以總結。

1SPI軟件及工程數據整合模式

SPI軟件根據自控專業設計特點，將工程數據種類分為儀表索引(index)、安裝圖(hookup)、規格書(spec)、管道(process)、計算書(calculate)、接線(wire)和回路圖(loop)等數據模塊。如圖1所示，在實際工程應用中，設計人員需將標準及儀表基礎工作、工藝包、設備采購、控制系統及接線等來自不同對象及階段的外部數據導入整合至SPI數據庫中，再以此為基礎在SPI軟件中開展工程設計。此過程中，外部數據來源廣泛，涵蓋不同設計專業、工藝包提供商、供貨廠商和最終用戶，數據類型存在多樣化問題，且在全部設計周期中，文件版次更新較快。早期的工程設計方式依賴于工程設計人員將數據手動整合至SPI數據庫中，工作量龐大，效率和質量無法保障，同時無法有效快速地完成數據版次比對工作。

隨著技術發展，鷹圖公司推出了SmartPlant Enterprise(SPE)軟件體系，并將SPI軟件納入其中，該體系基于高級數據庫平臺設計，涵蓋工藝、自控、電氣、配管等各專業設計軟件。體系內各軟件可通過SmartPlant Foundation(SPF)工程數據管理平臺來實現軟件間的數據連接、傳遞及管理的需求[3]。但實際應用中，工程公司必須購買SPE體系內的多種工程軟件才能實現對SPF軟件的支持，這在現階段使用中還無法普遍實現。在這種情況下，設計人員更多是通過SPI軟件自帶的Import Utility模塊來實現工程數據導入及整合的工作。Import Utility模塊基于SPI數據庫構架設計，支持連接、讀取多種數據庫類型或數據文件。因此，無需SPE體系作為支撐，即可實現靈活多樣化的工程數據整合需求，提高了工程設計質量和效率。

圖1　應用SPI軟件進行自控工程設計的數據整合流程示意

2Import Utility模塊及其數據整合方法

2.1Import Utility模塊

SPI軟件程序組中默認提供Import Utility模塊，可實現儀表、工藝和訂貨等數據的導入和整合。同時此模塊還可將外部工程數據與SPI數據庫內數據進行對比分析，使不同版次間的數據變化一目了然，為設計提供了便利。

Import Utility模塊可支持多種數據平臺或文件，包括Oracle，SQL Server，Access，DBF，ASCII，Excel及Text等，幾乎涵蓋了設計過程中所涉及的所有數據源類型。此模塊也內置了與PDS和SmartPlant P&ID軟件的數據接口，可直接從這些平臺讀取工程數據。同時，支持FirstVue，ValSpeQ以及Flowserve Performance等閥門計算軟件的數據文件，使數據傳遞更加便利。

2.2模塊數據整合方法

鑒于SPI數據庫的復雜性，需進行數據連接設置，理清數據之間的關系，確保數據相關性準確。應用Import Utility模塊完成外部數據導入和整合，主要分為以下步驟，如圖2所示。

1) 要建立外部數據源和SPI數據庫間的連接。

2) 進行數據庫及外部數據源間數據表和數據字段的關聯，并同步回路、儀表及電纜等信息的命名規則，保證連接準確。

3) 制訂導入及整合方式，主要包括數據導入、數據比較以及數據更新。

2.2.1建立數據連接

在工程設計中，自控專業需要接收其他專業或相關供貨商提供的條件，借此展開后續設計工作，所接收的條件作為外部數據源，多以在線數據庫、數據文件或者單表格文件的形式存在。因此，在數據整合前，Import Utility模塊需要通過Link來構建SPI軟件與外部工程數據間的連接，連接模式及范圍可自由設置。Link歸屬于Group組，Group組根據用戶數據整合需求和方式對Link進行排序和分類，以便于實現所需工程數據分步、批量導入，保證數據整合的定向、有序及準確。

圖2　應用Import Utility模塊進行工程數據整合的主要步驟示意

建立Link首先要選擇連接模式，分為Single和Module。Single模式用于整合非關聯性工程數據，只能同時處理單一數據表，適用于項目前期，用來定義儀表類型、I/O類型、管道等級等基礎數據。Module模式(也稱Multiple Table模式)用于處理以儀表位號、管道號、規格書號等為索引展開的多類別關聯性工程數據，可以同時整合多個數據表數據。同時，Module模式根據工程數據的種類及用途提供了多個模板，包括儀表索引、工藝管道、規格書以及電纜接線等。其中工藝管道模板用于整合與工藝專業相關的工程數據，可以細分為控制閥、流量、壓力、液位、管道等類別，為不同用途的工程數據提供了便利化的導入和整合途徑。

在數據連接設置完成之后，需要與外部數據源實現連接，數據源類型主要分為兩種： ODBC和Oracle。通過ODBC模式，可以連接SQL數據庫平臺以及DB，Excel，Text等文件數據，也可通過Oracle連接基于Oracle平臺的數據庫。在設置好數據源連接路徑及口令信息后，通過Import Utility模塊內置的View功能，可對數據源內的工程數據進行查看篩選，實現選擇性導入。

2.2.2數據關聯設置

SPI數據庫中，工程數據按照用途歸類于不同的數據表中。若同時調用不同數據表內的數據，就要首先設定數據表間的引用和連接關系，這種關系在數據表間通過主鍵字段(primary key column)和副鍵字段(foreign key column)的對應連接來實現。主鍵字段為數據表的索引，一般以順序編碼的形式存在。數據表中必須且只能含有1個主鍵字段，主鍵字段的數據必須唯一。除主鍵字段和普通字段外，各數據表中可以存在多個副鍵字段，副鍵字段起到引用其他數據表數據的功能，副鍵字段數據在數據表中可以重復。

Import Utility模塊通過Table Definition來設置數據表間的引用和連接關系，可對主鍵字段和副鍵字段進行增加、修改及刪除。通過此功能，設計人員可對數據表關系進行查詢和更改，為工程設計修改提供了更多便利，滿足了設計的多樣性需求。

完成數據表及數據字段的對應關系設置后，還應對儀表、回路及電纜等命名規則進行同步，以滿足數據庫間關聯數據的命名規則一致的要求，保證數據對應的準確性。

2.2.3數據導入及整合

Import Utility模塊可實現導入、比較以及更新三種主要工程數據整合模式，以滿足工程設計各個階段的設計需求。在數據導入階段，可選擇連續導入和分步導入(Step-by-Step)方式。在分步導入方式下，每完成1個數據表的導入，會顯示導入結果，在設計人員確認后，繼續下一個數據表的導入。連續導入方式則忽略中間結果確認步驟，一次性完成所有數據表導入。在實際數據導入前，還可通過導入模塊下的Test功能，進行預導入操作來檢查導入設置，以便發現問題和錯誤。使用Test功能時，不會對數據庫造成更改。導入時，Import Utility模塊既可將外部數據導入至數據表中已存在數據條目的空白單元，例如儀表條目下的用途、功能及I/O類型等；也可新建數據條目，例如導入過程中新建儀表、管道、設備等數據條目。

Import Utility模塊還提供了數據比較(Comparison)功能，通過此功能可將數據源和數據庫中的數據進行比較。將數據變化按照更新(Updated)、插入(Inserted)、刪除(Deleted)和刷新(Refreshed)四種模式予以區分，并對變化數據做顏色標識。通過數據比較，可使數據變化一目了然，并可在數據比較后生成報告，方便記錄和查閱。

在數據比較完成后，可對數據進行更新。在Link連接設置中，可選擇Insert，Insert和Update，Delete和Move模式。選擇Insert和Update模式，會在數據導入的過程中，自動對變化的數據進行更新。同時如果設計人員想對特定的工程數據進行更新，也可指定目標數據，實現定向更新。Import Utility模塊為數據導入和比較提供了詳細的過程記錄，可以精確到每組數據的詳細比較和導入結果，方便設計人員在導入結束后進行核查，及時發現問題。

3基于Import Utility模塊的數據整合應用

3.1增強工程數據整合效率

在工程項目整個設計周期中，每一階段都需要大量的工程數據整合工作，且數據源間也存在構架和版本差異。因此，利用SPI軟件中的Import Utility模塊來完成數據導入和整合具有很大的實際意義。此數據整合模式已在中國昆侖工程公司多個精對苯二甲酸(PTA)裝置設計中得到應用。此類裝置儀表位號超過13000個，回路超過2300個，含有儀表的管線數量1680條，需計算的控制閥、流量計超過1000臺，電纜數量近10000根。較早期采用人工整合的方式相比，使用此模塊可減少一半以上的人工時，顯著提高工作效率和設計質量。

在工藝包或基礎設計階段，設計人員根據設計習慣、項目要求等，在數據庫中建立回路和儀表類型信息等基礎數據。一般同類裝置間的標準相似性較高，所以項目數據庫的基礎定義工作可通過Import Utility模塊，利用已有項目數據庫，通過在線數據導入，實現便捷的再利用；也可連接數據庫備份文件，實現本地數據導入。另外，此模塊支持讀取Excel和Text等單數據文件，也可利用此類文件數據導入完成回路、儀表等的建立工作。

在詳細設計階段，通常儀表規格書及計算數據要以工藝條件為依據。多數情況下此類數據是通過Excel文件在工藝與自控專業間進行傳遞，通過人工輸入到SPI軟件中。數據規模龐大，版次變化多，對儀表選型及計算影響較大。利用Import Utility模塊將儀表規格信息和計算數據導入數據庫中，并利用比較更新功能，進行數據對比，列出詳細的變更清單，方便設計人員及時掌握數據變化，保證數據庫的實時與準確。

在自控專業設計中，控制系統的盤柜布置、接線以及現場儀表的設計，通常由不同的團隊負責。現場儀表設計完成后會交由其他設計人員完善電纜表、回路圖、接線等圖紙，在數據交接的過程中，系統結構、地址表及接線等海量數據可通過Excel文件傳遞至SPI數據庫中，包括系統結構控制器、控制箱卡布置、通道分配、接線端子等信息，這樣可大量節省設計人工時，保證數據準確性，為電纜表及回路圖等圖紙的設計工作奠定基礎。

同時，儀表訂貨也是設計工作重要的組成部分，涉及溫度、壓力、流量、閥門、分析儀等多種儀表。在訂貨結束后，訂貨數據要與詢價書進行對比，并將數據更新至規格書中。供貨商的訂貨數據大部分支持Excel文件形式，因而供貨數據也可使用Import Utility模塊批量導入數據庫中。

3.2應用注意事項

在化工裝置設計中，面對龐大的數據傳遞需求，Import Utility模塊為SPI軟件及其數據庫提供了便捷、高效的數據導入和整合途徑，取得了良好的效果。但在實際應用中也應注意，Import Utility模塊的軟件權限允許其對數據庫內任何數據進行直接修改或刪除。因此，在使用中，保證數據安全永遠是首要任務。在使用此模塊進行工程數據整合的過程中，應保證由數據庫高級管理人員進行操作；在實施前根據自控專業設計流程、工程數據交換規律以及數據文件類型，詳細制訂整合策略；建立數據整合校審制度，規范使用流程，記錄日志，以確保數據庫安全。

4結束語

SPI軟件滿足了自控專業工程設計數據整合的需求，提高了自控專業工程設計效率和質量，為設計人員提供了多種設計模式的選擇，優化了自控設計流程。應用SPI軟件中的Import Utility模塊實現數據導入和整合，提升了自控專業與工程公司其他專業的數據交換效率，也優化了自控專業與

工藝包提供商、自控設備供貨商、控制系統集成商等協作設計對象的數據交換模式，為未來大型化、復雜化的化工裝置設計奠定了技術基礎。SPI軟件提供了功能強大的數據整合平臺，對其工作模式和使用策略的探討也應不斷深入，使其更好地融入自控專業設計流程之中，為化工裝置自控設計帶來更高層次的提升。

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Application of SPI in Engineering Data Integrating

Xu Bowen

(China Kunlun Contracting & Engineering Corporation, Beijing,100037, China)

Abstract：Models and methods for importing and integrating external engineering data with SPI software are introduced. Data exchange with Import Utility module between SPI database and external engineering data is stressed. Implementation and models are expounded with combing engineering. Practice has proved data importing and integrating between SPI database and external data source can be achieved utilizing Import Utility module with realization of optimizing design process, shortening design duration and improving design efficiency and quality as well.

Key words:SPI software; Import Utility module; data importing; data integrating; SPI database

作者簡介：徐博文(1988—)，男，北京人，2011年畢業于北京化工大學自動化專業，獲學士學位，現就職于中國昆侖工程公司，從事石油化工自動化設計工作，任助理工程師。

中圖分類號：TP273

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)03-0055-04

稿件收到日期： 2016-01-18，修改稿收到日期： 2016-04-08。