數字化開啟石油化工工程設計新模式

崔 麗，黃云浩 ，田德永

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

數字化開啟石油化工工程設計新模式

崔 麗，黃云浩 ，田德永

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

在“工業4.0”和“中國制造2025”這一時代大背景下，石油化工工程設計模式整在發生變革，積極開展數字化設計，盡快實現數字化移交已成為各大工程公司的發展戰略。本文從數字化設計移交發展現狀、移交平臺軟件選擇、數字化移交的關鍵技術、數字化移交的難點和注意事項等方面做一論述。

數字化； 工程設計； 數據 ；集成

每次工業革命都會給制造業帶來巨大的變革，第一次工業革命開創了以機器代替手工勞動的“蒸汽時代”，第二次工業革命使人類進入了“電氣時代”，第三次工業革命開啟了“信息化時代”。2011年4月，在德國舉辦的漢諾威工業博覽會上出現了一個新詞匯“工業4.0”。對于“工業4.0”，德國產、學、研各界認為，這一概念是以智能制造為主導的第四次工業革命[1]。目前，“工業4.0”已上升為德國的國家戰略。2014年12月，中國首次提出了“中國制造2025”概念，2015年5月8日，國務院正式印發《中國制造2025》。“中國制造2025”和“工業4.0”是中德兩國基于各自國情為應對新一輪全球競爭而采取的國家戰略，在發展基礎、產業階段和戰略任務上各有特點，但兩者從大的方向上卻不謀而合，其核心均是信息通信技術在制造業的深度應用，即制造業的數字化、網絡化和智能化。在此時代背景下，“數字化工廠”的概念也成為工業領域信息化的焦點。目前，“數字化工廠”并沒有統一的定義，但總的來說，它貫穿整個工廠的生命周期，從工程設計、工程采購、工程建設、生產運行、經營管理，直至新產品開發全過程。而工程設計作為數字化工廠的源頭，工程公司作為工程基礎數據的創建者，積極開展數字化設計，盡快實現數字化移交也已成為各大工程公司的發展戰略。可以說，數字化已經開啟了石油化工工程設計的新模式。

1 數字化設計[2]

數字化設計是以三維軟件的應用和集成為基礎的，包括圖紙數字化、設計數字化、設計過程數字化、規則數字化和經驗數字化。圖紙數字化是最易實現的，結合三維設計軟件即可達到圖紙數據化和三維仿真的目標；設計數字化通過建立附帶信息的數字化模型，旨在實現設計概念和設計內容的數字化；設計過程數字化是指設計全過程的設計信息流的數字化，可以記錄整個設計生命周期中時間、位置、專業、崗位、及設計過程數據流等信息；規則數字化是用計算機來設定和檢查設計過程中的邊界條件和優選方案，將設計規則變成設計過程中的限制條件和出錯檢查；經驗數字化是一個設計工作的專家系統，把設計和實踐的經驗變成經過量化的數據，把標準化的設計規定變成數據化的規范，通過軟件應用到設計工作中。

數字化集成設計模式是一種全新的設計模式，較傳統的設計模式有著本質的不同。傳統的設計方式，專業間的溝通是基于圖紙傳遞數據、信息、條件，設計成品的校審基于成品結果進行；而數字化集成設計模式是基于平臺、模型、對象的設計方式，基于一個公共平臺實現各專業間信息的互聯互通，通過數據的唯一性和自動挖掘保證專業間數據的一致性，設計工作過程及工作成果是透明和可視化的，專業間的提資及設計成品均通過定制自動生成。

2 數字化移交發展現狀

所謂三維數字化移交，就是交付一個集成了大量工程數據信息的與物理工廠對應的虛擬數字化工廠。

國外大型工程公司在三維數字化移交技術已經有多年經驗，形成了包括設計大部分專業的集成平臺系統。部分公司甚至擁有多套系統，可根據要求，選用不同的系統進行設計工作和數字化移交。有的公司正研究和部署云系統，以便更高效、便捷地管理和使用數據[3]。

國內數字化移交技術的應用主要集中在大型工程公司，基本處于應用試點階段，且沒有統一的交付標準。由中石化、中石油作為主編部門制訂的中國家標準《石油化工工程數字化交付標準》已完成征求意見稿，即將發布。

3 數字化移交平臺軟件的選擇

國內外三維數字化移交軟件有很多種，如英國AVEVA 公司的AVEVA Plant、美國Intergraph 公司的SmartPlant Foundation、西門子公司的COMOS、Aspen 公司的Zyqad以及Bentley 公司的Axsys等。 在石化行業，因SmartPlant Foundation 自身擁有石化設計系列軟件，而成為工程公司的主流選擇。如中國石化工程建設有限公司(SEI)、中國寰球工程公司、惠生工程公司等公司數字化移交平臺軟件均選擇了Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列軟件。

4 數字化移交的關鍵技術

數字化移交的關鍵技術是建立適應本工程公司設計體系的數字化設計集成系統。目前，各工程公司在構建設計集成系統時一般選擇在現有商業平臺軟件基礎上進行二次開發模式。數字化設計集成系統的構建包括各專業對相關軟件的熟練運用、專業間工作流的梳理、文檔模板、圖例符號、軟件接口定制等適應公司設計體系的定制，軟件的二次開發等工作，而每一項工作都需要耗費大量的時間。以Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列軟件中的SPRD為例，中國石化工程建設有限公司(SEI)歷時4年建立了覆蓋16個設計專業的《工程建設材料編碼規則》和《材料編碼數據庫》，建立了材料編碼庫維護機制，實現了SPRD與PDS、PDMS、SP 3D等三維設計系統的集成[4]。

5 數字化移交的難點和注意事項

適應本工程公司設計體系的數字化設計集成系統的構建是一項需要多專業協同作戰的浩大工程，是對傳統設計模式的一項變革，需要耗費巨大的人力和財力。如中國石化工程建設有限公司(SEI)，“十一五”期間，其信息化年均投資達數千萬元[4]。面對如此浩大的工程，各工程公司要根據自身實際情況，確定適合自己公司的整體框架方案。在實施過程中要注意與模塊化、標準化相結合，急用先行，分步驟分階段實施。

6 結論

數字化設計模式的開啟，對設計行業來說，將迎來一次大洗牌。對于具有勘察設計行業綜合資質的一類設計單位，由于其超強的競爭實力，仍將發揮排頭兵的作用，而二 、三類設計單位，往往無足夠的資金和人才儲備，預計在這次洗牌中將出現兩極分化。同時，由于不同區域間高、中、低端制造企業共存的布局將長期存在，設計行業新舊設計模式也將長期共存，但可以預見的是設計行業將進入大調整時期，也將迎來全新的競爭格局。

[1] 高 潮.“中國制造2025”與德國“工業4.0”的和而不同[J]. 中國對外貿易，2016(5)：29-31.

[2] 葉向東.數字化石油煉制和石油化工工廠建設初探[J].石油化工自動化，2013，49(4)：1-4.

[3] 余勤鋒.石化工程企業設計集成系統的構建[J].現代化工，2015，35(1)：6-10.

[4] 中國石化工程建設有限公司. 大力推行工程集成化與管理信息化為打造世界一流工程公司保駕護航[J].中國勘察設計，2012(12)：48-50.

(本文文獻格式：崔 麗，黃云浩 ，田德永.數字化開啟石油化工工程設計新模式[J].山東化工，2017，46(08)：135，138.)

Digital Opens the New Style of Petrochemical Engineering Design

CuiLi，HuangYunhao,TiangDeyong

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.， Ltd.，Jinan 250101,China)

Under the background of "Industry 4.0" and "Made in China 2025" , the style of petrochemical engineering design is changing, digital design and digital delivery has been the development strategy for engineering corporations. This paper introduces the development status，delivery platform choice, key technology , difficulties and matters needing attention of digital delivery.

digital；engineering design;data;integration

2017-04-07

崔 麗,工程師,2008年畢業于鄭州大學化工學院,從事石油化工及化工裝置的管道及管材設計工作。

TE65;TP311.52

A

1008-021X(2017)08-0135-01