數據庫技術在提高工程設計質量中的應用

李楠　馮兆宇

摘要：針對自控專業工程項目設計文件在編制過程中出現的質量問題進行深入分析，根據分析結果引入數據庫技術并且采用軟件編程的手段對設計過程中的各個環節進行優化，不僅提高了設計文件的質量，同時也提高了設計文件的準確率與設計的工作效率。

關鍵詞：數據庫技術；設計文件質量；軟件編程

中圖分類號：TP 392 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0460（2017）01-0149-04

中國寰球工程公司遼寧分公司是以工程設計為主的工程公司，自控專業的工作內容是工程項目中儀表相關的選型、接線、安裝等的設計工作，主要的產品是各類圖紙與文表。專業質量管理人員發現，近年來隨著設計項目的數量增多，設計過程中出現的質量問題與相關錯誤的數量相對增加，過多的設計質量問題不僅會造成大量的檢查與修改工作，導致設計文件無法按進度完成，同時也會影響部室日常的管理工作，所以這個問題必須得到解決。

1 現狀及問題分析

首先，需要對問題的產生原因進行分析，經過查詢質量檢查及校審記錄，2010年至2013年自控專業設計過程中質量問題出現的類型及數量匯總如圖1。

文字錯誤主要包括設計人員的錄入錯誤與設計過程中的筆誤。基礎數據錯誤包括設計人員計算、選型或繪圖時參考的基礎數據的錯誤。設計過程錯誤是指設計未按質量管理或校審程序進行而發生的錯誤，其他錯誤包括未按規定文件歸檔等。通過圖表可以看出，文字錯誤與基礎數據錯誤的數量逐年升高，而其余兩類的錯誤數量基本未發生變化。文字錯誤與基礎數據錯誤基本都是一些低級錯誤，這種情況有可能是由于設計人員的工作負荷增大導致的。

自控專業詳細設計文件主要包括文表及圖紙兩種。2010年至2013年自控專業各年度所完成的詳細設計文件數量統計如圖2。

可以看出，隨著公司業務的擴展及項目的增多，自控專業所完成的詳細設計中，文表大約增加了44%，圖紙增加了56%，而設計人員數量增幅卻很小。設計人員工作量的大幅增加是不爭的事實。

為了實際測算及比較2010年至2013年設計人員的工作量負荷變化，引入相關計算公式：

設計人員負荷值=（圖紙設計文件數量×8+文表設計文件數量）÷設計人員數量

小時工作量=負荷值÷（年工作日數×日工時）

差錯率=錯誤數÷圖紙張數（折合A1）

通過公式對2010年至2013年部室內設計人員年均工作量負荷值進行計算，列表如下表1。

通過數據比對可以得出，設計人員工作量的增加與質量問題數量的增加趨勢是相同的，工作量的增加是導致質量問題增多的根本原因。

2 解決方案的確定

為了減少錯誤率提高設計文件的質量，需要從減少每名設計人員的工作量入手。這可以通過增加設計人員數量或者是改進設計的方式方法來實現。

由于自控專業設計工作的特點及體制的制約，設計人員數量不可能在短時間內大量增加，所以考慮通過改進設計的過程與方法減少質量問題。

根據中國石油化工集團公司《石油化工裝置詳細工程設計內容規定》中要求，自控專業詳細設計文件主要包括文表類（規格書、電纜表、接線表、材料表等）及圖紙類（布置圖、安裝圖等）兩種，大致工作流程及關系如圖3。

通過圖3可以看出，自控專業設計網的過程繁瑣且數據的連貫性高，各個環節及設計文件的數據相互引用關系復雜，一個環節或數據出現錯誤，會造成大量相關文件的錯誤，同時校審人員很難發現，核查與修改也十分不便。

現在設計人員在完成這些設計工作時使用的軟件是WORD，EXCEL，AUTOCAD等基本辦公及繪圖軟件，這些軟件只能實現一些基本的文件編制功能，大量的設計內容仍需設計人員手動完成，在設計人員工作負荷小的時候這種方式還可以接受。但是隨著工作量的不斷增加，這種工作方式已經越來越不適應工作的需要，同時會產生大量的文字及基礎數據錯誤。所以，需要對現有的設計的過程與方法進行改進。

這種大規模、關系復雜的數據處理工作正是計算機所擅長的，筆者決定引入數據庫技術，將設計過程中各個環節設計的數據統一采集至同一個數據庫中進行管理，保證數據的一致性與連貫性，同時，針對各個不同的設計環節使用軟件編程編制獨立的人機界面，設計人員在界面中即可完成設計工作并輸出圖紙，數據的引用、關聯、比對與填寫均由軟件在后臺完成。保證在實現設計人員設計理念的前提下，將人為造成錯誤的因素減少到最低。

3 具體實施過程

3.1 儀表安裝位置核對工具軟件

現場儀表的安裝位置由管道專業提供給自控專業，自控專業在此基礎上進行儀表電纜、接線箱及保護箱等現場儀表安裝的相關設計，但是由于現場儀表往往數量很多，管道專業設計人員提供設計參數時遺漏與錯誤的情況很普遍，自控專業在設計后期發現問題時需要花費大量時間與精力去修改，使用此工具可以讓設計人員在開始設計工作之前將儀表位置數據與后臺數據庫中的參數進行核對，找出其中的錯誤并在開始設計前通知管道專業進行修改或增補，坐標文件核對截圖如圖4。

3.2 儀表接線箱工具軟件

接線箱是自控專業電纜連接與信號回路中的重要設備，根據信號類型、防爆形式以及系統功能的不同，接線箱也對應的包括各種規格型號，對于大規模的裝置來說，接線箱往往需要上百或幾百個，如果手動填寫儀表接線箱表，每個接線箱中所接的儀表位號、接線箱號、儀表電纜的長度、備用接點的數量、多芯電纜的長度等等海量的數據交織在一起，工作實施起來繁瑣、枯燥、易出錯、校核難。使用此工具后，設計人員可以通過軟件界面很簡單的實現接線箱的接線、查詢、修改以及接線箱接線表的輸出工作，如圖5。

3.3 電纜作業表工具軟件

電纜表是自控專業詳細設計階段最重要的設計文件之一，其中包括了現場儀表接線所需的電纜規格、長度、位號、起止點等信息，是接線施工時重要的參考文件，但是對于大型項目來說，電纜的數量往往多達數千根甚至上萬根，如果設計人員手動將電纜信息錄入表格，很難保證表格內容的準確性，除非再投入大量精力與時間進行核查工作，此工具軟件可以基于已完成接線的接線箱等設備相關信息自動查找、分類、匯總，并將結果提供給設計人員。設計人員同時也可以在軟件界面中進行檢查、修改以及輸出，極大的提高電纜作業表中的數據準確率與工作效率，如圖6。

3.4 系統回路表軟件

實際工程項目中自控專業所涉及的系統類型種類繁多，系統回路表是系統供應商配置系統方案及軟件組態時的重要依據。而此表中包括的信息也是最多的，不僅包括儀表位號、信號類型等基本信息，還包括儀表的接線、選型、報警等相關信息，每個儀表逐條逐項的去查詢、核對、填寫會消耗設計人員大量的精力與時間。使用本軟件后，而這些信息可以直接由后臺數據庫中查詢得出，設計人員確認無誤后直接輸出即可，如圖7。

3.5 安裝材料統計工具軟件

儀表安裝圖包括了現場儀表安裝所需的材料信息與安裝方式等內容，每張安裝圖包括材料幾種至十幾種不等。對于大規模裝置來說，其中的儀表種類繁多，而安裝要求依工況、環境、儀表種類等又不盡相同，儀表安裝圖往往幾十張或上百張，而其中的安裝材料項更是多達上千個，以往的安裝材料匯總均采用手動統計的方式，這種辦法匯料難度大、易出錯、而且校核難。使用本工具軟件自動完成材料的統計、分類、匯總，將設計人員從大量的低效率重復工作中解放出來。并且每次安裝方案修改后重新統計即可，極大的提高了工作效率。

3.6 統一軟件界面

各個工具軟件模塊編制完成后，為了方便統一使用及管理，又編制了統一的軟件接入界面，將各個功能模塊整個至其中統一調用，并根據不同的需求及時對各個功能模塊進行升級與維護。后期又增加了流量計及套管震動計算等實用小工具，使其更加滿足實際使用的需要。

4 使用效果

軟件開發完成后，為了檢驗實施改進措施后的整體效果，選擇軟件使用前后的3組規模及流程相似的項目，對其設計過程中出現的質量問題數量進行對比分析。檢查結果見表2。

根據表中的數據，三個規模及流程相似，文件編制工作量相近的設計項目實際過程中產生的質量問題明顯減少，達到了預期的目的。

同時，由于設計的過程中采用了大量軟件輔助進行設計工作，提高了工作效率，使得項目設計文件編制所需的人工時消耗也有所減少，可以說獲得了意外的收獲。

5 結束語

通過在軟件使用過程中的經驗及成果總結，編制了自控專業的工作流程的操作手冊，并將相關文件上報公司相關部門，使得相關對策的實施得到標準化、程序化、體系化的要求。不僅實現了對設計文件質量的良好控制，同時也將設計人員從大量的低效率重復工作中解放出來，使其可以有更多精力投入到工程設計本身上去。

本軟件工具從編制完成至今，已在寰球遼寧公司自控專業的工程設計項目中得到廣泛采用，并獲得了良好的效果。使用數據庫技術輔助設計是一種利用現代技術的科學化、標準化方法，是提高設計文件質量的有效方法，也是提高社會效益和經濟效益的有效措施。