數(shù)據(jù)庫技術(shù)在提高工程設(shè)計質(zhì)量中的應(yīng)用

李楠　馮兆宇

摘要：針對自控專業(yè)工程項(xiàng)目設(shè)計文件在編制過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行深入分析，根據(jù)分析結(jié)果引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)并且采用軟件編程的手段對設(shè)計過程中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，不僅提高了設(shè)計文件的質(zhì)量，同時也提高了設(shè)計文件的準(zhǔn)確率與設(shè)計的工作效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫技術(shù)；設(shè)計文件質(zhì)量；軟件編程

中圖分類號：TP 392 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計為主的工程公司，自控專業(yè)的工作內(nèi)容是工程項(xiàng)目中儀表相關(guān)的選型、接線、安裝等的設(shè)計工作，主要的產(chǎn)品是各類圖紙與文表。專業(yè)質(zhì)量管理人員發(fā)現(xiàn)，近年來隨著設(shè)計項(xiàng)目的數(shù)量增多，設(shè)計過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題與相關(guān)錯誤的數(shù)量相對增加，過多的設(shè)計質(zhì)量問題不僅會造成大量的檢查與修改工作，導(dǎo)致設(shè)計文件無法按進(jìn)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(xiàn)狀及問題分析

首先，需要對問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，經(jīng)過查詢質(zhì)量檢查及校審記錄，2010年至2013年自控專業(yè)設(shè)計過程中質(zhì)量問題出現(xiàn)的類型及數(shù)量匯總?cè)鐖D1。

文字錯誤主要包括設(shè)計人員的錄入錯誤與設(shè)計過程中的筆誤?；A(chǔ)數(shù)據(jù)錯誤包括設(shè)計人員計算、選型或繪圖時參考的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯誤。設(shè)計過程錯誤是指設(shè)計未按質(zhì)量管理或校審程序進(jìn)行而發(fā)生的錯誤，其他錯誤包括未按規(guī)定文件歸檔等。通過圖表可以看出，文字錯誤與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯誤的數(shù)量逐年升高，而其余兩類的錯誤數(shù)量基本未發(fā)生變化。文字錯誤與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯誤基本都是一些低級錯誤，這種情況有可能是由于設(shè)計人員的工作負(fù)荷增大導(dǎo)致的。

自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計文件主要包括文表及圖紙兩種。2010年至2013年自控專業(yè)各年度所完成的詳細(xì)設(shè)計文件數(shù)量統(tǒng)計如圖2。

可以看出，隨著公司業(yè)務(wù)的擴(kuò)展及項(xiàng)目的增多，自控專業(yè)所完成的詳細(xì)設(shè)計中，文表大約增加了44%，圖紙?jiān)黾恿?6%，而設(shè)計人員數(shù)量增幅卻很小。設(shè)計人員工作量的大幅增加是不爭的事實(shí)。

為了實(shí)際測算及比較2010年至2013年設(shè)計人員的工作量負(fù)荷變化，引入相關(guān)計算公式：

設(shè)計人員負(fù)荷值=（圖紙?jiān)O(shè)計文件數(shù)量×8+文表設(shè)計文件數(shù)量）÷設(shè)計人員數(shù)量

小時工作量=負(fù)荷值÷（年工作日數(shù)×日工時）

差錯率=錯誤數(shù)÷圖紙張數(shù)（折合A1）

通過公式對2010年至2013年部室內(nèi)設(shè)計人員年均工作量負(fù)荷值進(jìn)行計算，列表如下表1。

通過數(shù)據(jù)比對可以得出，設(shè)計人員工作量的增加與質(zhì)量問題數(shù)量的增加趨勢是相同的，工作量的增加是導(dǎo)致質(zhì)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(shè)計文件的質(zhì)量，需要從減少每名設(shè)計人員的工作量入手。這可以通過增加設(shè)計人員數(shù)量或者是改進(jìn)設(shè)計的方式方法來實(shí)現(xiàn)。

由于自控專業(yè)設(shè)計工作的特點(diǎn)及體制的制約，設(shè)計人員數(shù)量不可能在短時間內(nèi)大量增加，所以考慮通過改進(jìn)設(shè)計的過程與方法減少質(zhì)量問題。

根據(jù)中國石油化工集團(tuán)公司《石油化工裝置詳細(xì)工程設(shè)計內(nèi)容規(guī)定》中要求，自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計文件主要包括文表類（規(guī)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(guān)系如圖3。

通過圖3可以看出，自控專業(yè)設(shè)計網(wǎng)的過程繁瑣且數(shù)據(jù)的連貫性高，各個環(huán)節(jié)及設(shè)計文件的數(shù)據(jù)相互引用關(guān)系復(fù)雜，一個環(huán)節(jié)或數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，會造成大量相關(guān)文件的錯誤，同時校審人員很難發(fā)現(xiàn)，核查與修改也十分不便。

現(xiàn)在設(shè)計人員在完成這些設(shè)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(shí)現(xiàn)一些基本的文件編制功能，大量的設(shè)計內(nèi)容仍需設(shè)計人員手動完成，在設(shè)計人員工作負(fù)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(jīng)越來越不適應(yīng)工作的需要，同時會產(chǎn)生大量的文字及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錯誤。所以，需要對現(xiàn)有的設(shè)計的過程與方法進(jìn)行改進(jìn)。

這種大規(guī)模、關(guān)系復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作正是計算機(jī)所擅長的，筆者決定引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將設(shè)計過程中各個環(huán)節(jié)設(shè)計的數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集至同一個數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)的一致性與連貫性，同時，針對各個不同的設(shè)計環(huán)節(jié)使用軟件編程編制獨(dú)立的人機(jī)界面，設(shè)計人員在界面中即可完成設(shè)計工作并輸出圖紙，數(shù)據(jù)的引用、關(guān)聯(lián)、比對與填寫均由軟件在后臺完成。保證在實(shí)現(xiàn)設(shè)計人員設(shè)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(shí)施過程

3.1 儀表安裝位置核對工具軟件

現(xiàn)場儀表的安裝位置由管道專業(yè)提供給自控專業(yè)，自控專業(yè)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行儀表電纜、接線箱及保護(hù)箱等現(xiàn)場儀表安裝的相關(guān)設(shè)計，但是由于現(xiàn)場儀表往往數(shù)量很多，管道專業(yè)設(shè)計人員提供設(shè)計參數(shù)時遺漏與錯誤的情況很普遍，自控專業(yè)在設(shè)計后期發(fā)現(xiàn)問題時需要花費(fèi)大量時間與精力去修改，使用此工具可以讓設(shè)計人員在開始設(shè)計工作之前將儀表位置數(shù)據(jù)與后臺數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)進(jìn)行核對，找出其中的錯誤并在開始設(shè)計前通知管道專業(yè)進(jìn)行修改或增補(bǔ)，坐標(biāo)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(yè)電纜連接與信號回路中的重要設(shè)備，根據(jù)信號類型、防爆形式以及系統(tǒng)功能的不同，接線箱也對應(yīng)的包括各種規(guī)格型號，對于大規(guī)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(diǎn)的數(shù)量、多芯電纜的長度等等海量的數(shù)據(jù)交織在一起，工作實(shí)施起來繁瑣、枯燥、易出錯、校核難。使用此工具后，設(shè)計人員可以通過軟件界面很簡單的實(shí)現(xiàn)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(yè)表工具軟件

電纜表是自控專業(yè)詳細(xì)設(shè)計階段最重要的設(shè)計文件之一，其中包括了現(xiàn)場儀表接線所需的電纜規(guī)格、長度、位號、起止點(diǎn)等信息，是接線施工時重要的參考文件，但是對于大型項(xiàng)目來說，電纜的數(shù)量往往多達(dá)數(shù)千根甚至上萬根，如果設(shè)計人員手動將電纜信息錄入表格，很難保證表格內(nèi)容的準(zhǔn)確性，除非再投入大量精力與時間進(jìn)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(shè)備相關(guān)信息自動查找、分類、匯總，并將結(jié)果提供給設(shè)計人員。設(shè)計人員同時也可以在軟件界面中進(jìn)行檢查、修改以及輸出，極大的提高電纜作業(yè)表中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率與工作效率，如圖6。

3.4 系統(tǒng)回路表軟件

實(shí)際工程項(xiàng)目中自控專業(yè)所涉及的系統(tǒng)類型種類繁多，系統(tǒng)回路表是系統(tǒng)供應(yīng)商配置系統(tǒng)方案及軟件組態(tài)時的重要依據(jù)。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(guān)信息，每個儀表逐條逐項(xiàng)的去查詢、核對、填寫會消耗設(shè)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(shù)據(jù)庫中查詢得出，設(shè)計人員確認(rèn)無誤后直接輸出即可，如圖7。

3.5 安裝材料統(tǒng)計工具軟件

儀表安裝圖包括了現(xiàn)場儀表安裝所需的材料信息與安裝方式等內(nèi)容，每張安裝圖包括材料幾種至十幾種不等。對于大規(guī)模裝置來說，其中的儀表種類繁多，而安裝要求依工況、環(huán)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(xiàng)更是多達(dá)上千個，以往的安裝材料匯總均采用手動統(tǒng)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(tǒng)計、分類、匯總，將設(shè)計人員從大量的低效率重復(fù)工作中解放出來。并且每次安裝方案修改后重新統(tǒng)計即可，極大的提高了工作效率。

3.6 統(tǒng)一軟件界面

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

4 使用效果

軟件開發(fā)完成后，為了檢驗(yàn)實(shí)施改進(jìn)措施后的整體效果，選擇軟件使用前后的3組規(guī)模及流程相似的項(xiàng)目，對其設(shè)計過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題數(shù)量進(jìn)行對比分析。檢查結(jié)果見表2。

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，三個規(guī)模及流程相似，文件編制工作量相近的設(shè)計項(xiàng)目實(shí)際過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題明顯減少，達(dá)到了預(yù)期的目的。

同時，由于設(shè)計的過程中采用了大量軟件輔助進(jìn)行設(shè)計工作，提高了工作效率，使得項(xiàng)目設(shè)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(jié)束語

通過在軟件使用過程中的經(jīng)驗(yàn)及成果總結(jié)，編制了自控專業(yè)的工作流程的操作手冊，并將相關(guān)文件上報公司相關(guān)部門，使得相關(guān)對策的實(shí)施得到標(biāo)準(zhǔn)化、程序化、體系化的要求。不僅實(shí)現(xiàn)了對設(shè)計文件質(zhì)量的良好控制，同時也將設(shè)計人員從大量的低效率重復(fù)工作中解放出來，使其可以有更多精力投入到工程設(shè)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(yè)的工程設(shè)計項(xiàng)目中得到廣泛采用，并獲得了良好的效果。使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)輔助設(shè)計是一種利用現(xiàn)代技術(shù)的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化方法，是提高設(shè)計文件質(zhì)量的有效方法，也是提高社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。