淺談石油化工工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化交付

中國(guó)石化集團(tuán)有限公司工程部 北京 100728

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域工程建設(shè)項(xiàng)目大型化發(fā)展趨勢(shì)明顯，很多工程實(shí)體的規(guī)模已進(jìn)入世界前列，但工程項(xiàng)目交工方式大多還比較傳統(tǒng)。在信息高速發(fā)展、科技不斷進(jìn)步的今天，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用給工程項(xiàng)目交工方式帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，工程數(shù)字化交付勢(shì)在必行。

1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)

數(shù)字化工廠的建設(shè)，離不開工程建設(shè)階段形成的“靜態(tài)信息”和生產(chǎn)運(yùn)維產(chǎn)生的“動(dòng)態(tài)信息”。而“靜態(tài)信息”又是“動(dòng)態(tài)信息”的基礎(chǔ)。在此所探討的工程數(shù)字化和“數(shù)字化交付”，即是對(duì)“靜態(tài)信息”進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至向建設(shè)單位移交的過(guò)程。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51296-2018給出了“數(shù)字化”、“數(shù)字化交付”和“數(shù)字化工廠”等術(shù)語(yǔ)和定義。

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是指應(yīng)用信息技術(shù)，將工程設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等信息轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)組織模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行表達(dá)、傳輸和處理的過(guò)程。

1.2 數(shù)字化交付

數(shù)字化交付是指以工廠對(duì)象為核心，對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過(guò)程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗(yàn)、信息移交和信息驗(yàn)收。

1.3 數(shù)字化工廠

數(shù)字化工廠是指由工程建設(shè)階段產(chǎn)生的數(shù)字化靜態(tài)信息、運(yùn)行維護(hù)階段產(chǎn)生的數(shù)字化動(dòng)態(tài)信息、基于工廠對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系及信息管理平臺(tái)構(gòu)成的綜合體。

2 政策環(huán)境及產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求

2018年8月23日，首屆中國(guó)國(guó)際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)在重慶市開幕，國(guó)家主席習(xí)近平向會(huì)議致賀信。習(xí)主席指出，我們正處在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢(shì)待發(fā)的時(shí)期，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)日新月異。促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展，加快新舊發(fā)展動(dòng)能接續(xù)轉(zhuǎn)換，打造新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，是各國(guó)面臨的共同任務(wù)。

早在2015年12月，工信部、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委共同組織制定了《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。該指南圍繞國(guó)務(wù)院《中國(guó)制造2025》中提出的十大重點(diǎn)領(lǐng)域，同時(shí)兼顧傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求，提出優(yōu)先在十大重點(diǎn)領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)突破，并逐步覆蓋國(guó)內(nèi)各相關(guān)領(lǐng)域。

石化行業(yè)作為以流程型為主的能源產(chǎn)業(yè)是其中的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。不僅要實(shí)現(xiàn)單一技術(shù)和裝備的智能化，同時(shí)也要實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和信息技術(shù)的深度融合與創(chuàng)新集成。而數(shù)字化工廠正是體現(xiàn)了綜合組織方式的變革，是實(shí)現(xiàn)智能工廠建設(shè)的基礎(chǔ)。

“智能制造、標(biāo)準(zhǔn)先行”。2017年9月，中國(guó)石化集團(tuán)公司工程部組織編制完成《中國(guó)制造2025（石化工程建設(shè)篇）》；2018 年 2 月，工信部組織專家評(píng)審，確定了石化工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)146項(xiàng)列入《工業(yè)行業(yè)“中國(guó)制造2025”標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方案（總報(bào)告）》。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程建設(shè)項(xiàng)目交工技術(shù)文件規(guī)定》SH/T3503-2017和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51296-2018等就列在其中，成為石油化工工程建設(shè)推動(dòng)中國(guó)制造的重要技術(shù)支撐。

3 工程數(shù)字化交付是大勢(shì)所趨

從某種意義上講，能源企業(yè)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用速度與水平，將會(huì)決定未來(lái)的能源發(fā)展版圖。數(shù)字化技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型已成為當(dāng)今極其重要的發(fā)展命題。

近些年，石油化工企業(yè)在利用信息技術(shù)，推進(jìn)數(shù)字化工廠建設(shè)方面做了許多卓有成效的探索。如中國(guó)石化在燕山、九江、鎮(zhèn)海、茂名等企業(yè)的數(shù)字化管道建設(shè)中，以及中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司在元壩、惠州等數(shù)字化交付項(xiàng)目上，都取得了階段性成果。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，積累、應(yīng)用工程建設(shè)中形成的數(shù)據(jù)信息，同步建設(shè)一個(gè)和實(shí)際工廠相對(duì)應(yīng)的“數(shù)字化工廠”，為工廠投用后經(jīng)營(yíng)管理、運(yùn)維升級(jí)、更新改造及計(jì)算機(jī)模擬培訓(xùn)的數(shù)字化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

工程數(shù)字化交付是提升石化生產(chǎn)企業(yè)在全生命周期整體管理水平的重要內(nèi)容。項(xiàng)目前期、設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等“靜態(tài)信息”構(gòu)成工程數(shù)字化交付的內(nèi)容，加之項(xiàng)目試車和生產(chǎn)運(yùn)行等“動(dòng)態(tài)信息”的積累，必將有力地促進(jìn)“智能工廠”的構(gòu)建步伐。

4 工程數(shù)字化交付的依據(jù)

中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司工程部積極推動(dòng)石油化工工程數(shù)字化交付工作。經(jīng)向住建部提出標(biāo)準(zhǔn)編制申請(qǐng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》的編制工作于2014年11月啟動(dòng)，歷時(shí)近4年，于2018年9月11日經(jīng)住建部公告，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T51296-2018，自2019年3月1日起實(shí)施。

這項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是由中國(guó)石化工程有限公司和中國(guó)寰球公司共同主編。編制組吸收了來(lái)自中石化、中石油、中海油及相關(guān)合資公司等多個(gè)工程項(xiàng)目集成化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了工程數(shù)字化交付的專項(xiàng)調(diào)研，與建設(shè)單位、承包單位等進(jìn)行了深入的交流，也吸收了國(guó)外工程公司及建設(shè)單位相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。該標(biāo)準(zhǔn)明確了工程數(shù)字化交付要求，基本滿足了從事石油化工工程數(shù)字化交付工作的迫切需要。

這項(xiàng)工作的創(chuàng)新性與前瞻性，得到了中石化、中石油、中海油等相關(guān)行業(yè)和單位的廣泛認(rèn)同，填補(bǔ)了石油化工領(lǐng)域工程建設(shè)在數(shù)字化交付無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依的空白，切實(shí)發(fā)揮了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和引領(lǐng)作用。

5 數(shù)字化交付與傳統(tǒng)交工方式的異同

5.1 相同點(diǎn)

數(shù)字化交付中的“靜態(tài)信息”，與現(xiàn)行工程建設(shè)檔案一樣，覆蓋工程建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程，均能提供功能符合性證據(jù)、再現(xiàn)工程項(xiàng)目建設(shè)歷程。如，工程建設(shè)檔案主要包括：

（1）工程準(zhǔn)備階段的立項(xiàng)文件、建設(shè)用地征地拆遷文件、招投標(biāo)文件等；

（2）工程實(shí)施階段的工程施工開工、工程中間交接、工程交工驗(yàn)收等工程文件，設(shè)備和材料質(zhì)量證明文件及材料的檢測(cè)與復(fù)驗(yàn)報(bào)告，工程聯(lián)絡(luò)單、設(shè)計(jì)變更文件及竣工圖等；

（3）工程竣工驗(yàn)收階段的工程竣工總結(jié)、竣工驗(yàn)收記錄等。

對(duì)于工程實(shí)施過(guò)程中形成的證據(jù)和竣工圖等，稱為交工技術(shù)文件，即行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程建設(shè)項(xiàng)目交工技術(shù)文件規(guī)定》SH/T3503-2017所規(guī)定的內(nèi)容。工程驗(yàn)收完成前，交工技術(shù)文件移交建設(shè)單位后成為工程建設(shè)檔案的重要組成。

5.2 不同點(diǎn)

（1）傳統(tǒng)的工程建設(shè)項(xiàng)目交工技術(shù)文件，均以紙制和（或）電子檔案形式歸檔，雖然工程檔案比較全面但對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)維而言還是零散的、不系統(tǒng)的，不能等同于數(shù)字化成果，難以與工程運(yùn)維期間形成的“動(dòng)態(tài)信息”協(xié)調(diào)配套使用。而數(shù)字化交付信息是經(jīng)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化構(gòu)建而形成的工程數(shù)據(jù)庫(kù)。工程數(shù)據(jù)庫(kù)用以存儲(chǔ)數(shù)字化設(shè)計(jì)的模型化、結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)成果，進(jìn)而取代傳統(tǒng)紙質(zhì)和電子化檔案館，成為基礎(chǔ)資料庫(kù)、信息庫(kù)。

（2）傳統(tǒng)工程建設(shè)項(xiàng)目交工技術(shù)文件，是以總承包單位或承包單位為主，在工程驗(yàn)收前向建設(shè)單位移交。建設(shè)單位往往在生產(chǎn)運(yùn)行后得不到建設(shè)與運(yùn)維整合、協(xié)調(diào)的完整信息，在改造、擴(kuò)建工廠過(guò)程中不得不做大量的重復(fù)工作，如現(xiàn)場(chǎng)地下管線的重新勘測(cè)、圖紙的數(shù)字化、模型的重建等。現(xiàn)在，根據(jù)工程數(shù)字化交付的標(biāo)準(zhǔn)要求，總承包單位或承包單位從工程實(shí)施之初就要按照建設(shè)單位主導(dǎo)的信息系統(tǒng)和工程數(shù)字化交付平臺(tái)，進(jìn)行信息的收錄與積累。

新版行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程建設(shè)項(xiàng)目交工技術(shù)文件規(guī)定》SH/T3503-2017修訂時(shí)，順應(yīng)了工程數(shù)字化交付的發(fā)展趨勢(shì)，本著“誰(shuí)設(shè)計(jì)誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)采購(gòu)誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)施工誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則，進(jìn)一步強(qiáng)化了責(zé)任，有利于的信息收集和使用。比如竣工圖，前些年的做法是工程竣工時(shí)所反映的設(shè)計(jì)變更單、工程聯(lián)絡(luò)單等內(nèi)容，是由施工單位技術(shù)人員在紙質(zhì)圖紙上標(biāo)記，這樣既不規(guī)范、又不嚴(yán)謹(jǐn)，也不利于后續(xù)信息的再利用。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SH/T3503-2017規(guī)定，如有設(shè)計(jì)變更單和工程聯(lián)絡(luò)單，應(yīng)由設(shè)計(jì)單位按相應(yīng)程序修改形成竣工圖。這樣做：一是保證竣工圖所提供的是最終設(shè)計(jì)信息，當(dāng)然，施工單位應(yīng)同時(shí)提供經(jīng)監(jiān)理單位確認(rèn)的符合性見證施工資料；二是有利于持續(xù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)單位可避免后續(xù)工程出現(xiàn)類似問(wèn)題。這樣從設(shè)計(jì)角度形成自始而終的一體化系統(tǒng)信息。

6 工程數(shù)字化交付的主導(dǎo)和關(guān)鍵

6.1 建設(shè)單位的主導(dǎo)作用

建設(shè)單位在工程數(shù)字化交付中應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，并應(yīng)完成下列工作任務(wù)：

（1）建立數(shù)字化工廠信息的承載平臺(tái)。工程交付信息將被后續(xù)生產(chǎn)運(yùn)維利用，并應(yīng)與生產(chǎn)運(yùn)行、設(shè)備管理、風(fēng)險(xiǎn)管理、成本管理等模塊相關(guān)聯(lián)。

（2）統(tǒng)一項(xiàng)目分解碼（PBS）和文檔編碼。項(xiàng)目分解碼標(biāo)識(shí)要與資產(chǎn)交付內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。

（3）明確每一個(gè)交付物的標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)容和界面。

（4）對(duì)設(shè)備材料進(jìn)行有效管理，設(shè)立通用標(biāo)準(zhǔn)材料等級(jí)庫(kù)。

6.2 工程設(shè)計(jì)單位的關(guān)鍵作用

工程設(shè)計(jì)單位在工程數(shù)字化中發(fā)揮“龍頭”作用。工程數(shù)字化交付的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)集成。工程設(shè)計(jì)、制造到施工和驗(yàn)收所形成的“靜態(tài)信息”，程序繁雜，必須要設(shè)定歸類原則。

數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)是三維數(shù)據(jù)模型及設(shè)計(jì)、制造、施工形成的數(shù)據(jù)文件。建立數(shù)字化模型，就是將所有設(shè)計(jì)、制造和施工等信息納入并完善工程數(shù)據(jù)移交系統(tǒng)，具備工程數(shù)據(jù)綜合查詢功能，并能為在建工程及復(fù)用工程提供數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)，借鑒集成化設(shè)計(jì)開發(fā)思路及技術(shù)架構(gòu)，通過(guò)交付物平臺(tái)，運(yùn)用數(shù)據(jù)集成技術(shù)及文檔管理功能，有效地對(duì)工程實(shí)施階段所形成的信息依據(jù)三維數(shù)據(jù)模型進(jìn)行整合，再與其他管理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。

數(shù)字化交付成果不僅能提供工程項(xiàng)目全生命周期各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集成共享，而且可以提供全行業(yè)乃至全社會(huì)的數(shù)據(jù)共享。

7 工程數(shù)字化交付的內(nèi)容

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T51296-2018明確了交付基礎(chǔ)、交付內(nèi)容與形式、交付過(guò)程及交付平臺(tái)要求等，規(guī)范了數(shù)字化交付工作，控制了交付質(zhì)量和水平。

7.1 靜態(tài)信息

明確“靜態(tài)信息”，即在工程設(shè)計(jì)、制造、施工等工程實(shí)施階段產(chǎn)生的信息，為工程數(shù)字化交付的范疇。新版SH/T3503-2017結(jié)合了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化交付和智能工廠建設(shè)的需求，注重將工程實(shí)施結(jié)果性信息列入“靜態(tài)信息”。

工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)覆蓋工程項(xiàng)目全部?jī)?nèi)容，可按專業(yè)進(jìn)行梳理，但又不局限于專業(yè)，重在體現(xiàn)工程數(shù)字化的系統(tǒng)性和邏輯性。

工程數(shù)字化后，無(wú)論以設(shè)備單體位號(hào)還是管道編號(hào)，均能查詢相關(guān)完整、系列化的數(shù)據(jù)信息，并被后續(xù)使用。以冷卻塔為例，通過(guò)PID圖可查詢工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)文件中有相應(yīng)圖紙和變更信息，在3D模型中直觀顯示規(guī)格材質(zhì)等基本參數(shù)及采購(gòu)文件訂單信息，制造文件中有制造商信息和材料質(zhì)量證明文件等，施工文件中有安裝及驗(yàn)收信息等。這樣按設(shè)備單體對(duì)象或管道系統(tǒng)以及工藝流程等查詢，每一個(gè)數(shù)據(jù)都有其準(zhǔn)確的定位，有利于高效管理和運(yùn)營(yíng)使用。

7.2 動(dòng)態(tài)信息

動(dòng)態(tài)信息是指結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行所產(chǎn)生的信息，是將來(lái)進(jìn)一步建設(shè)“智能工廠”的基礎(chǔ)。

8 如何推進(jìn)工程數(shù)字化交付

8.1 選擇試點(diǎn)，重點(diǎn)突破

利用近年來(lái)在數(shù)字化交付項(xiàng)目上不斷探索取得的階段性成果和積累的經(jīng)驗(yàn)，目前中石化正在以中科煉化一體化、中沙合資聚碳酸酯、古雷煉化一體化為代表的投資超百億項(xiàng)目上，進(jìn)行著工程數(shù)字化應(yīng)用的進(jìn)一步探索和大膽實(shí)踐。

8.2 迎接挑戰(zhàn)，落實(shí)任務(wù)

做好工程數(shù)字化交付工作，必須以包括生產(chǎn)及設(shè)備運(yùn)維全生命周期管理為目標(biāo)，通盤策劃。需要建設(shè)單位為主導(dǎo)，以設(shè)計(jì)為引領(lǐng)的總承包單位為“龍頭”，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)和施工單位、制造供應(yīng)商、監(jiān)理等參建單位共同參與，分工協(xié)作。

8.2.1 前期階段

該階段提出項(xiàng)目工程信息方案，包括EPC階段各承包商交付文件的數(shù)字格式要求，成果移交模塊和項(xiàng)目管理平臺(tái)要求，項(xiàng)目分解碼的原則，交付物信息內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)，材料等級(jí)庫(kù)的信息平臺(tái)等。在招標(biāo)文件中明確具備有能力完成數(shù)據(jù)信息建設(shè)要求的單位共同參與。

8.2.2 定義階段

該階段完成項(xiàng)目移交模塊和管理平臺(tái)的搭建，材料等級(jí)庫(kù)的項(xiàng)目化，項(xiàng)目分解碼及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段的交付物和文件編碼規(guī)則的制定，提出EPC招標(biāo)文件中的工程信息要求等。

8.2.3 EPC階段

檢查各階段、各承包商提供信息的完整性和準(zhǔn)確性。對(duì)于EPC總包和E+P+C項(xiàng)目，需要將信息加載到各自的交付物中。

工程交工技術(shù)文件是以工程數(shù)字化交付為目標(biāo)，構(gòu)成工程靜態(tài)數(shù)據(jù)的重要組成部分。工程數(shù)字化交付為裝置運(yùn)行等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集留有接口，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、自動(dòng)化的轉(zhuǎn)化等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能工廠建設(shè)和今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。