大型石化項目數字化交付后的應用

羅 輯

中國成達工程有限公司 成都 610041

1 常見項目設計文件移交

目前傳統的項目設計文件移交是在設計完成后，工程公司將全部圖紙以PDF格式交付業主，比如工藝專業的PID、管道專業的管道平面圖和空視圖、儀表專業的儀表數據表等。實際只是把原來的紙版文件掃描成電子版，并不能起到信息集成，實時更新的作用。

PID作為工藝專業的重要指導文件，如果只有PDF文件，業主無法進行編輯，雖然后期可以將PDF插入至AutoCAD中進行修改，或者直接在PDF文件上進行修改，但是版次控制，圖面修改困難，并且重新輸出的圖紙清晰度不高。

現場進行管道修改時，因為只有管道平面圖和空視圖，不能直觀了解管道的具體位置和走向，一些尺寸進行現場測量也很困難。雖然部分業主能夠從工程公司拿到施工版模型文件如Smart Plant Review，但由于只能查閱不能修改，現場進行的改造不能及時反映到三維模型中，使可視化模型與現場實際情況偏差越來越大而失去可參考性。另外，隨著改造項目的增加，在相同或相近位置進行的改造會越來越多，現場可用的管位越來越少，而全廠卻沒有一個可供查詢的系統，每一次改造，每一次施工，都必須根據當時現場的情況開展工作。這對改造設計，尤其是大修時進行的改造設計埋下了巨大的材料短缺和進度延遲的隱患。

儀表專業由于沒有可編輯的數據表、回路圖等儀表設計文件，在進行現場修改或新增時，只能在PDF文件上進行修改，儀表總目錄查詢相當不便，每次修改都需要對每個回路進行重新設計，與原有回路的融合較為困難。部分項目在設計時將DCS接線也做進了數據庫，非常便于查詢從現場儀表到DCS的接線情況，但由于交工后無人對數據庫進行更新維護，前期設計時投入的人力物力不能進一步發掘出更多的價值。

在設計采購過程中，產生的大量設備、儀表、管線等信息數據及文檔，在大多數項目中并沒有與設計文件進行關聯，業主接收設計文件及廠商資料后，如果需要建立一套關聯到設備、管線和儀表、閥門的查詢系統，則需要花費大量的人力物力去重新搭建。

2 大型石化項目數字化交付后的應用

2000年代初，國內某知名石化企業的某建設項目由國內外頂級石油化工設計公司組成聯合團隊進行現場設計，采用了當時最先進的設計工具，即用Intergraph公司的SPPID進行工藝系統PID的繪制，PDS進行管道模型構建，In-tools進行儀表專業設計。在設計準備階段，業主就與設計聯合體簽訂了現場設計合同，數據庫和服務器均設置在現場，數百位設計人員進行現場設計。設計過程中，業主派出代表參與設計，熟悉三種軟件的使用與基本后臺設置，為后續運營維護儲備技術人才。隨著項目竣工投產，工程公司撤出現場，設計文件及后臺數據庫均整體就地移交給業主進行管理，業主成立了自己的設計部門，并通過招投標方式，確定一家國內頂級設計院與業主共同成立一個設計團隊參與生產運營階段的改造設計工作，迄今已運行維護十余年。在項目建設階段，全廠所有設備的廠商資料，試驗記錄等相關設計，施工、廠商資料均分門別類通過文檔控制系統歸類整理至全廠數據系統。進入運營期，數字化交付后的設計文件和廠商資料一直由業主和設計承包商組成的團隊進行維護，凡是廠里進行的改造，均及時地在原有設計文件上進行相關改造設計，然后反映在設計文件上，指導現場施工。改造相關的廠商設備資料也及時更新至全廠文控系統，方便相關人員查找。因此，數字化交付后的設計文件、廠商資料對于全廠的技改技措、大修擴建起到了重要的參考指導作用，是全廠工程師的重要工具。

下面具體介紹各項軟件在實際生產運營中所起到的作用。

2.1 文檔一體化系統和數字化工程信息系統(AVEVA NET)

全廠擁有兩套相對獨立的文檔控制系統對電子文檔進行分類控制。其中文檔一體化系統主要用于發布正式文件，并將文件分類別、分裝置、分版次按照文件代碼進行歸類存放，文件均為PDF版本，供全廠讀取使用。而數字化工程信息系統(AVEVA NET)主要存放原始設計資料，包括設備數據表、計算書、詢價文件、中間文件以及廠商資料(包括產品手冊、檢驗記錄、合格證明等資料)。在系統中，只要輸入設備位號或者儀表位號就可以將上述所有資料關聯起來，非常便于對單臺設備、儀表進行全方位了解和查詢。該系統可與Intergraph公司的Microstation平臺建立通訊，可以直接調用SPPID和PDS中的PID和管道模型供用戶瀏覽。在后續改造過程中，查詢竣工資料、復用過往設計、跟蹤改造進度都可以通過這兩套系統的交叉使用快速得到準確的信息。并且這兩套系統均按裝置、按級別設置了訪問權限，便于管理，保障安全。

見我不信，他給我講了當下各種扶貧政策，他屬于精準扶貧一類的。我一時還有些聽不大明白，待他辦了出院手續回來收拾東西，我說“真的沒花錢？”

2.2 SPPID運行現狀

SPPID自移交業主以來，作為全廠工藝的指導性文件，一直由設計團隊進行日常維護。對于平時各裝置提出的一些簡單技改技措，現場設計人員在SPPID上直接進行設計，并在此基礎上進行HAZOP分析和SIS分析，根據工藝、安全、控制、儀表專業的審查意見進一步修改發表。待項目竣工后，根據現場實際安裝情況完成竣工圖的繪制。

而對于一些業主設計團隊沒有能力完成的項目，例如針對裝置的大型改造或擴建項目，則將所涉及的相關圖紙切出到一個單獨的項目文件夾中，將該部分圖紙的修改權限交予承包商設計院，采用現場設計或者遠程操作的方式進行設計。待全部設計完成后，再將項目數據庫與總數據庫合并。如果遇到現場改造和獨立項目同時使用同一張圖紙時，則通過權限轉移的方式，保證修改在同一張圖紙上體現。

SPPID作為全廠統一的PID平臺，可以讓DCS工藝人員、各裝置工藝專家和設計部門人員同在最新版次的PID上進行工作和討論。各用戶可以通過數字化工程信息系統實時查看最新版次的PID，但是只有設計人員可以使用SPPID進行修改，其余用戶只能查詢。因此，目前SPPID數據庫中的PEFS能夠清晰準確地反映實際工藝流程，并定期發表，供全廠使用。

2.3 PDS運行現狀

PDS自移交業主以來，一直隨著全廠改造維護項目的進行不斷修改完善。

針對現場進行的改造項目，現場管道設計人員直接在PDS中對模型進行編輯修改，隨時生成Smart Plant Review邀請工藝專家、裝置工程師、現場操作人員一起進行模型審查，就改造的管道設計方案從工藝和現場操作的角度提出專業意見，讓管道設計更貼合實際生產工藝的需要。改造項目中，當施工人員遇到施工中不清楚的地方時，也可以隨時到設計人員的電腦上查看模型，避免誤解，保證施工的正確性；在項目實施階段，設備模型和管道模型均會根據終版廠商資料進行更新，以保證和現場情況一致。

對于大型改造或擴建項目，管道模型的修改可以要求設計單位派駐設計人員進行現場設計，也可以由設計單位在其公司所在地完成建模工作后，將模型合并至現場總模型庫中。另外，現場操作人員可以通過數字化工程信息系統實時查看所管理區域的SPR模型，與巡線時發現的實際安裝情況進行對比，發現不一致的地方可以立即通知設計人員進行修改。

由于在全廠設計時期，就將設備和管道模型搭建得非常細致，并使用物理管架；全廠投運后，對PDS模型的后期維護及時、準確，目前的PDS模型和現場的相似度在95%以上，相比于剛投產時的模型，具有更高的參考價值。

2.4 In-tools運行現狀

In-tools作為以大型數據庫為基礎的儀表設計軟件，在設計中具有數據準確、查找便捷、版次清晰的特點。對于現場改造，在In-tools中可以清楚看出從現場到接線箱、再到端子柜、再到控制柜以及控制柜內部卡件和通道的端子號，比傳統查找圖紙更加快捷準確。對于新增儀表，可以方便參考原有的設計參數，延續原有的設計風格，在現有的數據庫中進行完善，同時避免了數據冗余，位號重復。并且可以根據需要提取、整合項目設計、采購、施工中的重要數據。由于對In-tools長期良好的維護，從現場儀表到最后的DCS通道分配均準確地反映在In-tools中，甚至比DCS的廠商文件還要直觀和完善，因此在后續改造中，業主和設計人員不需依賴DCS維護工程師就可以方便而準確地分配DCS通道和接線箱，而不必因為收集不到全面而準確的條件影響改造設計的完善性和準確性。

2.5 材料設備編碼系統

對于全廠材料，項目設計團隊在設計之初便建立了一套完整的材料設備編碼系統，將每一種管件、閥門、特殊件均進行了十位編碼，并采用數據庫形式，將每個元件的規格、標準、要求詳細列出。在管道等級表中，每個等級每個尺寸規格的管件、閥門、螺栓墊片均有對應的材料設備代碼，并與PDS模型數據庫關聯，可以從模型中直接導出并統計。除管道外、儀表、電氣的通用材料如Tubing管、電纜，也有各自對應的材料設備代碼。材料設備代碼數據庫作為全廠通用材料規格標準，使設計、采購、施工甚至供貨廠商在同一個平臺上工作，大大降低了材料的出錯率，同時也提高了工作的效率。

3 數字化交付應用的優勢

從該項目數字化交付后的實際運行情況來看，利用Intergraph公司的SPPID，PDS和In-tools軟件進行數字化設計和移交，并利用AVEVA系統對設計數據進行整合，對全廠運營維保具有非常積極的作用。

首先，由于采用統一的軟件平臺，圖紙的準確性和一致性能夠得到保證，后續的增補擴建可以做到無縫連接。目前大型設計院很多在使用這三個軟件，而業主因為有原始數據庫和模型，可以要求設計單位在原系統上進行設計，使用原設計的材料等級，材料設備編碼系統以及PID的表示方法，保證修改、擴建前后全廠的一致性。這樣，采用同一種設計語言進行表達，消除了很多溝通的誤會和障礙，提高了工作的效率和準確性。

其次，由于有了可以即時更新的SPPID和PDS模型，對于日常的改造項目，業主內部都會先進行PID審查和模型審查，讓現場操作人員在改造項目設計階段就對變更情況有非常直觀的認識，并且可以根據實際經驗提出自己的建議，改進設計。

最后，數字化的PDS模型在進行項目改擴建時，可以提供非常準確的材料清單，再加上材料設備編碼系統的配合，就能夠提出準確的材料采購計劃，這對于節約大修時間有非常重要的意義。對于年純利潤在數十億的大型企業來說，多停車一天，損失就會以千萬計。因此，保證大修時期材料的準確率，可以大大降低因材料短缺或錯誤所帶來的工期延誤，數字化交付所帶來的便利在這時特別能夠體現出性價比。

4 結語

數字化交付在越來越多的項目中得到應用，十多年前進行的項目體現出數字化交付的巨大優越性。隨著近年來在這個領域的不斷探索和積累，數字化交付及其后續的應用會伴隨著智能化和5G網絡建設的推廣、各專業同平臺設計整合而得到更深入的開拓與進步。