基于PMC模式的石化工程數(shù)字化交付研究

寰球工程項(xiàng)目管理(北京)有限公司 北京 100029

0 引言

近年來，在“中國制造2025”、“工業(yè)4.0”的大背景下，國家對石油化工行業(yè)兩化深度融合提出了明確的建設(shè)要求，提出了智能工廠的基礎(chǔ)架構(gòu)、核心內(nèi)容和初步評估體系。智能工廠建設(shè)是提升工廠全生命周期管理水平的有效方法，也是國際石化企業(yè)、工程公司、工程軟件廠商共同關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，數(shù)字化交付作為智能工廠的前提和重要基石，近年來被國內(nèi)外企業(yè)研究和熱衷。由于國內(nèi)石化工程的數(shù)字化交付仍處于探索和積累經(jīng)驗(yàn)階段，行業(yè)內(nèi)對于數(shù)字化交付的理解各有千秋，數(shù)字化交付實(shí)施時出現(xiàn)諸多問題。為此，本文基于PMC承包商的角度對數(shù)字化交付進(jìn)行探討。

1 數(shù)字化交付概述

石油化工工程行業(yè)作為“中國制造2025”中兩化融合、智能制造、綠色發(fā)展的排頭兵，在研發(fā)和應(yīng)用最前沿的信息化技術(shù)的同時，編制了《GBT51296-2018石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》。其對數(shù)字化交付定義如下：“以工廠對象為核心，對工程項(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]。”

數(shù)字化交付內(nèi)容為竣工版的數(shù)字化資產(chǎn)，通常包括數(shù)據(jù)、文檔、三維模型以及以工廠對象為核心的關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)是指項(xiàng)目建設(shè)階段關(guān)于工廠對象的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，文檔是指與項(xiàng)目交工技術(shù)文件對應(yīng)一致的電子文檔，三維模型是指項(xiàng)目竣工圖階段形成的3D模型[2]。其實(shí)質(zhì)是以工程對象為核心，通過三維模型，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的全關(guān)聯(lián)，構(gòu)建一個物理工廠全生命周期的完整、準(zhǔn)確、可用的虛擬鏡像。

數(shù)字化交付平臺是指用于承載和管理數(shù)字化交付信息，可與多種工程軟件集成并兼容多種文件格式的信息系統(tǒng)。數(shù)字化交付包括交付方移交和接收方接收兩個過程，交付方在移交平臺完成交付物的收集、整合、校驗(yàn)后移交，接收方在接收平臺完成交付內(nèi)容的驗(yàn)收后接收。

2 國內(nèi)外數(shù)字化交付的現(xiàn)狀

數(shù)字化交付在國際企業(yè)已廣泛實(shí)施，目前國際行業(yè)平均水平達(dá)到80%以上，部分國家和地區(qū)新建工廠數(shù)字化交付比例已經(jīng)達(dá)到100%；國內(nèi)的數(shù)字化交付在近幾年才逐步快速發(fā)展，包括鎮(zhèn)海煉化、茂名石化、廣東石化等企業(yè)已陸續(xù)開始在新建項(xiàng)目中探索和嘗試使用數(shù)字化交付[3]。

工程建設(shè)企業(yè)中，中國石化工程建設(shè)有限公司(SEI)是國內(nèi)數(shù)字化交付的先行者，在國內(nèi)外均已有若干成功的案例。中國寰球工程有限公司，中國天辰工程有限公司在內(nèi)的國內(nèi)大、中型工程公司或設(shè)計(jì)院也開始陸續(xù)承接數(shù)字化交付設(shè)計(jì)項(xiàng)目。目前除個別設(shè)計(jì)院外，大部分設(shè)計(jì)院牽頭來做的數(shù)字化交付都定位于接收設(shè)計(jì)和采購階段的現(xiàn)有成果，形成具備三維可視化能力的“工程數(shù)字檔案系統(tǒng)”后再移交給業(yè)主，便于其信息查詢，尚處于數(shù)字化交付的初級階段。僅僅對文檔做了電子化處理，同時提供了一套設(shè)計(jì)的Review模型[4]。而多數(shù)成套設(shè)備供應(yīng)商不具備數(shù)字化設(shè)計(jì)和交付能力，國內(nèi)的數(shù)字化集成交付平臺由于設(shè)計(jì)端軟件的缺失，不能全面的接收設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息

石油化工工程項(xiàng)目交付設(shè)計(jì)依托的平臺主要有SPF平臺(Intergraph SmartPlant Foundation)、AVEVA 平臺(Aveva.Net)以及西門子數(shù)字化平臺COMOS等。

3 當(dāng)前國內(nèi)數(shù)字化交付過程的主要問題及原因分析

數(shù)字化交付是一個信息從產(chǎn)生到收集再到校驗(yàn)的系統(tǒng)性工作，涉及到總體院、承包商、監(jiān)理、制造商、以及業(yè)主等相關(guān)方。通過對多個數(shù)字化交付項(xiàng)目的調(diào)研及實(shí)踐，國內(nèi)數(shù)字化交付項(xiàng)目普遍存在的問題概括為：數(shù)字化交付執(zhí)行不受控，交付物信息一致性、完整性及信息準(zhǔn)確性不足，后期大幅追加數(shù)字化交付費(fèi)用等，從而導(dǎo)致業(yè)主對于數(shù)字化交付認(rèn)可度偏低。

經(jīng)分析，這種現(xiàn)象主要有以下三個原因構(gòu)成。

3.1 業(yè)主對于數(shù)字化交付了解不夠 盡管業(yè)主對于數(shù)字化交付意識不斷提升，但是從策劃準(zhǔn)備、過程管控、人員能力等方面都存在明顯的不足。一是數(shù)字化交付必須在項(xiàng)目初期開始謀劃，明確各參建方在交付過程中的責(zé)任和義務(wù)，如果規(guī)劃實(shí)施滯后，必然影響交付質(zhì)量和進(jìn)程；二是數(shù)字化交付定義必須清晰，在邀標(biāo)階段就要對基礎(chǔ)軟件平臺、集成發(fā)布平臺、應(yīng)用軟件平臺的軟件和版本做出明確的約束，否則后續(xù)工作將不可控執(zhí)行；三是無法有效評估總體院提交的統(tǒng)一規(guī)定，GB/T51296-2018《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》，只是框架性的指導(dǎo)，沒有相關(guān)具體細(xì)則，無法指導(dǎo)實(shí)際工作。而對于總體院提交的詳細(xì)交付規(guī)定，包括模型精細(xì)度要求、配色要求、智能P&ID要求、文件關(guān)聯(lián)要求等前期無法做出有效評估，執(zhí)行過程中出現(xiàn)偏差。四是數(shù)字化交付與文檔管理密切相關(guān)，需要檔案管理人員從數(shù)字化交付之初就參與進(jìn)來，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的歸檔者到發(fā)布者的轉(zhuǎn)變，而大部分檔案管理人員對通過數(shù)字化交付手段實(shí)現(xiàn)文檔收集并自動組卷及歸檔的過程缺乏實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，意識提升也有一個過程。

3.2 設(shè)計(jì)院慣性不易轉(zhuǎn)變 按照《原材料工業(yè)兩化深度融合推進(jìn)計(jì)劃(2015-2018年)》的目標(biāo)要求：“到2018年，大中型石化企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)工具普及率90%”。雖然國內(nèi)大多數(shù)設(shè)計(jì)院均采購了集成設(shè)計(jì)平臺，并開展了集成設(shè)計(jì)平臺的培訓(xùn)，但用集成平臺的開展設(shè)計(jì)還未達(dá)到理想的水平。各專業(yè)設(shè)計(jì)人員平時工作比較繁重，通過數(shù)字化工具進(jìn)行設(shè)計(jì)無法滿足設(shè)計(jì)進(jìn)度的要求，為保證項(xiàng)目進(jìn)度，設(shè)計(jì)人員更習(xí)慣使用AUTOCAD進(jìn)行設(shè)計(jì)，先用AUTOCAD先完成設(shè)計(jì)，再讓熟練人員將設(shè)計(jì)成果在集成設(shè)計(jì)平臺進(jìn)行轉(zhuǎn)化，既增加了設(shè)計(jì)院的工作量，并且由于不是集成設(shè)計(jì)的結(jié)果，數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性都無法保證。

3.3 數(shù)字化交付內(nèi)容覆蓋度及深度缺乏共識 普遍來說，業(yè)主和設(shè)計(jì)院對于數(shù)字化交付內(nèi)容有不同的理解，如果前期不能達(dá)成共識，后續(xù)會大幅追加交付費(fèi)用，主要體現(xiàn)在：一是對于項(xiàng)目竣工圖階段形成的3D模型，往往與實(shí)際施工存在偏差，需要三維掃描、測繪，這項(xiàng)工作如無前期約定，設(shè)計(jì)院不愿意承擔(dān)此項(xiàng)工作，或者要求追加額外費(fèi)用，而業(yè)主認(rèn)為本身就是數(shù)字化交付的范疇，執(zhí)行存在困難。二是對于成套包數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付，業(yè)主通常要求其P&ID和儀表設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一集成設(shè)計(jì)軟件，并對主要設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化建模，而設(shè)計(jì)院習(xí)慣于成套包在裝置上P&ID內(nèi)以黑盒表示、成套包三維模型表示出大致外形即可，制造商又不具備集成設(shè)計(jì)能力，矛盾頻發(fā)。三是業(yè)主會利用甲方優(yōu)勢，要求設(shè)計(jì)院交付可編輯交付物，如圖紙DWG文件、三維模型種子庫等，而總體院因?yàn)橹R產(chǎn)權(quán)問題，通常拒絕此要求，僅提供Review文件和數(shù)據(jù)庫備份。在集成設(shè)計(jì)過程中，承包商無法拿到三維模型種子庫，只能采用邏輯形狀替代，對于碰撞檢查等工作造成不利影響，直接影響交付質(zhì)量。

4 引入PMC模式推進(jìn)數(shù)字化交付

針對數(shù)字化交付中出現(xiàn)的常見問題，項(xiàng)目啟動前引入數(shù)字化PMC承包商是很好的解決方案。項(xiàng)目管理承包(PMC)是指具有相應(yīng)的資質(zhì)、人才和經(jīng)驗(yàn)的項(xiàng)目管理承包商，受業(yè)主委托，作為業(yè)主的代表或業(yè)主延伸，幫助業(yè)主在項(xiàng)目前期策劃，可行性研究、項(xiàng)目定義、計(jì)劃，以及設(shè)計(jì)、采購、施工、試運(yùn)行等整個實(shí)施過程張有效的控制工程質(zhì)量、進(jìn)度和費(fèi)用，保證項(xiàng)目的成功實(shí)施。隨著數(shù)字化交付的發(fā)展，PMC承包商與時俱進(jìn)，在數(shù)字化交付領(lǐng)域也在不斷探索和實(shí)踐。

數(shù)字化PMC承包商的主要職責(zé)是代表業(yè)主執(zhí)行數(shù)字化交付項(xiàng)目管理工作。包括組織數(shù)字化交付相關(guān)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的編制、評估、維護(hù)及發(fā)布，統(tǒng)一管理種子文件，負(fù)責(zé)推進(jìn)執(zhí)行進(jìn)度和質(zhì)量要求及最終驗(yàn)收。

4.1 數(shù)字化PMC模式的優(yōu)勢

1)提高數(shù)字化交付項(xiàng)目整體水平。PMC承包商專業(yè)從事工程建設(shè)管理，技術(shù)實(shí)力強(qiáng)，對“數(shù)字化交付”工作有深刻的理解以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有效彌補(bǔ)業(yè)主的項(xiàng)目管理知識與經(jīng)驗(yàn)不足。PMC承包商充分利用自身的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、人力資源方面的優(yōu)勢，對數(shù)字化交付方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，保證功能適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)。同時，PMC需要承擔(dān)進(jìn)度控制、質(zhì)量控制、成本管理等關(guān)鍵目標(biāo)，會對各項(xiàng)條件進(jìn)行全面優(yōu)化，確保數(shù)字化交付項(xiàng)目成功，有助于提高項(xiàng)目整體管理水平。

2)縮減組織規(guī)模、降低后期成本。業(yè)主通常面臨項(xiàng)目資源、人力等各方面配套不足的問題，如采用PMC模式，業(yè)主僅需保留小部分的基礎(chǔ)管理力量對數(shù)字化交付的關(guān)鍵問題進(jìn)行監(jiān)督、決策、其余數(shù)字化交付管理工作由PMC執(zhí)行，可以規(guī)避項(xiàng)目組織復(fù)雜和人數(shù)龐大問題，解決竣工后人員安置矛盾，降低人力資源成本。

3)推進(jìn)多方協(xié)作，取得合作共贏。目前國內(nèi)數(shù)字化交付項(xiàng)目，設(shè)計(jì)院仍處于主導(dǎo)地位，業(yè)主對于數(shù)字化交付的不同訴求，往往給雙方之間的合作關(guān)系帶來隱患，引發(fā)連鎖反應(yīng)。由于整個工程項(xiàng)目投資成本高、項(xiàng)目周期長，執(zhí)行界面復(fù)雜，只有各方加強(qiáng)相互協(xié)調(diào)、合作，才能更好的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工程建設(shè)目標(biāo)。PMC承包商擁有豐富的管理經(jīng)驗(yàn)和技巧，可借助多方認(rèn)同的處理方式有效協(xié)調(diào)好相互之間的矛盾分歧和利益沖突，用最小的代價取得多方合作共贏。

4.2 數(shù)字化PMC承包商的主要工作

1)收集數(shù)字化需求及培訓(xùn)。在項(xiàng)目開始之前，就必須對資料收集整理，開展多頻次交流和產(chǎn)品培訓(xùn)，調(diào)研國內(nèi)現(xiàn)有石化裝置數(shù)字化情況，分析現(xiàn)有技術(shù)水平現(xiàn)狀。開展數(shù)字化交付的相關(guān)培訓(xùn)，深化業(yè)主對于數(shù)字化交付的理解和觀念轉(zhuǎn)變，在按照數(shù)字化交付統(tǒng)一規(guī)定進(jìn)行相關(guān)工作的過程中，收集項(xiàng)目業(yè)主思路，設(shè)計(jì)院執(zhí)行數(shù)字化交付過程中遇到的問題，在項(xiàng)目實(shí)施過程不斷修正要求，推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度。

2)主導(dǎo)數(shù)字化交付前期策劃。數(shù)字化PMC負(fù)責(zé)大型石化項(xiàng)目從立項(xiàng)到啟動對數(shù)字化的全過程策劃，包括：工作內(nèi)容、工作要求、工作方法、軟件工具的選用、投資多少。在邀標(biāo)階段即協(xié)助業(yè)主對基礎(chǔ)軟件平臺、應(yīng)用軟件平臺等做出詳細(xì)的定義，以此來篩選總體院、承包商，厘清各參建方的工作界面和職責(zé)。按照國內(nèi)的實(shí)際情況，還是由總體院編制數(shù)字化交付統(tǒng)一規(guī)定和數(shù)字化交付質(zhì)量審核規(guī)則及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)提供初始化類庫(或種子文件)，PMC根據(jù)自身參與多個項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合業(yè)主的實(shí)際需求，共同制定適合于項(xiàng)目的可落地的數(shù)字化交付統(tǒng)一規(guī)定。包括數(shù)字化交付策略、項(xiàng)目數(shù)字化交付管理規(guī)定、工廠對象分類及屬性內(nèi)容規(guī)定、項(xiàng)目文檔編碼規(guī)定、設(shè)備編碼和命名規(guī)則、三維模型內(nèi)容規(guī)定、施工工程交付內(nèi)容規(guī)定、數(shù)字化交付質(zhì)量審核方案等內(nèi)容。

3)推動數(shù)字化交付執(zhí)行、充分協(xié)調(diào)多方關(guān)系。數(shù)字化交付實(shí)施階段，PMC負(fù)責(zé)全廠各工藝裝置三維模型30%、60%、90%審查，智能P&ID與三維模型的二三維校驗(yàn)、制定開發(fā)各設(shè)計(jì)成果模板，比如平面圖、管道軸測圖、材料報告等。管理各裝置模型、數(shù)據(jù)、文檔的設(shè)計(jì)進(jìn)度、深度，質(zhì)量。收集需要數(shù)字化交付的采購、施工類文檔。在此基礎(chǔ)上，編制具有可操作性的、全面詳實(shí)的數(shù)字化交付實(shí)施管理手冊。

數(shù)字化PMC引導(dǎo)業(yè)主理解交付深度和交付成本的相關(guān)性，在交付內(nèi)容及工作量上與設(shè)計(jì)院取得共識。項(xiàng)目竣工圖階段3D模型，由總體院牽頭完成最終校正，這部分費(fèi)用列入數(shù)字化交付預(yù)算。成套包數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付，如業(yè)主預(yù)算緊張，其P&ID及儀表可不做詳細(xì)要求，成套包三維模型由設(shè)計(jì)院為主體責(zé)任完成，撬裝設(shè)備外形做精確要求，大型包單元表示出有位號的設(shè)備和框架結(jié)構(gòu)建筑外形。可編輯交付物，因涉及設(shè)計(jì)院知識產(chǎn)權(quán)，業(yè)主可不做強(qiáng)制要求，但是對于三維模型種子庫，如總體院不愿意給設(shè)計(jì)院使用，業(yè)主可支付一定的價格購買，如果總體院不同意，則業(yè)主在數(shù)字化交付合同中扣除一定費(fèi)用，由PMC協(xié)助業(yè)主找第三方公司構(gòu)建種子庫。同時為保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性，PMC協(xié)助業(yè)主對設(shè)計(jì)院工作進(jìn)行檢查，推動設(shè)計(jì)院采用集成設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

采用數(shù)字化PMC模式可有力推進(jìn)數(shù)字化交付的執(zhí)行，近年來在國內(nèi)多個在建項(xiàng)目中都取得良好的效果。目前國內(nèi)還是以總體院提供的數(shù)字化交付平臺為主，為減輕總體院的工作壓力，易于業(yè)主接手，為業(yè)主培養(yǎng)合格人員，PMC可在數(shù)字化交付職責(zé)中做進(jìn)一步拓展，提供數(shù)字化交付平臺，在關(guān)鍵階段執(zhí)行校驗(yàn)及質(zhì)量審核，為自己創(chuàng)造新的盈利增長點(diǎn)，值得思考和研究。