信息化管理、模塊化、工廠化預制在大型石油化工建設項目中的應用探究

侯超（惠生工程（中國）有限公司，上海201210）

目前國內(nèi)大型石油化工建設項目多具有裝置規(guī)模大、施工周期短、工藝管道施工高峰期集中、焊工需求量大等特點，使得工程進度及質(zhì)量管理難度加大；隨著近幾年國內(nèi)大型石油化工項目的陸續(xù)啟動，建設高峰期的重疊，焊工資源也趨于緊張，人工成本不斷增高。適時在工程項目上推廣模塊化、工廠化預制，使用自動化設備及信息化管理等技術(shù)手段，提高施工效率，盡量弱化人力資源短缺對施工造成的影響，同時有效促進施工質(zhì)量的提升也成為工程項目管理與時俱進的必然選擇。

1 石油化工項目的現(xiàn)狀

以煉化一體化開啟產(chǎn)業(yè)升級，是中國石油化工行業(yè)“十三五”的主導方向。目前，國企、地方煉廠、合資企業(yè)、民營煉化一體化的多樣化市場格局正在形成。石油化工行業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，一大批石化工程建設項目陸續(xù)在國家的大型項目投資建設當中出現(xiàn)，伴隨著這些大型石化項目的興建以及不斷對原有裝置的改擴建，石油化工項目建設在國內(nèi)已經(jīng)具備了較大的規(guī)模和較高的水平。而伴隨著科學技術(shù)、裝備以及信息管理的不斷發(fā)展，如何應用新技術(shù)、新設備、新的信息化管理方法以提高工程施工的效率及質(zhì)量，則成為工程管理者不斷探索并付諸實踐的新課題。

2 信息化管理的應用

2.1 電子文件管理系統(tǒng)

首先積極高效的溝通與信息共享是工程管理最基本的需求。在項目執(zhí)行過程中建立電子文件管理系統(tǒng)EDMS（Electron?ic Document Management System），在系統(tǒng)中可以賦予參建各方上傳、查詢、審核和修改等相關(guān)權(quán)限，使得項目信息充分交互和共享。既能檢索到設計圖紙、施工方案、焊接工藝評定等文件，也能檢索到如實反映項目進展情況和各項控制指標的各項報表及統(tǒng)計圖表，以便及時發(fā)現(xiàn)項目運行過程中存在的問題并采取針對性的措施，持續(xù)改進。

2.2 基于Smart Plant系統(tǒng)的數(shù)字化設計

Smart Plant 系統(tǒng)，集成工廠設計、運營、維護數(shù)據(jù)的數(shù)字化可視化動態(tài)模型，實現(xiàn)全專業(yè)全生命周期的智能工廠設計。全專業(yè)參與，全過程數(shù)字化。參加設計的各專業(yè)均按數(shù)字化交付要求開展設計，從數(shù)字化軟件中匯總材料，抽取平面圖。減化了設計過程，消除重復性工作，使需要大量人力的手工校驗工作自動化，從而縮短了項目的周期。同時，它整體性地保存了由設計公司生成的工廠工程數(shù)據(jù)，這為工廠在大修及升級改造，重復使用這些工程數(shù)據(jù)創(chuàng)造了良好的條件。

圖1 Smart Plant設計流程圖及3D建模過程

2.3 基于SPRD/SPMAT的采購及材料管理

采購及材料管理采用Smart Plant Reference Data/Smart Plant Material(簡稱：SPRD/SPMAT)軟件。SPRD/SPMAT 是一個參與一切與材料相關(guān)活動的統(tǒng)一平臺。是一個能定性、定量地在項目建設過程中管理處理設計、請購、詢價、技術(shù)和商務評標、采買、運輸、接收、倉儲管理和發(fā)料的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。可應用于項目整個過程，可有效幫助降低項目材料的采購費用、壓縮進度、改善風險管理，通過大量項目中使用SPRD/SPMAT的工程公司的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)可幫助用戶有效降低材料采購費用，提高項目施工進度。

2.4 施工過程的信息化應用

2.4.1智能門禁系統(tǒng)

在項目現(xiàn)場實施智能門禁系統(tǒng)，工作人員需佩戴經(jīng)項目部授權(quán)卡片，主動刷卡，方可通行，方便快速安全；同時防止非法人員進入，消除安全隱患。另外通過卡片集成信息可實時統(tǒng)計施工現(xiàn)場管理人員、施工人員的數(shù)量，并可匯總各施工承包商的勞動力配置數(shù)量、各工種的配置情況，便于項目進度控制工程師對人力資源投入情況進行實時分析，有針對性的調(diào)整人力資源配置，從而更優(yōu)的實現(xiàn)項目的進度目標。

2.4.2 二維碼的應用

在施工執(zhí)行過程中如何將篇幅較長的文檔信息傳遞給每一位施工人員，一直是困擾工程管理者的難題，僅僅通過交底及會議難免不夠具體，而二維碼的信息傳輸則完美的解決了這個問題。在工程現(xiàn)場張貼二維碼信息公示，以二維碼的形式展示施工方案、技術(shù)交底、焊接工藝卡、焊工合格率一覽表、管道材質(zhì)色標卡等等，使得每位施工人員均可便捷查詢，并可存儲于自己的手機內(nèi)，隨時查閱；有效的減少因施工工藝不清、管道材質(zhì)不明造成的施工質(zhì)量問題。

在大型石油化工裝置建設過程中，設備及管道安裝是重中之重，設備不斷向大型化、集成模塊化發(fā)展，管道則是工作量集中，材質(zhì)多樣，焊接工作量大，受自然環(huán)境、焊工技能等因素影響大，一直是工程管理質(zhì)量控制的重點和難點。

3 浙江石化4000萬噸/年煉油化工一體化項目案例分析

模塊化、工廠化預制的成功應用：

在浙江石化4000 萬噸/年煉油化工一體化項目上，基于項目進度要求及現(xiàn)場條件限制，顛覆了以往大型化工項目因分片運輸和現(xiàn)場安裝而耗費大量時間及人力且難以確保質(zhì)量和安全的傳統(tǒng)模式。憑借著資源統(tǒng)籌和管理、模塊化建造和整體運輸方面的綜合策劃，9臺乙烯裂解爐采用了工廠模塊化預制、組裝和整體交付的方式。該乙烯裝置單臺裂解爐乙烯產(chǎn)能為20萬噸/年，開創(chuàng)了世界范圍內(nèi)最大單臺模塊化的制造先例，其高度約53米，總重量約3689噸，由大型駁船運載經(jīng)50海里抵達項目基地。在10個月內(nèi)成功完成了總重約3.3萬噸的9個大型化工工藝模塊，是傳統(tǒng)施工模式下難以完成的，充分體現(xiàn)了模塊化、工廠化預制的優(yōu)勢。大型、高復雜度的模塊整體交付的成功案例，為工程項目向工廠化、模塊化預制，整體交付的發(fā)展趨勢奠定了堅實的基礎(chǔ)。

圖2 單臺乙烯裂解爐模塊的發(fā)運圖3單臺乙烯裂解爐模塊的就位

4 南京誠志60萬噸/年MTO項目案例分析

4.1 自動化設備在項目中的應用

在南京誠志60 萬噸/年MTO 項目管道預制階段，施工單位在條件具備的情況下推廣使用自動化的設備，實現(xiàn)工廠化預制。首先在項目策劃階段要統(tǒng)籌規(guī)劃預制場地及廠房的建設，引入五軸數(shù)控等離子切割工作站、坡口加工機、埋弧自動焊機、全位置自動焊機等設備，對設備的調(diào)試及操作人員的培訓是自動化設備能否成功應用的關(guān)鍵。所以在技術(shù)準備階段，需請設備制造廠家的技術(shù)人員對操作人員進行培訓，自動焊焊工要考試取證，對項目所涉及材質(zhì)及厚度的材料自動焊接工藝進行焊接工藝評定，編制焊接工藝指導書，保證自動化設備應用的技術(shù)可行性。在項目實施過程中對自動焊接的焊口及時委托無損檢測，檢驗焊接一次合格率，從而根據(jù)焊口檢測情況不斷優(yōu)化調(diào)整設備運行的技術(shù)參數(shù)，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。從實際的運用效果來看，每臺自動焊機的工作效率相當于5-6名熟練焊工，焊機的操作人員僅需一名自動焊取證焊工外加一名輔助工人即可，有效的節(jié)省了勞動力；且焊接焊口的無損檢測一次合格率也是優(yōu)于熟練焊工的平均水平，滿足項目既定的質(zhì)量目標。五軸數(shù)控等離子切割工作站不但可以精準設置管道切割長度、自動加工坡口，還可通過主管的管徑、彎頭尺寸等參數(shù)輸入，自動下料切割，制作管道支架，以及復雜彎管的制作，有效的節(jié)約了人工計算、劃線、切割的時間，并且下料精度遠遠優(yōu)于人工下料。

圖4 五軸數(shù)控等離子切割工作站圖5 全自動焊接

4.2 管道施工管理系統(tǒng)的應用

開發(fā)管道施工管理系統(tǒng)（PCMS），可實現(xiàn)查看管道材質(zhì)類別、焊接方法、無損檢測要求等，輸入焊接記錄、委托無損檢測、輸入檢測結(jié)果及報告，不僅可匯總每條管道的焊接一次合格率及項目總體焊接一次合格率，而且可以查詢每個焊工的焊接一次合格率，對于合格率不達標的焊工及時采取應對措施。系統(tǒng)內(nèi)可根據(jù)管道壓力等級等技術(shù)參數(shù)劃分試壓包，并在試壓前檢索無損檢測完成情況，導出無損檢測報告，進行管道系統(tǒng)試壓條件確認檢查，系統(tǒng)性的反映管道焊接及無損檢測的相關(guān)信息，使得管道施工始終處于受控狀態(tài)。但是，此系統(tǒng)基礎(chǔ)信息輸入量較大，施工單位必須安排專門的技術(shù)人員負責，必要的投入將會極大的減少管道試壓前的數(shù)據(jù)匯總及條件確認工作。也需在使用過程中不斷的進行系統(tǒng)優(yōu)化，使其使用更為便捷，監(jiān)控更加精準。

5 結(jié)語

石油化工項目建設是一個多專業(yè)、多過程的綜合體，主要涵蓋了樁基、土建、給排水、設備、管道、儀表與自控、電氣、防腐、保溫、防火、分析化驗、消防、通訊等專業(yè)內(nèi)容；也包含了設計、采購、施工、生產(chǎn)準備、試生產(chǎn)等過程。為了更優(yōu)質(zhì)高效的組織項目實施，使項目完成進度、質(zhì)量、費用等各項目標，各項信息化的管理手段及自動化設備陸續(xù)投入到工程項目中，在大膽嘗試、精心組織、不斷優(yōu)化的運用中，正發(fā)揮越來越大是積極作用。國際及國內(nèi)項目的模塊化整體交付合同也越來越多，模塊化、工廠化預制已成為項目建設的發(fā)展趨勢，多維度的統(tǒng)籌資源配置，選取最優(yōu)的建造方案，最終達到數(shù)字化交付，才能使工程管理水平穩(wěn)步提升。

圖6 集成工廠數(shù)字化交付