化工項目數(shù)字化交付與集成設(shè)計平臺應(yīng)用分析

劉曉東

【摘? 要】數(shù)字化交付源于數(shù)字化工廠建設(shè)的需求，數(shù)字化工廠是基于工廠對象，對工程建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息，生產(chǎn)運行階段產(chǎn)生的動態(tài)信息，依靠工廠綜合信息管理平臺，來實現(xiàn)信息關(guān)聯(lián)交互，以服務(wù)于運維。數(shù)字化交付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、信息整合和校驗、信息移交和信息驗收。

【關(guān)鍵詞】化工項目;數(shù)字化;集成設(shè)計

1 化工工程設(shè)計與數(shù)字化交付

1.1 傳統(tǒng)化工工程設(shè)計與數(shù)字化設(shè)計的模式組織

化工工程設(shè)計是一項系統(tǒng)工程，需要多部門、多專業(yè)設(shè)計人員互相協(xié)作、互相支持、密切配合才能完成。化工工程設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容是進行工程計算，即以設(shè)計要求為基礎(chǔ)，對物料及能量進行衡算，確定合理的設(shè)備尺寸、原材料消耗、管道規(guī)格等，并以此為基礎(chǔ)進行其他相關(guān)專業(yè)設(shè)計計算。

化工工程設(shè)計的主要特點表現(xiàn)為：計算繁瑣、工作量大，各專業(yè)間設(shè)計信息以設(shè)計條件為載體進行傳遞，隨著設(shè)計深度增加，各專業(yè)均存在設(shè)計信息變更的情況，這樣對各專業(yè)間的信息溝通管理要求較高，制度不完善或執(zhí)行不到位，會影響工程的設(shè)計進度、質(zhì)量，也會導(dǎo)致工程造價的增加。

傳統(tǒng)設(shè)計按各專業(yè)分別設(shè)計的模式來組織，交付的內(nèi)容為各專業(yè)設(shè)計成品文件，專業(yè)信息較獨立并形成“孤島”。數(shù)字化設(shè)計以工廠對象為核心的模式進行組織，交付的信息為工廠對象各專業(yè)全生命周期的信息，是設(shè)計數(shù)據(jù)組織模式的一種變革，各類工廠對象以各專業(yè)屬性集中匯總的形式提供。

從圖1可以看出，傳統(tǒng)設(shè)計模式的各專業(yè)信息的獨立性與數(shù)字化設(shè)計模式各專業(yè)信息屬性的交融性，建立以工廠對象為核心的數(shù)字化信息模型，能形成多專業(yè)互相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為集成設(shè)計的應(yīng)用提供數(shù)字化基礎(chǔ)。

1.2 單一數(shù)據(jù)平臺的局限性及集成設(shè)計平臺的應(yīng)用

工程設(shè)計過程中會使用較多的設(shè)計軟件，如工藝專業(yè)的ASPEN PLUS、HYSYS、PROⅡ、智能P&ID等專業(yè)軟件，工藝專業(yè)流程模擬計算、換熱器、塔器等設(shè)備單體計算過程產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)，智能P&ID等軟件產(chǎn)生的二維圖形均帶有設(shè)計屬性，其他專業(yè)使用不同的設(shè)計軟件也會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)數(shù)量較大，關(guān)聯(lián)關(guān)系也比較復(fù)雜，而且由于來源不同，導(dǎo)致專業(yè)數(shù)據(jù)格式互不兼容，因而無法通過單一數(shù)據(jù)平臺進行維護管理，進而會引起數(shù)據(jù)無法同步，同時不能有效共享，導(dǎo)致數(shù)據(jù)需要重復(fù)輸入、不斷校對，數(shù)據(jù)一致性無法保障，效率較低;同時，工程設(shè)計過程中經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)的修改和設(shè)計條件的升版，單一數(shù)據(jù)平臺無法保證不同用戶同步獲取到最新且一致的數(shù)據(jù)。

集成設(shè)計平臺包含數(shù)據(jù)管理和文檔管理，可以實現(xiàn)與智能圖形設(shè)計軟件以及外部數(shù)據(jù)交互[2]。通過集成設(shè)計平臺，借助先進的計算機技術(shù)，打通不同專業(yè)間的數(shù)據(jù)接口，將各專業(yè)軟件產(chǎn)生的工程數(shù)據(jù)集成到同一個平臺上，可以打破信息的“孤島”，實現(xiàn)各專業(yè)數(shù)據(jù)的高效傳遞和共享，并且可以對工程材料的設(shè)計、采購、施工進行一體化管理，確保數(shù)據(jù)的一致性和可追溯性，提高工程建設(shè)質(zhì)量。通過集成設(shè)計平臺，還可利用后臺數(shù)據(jù)追蹤和記錄，結(jié)合在線設(shè)計校審程序，實現(xiàn)設(shè)計文件版本的管理;同時，應(yīng)用電子簽名實現(xiàn)設(shè)計條件和設(shè)計成品的簽署，可實現(xiàn)無紙化辦公并且提升整體效率。

1.3 集成設(shè)計平臺助力數(shù)字化交付

1.3.1 集成設(shè)計平臺包含交付標準中的各類規(guī)定，可保證數(shù)據(jù)完整性

集成設(shè)計平臺對工程設(shè)計數(shù)據(jù)有明確的規(guī)范定義，對工廠的分解結(jié)構(gòu)，類庫的定義以及工廠對象編號規(guī)定等，遵循《石油化工工程數(shù)字化交付標準》（GB/T 51296—2018），項目設(shè)計前期通過制定《工程信息編碼規(guī)定》《工廠對象分類及屬性規(guī)定》等基礎(chǔ)性規(guī)定，可保證交付數(shù)據(jù)完整性。

1.3.2 集成設(shè)計平臺能對數(shù)據(jù)進行整合、規(guī)范、集成，可保證數(shù)據(jù)準確性

工程公司作為交付方，移交信息來源于工程公司設(shè)計、采購、施工全過程的設(shè)計數(shù)據(jù)文檔和模型。各專業(yè)按照管理要求統(tǒng)一提交到集成設(shè)計平臺上的數(shù)據(jù)，可由集成設(shè)計平臺同步至交付平臺，通過分析整理，形成統(tǒng)一標準、統(tǒng)一標識、有效關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息;并且多專業(yè)三維模型的協(xié)同設(shè)計，不僅是為了滿足數(shù)字化交付的需求，更能消除專業(yè)間的模型碰撞，提高設(shè)計質(zhì)量。

1.3.3 集成設(shè)計平臺對數(shù)據(jù)發(fā)布具有高效性，能實現(xiàn)漸進移交和竣工移交

數(shù)字化交付項目在初始階段就確定了以工程公司為工程數(shù)據(jù)匯總中心，搭建工程交付平臺的職責，制定階段性交付工程數(shù)據(jù)的收集和管理策略，這樣所有分包商在項目的執(zhí)行過程中、在項目逐步推進過程中，就能夠?qū)⒚總€階段產(chǎn)生的各類工程數(shù)據(jù)收集起來，實現(xiàn)工程建設(shè)期信息的分階段、漸進式交付。

2 數(shù)字化交付及集成設(shè)計發(fā)展展望及建議

2.1 發(fā)展展望

當今世界，信息技術(shù)創(chuàng)新日新月異，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化深入發(fā)展，結(jié)合面臨的新形勢和新技術(shù)應(yīng)用，化工行業(yè)應(yīng)以助力中國加快從制造大國轉(zhuǎn)向“智造”強國、早日實現(xiàn)“中國制造2025”為重點，推動新技術(shù)應(yīng)用;踐行節(jié)能環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟、生態(tài)文明等綠色發(fā)展理念，廣泛應(yīng)用集成設(shè)計、三維設(shè)計、仿真模擬等技術(shù)，促進物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能制造等新技術(shù)的集成應(yīng)用，實現(xiàn)勘察設(shè)計手段創(chuàng)新;深度推進數(shù)字化工廠在工程建設(shè)運營全過程中的應(yīng)用，實現(xiàn)全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，提高工程建設(shè)綜合效益。國內(nèi)設(shè)計單位在向總承包業(yè)務(wù)為主價值鏈延伸的同時，基本實現(xiàn)了向工程公司的轉(zhuǎn)型，未來應(yīng)繼續(xù)延伸價值鏈，向智能運維方向發(fā)展，實現(xiàn)由“建工廠”到“管工廠”的延伸。數(shù)字化交付在以上發(fā)展過程中將發(fā)揮重大的推動作用，使從源頭上掌握工廠運行管理數(shù)據(jù)成為可能，并以設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)字工廠，在更高的基礎(chǔ)上開展現(xiàn)代化的工廠運維管理及設(shè)備資產(chǎn)管理，從而實現(xiàn)工廠全生命周期的數(shù)字化管理。

未來化工項目數(shù)字化交付需結(jié)合化工工程設(shè)計的特點與未來智能化工廠的建設(shè)要求，引導(dǎo)傳統(tǒng)工程設(shè)計方式的變革，通過集成設(shè)計平臺，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，使得設(shè)計數(shù)據(jù)從產(chǎn)生、專業(yè)間流轉(zhuǎn)到交付業(yè)主全過程，能高效發(fā)揮數(shù)字化平臺的數(shù)據(jù)提取、整合功能，更好地服務(wù)工廠后期運維管理。

2.2 建議

化工行業(yè)正朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，智能工廠是實現(xiàn)這些目標的必要手段之一。智能工廠建設(shè)貫穿項目的設(shè)計、采購、施工、生產(chǎn)運行、經(jīng)營管理全過程，是一項非常復(fù)雜和艱巨的任務(wù)?；ば袠I(yè)智能工廠的建設(shè)并不是一蹴而就，其需要一個過程，應(yīng)在項目實施過程中分步實施。化工行業(yè)各工程公司，應(yīng)該承擔起在工程項目中推廣采用設(shè)計工具軟件，進行集成設(shè)計，完成數(shù)字化交付，最終實現(xiàn)把一個真正的數(shù)字化虛擬工廠交付給業(yè)主，為工廠數(shù)字化運維做準備。

3 結(jié)語

數(shù)字化交付的建設(shè)目標是與工程同步實施建設(shè)一個與實際工廠信息一致對應(yīng)的“數(shù)字化工廠”。數(shù)字化能驅(qū)動物資采購與供應(yīng)的精細化管理，更精準地指導(dǎo)設(shè)計、采購、施工、生產(chǎn)全過程的策劃和調(diào)度，形成企業(yè)的核心數(shù)據(jù)庫。通過高性能實時處理的數(shù)據(jù)平臺，廣泛采集、處理和分析數(shù)字化業(yè)務(wù)運行過程中的多樣化運維數(shù)據(jù)，不僅能促進企業(yè)推廣應(yīng)用信息化新技術(shù)，更重要的是可提升企業(yè)智能運維的能力，做到科學決策、精準實施。同時，也只有推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，通過數(shù)字化改善工程交付流程，才能提高工程項目的效率，縮短時間，降低成本。

參考文獻：

[1]壽海濤.數(shù)字化工廠與數(shù)字化交付[J].石油化工設(shè)計，2017，34（1）：44-47.

（作者單位：山東京博中聚新材料有限公司）