淺談石油化工工程設計中的數字化交付

葉基民

摘 要：當前，智能工程與數字化工廠已經成為國內了國內外企業建設的重要內容。文中，從石油化工行業實際情況出發，就石油化工工程設計中的數字化交付進行了探討，希望為石油化工工程設計的數字化提供借鑒。

關鍵詞：石油化工;工程設計;數字化

0 引言

隨著“中國制造2025”這個工業發展階段戰略的提出，都是為了最終實現智慧化工廠的建設。現如今越來越多的國內外業主提出了建設智能工廠和數字化工廠的要求，并且在合同和項目執行中要求的內容越來越細、要求的集成化程度越來越高。數字化工廠成了工程領域內越來越熱門的話題，隨著呼聲越來越高，集團公司也出臺了有針對性的數字化交付標準。智慧化工廠的建設必須經過數字化、智能化、智慧化等三個階段，就如同我們目前的導航手段從最原始的紙質地圖，只提供各種信息，需要使用者提前學會分辨方向和讀懂地圖;隨后發展到無法交互且必須提前更新地圖信息的導航儀，可以提供使用者當前位置，不再要求使用者會分辨方向;再到目前能提供實時地圖信息并有交互功能的智能導航。目前我們還處于智慧化工廠建設的起步階段。

1 何為數字化工廠

一般來說，化工行業所說的數字化工廠會被認為是以流程工廠為核心，基于工藝設計（Engineering）、工程采購（Procurement）、工程施工（Construction）、項目開車（Commissioning）及項目管理（Management）的綜合數字化集成平臺（EPCCM平臺）所建立的，對應物理意義上的石油化工工廠的數字化體現，能同時具備工廠屬性和工程屬性的綜合智能數字化系統[1]。利用這個平臺，能夠將來自各個專業及供應商的各種數字化信息識別出來并通過工廠對象聯系在一起，進而通過對這些信息的處理達到各種設計使用的要求。

2 何為數字化交付設計

中華人民共和國住房和城鄉建設部發布的《石油化工工程數字化交付標準》中對于數字化交付的定義是--“以工廠對象為核心，對工程項目建設階段產生的靜態信息進行數字化創建直至移交的工作過程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎制定、定西交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交和信息驗收”。從2006年的第一個沙特項目開始，我們公司就已經開始了數字化交付的嘗試，經過多年實踐，克服了不少技術困難，在當時不僅建立了自有模式的文檔管理系統，完成了基于SPF（SmartPlantFoundation）系列設計軟件的深度建模、多專業協同，并在后續的沙特、馬來西亞等海外大型項目中繼續深入優化和應用，完成了不少海外業主的交付要求。經過這幾個項目的執行，加深了我對數字化交付的理解：和傳統的工程設計（紙質圖紙或不可搜索的掃描件為主體）的交付方式不同，數字化交付是通過集成平臺，將相關設計成品及設計內容、對象參數、對象數據以標準數據庫的形式提交給業主，減少日后使用時大量檢索紙質文件的概率，使業主可以在日后工廠運營過程中管理更直觀，通過集成平臺調用更方便，在維護過程中更可作為參考依據，在擴建中能更方便進行設計信息服用等的一種新的成品交付方式。對于工程設計人員來說，通過數據的共享和集成，平臺能對上下游專業的設計結果進行自動校驗，可以有效降低人為錯誤發生的概率、進一步提高工作效率。對于同一類型的項目來說，更可以提高項目數據和模型的復用率，節省項目執行前期準備工作的時間;對于項目業主來說，通過數字化交付，更有利于以設計數據為基礎開展智能工廠建設，掌握工廠運行管理數據，為后續的工廠運營、維護和設備資產數字化管理奠定堅實的基礎。目前基于不同的設計院所使用的設計平臺不同，也有好幾種不同的交付平臺，比如SPF（IntergraphSmartPlantFoundation）平臺和AVEVA平臺（Aveva.Net）、西門子數字化平臺COMOS等。就目前國內的情況來說，尚處于起步發展階段，各個平臺都有各自的優缺點，都還有不少相關功能尚處于開發階段，選擇哪個平臺還需要各家按照各自的項目和業主的需求訂制不同的路線。

目前，數字化設計對于各個設計單位來說，已經算是家常便飯了，拋開了紙筆直尺圓規，整個設計過程都在電腦上進行，這一點不難實現。但如何在目前的設計過程中使二維和三維設計數據與基于工廠對象的位號進行結構性數據集成和多專業協同，與同樣基于工廠對象位號的非結構性數據設計文檔、供應商文檔和各種各樣的施工數據中實現關聯，并在交付時向業主整體移交就成了需要解決的問題。統一的設計平臺，并僅在這個統一平臺內進行各專業間設計數據交換是保證后期交付數據統一和設計質量的保障和基礎，而且還可以促進設計人員提高工作效率，同時還能降低人為錯誤的發生概率，從而提高工作質量。開展數字化交付的工作，只有項目中的各專業都能在數字化模型和協同平臺中開展協同作業，才能有效完成并節省相關的人力資源。因此，各相關專業的設計人員需要積極轉變自己的意識，積極在協同平臺中完成自己的工作，并養成良好的使用設計軟件的意識，盡可能通過協同平臺開展專業間的資料交互和提交自己的相關工作，才能使后續的交付資料的整理工作變得更加簡單。這一點也需要引起企業的重視，在推進協同平臺執行的過程中一定有各種不適應或各種“陣痛”，但經過這一時期之后，后續的前景是廣闊的。數字化交付設計可以說是工程設計和工程公司未來發展的方向，因此這是每個工程設計公司發展的必經之路。對于業主來說，數字化交付設計可實現從源頭上掌握工廠運行的管理數據，并以設計數據為基礎，實現數字化工廠在更高的基礎上開展工廠運維管理和設備資產管理，從而實現全生命周期的數字化工廠管理[2]，這也是日后實現智慧工廠的先決條件。

在數字化交付的過程中，對于裝置設計院，一般需承擔各自裝置的相關設計內容的數字化設計工作;對于總體設計院，一般不僅要承擔自己所負責設計裝置的交付內容，還需要承擔以下這些工作：制定滿足業主要求的總體數字化交付規定并在執行過程中針對各設計院提出的疑問做出解答;為參與項目的各家裝置設計院提供各種軟件的種子文件 和相關項目類庫文件;協助業主對各設計院或供應商提供的交付內容做設計深度、完整性、相符性的審查和驗收等工作;與業主一起選擇交付的數據和文檔所集成的平臺，并與軟件公司一起按照業主使用的習慣和需求進行數據庫和程序界面的定制工作。

目前集團公司也已經于2019年出臺了《石油化工工程數字化交付執行細則（試行）》。在這項新出臺的工作標準中對數字化交付原則、職責分工、交付內容（包括三維模型深度、供應商交付深度、提交的工廠對象相關施工資料提交深度）、交付質量控制和相關的知識產權保護做了詳細的定義和解釋。并且在從2019年開始執行的各個系統內項目中開始加入了數字化交付的要求，可見集團公司對于石油化工工程數字化交付和后續的智慧化工廠建設的重視程度和遠見。所以作為現代化的工程企業，更需要積極開始研究，如何在采購、設計以及施工階段開展數字化工廠建設，不僅能將有效的數據提供給業主日后使用，同時在設計和建設過程中更有效的利用這些數據給工程建設增加更多的便利性和可控性。工程設計中數字化的道路任重而道遠。

參考文獻：

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

[2]曹建新.淺談化工工程項目數字化交付設計[J].天津化工，2019，33（4）：69-72.