數(shù)字化賦能鎮(zhèn)海煉化項目完美收官

田永強 蔣 波 楊一清

中石化廣州工程有限公司 廣東 廣州 510000

鎮(zhèn)海煉化煉油老區(qū)乙烯原料適應性改造項目400 萬t/ a加氫裂化裝置是目前國內(nèi)單系列規(guī)模最大的加氫裂化裝置，于2020 年2 月29 日 開工，2021 年9月30 日中交，首次實現(xiàn)數(shù)字工廠和物理工廠同步建設、同時交付。

2021 年11 月20 日，由中石化廣州工程公司EPC 總承包建設的鎮(zhèn)海煉化煉油老區(qū)乙烯原料適應性改造項目400 萬t/ a 加氫裂化裝置（以下簡稱：鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置）投料試車成功。

該裝置是目前國內(nèi)單系列規(guī)模最大的加氫裂化裝置，于2020 年2 月29 日開工，2021 年9 月30 日中交，采用中國石化自主知識產(chǎn)權的加氫裂化成套工藝技術，原料中柴油摻煉比例高達37.5%，主要產(chǎn)品包括輕石腦油、重石腦油、航煤等。裝置投產(chǎn)后，可為乙烯裝置提供優(yōu)質(zhì)石腦油原料，有效降低柴汽比，為鎮(zhèn)海煉化調(diào)整產(chǎn)品結構發(fā)揮重要作用。

鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置建設過程中的技術進步碩果累累，其中主要設備實現(xiàn)了國產(chǎn)化；重型加氫反應器實現(xiàn)輕量化；采用重疊布置的高效纏繞管換熱器節(jié)省了布置空間，減少了高壓管道和閥門的數(shù)量；裝置采用的一體化循環(huán)氫脫硫工藝及工程專利技術，節(jié)省了大直徑外掛循環(huán)氫管線，大大削減設備管線投資；設計緊湊，占地僅為同等規(guī)模裝置的一半。裝置的建造技術達到了國際先進水平。

中石化廣州工程公司在該裝置的建造過程中，熟練運用前沿數(shù)字化技術，從工程設計、工程管理，到數(shù)字化交付都取得了重要突破，成為中國石化推動工程建設數(shù)字化、成果交付數(shù)字化、工廠運營數(shù)字化進程中的一個里程碑，也是該裝置建設技術進步中的最大亮點。

1 數(shù)字化賦能項目建造

1.1 工程設計數(shù)字化

1.1.1 以集成化協(xié)同設計引領

工程建設過程中所產(chǎn)生的信息量巨大，隨著建設項目大型化、集約化程度加深，建設項目涉及的數(shù)據(jù)量呈分散化、復雜化的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的EPC 項目設計模式需各設計對象通過紙質(zhì)或電子文檔進行數(shù)據(jù)傳遞，再人工整合到設計文件中，降低了工作效率及準確性。針對這種情況，鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置采用集成化協(xié)同設計實現(xiàn)設計協(xié)同與設計優(yōu)化。

集成化協(xié)同設計是基于數(shù)據(jù)庫管理平臺的一種專業(yè)工程設計模式。其中，專業(yè)間數(shù)據(jù)傳遞可以根據(jù)業(yè)務需要進行權限分配，通過數(shù)字化管理，實現(xiàn)各部門各專業(yè)人員在信息平臺的高效交互和資源共享，最大程度地控制了成本，提高了效益。當專業(yè)間數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致時，系統(tǒng)的一致性檢查功能可以及時對數(shù)據(jù)內(nèi)容進行修正，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，將問題解決在設計階段，避免了后期由于設計變更產(chǎn)生的數(shù)據(jù)混亂，提高了設計成品文件的質(zhì)量。

數(shù)字化廣泛應用是400萬t/ a 加氫裂化裝置建設中的最大亮點。圖為項目itwins平臺的三維效果圖

1.1.2 數(shù)字化協(xié)同設計貫穿各專業(yè)

在鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置設計階段，工藝專業(yè)采用COMOS、智能PID 進行二維協(xié)同設計，方便了現(xiàn)場施工、管道報驗及數(shù)字化交付，以及EM 數(shù)據(jù)的數(shù)字化交付，提升了各專業(yè)間的協(xié)同設計和數(shù)字化交付水平。

管道專業(yè)充分利用經(jīng)驗，引領三維協(xié)同設計，助力設計加速，為下游專業(yè)創(chuàng)造有利條件。平面布置多方案比選，較同類裝置節(jié)省用地約40%，優(yōu)化管道布置，節(jié)省了大量材料，并實現(xiàn)了地下管道的“0”變更。

設備專業(yè)采用除高壓設備外的全三維設計，中低壓塔、容器全部采用XVESSEL 智能軟件出圖，大大提高工作效率，較以往縮短設計周期約1～2 個月；塔器容器三維模型和圖紙同步完成，提高了PDMS 模型的準確性，為項目數(shù)字化交付奠定了基礎；所有生根于設備的平臺梯子采用探索者智能軟件出圖，工作效率提高20%，較以往節(jié)省300 人工時。

自控專業(yè)針對鎮(zhèn)海煉化管理細、要求高的特點，細致耐心地反復與業(yè)主溝通技術協(xié)議，并采用COMOS IC 進行二維協(xié)同設計；結構專業(yè)主動作為，充分利用三維設計軟件，優(yōu)化設計輸入和輸出，通過反復建模核算，使整體用鋼量大幅減少。

1.2 施工管理數(shù)字化

在項目建設過程中，中石化廣州工程積極利用數(shù)字化交付進行項目的采購和施工管理。

1.2.1 4D 管道施工管理

承包商采用PDMS 生成的IDF 文件，在系統(tǒng)直接進行管道施工管理工作。

工藝管道試壓工作曾一度緩慢，制約因素就是管道焊接和檢測。項目采用鎮(zhèn)海煉化管道施工管理平臺對施工現(xiàn)場所有管道焊接數(shù)據(jù)進行數(shù)字化統(tǒng)一管理和操作。鎮(zhèn)海項目的管道施工管理系統(tǒng)采用可視化管道施工管理，在系統(tǒng)中自動進行焊縫檢驗批劃分和抽樣委托檢測等工作。業(yè)主、監(jiān)理、總包、安裝及檢測單位均共同使用該平臺深度實施管道施工質(zhì)量的過程控制。

以往項目在沒有二次設計軟件幫助的情況下，焊口庫的建立和單線圖材料庫的建立需要耗費大量的人力和時間。該項目通過二次設計軟件后，節(jié)省約整個項目技術管理團隊1～2 個月的管道前期基礎數(shù)據(jù)錄入時間，保證了焊接接頭抽樣的公正性和代表性，符合規(guī)范要求，同時又減少了人為報驗檢驗批和監(jiān)理點口環(huán)節(jié)，提高了工作效率。

1.2.2 三維仿真提高可施工性

承包商根據(jù)鎮(zhèn)海項目現(xiàn)場可施工性研究的需要，利用項目三維工廠模型，進行三維可施工性、大件吊裝、檢維修研究，提高了施工可行性評估的準確性和直觀性。

1.3 項目管理數(shù)字化

以PROJECT ZOO、SP MATERIAL、P6、DOCUMENTUM 分別為項目、材料、進度、文檔管理平臺，有效提升了工程設計的數(shù)字化和協(xié)同化。

1.3.1 項目管理標準化

通過項目集中管控平臺Project ZOO, 實現(xiàn)綜合管理，以及合同、材料、進度等在線管理，實現(xiàn)項目報告信息填報標準化；人力資源庫、資產(chǎn)管理信息數(shù)據(jù)庫標準化；項目人工時數(shù)據(jù)累計、匯總自動化；項目各類工作流在線生成，傳遞、處理、保存全過程電子化，實現(xiàn)項目管理體系文件和項目管理軟件的互通。

通過進度控制軟件P6 完成進度計劃管理及資源費用管理等工作，加強了相關程序應用插件與項目管理所需功能關聯(lián)，完成進度計劃管理及資源費用管理等工作，實現(xiàn)了項目管理的規(guī)范化、精細化、數(shù)據(jù)化。

1.3.2 項目文檔規(guī)范化

通過文檔管控平臺Documentum + 供應商文檔云平臺（iTWins平臺），實現(xiàn)了項目全過程的文檔管理，包括設計過程文檔、設計存檔文檔、竣工圖文檔、供應商文檔、施工文檔等。以項目文檔管理規(guī)定及項目文檔數(shù)字化交付規(guī)定為基礎，通過數(shù)字化交付管控平臺，進行供應商隨機資料的整理、管理和交付；通過文檔管理軟件Documentum，以項目提供的交工技術文件成冊結構為基礎，完成了項目交工技術文件電子版存放文件夾架構的定制和搭建。成功推動了Documentum 等電子文檔管理系統(tǒng)（EDMS)與Project ZOO 交工技術文件預估目錄聯(lián)動，構建了基于Documentum 和Project ZOO 平臺文檔管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了交工技術文件過程交付檢測和文檔生成、傳遞、處理、保存等全過程的電子化，減少了不必要的紙板文件數(shù)量。

1.4 材料管理數(shù)字化

承包商采用先進的材料管理系統(tǒng)Smart Plant Materials，實現(xiàn)項目設備材料的詢價、請購、評標、采買、催交、物流、接收、倉管和發(fā)料等全過程管理，確保了材料采購和控制的準確性。

基于材料協(xié)同管理軟件《供貨商放行單應用程序》及《現(xiàn)場發(fā)料應用程序》實現(xiàn)材料收發(fā)統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)項目相關管理人員在Smart Plant Materials 軟件內(nèi)審批供貨商發(fā)貨清單及施工分包商材料需求計劃。以此達到供貨商發(fā)貨清單及施工分包商材料需求計劃的格式規(guī)范化及流程審批高效化，供貨商、施工分包商、與項目相關管理人員在同一數(shù)據(jù)庫的不同界面進行協(xié)同工作，實現(xiàn)總承包項目對材料到貨接收及發(fā)放的統(tǒng)籌管理。

承包商采用Marian 和三維模型相結合的方式，通過將三維模型管道各類參數(shù)自動導入Marian 系統(tǒng)，滿足或?qū)崿F(xiàn)施工管理及項目收尾階段實物清單交付的需求。

2 兩大突破

2.1 多專業(yè)模型審查優(yōu)化設計開創(chuàng)先河

鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置項目為中石化廣州工程在國內(nèi)項目第一次正式進行多專業(yè)聯(lián)合模型審查的項目。

管道設計、自控、電氣、電信、設備、機械、加熱爐和結構等專業(yè)三維協(xié)同設計采用PDMS+XVessel+ 探索者平臺梯子軟件+ 探索者結構設計軟件+Tekla 等輔助設計軟件和三維建模軟件相結合的設計思路，進行三維模型的碰撞檢查和三維會簽，努力提高建模的準確性和可施工性，通過嚴格的模型審查，把問題低成本“扼殺”在電腦端，而不是高成本的現(xiàn)場“返工”。

在該項目中，以管道專業(yè)及結構專業(yè)為主，組織管道、結構、儀表、電氣、加熱爐等專業(yè)先后進行了16 次地上全部管架、構架及埋地部分的模型碰撞檢查。模型審查按分區(qū)進行，對各專業(yè)間的碰撞問題及布置合理性等情況進行了審查，共形成審查報告及追蹤報表各10 份、審查意見271 條，并跟蹤落實整改情況。

通過鎮(zhèn)海煉化400 萬t/ a 加氫裂化裝置項目的探索實踐，多專業(yè)聯(lián)合模型審查的意義凸顯：一是能在設計階段發(fā)現(xiàn)專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)間的碰撞問題，極大減少、消除現(xiàn)場問題，提高施工進度及減少施工費用；二是能優(yōu)化設計，在模型審查過程中各專業(yè)相互協(xié)商，可以采取一些優(yōu)化方案代替原有方案，節(jié)省投資；三是能協(xié)同各專業(yè)間的設計，使設計更加合理、美觀。例如模型審查對儀表槽盒、電纜槽盒及管道的布置、走向進行綜合型規(guī)劃、布局，避免了儀表槽盒、電纜槽盒阻擋走道的情況；四是配合優(yōu)化、完善數(shù)字化工作，使模型與現(xiàn)場實際吻合。

與物理工廠同時交付的數(shù)字化工廠?！皵?shù)字孿生”已在400 萬t/ a 加氫裂化裝置中實現(xiàn)。

2.2 數(shù)字化管控及交付一體化平臺助力數(shù)字化交付

為了實現(xiàn)工程項目協(xié)同高效管控，中石化廣州工程積極順應集團公司“兩化融合”方向，在充分利用既有信息化建設成果的基礎上，基于鎮(zhèn)海項目與各專業(yè)室進行多次討論調(diào)研，與網(wǎng)絡公司聯(lián)合開發(fā)項目數(shù)字化管控及交付一體化平臺，實現(xiàn)了工程建設項目的數(shù)據(jù)資產(chǎn)治理和數(shù)字化交付的協(xié)同管控。

該管控平臺按照數(shù)據(jù)+ 平臺+ 應用的模式，持續(xù)推進數(shù)據(jù)管理、文檔管理、三維模型管理在項目實施過程中的數(shù)字化、集成化應用，破解了不同系統(tǒng)之間互相調(diào)用數(shù)據(jù)不便的痼疾，減少了交付過程中的信息流轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)交付、驗證、修改，實現(xiàn)了供應商數(shù)據(jù)交付模式的拓展升級。

通過數(shù)字化交付平臺，中石化廣州工程不僅把模型、數(shù)據(jù)、文檔交付給業(yè)主，還幫業(yè)主進行各種模型真實性檢查、工廠對象文件屬性及關聯(lián)建立、數(shù)據(jù)錄入和檢驗，導入EM 系統(tǒng)等，為業(yè)主后續(xù)開發(fā)智能工廠打下堅實基礎。以文檔為例，用戶僅需上傳文檔并填寫文檔版本、文檔發(fā)布日期，其余由平臺自動生成，實現(xiàn)項目全文檔編號的統(tǒng)一規(guī)范。

數(shù)字化交付平臺的應用開創(chuàng)了全新的交付模式，通過對模型、數(shù)據(jù)、文檔的關聯(lián)管理以及供應商的管理，有效提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，縮短交付周期，形成跨部門、跨專業(yè)、跨領域的數(shù)據(jù)資源一體化管理；通過對數(shù)據(jù)進行規(guī)范授權，分級分類、融合貫通、靈活獲取，實現(xiàn)設計、供應商等多方數(shù)據(jù)信息在平臺的流轉(zhuǎn)，將人工輸入數(shù)據(jù)改為根據(jù)制定好的數(shù)據(jù)采集模板導入數(shù)據(jù)，將供應商圖紙等資料的審核由人工分發(fā)升級為直接在平臺上進行，減少了信息中轉(zhuǎn)耗費的人力及時間，大幅度提高工作效率，并為業(yè)主提供了更準確完備的數(shù)據(jù)，滿足“一次錄入，共享應用”，確保了項目的執(zhí)行效果，提升了項目創(chuàng)效水平，實現(xiàn)了系統(tǒng)登錄到“一處”、數(shù)據(jù)匯聚到“一庫”、數(shù)字化交付最終形成的交付信息與建成的實體工廠和竣工資料完全一致建設目標，強化了企業(yè)核心競爭力和面向未來的可持續(xù)發(fā)展能力，為后續(xù)智能工廠的建設打下了基礎。

3 迎接挑戰(zhàn) 奮勇爭先

中石化廣州工程是集專利商和工程總承包商于一體的高新科技企業(yè)，在石油化工工程建設領域深耕五十多年。自成立以來，完成國內(nèi)外石油煉制、石油化工領域的工廠、裝置、油庫、長輸管道及市政設施等大中型工程建設項目任務1000 多項，業(yè)績遍布亞、歐、非等國家和地區(qū)。

從2014 年工信部智能制造示范項目九江石化“石化智能工廠”開始，在8年時間里中石化廣州工程已陸續(xù)完成包括科威特、鎮(zhèn)海加氫裂化等一系列大型項目的數(shù)字化交付工作，完全擁有從流程工業(yè)單套裝置到智能工廠全廠的數(shù)字化交付實力，在打造“平臺+ 數(shù)據(jù)+ 服務”項目管理新業(yè)態(tài)中積累了寶貴的經(jīng)驗。

數(shù)字化交付是工程公司各專業(yè)在數(shù)字化模型中協(xié)同作業(yè)的結果，數(shù)字化交付的實施要求工程建設單位轉(zhuǎn)變工作模式，將種子文件、作業(yè)體系與數(shù)字化業(yè)務相統(tǒng)一，做到工程信息和交付物的數(shù)字化管理，在優(yōu)化物理工廠實際運營狀態(tài)的同時，實現(xiàn)工程信息資產(chǎn)的高效利用。

工程數(shù)字化，已經(jīng)從當年工程總承包合同中的幾項條款到獨立的項目合同，不僅是工作量增大、交付深度的變化，而且是責任與服務意識的增強。中石化廣州工程將以打造工程綜合服務商為目標，全力推動數(shù)字化交付從賦能智能工廠建設向商業(yè)合作模式轉(zhuǎn)型，打造新的高端服務模式，實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型融合發(fā)展，向建設成為世界領先的先導性能源化工工程公司的目標不懈努力！