化工項目數字化交付的實踐與思考

史 騏 張 劍

東華工程科技股份有限公司 安徽合肥 230024

1 數字化交付的概念

近年來，大型化工企業都在致力于數字化工廠建設。而建設數字化工廠需要的數據大部分由工程公司和供應商提供，包括三維模型、智能PID、智能儀表數據，以及建設期各類電子化的圖紙文檔資料。區別于傳統工廠工程設計（以紙介質為主體）的交付方式，工廠數字化交付指的是通過數字化集成平臺，將設計、采購、施工、調試等階段產生的數據、資料、模型以標準數據格式提交給業主的交付方式。

數字化交付的資料按階段分為設計文檔，供應商文檔，施工文檔，設備安裝、運行、維護文檔，預調試、調試文檔，培訓文檔及項目管理文檔共七大類。詳見圖1。

圖1 數字化交付的資料分類

按照數據源的類型，可以將交付數據分為智能數據和非智能數據兩大類。智能數據是指由智能設計工具（例如SPPID、SP3D、S3D 等）建立的位號和文檔，可以在發布到交付平臺系統后依然保持數據間的關聯，便于業主的后續使用。非智能數據是由非智能設計工具（例如WORD、EXECL 等）建立的文檔，這部分數據需要標準化文件編號格式，通過工具加載到交付平臺系統中，除了文檔本身，還要向系統提交完整的關聯數據表（Mapping table），以便系統查詢關聯數據。

數字化交付的核心是將工程項目建設期的各項成果數據，以及數據之間的關聯關系最大限度地保留形成以位號為核心的數據庫。以采用鷹圖SP 系列軟件進行工程設計和數字化交付為例，交付的主要數據是智能PID、SP3D三維模型、SPI 智能儀表數據等。正常的設計流程中，這些數據是各個專業分別設計和發布的，數據之間沒有聯系。而數據化交付的一個最重要目標就是將各類數據、圖表、文檔等建立起關聯，方便在數字化工廠平臺中調用。

2 數字化交付項目存在的問題

在化工行業工程公司的常規設計方法中，在完成項目設計工作后、數字化交付前，設計人員需要重新建立各種關聯，但在關聯時常會發現大量的位號、數據不一致等問題，由此帶來了大量的修改和關聯工作。另外，因為交付數據由數字化交付平臺依據一定的規則進行識別，所以任何微小偏差都會造成關聯的失敗，例如位號細微的差別（字母大小寫、符號不一致）、數據前后對應的數量不一致及缺失等。如果業主在數字化交付時建立較為完整的數據檢查機制，工程公司就要花費大量人力和工時配合修改。由于以上種種原因，可能造成進度的拖延。

某個數字化項目，因為三維設計和智能PID 采用不同廠家的產品，數字化交付平臺依據設備位號對所有專業成品文件（智能數據和非智能數據）進行自動檢測時，任何數據的微小區別都會出現報錯情況，對錯誤的修改占用了設計人員大量的時間。即使設計人員進行多次檢查和修改，逐步減少了各種錯誤，但是要手動修改多個關聯文件，有的問題可能是不同專業的文件不一致造成的，很難察覺，導致多次提交業主檢查后，反饋的錯誤絕對數量仍然很多（如表1）。后續檢查供應商文檔和施工文檔也存在大量問題，后期又經過多輪反復檢查和修改，前后經過一年多的時間才完成交付，遠遠超過了正常的設計時間。項目甚至已經建成投產了，數字化交付仍然沒有全部完成。另外，數字化交付項目規模較大，在配合完成項目施工圖紙后，再單獨組織人力對3D 模型與SPPID 的關聯進行補充（如表2），利用三維設計平臺中的功能進行手動后關聯，建立關聯關系和數據校驗，二、三維關聯過程中又發現不少問題，涉及工藝錯誤、配管錯誤、制圖錯誤、反饋不及時、更新不一致，以及設計統一規定不滿足數字化交付要求等。項目數字化交付的關聯檢查和數據修改同樣占用了大量的人力和時間。

表1 某項目數字化交付業主檢查問題反饋

表2 某項目數字化交付SPPID問題反饋

經過多個項目的實施，發現工程公司要想完成數字化交付，需要耗費大量的人工和時間，需要經過多次反復檢查和修改，交付的質量才能逐漸提高至達標，其中重要的原因有以下幾點：

（1）數字化工作缺乏質量把控：雖然工程公司有著完善的質量管理體系，但是針對數字化工作成果的質量把控缺乏足夠關注。理論上質量管理體系是可以管控的數字化工作成果，但是無論是從執行層面還是人員安排上，數字化工作成果的質量管理都是缺失的。現在項目實施工期較短，專業人員在項目前期不能仔細研讀數字化交付的統一規定，項目團隊對相關編號統一性的要求執行不嚴格。另外，傳統設計流程中的數據標準化程度不高，尤其是不同專業之間的數據不標準，造成大量基于位號的不同專業數據不一致，由此造成了相當大的困擾。因此，工程公司需要根據數字化工作的實際需要，進一步梳理公司的質量管理流程，并指定相關的數字化管理制度，保證數字化工作成果經過校審程序后再發布或者傳遞給下游專業。

（2）傳統設計流程已經不適合數字化交付項目的運作，需要重新梳理并建立新的流程、接口和分工。在傳統的質量檢查流程下不易被發現的問題，卻躲不過數字化交付的“火眼金睛”。例如在數字化平臺統一的跨專業檢查情況下，位號不一致的問題暴露無遺。利用數字化交付平臺將不同設計平臺的數據先關聯和傳遞，從而解決了數據不一致的問題。例如利用正向設計的思路，上游工藝專業將工藝智能PID 數據發布到數據交付平臺，設備和布置管道專業接收數據進行建模，這樣完全確保上下游不同專業之間的位號、管道參數、設備工藝參數的一致性。同時，利用正向設計自動建立數據關聯，可大幅度減少后關聯工作量。

3 數字化交付的應用

相較于其他離散行業，化工行業的連續流程屬性最契合數字化改造的深入，有著先天的空間和優勢。然而由于多種因素，我國化工企業普遍存在數字化程度較低的問題。化工企業每天都在不斷產生海量數據，但大部分企業由于未采用數字化技術，導致這些寶貴的數據無法發揮應有的作用。

現在很多業主在項目實施時要求工程公司提供數字化交付，但是數字化交付的數據如何利用，并沒有真正做好規劃。導致工程公司將模型等數據交付后，大量的數據并沒有真正運用在后期數字化工廠建設和運營管理中。因此，工程公司應該和業主方積極溝通、密切合作，一方面明確數據的交付范圍和深度是合理和充分的；另一方面，了解業主的運維需求、工程管理流程等，以及數字化交付的數據深度對數字化工廠的意義。

4 建立工程公司的數字化交付平臺

工程公司應該認識到，數字化交付不應該是被動地接受業主提出要求，數字化交付的數據不只是對業主有用，對于工程公司提升工程質量，提高企業效益也有著積極的意義。因此，建議工程公司建立起自己的數字化交付平臺。相對于業主的數字化平臺，其主要作用是用來接受工程數據，以及后期的數據維護。工程公司建立數字化交付平臺有著更大的用處，可利用數字化交付平臺建立起跨設計平臺的數據傳遞流程，支持正向設計的開展。同時，在數字化交付平臺基礎上開發數據校驗和數據集成工具，在交付給業主前，進行內部的數字化交付質量檢查，配合三維模型審查和三維數據質量管理，確保最終項目數字化交付的高質量。另外，工程公司可以利用數字化交付平臺建立起統一的數字化成果管理系統，方便對數字化項目的各類數據進行統一匯總和管理，對于公司數據標準化也有著巨大的收益。

數字化交付平臺的建立需要長期的規劃方案，結合公司整體的數字化轉型規劃，也是對公司的設計流程和管理體系進行數字化改造的基礎。利用數字化交付平臺可以重新定義公司工程業務流程和接口，對于工程公司的數字化轉型有著重要的意義。