数字化开启石油化工工程设计新模式

崔 丽，黄云浩 ，田德永

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

数字化开启石油化工工程设计新模式

崔 丽，黄云浩 ，田德永

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

在“工业4.0”和“中国制造2025”这一时代大背景下，石油化工工程设计模式整在发生变革，积极开展数字化设计，尽快实现数字化移交已成为各大工程公司的发展战略。本文从数字化设计移交发展现状、移交平台软件选择、数字化移交的关键技术、数字化移交的难点和注意事项等方面做一论述。

数字化； 工程设计； 数据 ；集成

每次工业革命都会给制造业带来巨大的变革，第一次工业革命开创了以机器代替手工劳动的“蒸汽时代”，第二次工业革命使人类进入了“电气时代”，第三次工业革命开启了“信息化时代”。2011年4月，在德国举办的汉诺威工业博览会上出现了一个新词汇“工业4.0”。对于“工业4.0”，德国产、学、研各界认为，这一概念是以智能制造为主导的第四次工业革命[1]。目前，“工业4.0”已上升为德国的国家战略。2014年12月，中国首次提出了“中国制造2025”概念，2015年5月8日，国务院正式印发《中国制造2025》。“中国制造2025”和“工业4.0”是中德两国基于各自国情为应对新一轮全球竞争而采取的国家战略，在发展基础、产业阶段和战略任务上各有特点，但两者从大的方向上却不谋而合，其核心均是信息通信技术在制造业的深度应用，即制造业的数字化、网络化和智能化。在此时代背景下，“数字化工厂”的概念也成为工业领域信息化的焦点。目前，“数字化工厂”并没有统一的定义，但总的来说，它贯穿整个工厂的生命周期，从工程设计、工程采购、工程建设、生产运行、经营管理，直至新产品开发全过程。而工程设计作为数字化工厂的源头，工程公司作为工程基础数据的创建者，积极开展数字化设计，尽快实现数字化移交也已成为各大工程公司的发展战略。可以说，数字化已经开启了石油化工工程设计的新模式。

1 数字化设计[2]

数字化设计是以三维软件的应用和集成为基础的，包括图纸数字化、设计数字化、设计过程数字化、规则数字化和经验数字化。图纸数字化是最易实现的，结合三维设计软件即可达到图纸数据化和三维仿真的目标；设计数字化通过建立附带信息的数字化模型，旨在实现设计概念和设计内容的数字化；设计过程数字化是指设计全过程的设计信息流的数字化，可以记录整个设计生命周期中时间、位置、专业、岗位、及设计过程数据流等信息；规则数字化是用计算机来设定和检查设计过程中的边界条件和优选方案，将设计规则变成设计过程中的限制条件和出错检查；经验数字化是一个设计工作的专家系统，把设计和实践的经验变成经过量化的数据，把标准化的设计规定变成数据化的规范，通过软件应用到设计工作中。

数字化集成设计模式是一种全新的设计模式，较传统的设计模式有着本质的不同。传统的设计方式，专业间的沟通是基于图纸传递数据、信息、条件，设计成品的校审基于成品结果进行；而数字化集成设计模式是基于平台、模型、对象的设计方式，基于一个公共平台实现各专业间信息的互联互通，通过数据的唯一性和自动挖掘保证专业间数据的一致性，设计工作过程及工作成果是透明和可视化的，专业间的提资及设计成品均通过定制自动生成。

2 数字化移交发展现状

所谓三维数字化移交，就是交付一个集成了大量工程数据信息的与物理工厂对应的虚拟数字化工厂。

国外大型工程公司在三维数字化移交技术已经有多年经验，形成了包括设计大部分专业的集成平台系统。部分公司甚至拥有多套系统，可根据要求，选用不同的系统进行设计工作和数字化移交。有的公司正研究和部署云系统，以便更高效、便捷地管理和使用数据[3]。

国内数字化移交技术的应用主要集中在大型工程公司，基本处于应用试点阶段，且没有统一的交付标准。由中石化、中石油作为主编部门制订的中国家标准《石油化工工程数字化交付标准》已完成征求意见稿，即将发布。

3 数字化移交平台软件的选择

国内外三维数字化移交软件有很多种，如英国AVEVA 公司的AVEVA Plant、美国Intergraph 公司的SmartPlant Foundation、西门子公司的COMOS、Aspen 公司的Zyqad以及Bentley 公司的Axsys等。 在石化行业，因SmartPlant Foundation 自身拥有石化设计系列软件，而成为工程公司的主流选择。如中国石化工程建设有限公司(SEI)、中国寰球工程公司、惠生工程公司等公司数字化移交平台软件均选择了Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列软件。

4 数字化移交的关键技术

数字化移交的关键技术是建立适应本工程公司设计体系的数字化设计集成系统。目前，各工程公司在构建设计集成系统时一般选择在现有商业平台软件基础上进行二次开发模式。数字化设计集成系统的构建包括各专业对相关软件的熟练运用、专业间工作流的梳理、文档模板、图例符号、软件接口定制等适应公司设计体系的定制，软件的二次开发等工作，而每一项工作都需要耗费大量的时间。以Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列软件中的SPRD为例，中国石化工程建设有限公司(SEI)历时4年建立了覆盖16个设计专业的《工程建设材料编码规则》和《材料编码数据库》，建立了材料编码库维护机制，实现了SPRD与PDS、PDMS、SP 3D等三维设计系统的集成[4]。

5 数字化移交的难点和注意事项

适应本工程公司设计体系的数字化设计集成系统的构建是一项需要多专业协同作战的浩大工程，是对传统设计模式的一项变革，需要耗费巨大的人力和财力。如中国石化工程建设有限公司(SEI)，“十一五”期间，其信息化年均投资达数千万元[4]。面对如此浩大的工程，各工程公司要根据自身实际情况，确定适合自己公司的整体框架方案。在实施过程中要注意与模块化、标准化相结合，急用先行，分步骤分阶段实施。

6 结论

数字化设计模式的开启，对设计行业来说，将迎来一次大洗牌。对于具有勘察设计行业综合资质的一类设计单位，由于其超强的竞争实力，仍将发挥排头兵的作用，而二 、三类设计单位，往往无足够的资金和人才储备，预计在这次洗牌中将出现两极分化。同时，由于不同区域间高、中、低端制造企业共存的布局将长期存在，设计行业新旧设计模式也将长期共存，但可以预见的是设计行业将进入大调整时期，也将迎来全新的竞争格局。

[1] 高 潮.“中国制造2025”与德国“工业4.0”的和而不同[J]. 中国对外贸易，2016(5)：29-31.

[2] 叶向东.数字化石油炼制和石油化工工厂建设初探[J].石油化工自动化，2013，49(4)：1-4.

[3] 余勤锋.石化工程企业设计集成系统的构建[J].现代化工，2015，35(1)：6-10.

[4] 中国石化工程建设有限公司. 大力推行工程集成化与管理信息化为打造世界一流工程公司保驾护航[J].中国勘察设计，2012(12)：48-50.

(本文文献格式：崔 丽，黄云浩 ，田德永.数字化开启石油化工工程设计新模式[J].山东化工，2017，46(08)：135，138.)

Digital Opens the New Style of Petrochemical Engineering Design

CuiLi，HuangYunhao,TiangDeyong

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.， Ltd.，Jinan 250101,China)

Under the background of "Industry 4.0" and "Made in China 2025" , the style of petrochemical engineering design is changing, digital design and digital delivery has been the development strategy for engineering corporations. This paper introduces the development status，delivery platform choice, key technology , difficulties and matters needing attention of digital delivery.

digital；engineering design;data;integration

2017-04-07

崔 丽,工程师,2008年毕业于郑州大学化工学院,从事石油化工及化工装置的管道及管材设计工作。

TE65;TP311.52

A

1008-021X(2017)08-0135-01