浅谈石油化工工程建设项目数字化交付

中国石化集团有限公司工程部 北京 100728

我国工业领域工程建设项目大型化发展趋势明显，很多工程实体的规模已进入世界前列，但工程项目交工方式大多还比较传统。在信息高速发展、科技不断进步的今天，大数据、物联网的应用给工程项目交工方式带来了新的挑战，工程数字化交付势在必行。

1 相关术语

数字化工厂的建设，离不开工程建设阶段形成的“静态信息”和生产运维产生的“动态信息”。而“静态信息”又是“动态信息”的基础。在此所探讨的工程数字化和“数字化交付”，即是对“静态信息”进行数字化创建直至向建设单位移交的过程。

国家标准《石油化工工程数字化交付标准》GB/T51296-2018给出了“数字化”、“数字化交付”和“数字化工厂”等术语和定义。

1.1 数字化

数字化是指应用信息技术，将工程设计、采购、施工等信息转变为结构化数据和非结构化数据，建立数据组织模型，并运用计算机进行表达、传输和处理的过程。

1.2 数字化交付

数字化交付是指以工厂对象为核心，对工程项目建设阶段产生的静态信息进行数字化创建直至移交的工作过程。涵盖信息交付策略制定、信息交付基础制定、信息交付方案制定、信息整合与校验、信息移交和信息验收。

1.3 数字化工厂

数字化工厂是指由工程建设阶段产生的数字化静态信息、运行维护阶段产生的数字化动态信息、基于工厂对象的关联关系及信息管理平台构成的综合体。

2 政策环境及产业发展要求

2018年8月23日，首届中国国际智能产业博览会在重庆市开幕，国家主席习近平向会议致贺信。习主席指出，我们正处在新一轮科技革命和产业变革蓄势待发的时期，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术日新月异。促进数字经济和实体经济融合发展，加快新旧发展动能接续转换，打造新产业新业态，是各国面临的共同任务。

早在2015年12月，工信部、国家标准委共同组织制定了《国家智能制造标准体系建设指南》。该指南围绕国务院《中国制造2025》中提出的十大重点领域，同时兼顾传统制造业转型升级的需求，提出优先在十大重点领域率先实现突破，并逐步覆盖国内各相关领域。

石化行业作为以流程型为主的能源产业是其中的重点领域之一。不仅要实现单一技术和装备的智能化，同时也要实现制造技术和信息技术的深度融合与创新集成。而数字化工厂正是体现了综合组织方式的变革，是实现智能工厂建设的基础。

“智能制造、标准先行”。2017年9月，中国石化集团公司工程部组织编制完成《中国制造2025（石化工程建设篇）》；2018 年 2 月，工信部组织专家评审，确定了石化工程建设标准146项列入《工业行业“中国制造2025”标准体系建设方案（总报告）》。行业标准《石油化工工程建设项目交工技术文件规定》SH/T3503-2017和国家标准《石油化工工程数字化交付标准》GB/T51296-2018等就列在其中，成为石油化工工程建设推动中国制造的重要技术支撑。

3 工程数字化交付是大势所趋

从某种意义上讲，能源企业对数字化技术的应用速度与水平，将会决定未来的能源发展版图。数字化技术推动产业转型已成为当今极其重要的发展命题。

近些年，石油化工企业在利用信息技术，推进数字化工厂建设方面做了许多卓有成效的探索。如中国石化在燕山、九江、镇海、茂名等企业的数字化管道建设中，以及中国石化工程建设有限公司在元坝、惠州等数字化交付项目上，都取得了阶段性成果。在项目实施过程中，积累、应用工程建设中形成的数据信息，同步建设一个和实际工厂相对应的“数字化工厂”，为工厂投用后经营管理、运维升级、更新改造及计算机模拟培训的数字化奠定了坚实的基础。

工程数字化交付是提升石化生产企业在全生命周期整体管理水平的重要内容。项目前期、设计、采购、施工等“静态信息”构成工程数字化交付的内容，加之项目试车和生产运行等“动态信息”的积累，必将有力地促进“智能工厂”的构建步伐。

4 工程数字化交付的依据

中国石油化工集团有限公司工程部积极推动石油化工工程数字化交付工作。经向住建部提出标准编制申请，国家标准《石油化工工程数字化交付标准》的编制工作于2014年11月启动，历时近4年，于2018年9月11日经住建部公告，标准编号为GB/T51296-2018，自2019年3月1日起实施。

这项国家标准是由中国石化工程有限公司和中国寰球公司共同主编。编制组吸收了来自中石化、中石油、中海油及相关合资公司等多个工程项目集成化设计经验，进行了工程数字化交付的专项调研，与建设单位、承包单位等进行了深入的交流，也吸收了国外工程公司及建设单位相关经验。该标准明确了工程数字化交付要求，基本满足了从事石油化工工程数字化交付工作的迫切需要。

这项工作的创新性与前瞻性，得到了中石化、中石油、中海油等相关行业和单位的广泛认同，填补了石油化工领域工程建设在数字化交付无标准可依的空白，切实发挥了标准的规范和引领作用。

5 数字化交付与传统交工方式的异同

5.1 相同点

数字化交付中的“静态信息”，与现行工程建设档案一样，覆盖工程建设项目全过程，均能提供功能符合性证据、再现工程项目建设历程。如，工程建设档案主要包括：

（1）工程准备阶段的立项文件、建设用地征地拆迁文件、招投标文件等；

（2）工程实施阶段的工程施工开工、工程中间交接、工程交工验收等工程文件，设备和材料质量证明文件及材料的检测与复验报告，工程联络单、设计变更文件及竣工图等；

（3）工程竣工验收阶段的工程竣工总结、竣工验收记录等。

对于工程实施过程中形成的证据和竣工图等，称为交工技术文件，即行业标准《石油化工工程建设项目交工技术文件规定》SH/T3503-2017所规定的内容。工程验收完成前，交工技术文件移交建设单位后成为工程建设档案的重要组成。

5.2 不同点

（1）传统的工程建设项目交工技术文件，均以纸制和（或）电子档案形式归档，虽然工程档案比较全面但对于生产运维而言还是零散的、不系统的，不能等同于数字化成果，难以与工程运维期间形成的“动态信息”协调配套使用。而数字化交付信息是经系统化、结构化构建而形成的工程数据库。工程数据库用以存储数字化设计的模型化、结构化、非结构化的设计成果，进而取代传统纸质和电子化档案馆，成为基础资料库、信息库。

（2）传统工程建设项目交工技术文件，是以总承包单位或承包单位为主，在工程验收前向建设单位移交。建设单位往往在生产运行后得不到建设与运维整合、协调的完整信息，在改造、扩建工厂过程中不得不做大量的重复工作，如现场地下管线的重新勘测、图纸的数字化、模型的重建等。现在，根据工程数字化交付的标准要求，总承包单位或承包单位从工程实施之初就要按照建设单位主导的信息系统和工程数字化交付平台，进行信息的收录与积累。

新版行业标准《石油化工工程建设项目交工技术文件规定》SH/T3503-2017修订时，顺应了工程数字化交付的发展趋势，本着“谁设计谁负责、谁采购谁负责、谁施工谁负责”的原则，进一步强化了责任，有利于的信息收集和使用。比如竣工图，前些年的做法是工程竣工时所反映的设计变更单、工程联络单等内容，是由施工单位技术人员在纸质图纸上标记，这样既不规范、又不严谨，也不利于后续信息的再利用。现行标准SH/T3503-2017规定，如有设计变更单和工程联络单，应由设计单位按相应程序修改形成竣工图。这样做：一是保证竣工图所提供的是最终设计信息，当然，施工单位应同时提供经监理单位确认的符合性见证施工资料；二是有利于持续改进，设计单位可避免后续工程出现类似问题。这样从设计角度形成自始而终的一体化系统信息。

6 工程数字化交付的主导和关键

6.1 建设单位的主导作用

建设单位在工程数字化交付中应发挥主导作用，并应完成下列工作任务：

（1）建立数字化工厂信息的承载平台。工程交付信息将被后续生产运维利用，并应与生产运行、设备管理、风险管理、成本管理等模块相关联。

（2）统一项目分解码（PBS）和文档编码。项目分解码标识要与资产交付内容相对应。

（3）明确每一个交付物的标准、内容和界面。

（4）对设备材料进行有效管理，设立通用标准材料等级库。

6.2 工程设计单位的关键作用

工程设计单位在工程数字化中发挥“龙头”作用。工程数字化交付的关键是数据集成。工程设计、制造到施工和验收所形成的“静态信息”，程序繁杂，必须要设定归类原则。

数字化建设的基础是三维数据模型及设计、制造、施工形成的数据文件。建立数字化模型，就是将所有设计、制造和施工等信息纳入并完善工程数据移交系统，具备工程数据综合查询功能，并能为在建工程及复用工程提供数据支持。

同时，借鉴集成化设计开发思路及技术架构，通过交付物平台，运用数据集成技术及文档管理功能，有效地对工程实施阶段所形成的信息依据三维数据模型进行整合，再与其他管理系统相关联。

数字化交付成果不仅能提供工程项目全生命周期各系统数据的集成共享，而且可以提供全行业乃至全社会的数据共享。

7 工程数字化交付的内容

国家标准GB/T51296-2018明确了交付基础、交付内容与形式、交付过程及交付平台要求等，规范了数字化交付工作，控制了交付质量和水平。

7.1 静态信息

明确“静态信息”，即在工程设计、制造、施工等工程实施阶段产生的信息，为工程数字化交付的范畴。新版SH/T3503-2017结合了实现数字化交付和智能工厂建设的需求，注重将工程实施结果性信息列入“静态信息”。

工程数字化交付标准覆盖工程项目全部内容，可按专业进行梳理，但又不局限于专业，重在体现工程数字化的系统性和逻辑性。

工程数字化后，无论以设备单体位号还是管道编号，均能查询相关完整、系列化的数据信息，并被后续使用。以冷却塔为例，通过PID图可查询工艺参数，设计文件中有相应图纸和变更信息，在3D模型中直观显示规格材质等基本参数及采购文件订单信息，制造文件中有制造商信息和材料质量证明文件等，施工文件中有安装及验收信息等。这样按设备单体对象或管道系统以及工艺流程等查询，每一个数据都有其准确的定位，有利于高效管理和运营使用。

7.2 动态信息

动态信息是指结合生产运行所产生的信息，是将来进一步建设“智能工厂”的基础。

8 如何推进工程数字化交付

8.1 选择试点，重点突破

利用近年来在数字化交付项目上不断探索取得的阶段性成果和积累的经验，目前中石化正在以中科炼化一体化、中沙合资聚碳酸酯、古雷炼化一体化为代表的投资超百亿项目上，进行着工程数字化应用的进一步探索和大胆实践。

8.2 迎接挑战，落实任务

做好工程数字化交付工作，必须以包括生产及设备运维全生命周期管理为目标，通盘策划。需要建设单位为主导，以设计为引领的总承包单位为“龙头”，项目管理团队和施工单位、制造供应商、监理等参建单位共同参与，分工协作。

8.2.1 前期阶段

该阶段提出项目工程信息方案，包括EPC阶段各承包商交付文件的数字格式要求，成果移交模块和项目管理平台要求，项目分解码的原则，交付物信息内容及标准，材料等级库的信息平台等。在招标文件中明确具备有能力完成数据信息建设要求的单位共同参与。

8.2.2 定义阶段

该阶段完成项目移交模块和管理平台的搭建，材料等级库的项目化，项目分解码及基础设计阶段的交付物和文件编码规则的制定，提出EPC招标文件中的工程信息要求等。

8.2.3 EPC阶段

检查各阶段、各承包商提供信息的完整性和准确性。对于EPC总包和E+P+C项目，需要将信息加载到各自的交付物中。

工程交工技术文件是以工程数字化交付为目标，构成工程静态数据的重要组成部分。工程数字化交付为装置运行等动态数据采集留有接口，通过标准化、模块化、自动化的转化等，进而实现智能工厂建设和今后的长远发展。