大型石化项目数字化交付后的应用

2020-01-13罗辑

化工设计 2020年6期

关键词：全厂仪表业主

罗辑

中国成达工程有限公司成都 610041

1 常见项目设计文件移交

目前传统的项目设计文件移交是在设计完成后，工程公司将全部图纸以PDF格式交付业主，比如工艺专业的PID、管道专业的管道平面图和空视图、仪表专业的仪表数据表等。实际只是把原来的纸版文件扫描成电子版，并不能起到信息集成，实时更新的作用。

PID作为工艺专业的重要指导文件，如果只有PDF文件，业主无法进行编辑，虽然后期可以将PDF插入至AutoCAD中进行修改，或者直接在PDF文件上进行修改，但是版次控制，图面修改困难，并且重新输出的图纸清晰度不高。

现场进行管道修改时，因为只有管道平面图和空视图，不能直观了解管道的具体位置和走向，一些尺寸进行现场测量也很困难。虽然部分业主能够从工程公司拿到施工版模型文件如Smart Plant Review，但由于只能查阅不能修改，现场进行的改造不能及时反映到三维模型中，使可视化模型与现场实际情况偏差越来越大而失去可参考性。另外，随着改造项目的增加，在相同或相近位置进行的改造会越来越多，现场可用的管位越来越少，而全厂却没有一个可供查询的系统，每一次改造，每一次施工，都必须根据当时现场的情况开展工作。这对改造设计，尤其是大修时进行的改造设计埋下了巨大的材料短缺和进度延迟的隐患。

仪表专业由于没有可编辑的数据表、回路图等仪表设计文件，在进行现场修改或新增时，只能在PDF文件上进行修改，仪表总目录查询相当不便，每次修改都需要对每个回路进行重新设计，与原有回路的融合较为困难。部分项目在设计时将DCS接线也做进了数据库，非常便于查询从现场仪表到DCS的接线情况，但由于交工后无人对数据库进行更新维护，前期设计时投入的人力物力不能进一步发掘出更多的价值。

在设计采购过程中，产生的大量设备、仪表、管线等信息数据及文档，在大多数项目中并没有与设计文件进行关联，业主接收设计文件及厂商资料后，如果需要建立一套关联到设备、管线和仪表、阀门的查询系统，则需要花费大量的人力物力去重新搭建。

2 大型石化项目数字化交付后的应用

2000年代初，国内某知名石化企业的某建设项目由国内外顶级石油化工设计公司组成联合团队进行现场设计，采用了当时最先进的设计工具，即用Intergraph公司的SPPID进行工艺系统PID的绘制，PDS进行管道模型构建，In-tools进行仪表专业设计。在设计准备阶段，业主就与设计联合体签订了现场设计合同，数据库和服务器均设置在现场，数百位设计人员进行现场设计。设计过程中，业主派出代表参与设计，熟悉三种软件的使用与基本后台设置，为后续运营维护储备技术人才。随着项目竣工投产，工程公司撤出现场，设计文件及后台数据库均整体就地移交给业主进行管理，业主成立了自己的设计部门，并通过招投标方式，确定一家国内顶级设计院与业主共同成立一个设计团队参与生产运营阶段的改造设计工作，迄今已运行维护十余年。在项目建设阶段，全厂所有设备的厂商资料，试验记录等相关设计，施工、厂商资料均分门别类通过文档控制系统归类整理至全厂数据系统。进入运营期，数字化交付后的设计文件和厂商资料一直由业主和设计承包商组成的团队进行维护，凡是厂里进行的改造，均及时地在原有设计文件上进行相关改造设计，然后反映在设计文件上，指导现场施工。改造相关的厂商设备资料也及时更新至全厂文控系统，方便相关人员查找。因此，数字化交付后的设计文件、厂商资料对于全厂的技改技措、大修扩建起到了重要的参考指导作用，是全厂工程师的重要工具。

下面具体介绍各项软件在实际生产运营中所起到的作用。

2.1 文档一体化系统和数字化工程信息系统(AVEVA NET)

全厂拥有两套相对独立的文档控制系统对电子文档进行分类控制。其中文档一体化系统主要用于发布正式文件，并将文件分类别、分装置、分版次按照文件代码进行归类存放，文件均为PDF版本，供全厂读取使用。而数字化工程信息系统(AVEVA NET)主要存放原始设计资料，包括设备数据表、计算书、询价文件、中间文件以及厂商资料(包括产品手册、检验记录、合格证明等资料)。在系统中，只要输入设备位号或者仪表位号就可以将上述所有资料关联起来，非常便于对单台设备、仪表进行全方位了解和查询。该系统可与Intergraph公司的Microstation平台建立通讯，可以直接调用SPPID和PDS中的PID和管道模型供用户浏览。在后续改造过程中，查询竣工资料、复用过往设计、跟踪改造进度都可以通过这两套系统的交叉使用快速得到准确的信息。并且这两套系统均按装置、按级别设置了访问权限，便于管理，保障安全。

见我不信，他给我讲了当下各种扶贫政策，他属于精准扶贫一类的。我一时还有些听不大明白，待他办了出院手续回来收拾东西，我说“真的没花钱？”

2.2 SPPID运行现状

SPPID自移交业主以来，作为全厂工艺的指导性文件，一直由设计团队进行日常维护。对于平时各装置提出的一些简单技改技措，现场设计人员在SPPID上直接进行设计，并在此基础上进行HAZOP分析和SIS分析，根据工艺、安全、控制、仪表专业的审查意见进一步修改发表。待项目竣工后，根据现场实际安装情况完成竣工图的绘制。

而对于一些业主设计团队没有能力完成的项目，例如针对装置的大型改造或扩建项目，则将所涉及的相关图纸切出到一个单独的项目文件夹中，将该部分图纸的修改权限交予承包商设计院，采用现场设计或者远程操作的方式进行设计。待全部设计完成后，再将项目数据库与总数据库合并。如果遇到现场改造和独立项目同时使用同一张图纸时，则通过权限转移的方式，保证修改在同一张图纸上体现。

SPPID作为全厂统一的PID平台，可以让DCS工艺人员、各装置工艺专家和设计部门人员同在最新版次的PID上进行工作和讨论。各用户可以通过数字化工程信息系统实时查看最新版次的PID，但是只有设计人员可以使用SPPID进行修改，其余用户只能查询。因此，目前SPPID数据库中的PEFS能够清晰准确地反映实际工艺流程，并定期发表，供全厂使用。

2.3 PDS运行现状

PDS自移交业主以来，一直随着全厂改造维护项目的进行不断修改完善。

针对现场进行的改造项目，现场管道设计人员直接在PDS中对模型进行编辑修改，随时生成Smart Plant Review邀请工艺专家、装置工程师、现场操作人员一起进行模型审查，就改造的管道设计方案从工艺和现场操作的角度提出专业意见，让管道设计更贴合实际生产工艺的需要。改造项目中，当施工人员遇到施工中不清楚的地方时，也可以随时到设计人员的电脑上查看模型，避免误解，保证施工的正确性；在项目实施阶段，设备模型和管道模型均会根据终版厂商资料进行更新，以保证和现场情况一致。

对于大型改造或扩建项目，管道模型的修改可以要求设计单位派驻设计人员进行现场设计，也可以由设计单位在其公司所在地完成建模工作后，将模型合并至现场总模型库中。另外，现场操作人员可以通过数字化工程信息系统实时查看所管理区域的SPR模型，与巡线时发现的实际安装情况进行对比，发现不一致的地方可以立即通知设计人员进行修改。

由于在全厂设计时期，就将设备和管道模型搭建得非常细致，并使用物理管架；全厂投运后，对PDS模型的后期维护及时、准确，目前的PDS模型和现场的相似度在95%以上，相比于刚投产时的模型，具有更高的参考价值。

2.4 In-tools运行现状

In-tools作为以大型数据库为基础的仪表设计软件，在设计中具有数据准确、查找便捷、版次清晰的特点。对于现场改造，在In-tools中可以清楚看出从现场到接线箱、再到端子柜、再到控制柜以及控制柜内部卡件和通道的端子号，比传统查找图纸更加快捷准确。对于新增仪表，可以方便参考原有的设计参数，延续原有的设计风格，在现有的数据库中进行完善，同时避免了数据冗余，位号重复。并且可以根据需要提取、整合项目设计、采购、施工中的重要数据。由于对In-tools长期良好的维护，从现场仪表到最后的DCS通道分配均准确地反映在In-tools中，甚至比DCS的厂商文件还要直观和完善，因此在后续改造中，业主和设计人员不需依赖DCS维护工程师就可以方便而准确地分配DCS通道和接线箱，而不必因为收集不到全面而准确的条件影响改造设计的完善性和准确性。

2.5 材料设备编码系统

对于全厂材料，项目设计团队在设计之初便建立了一套完整的材料设备编码系统，将每一种管件、阀门、特殊件均进行了十位编码，并采用数据库形式，将每个元件的规格、标准、要求详细列出。在管道等级表中，每个等级每个尺寸规格的管件、阀门、螺栓垫片均有对应的材料设备代码，并与PDS模型数据库关联，可以从模型中直接导出并统计。除管道外、仪表、电气的通用材料如Tubing管、电缆，也有各自对应的材料设备代码。材料设备代码数据库作为全厂通用材料规格标准，使设计、采购、施工甚至供货厂商在同一个平台上工作，大大降低了材料的出错率，同时也提高了工作的效率。

3 数字化交付应用的优势

从该项目数字化交付后的实际运行情况来看，利用Intergraph公司的SPPID，PDS和In-tools软件进行数字化设计和移交，并利用AVEVA系统对设计数据进行整合，对全厂运营维保具有非常积极的作用。

首先，由于采用统一的软件平台，图纸的准确性和一致性能够得到保证，后续的增补扩建可以做到无缝连接。目前大型设计院很多在使用这三个软件，而业主因为有原始数据库和模型，可以要求设计单位在原系统上进行设计，使用原设计的材料等级，材料设备编码系统以及PID的表示方法，保证修改、扩建前后全厂的一致性。这样，采用同一种设计语言进行表达，消除了很多沟通的误会和障碍，提高了工作的效率和准确性。

其次，由于有了可以即时更新的SPPID和PDS模型，对于日常的改造项目，业主内部都会先进行PID审查和模型审查，让现场操作人员在改造项目设计阶段就对变更情况有非常直观的认识，并且可以根据实际经验提出自己的建议，改进设计。

最后，数字化的PDS模型在进行项目改扩建时，可以提供非常准确的材料清单，再加上材料设备编码系统的配合，就能够提出准确的材料采购计划，这对于节约大修时间有非常重要的意义。对于年纯利润在数十亿的大型企业来说，多停车一天，损失就会以千万计。因此，保证大修时期材料的准确率，可以大大降低因材料短缺或错误所带来的工期延误，数字化交付所带来的便利在这时特别能够体现出性价比。