信息化管理、模块化、工厂化预制在大型石油化工建设项目中的应用探究

侯超（惠生工程（中国）有限公司，上海201210）

目前国内大型石油化工建设项目多具有装置规模大、施工周期短、工艺管道施工高峰期集中、焊工需求量大等特点，使得工程进度及质量管理难度加大；随着近几年国内大型石油化工项目的陆续启动，建设高峰期的重叠，焊工资源也趋于紧张，人工成本不断增高。适时在工程项目上推广模块化、工厂化预制，使用自动化设备及信息化管理等技术手段，提高施工效率，尽量弱化人力资源短缺对施工造成的影响，同时有效促进施工质量的提升也成为工程项目管理与时俱进的必然选择。

1 石油化工项目的现状

以炼化一体化开启产业升级，是中国石油化工行业“十三五”的主导方向。目前，国企、地方炼厂、合资企业、民营炼化一体化的多样化市场格局正在形成。石油化工行业得到了迅猛的发展，一大批石化工程建设项目陆续在国家的大型项目投资建设当中出现，伴随着这些大型石化项目的兴建以及不断对原有装置的改扩建，石油化工项目建设在国内已经具备了较大的规模和较高的水平。而伴随着科学技术、装备以及信息管理的不断发展，如何应用新技术、新设备、新的信息化管理方法以提高工程施工的效率及质量，则成为工程管理者不断探索并付诸实践的新课题。

2 信息化管理的应用

2.1 电子文件管理系统

首先积极高效的沟通与信息共享是工程管理最基本的需求。在项目执行过程中建立电子文件管理系统EDMS（Electron⁃ic Document Management System），在系统中可以赋予参建各方上传、查询、审核和修改等相关权限，使得项目信息充分交互和共享。既能检索到设计图纸、施工方案、焊接工艺评定等文件，也能检索到如实反映项目进展情况和各项控制指标的各项报表及统计图表，以便及时发现项目运行过程中存在的问题并采取针对性的措施，持续改进。

2.2 基于Smart Plant系统的数字化设计

Smart Plant 系统，集成工厂设计、运营、维护数据的数字化可视化动态模型，实现全专业全生命周期的智能工厂设计。全专业参与，全过程数字化。参加设计的各专业均按数字化交付要求开展设计，从数字化软件中汇总材料，抽取平面图。减化了设计过程，消除重复性工作，使需要大量人力的手工校验工作自动化，从而缩短了项目的周期。同时，它整体性地保存了由设计公司生成的工厂工程数据，这为工厂在大修及升级改造，重复使用这些工程数据创造了良好的条件。

图1 Smart Plant设计流程图及3D建模过程

2.3 基于SPRD/SPMAT的采购及材料管理

采购及材料管理采用Smart Plant Reference Data/Smart Plant Material(简称：SPRD/SPMAT)软件。SPRD/SPMAT 是一个参与一切与材料相关活动的统一平台。是一个能定性、定量地在项目建设过程中管理处理设计、请购、询价、技术和商务评标、采买、运输、接收、仓储管理和发料的数据库管理系统。可应用于项目整个过程，可有效帮助降低项目材料的采购费用、压缩进度、改善风险管理，通过大量项目中使用SPRD/SPMAT的工程公司的统计数据显示，该系统可帮助用户有效降低材料采购费用，提高项目施工进度。

2.4 施工过程的信息化应用

2.4.1智能门禁系统

在项目现场实施智能门禁系统，工作人员需佩戴经项目部授权卡片，主动刷卡，方可通行，方便快速安全；同时防止非法人员进入，消除安全隐患。另外通过卡片集成信息可实时统计施工现场管理人员、施工人员的数量，并可汇总各施工承包商的劳动力配置数量、各工种的配置情况，便于项目进度控制工程师对人力资源投入情况进行实时分析，有针对性的调整人力资源配置，从而更优的实现项目的进度目标。

2.4.2 二维码的应用

在施工执行过程中如何将篇幅较长的文档信息传递给每一位施工人员，一直是困扰工程管理者的难题，仅仅通过交底及会议难免不够具体，而二维码的信息传输则完美的解决了这个问题。在工程现场张贴二维码信息公示，以二维码的形式展示施工方案、技术交底、焊接工艺卡、焊工合格率一览表、管道材质色标卡等等，使得每位施工人员均可便捷查询，并可存储于自己的手机内，随时查阅；有效的减少因施工工艺不清、管道材质不明造成的施工质量问题。

在大型石油化工装置建设过程中，设备及管道安装是重中之重，设备不断向大型化、集成模块化发展，管道则是工作量集中，材质多样，焊接工作量大，受自然环境、焊工技能等因素影响大，一直是工程管理质量控制的重点和难点。

3 浙江石化4000万吨/年炼油化工一体化项目案例分析

模块化、工厂化预制的成功应用：

在浙江石化4000 万吨/年炼油化工一体化项目上，基于项目进度要求及现场条件限制，颠覆了以往大型化工项目因分片运输和现场安装而耗费大量时间及人力且难以确保质量和安全的传统模式。凭借着资源统筹和管理、模块化建造和整体运输方面的综合策划，9台乙烯裂解炉采用了工厂模块化预制、组装和整体交付的方式。该乙烯装置单台裂解炉乙烯产能为20万吨/年，开创了世界范围内最大单台模块化的制造先例，其高度约53米，总重量约3689吨，由大型驳船运载经50海里抵达项目基地。在10个月内成功完成了总重约3.3万吨的9个大型化工工艺模块，是传统施工模式下难以完成的，充分体现了模块化、工厂化预制的优势。大型、高复杂度的模块整体交付的成功案例，为工程项目向工厂化、模块化预制，整体交付的发展趋势奠定了坚实的基础。

图2 单台乙烯裂解炉模块的发运图3单台乙烯裂解炉模块的就位

4 南京诚志60万吨/年MTO项目案例分析

4.1 自动化设备在项目中的应用

在南京诚志60 万吨/年MTO 项目管道预制阶段，施工单位在条件具备的情况下推广使用自动化的设备，实现工厂化预制。首先在项目策划阶段要统筹规划预制场地及厂房的建设，引入五轴数控等离子切割工作站、坡口加工机、埋弧自动焊机、全位置自动焊机等设备，对设备的调试及操作人员的培训是自动化设备能否成功应用的关键。所以在技术准备阶段，需请设备制造厂家的技术人员对操作人员进行培训，自动焊焊工要考试取证，对项目所涉及材质及厚度的材料自动焊接工艺进行焊接工艺评定，编制焊接工艺指导书，保证自动化设备应用的技术可行性。在项目实施过程中对自动焊接的焊口及时委托无损检测，检验焊接一次合格率，从而根据焊口检测情况不断优化调整设备运行的技术参数，不断提高产品质量。从实际的运用效果来看，每台自动焊机的工作效率相当于5-6名熟练焊工，焊机的操作人员仅需一名自动焊取证焊工外加一名辅助工人即可，有效的节省了劳动力；且焊接焊口的无损检测一次合格率也是优于熟练焊工的平均水平，满足项目既定的质量目标。五轴数控等离子切割工作站不但可以精准设置管道切割长度、自动加工坡口，还可通过主管的管径、弯头尺寸等参数输入，自动下料切割，制作管道支架，以及复杂弯管的制作，有效的节约了人工计算、划线、切割的时间，并且下料精度远远优于人工下料。

图4 五轴数控等离子切割工作站图5 全自动焊接

4.2 管道施工管理系统的应用

开发管道施工管理系统（PCMS），可实现查看管道材质类别、焊接方法、无损检测要求等，输入焊接记录、委托无损检测、输入检测结果及报告，不仅可汇总每条管道的焊接一次合格率及项目总体焊接一次合格率，而且可以查询每个焊工的焊接一次合格率，对于合格率不达标的焊工及时采取应对措施。系统内可根据管道压力等级等技术参数划分试压包，并在试压前检索无损检测完成情况，导出无损检测报告，进行管道系统试压条件确认检查，系统性的反映管道焊接及无损检测的相关信息，使得管道施工始终处于受控状态。但是，此系统基础信息输入量较大，施工单位必须安排专门的技术人员负责，必要的投入将会极大的减少管道试压前的数据汇总及条件确认工作。也需在使用过程中不断的进行系统优化，使其使用更为便捷，监控更加精准。

5 结语

石油化工项目建设是一个多专业、多过程的综合体，主要涵盖了桩基、土建、给排水、设备、管道、仪表与自控、电气、防腐、保温、防火、分析化验、消防、通讯等专业内容；也包含了设计、采购、施工、生产准备、试生产等过程。为了更优质高效的组织项目实施，使项目完成进度、质量、费用等各项目标，各项信息化的管理手段及自动化设备陆续投入到工程项目中，在大胆尝试、精心组织、不断优化的运用中，正发挥越来越大是积极作用。国际及国内项目的模块化整体交付合同也越来越多，模块化、工厂化预制已成为项目建设的发展趋势，多维度的统筹资源配置，选取最优的建造方案，最终达到数字化交付，才能使工程管理水平稳步提升。

图6 集成工厂数字化交付