石油化工工程工艺管道高效施工全过程创新管理研究

2020-06-23王建民薛防震杨万顺

石油工程建设 2020年3期

杨森，王建民，薛防震，杨万顺

中国石油天然气第一建设有限公司，河南洛阳 471023

石油化工工程工艺管道施工过程中，受制因素较多，诸如图纸料表、采购、仓储管理、防腐作业、管道预制、焊接工艺、阀门试压、现场安装、无损检测、交工资料等，任何因素都可能影响正常施工，因此工艺管道施工是石油化工工程中最关键的环节，事关整个工程的成败，是施工全过程管理的重中之重。

国内众多学者对石油化工工艺管道施工管理从多个方面开展研究。洪骏[1]认为：焊接流程不畅、安装施工质量不高等问题会影响施工质量，埋下安全隐患，建议通过选择高质量材料、加强施工质量控制等措施来消除潜在安全风险。刘放[2]研究了管段预制、焊接过程、管道防腐、阀门安装、工程施工变更等问题的解决措施。王磊[3]从改善管道布置方法、注意管道组件的安装方式、注意施工方案的灵活调整等方面着手解决管道施工中的问题。高峰[4]认为要结合工程设计和各种资料知识对管道安装中出现的各种情况进行及时解决，做到预防为主、防治结合，对管道施工进行严格的质量监控。王伟[5]分析了管道施工管理的前期准备重点、过程管理重点，指出管道预制、焊接、进度及施工图纸管理中的问题，提出要不断完善、创新科学的管理思路及施工方法来应对。

随着国家对石油炼化行业准入的放开，近年来各类工程开始大规模投资建设，呈现出规模大、工期短、质量要求高、施工管理难度高、施工交叉作业多等特点，如果仍然按照传统管道施工管理模式，工程将不能按期完工。因此，从改变管理模式入手以适应当前炼化工程特点，提出工艺管道高效施工全过程管理模式（简称ECP）。

1 ECP定义

ECP是指以管道单线图为主线，贯穿于图纸料表、采购、仓储、防腐、管道预制、安装、无损检测、交工资料等工艺管道施工的各管理环节，通过工艺管道高效施工全过程管理信息系统，实现施工全过程的管理，并采用各类管理工具和管理方式提高效率及效益的管理模式，主要具有以下四方面特征。

（1）全过程管理。对工艺管道施工的图纸料表、采购、仓储、防腐、管道预制、安装、无损检测、交工资料等各环节进行整合，借助管理信息系统实现全过程管理。

（2）信息共享。根据共有信息“管道单线图”构建管理流程，将各环节信息有机串联起来，通过管道单线图可以查询各类信息，实现信息共享。

（3）新管理方式。施工全过程的每个环节采用新管理方式，例如：自动生成料表，快速采购模式，主动配料、备料、发放，仓储、防腐、预制、阀门试压一体化管理，预制机动焊、焊接全过程管理，试压包管理，自动归集生成交工资料等。

（4）高效。通过采用信息化手段和创新管理方式，提高工艺管道施工全过程管理效率。

2 ECP与传统管理模式主要区别

ECP与传统管理模式相比，在管理内容、管理流程、管理应用以及管理效率上具有环节少、高效等特点，具体见表1。

3 ECP创新管理内容

3.1 由人工核料转变为计算机自动识别管道单线图生成料表

施工企业收到设计单位提供的施工图纸一般都需要人工核料，效率及精准度较低。为了能够快速提报精准的料表，通过计算机代码编程，实现了PDF版管道单线图的自动识别，并快速生成EXCEL版料表，减少了施工图人工核料所耗费的人力、物力、财力和时间。图纸升版后，也可以自动校验之前版本的料表，生成缺口计划或超领计划。

表1 ECP与传统管理模式对比

3.2 由“一单一采”模式转变为快速采购模式

推行“集中定价、分散订货”的快速采购模式，即“框架协议+采购订单”。在项目前期根据分析各类管道物资的特性以及总体采购数量，编制框架协议招标文件，通过一次公开招标方式，确定多家框架协议供应商、价格清单以及调价办法；在收到料表后，不再执行高频采购程序工作，而是直接按照框架协议价格清单及调价办法发采购订单订货。这种快速采购模式，有利于降低整体采购价格水平，有利于借助供应商库存减轻自身库存管理压力，更有利于缩短采购周期。

3.3 仓储管理由“被动发料”转变为“主动配料、备料、发放”管理模式

传统仓储管理模式，施工队根据需用计划领料，仓储管理员根据需用计划中工程、装置、分区、物料等信息在仓库获取对应物资后发料，这种模式下仓储管理员只能按计划被动发料。而主动配料、备料的管理模式能够将仓库物料信息（比如物资管理属性信息、货位信息）与施工计划关联，通过计算机模拟计算，确定最优配料方案；材料预留后生成领料单，指导施工队领料。

首先，定义施工优先级。物资部门以施工周进度计划为依据确定需配料的单线图，根据施工所处的预制、安装等不同阶段，确定需要配料发放的材料。根据工程进度，按焊接寸口当量最大、重要管道材料确保、试压工艺包材料保证以及施工特殊要求等原则设置配料的优先顺序，确定施工优先级。其次，明确配料仓库。按照同一项目各装置间材料是否可相互调用或不同项目之间材料能不能调用的原则配料。配料时，物资部门以单线图所属的项目为依据选定配料仓库。最后，通过计算机模拟优化计算进行配料，确定配料结果及材料预留。按施工优先级生成最佳配料方案，存在材料缺口的，自动生成材料缺口清单，现场配料功能如图1所示。

图1 现场配料功能对比

从图1可以看出，传统物资管理模式只能配1个管段图的物料，而计算机模拟优化配料可以配2个及以上管段图的物料。

3.4 仓储、防腐、预制、阀门试压一体化管理模式

传统模式下仓储、防腐、预制、阀门试压工作流程的特点是环节多、流程长、需要进行多个单位之间流转以及办理多次出库手续；场地布置特点是各单位分散布置，各自建立厂房等临时用设施，并配置行车、叉车、起重机等转运及装卸机械设备，仓库和其他场地之间物资交互流动频次高；管理机制特点是管理主体多，各自管理场地、管理环节多，职能重叠，工作界面模糊。基于传统模式特点，从工作流程、场地布局及管理机制等方面构建一体化管理模式进行优化。

3.4.1 工作流程一体化

基于一体化模式，从工作环节、转运次数、人员配置等方面优化仓储、防腐、预制、阀门试压等工作流程。优化后，多次出库变为一次出库，仓储、防腐、预制、阀门试压等多个单位之间的流程转变为一个单位内部的流程（见图2）；物资转运次数锐减；多个单位的管理人员数量精简；传统预制方式转变为工厂化预制。

图2 优化后工作流程

3.4.2 场地布局一体化

从场地的分散布置与集中布置对比（见图3）可以看出：基于一体化模式，通过集中布置，把物流经过的各个环节中所使用的场地及其配套的设施、设备进行统一布局、统一规划，实现转运及装卸机械设备的共享，减少仓库和其他场地之间物资交互流动频次，减少转运次数。

3.4.3 组织机构、仓储及预制任务等一体化

组织机构一体化，就是在工艺管道施工过程中由不同单位管理的各物流环节优化成由一个单位的不同部门来管理。通过采用新的管理手段，比如“主动配料、备料”管理模式和按周施工计划发料给施工队，将原来的业主一级库、施工单位二级库和施工队三级库，优化为由施工单位管理的具备一、二、三级库的功能或二、三级库的功能集中库，实现仓储一体化管理模式。通过将分散到各施工队承担的工艺管道预制任务进行集中，优化成由预制施工队通过专业化设备以工厂化预制方式承担全部的预制任务，实现预制任务一体化管理模式。

图3 场地分散布置与集中布置对比

3.5 管道高效预制管理

主要从两个方面进行创新：预制管道与现场安装需求高度关联，预制机动焊模式。

3.5.1 预制管道与现场安装需求高度关联

在配料、备料的仓储管理模式下，物料出库全部依据施工计划，并按照单线图配料、备料后发放施工队，施工所领即现场安装所需，保证了预制管道与现场安装需求的一致性。

3.5.2 预制机动焊管理模式

经过实践中的摸索，在管道施工前期场地规划中应建立露天和室内管道预制场，通过专业装备完成管道下料、组对、打底、填充、盖面工作。

预制机动焊管理模式是由操作工通过带锯床、火焰/等离子切割机、坡口机等专业装备完成下料工作，施工队完成组对和手工氩弧焊打底工作，通过机动焊自动完成填充、盖面工作。这种管理模式符合施工企业实际，又能大力提升管道预制效率及焊接质量。经统计，每个焊工手工焊约20 in/d（1 in=25.4 mm），每台机动焊工作量约200 in/d。

国内很多施工企业尝试进行管道自动焊流水线预制，但基本收效甚微，不符合现场施工实际情况，部分原因是施工现场每天预制的管道口径规格是分散的，很难集中统一，管道自动焊机工装更换占据了大量时间，流水线作业效率很难发挥。