施工软件和一体化工艺在配管专业中的应用与研究

2020-09-24倪云飞杨健王芳魏巍赵秀美

石油和化工设备 2020年9期

关键词：配管工单图纸

倪云飞，杨健，王芳，魏巍，赵秀美

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

随着海洋平台组块建造工艺的发展，从以往的表格化管理逐步发展为软件化管理，从以往的人工输入到现在的智能化提取，施工管理软件和一体化建造程度得到了极大提升，管线施工逐步实现了可视化、精准化和标准化。

1 图纸分层

(1)五级计划的编制

加工设计接收的详细设计ISO文件都是按照工艺和公用系统进行划分的，对于现场施工来说，分层预制管线和支架对于现场的资源和人力能够更合理地分配，因此改变传统的加工设计五级计划编制方式，采取按一体化建造需求，按层、按系统进行五级计划出图的编制，避免材料的堆积和喷涂资源的重叠。

(2)三维图的下发

改变传统的配管ISO图按系统加设及下发方式，采取按一体化建造需求，将设计图纸按照标高进行拆分，按照结构甲板层高进行分层下发。支架图目前已实现按层加设及下发，后续仅需考虑按照建造一体化建造需求的优先顺序进行下发即可。

(3)施工料单的下发

施工料单要按下发的批次图纸进行编制，并按需求的优先级逐层下发，有效地解决了材料管理混乱等问题。

(4)材料统计

PCMS软件能实现材料按照优先级的匹配，可对配管专业的可视性管理有较大提升，用智能化取代人工统计。

2 图料匹配和KPI编制

(1)可施工材料评估

将按照施工顺序需要的材料信息与材料入库信息进行比对，确定哪些杆件具备匹配优选条件。该步骤是保证急需材料优先到货和满足现场施工顺序，提高施工进度和优化施工顺序的重要保障。

(2)材料匹配

在目前的海洋工程平台施工管理中，加工设计已提交的图纸需与到货信息进行匹配，确定哪些模块或者区域具备施工条件。由于以往的图纸和材料不具备一一对应的图料匹配程度，因此材料工程师将已到货材料分配给已完成的部分图纸上，是一个极其繁琐和易错的环节。海洋工程项目管理信息系统PCMS实现了图料匹配，可匹配已到货材料对应的图纸，优先派送先开工的系统和图层，依据匹配程度编制工单，为项目开工提供技术支持和管理数据。

(3)QS文件和KPI的编制

QS文件编制是工作量梳理的重要环节，加工设计依据图纸统计每根单管的管线号、尺寸、磅级、壁厚、材质、标准、预制焊口数、现场焊口数、插焊口数、阀门数量、净米数、延米、管线保温、喷涂和标高等信息，由施工单位依据现场的施工状态填写状态表，便于现场的管理环节。

图1 配管专业状态表

KPI作为一种绩效管理工具，在项目进度控制中同样适用，将项目计划的WBS和其下级的作业项转化为质化、量化、时间化的分级控制目标，按照不同的项目执行阶段，将项目的整体目标转化为各个专业的分级指标，并落实到具体施工单位。及时跟踪执行情况，并进行偏差和趋势分析，按需要及时调整相应方案，使具体执行的人员目标明确，确保其完成目标以保证项目的整体目标。

3 优化加工设计流程

目前加工设计逐步推广S P O O L G E N 软件，一种智能管道加工设计和管理工具，是INTERGRAPH公司的一款软件产品，属于PCMS系的一个功能模块，也可以独立运行使用，包含Isometrics、Material Editor、I-Configure、Symbol Editor等模块，具有配管加工设计、生成图纸、生成材料报表等功能。

一般管线的加工设计主要内容包括：单管号、预制焊口号、现场焊口号和流水号等。SPOOLGEN模块可以对以上工作进行批量处理：首先将详细设计提供的IDF文件导入SPOOLGEN中，然后利用其简明的界面进行添加现场焊点等一般加工设计工作。然后设置出图风格。设置完成后就可以生成用于现场施工的图纸。针对SPOOLGEN的应用有较大优势：

(1)加工设计图面工作效率提高

SPOOLGEN不再使用CAD图纸进行加设，而是在软件里断管、添加焊口号、单管号等设计内容，具备部分自动编号功能。

(2)加工设计无纸化、工作环境得到改善

SPOOLGEN提供管线的三维视图、立体视图等功能，对加设对象可视化程度提高。管线属性数据由详细设计数据库加载到加设阶段，材料使用错误率降低。在SPOOLGEN中完成校审。

(3)施工料单编制效率提高

图面工作完成后，可以快速生成材料报表，为施工料单的编制提供了便利性和准确率。

(4)设计升版图的加工设计效率高

软件可以实现自动对比，新版与最近版次修改内容一目了然，保留原版次未修改部分的内容，减少了人工核对的时间消耗，提高了准确率。

(5)SPOOLGEN定制模板

可以将配管专业的工作量按照单管进行抽取，可添加材料信息和喷涂信息，省去了传统的工作量统计环节，预计可节省加工设计人力30%。

4 优化材料管理模块

材料管理模块的主要功能是汇集材料全生命周期信息，管理材料编码及编码映射。

(1)编码体系

具有材料编码管理功能（SPRD）和编码库（SDB），建立适用于平台公司的独立编码体系，通过编码映射可以与任何第三方编码体系建立一一对应关系。

(2)料单生成

图2 SPOOLGEN应用程序及功能模块

能够从设计数据中提取材料信息（BOM转MTO），并生成材料需求（PR）提交给SAP系统开启采购流程。

(3)采购信息

能够从SAP系统获取材料采购的相关信息，如订单号、合同号等。

(4)动态追踪

具有材料采办动态记录功能，方便采购人员记录采办动态并发布供相关人员查询。

(5)库存信息

能够从SAP获取仓储信息，方便相关人员查询材料库存状态和发放情况。

(6)生命周期统筹管理

通过整合2、3、4、5、6项功能，形成了建造过程材料全生命周期管理，并能够提供状态信息查询。

5 优化施工管理模块

施工管理模块面向施工现场，通过获取设计、材料、计划、生产资源等信息，通过工单的形式，将其与工艺步骤、定额等标准数据结合，指导现场施工，并收集反馈信息，提供各类统计数据并指导进行必要的计划调整，形成施工过程闭环管理。

(1)依照计划数据，按WBS结构，分解工作包；(2)在四级计划的基础上编制五级计划；(3)工作任务的形成，工作包结合设计、材料、五级计划、生产资源等信息，按照工艺步骤、定额等标准数据生成工单，下发到班组指导形成工作任务；(4)校对工单，自定义工艺步骤、工作关联规则，在此基础上，系统可自动校准计划有效性，便于判断工单的合理性；(5)工单执行，工单执行情况由班组进行反馈，系统根据反馈信息汇总生成进度、实际工时台班等各类统计数据；(6)跟踪材料状态，通过现场工单执行情况的反馈，记录材料使用状态，反馈给加工设计核对。

6 一体化方案的深化设计和施工

通过一体化清单来指导施工，大量滑道空间作业转化成地面作业，减少施工人员反复攀爬组块，减少高空作业的风险，同时降低材料、施工机具的搬运高度和距离，提高工作效率；减少高空作业，降低吊机使用频率，减少设备损耗及成本；减少施工人员在作业空间狭小、拥挤环境中施工的几率，消除高空靠体力传递跳板、架子管的风险，提高生产效率约1.4倍，确保项目进度；各专业工作交叉进行，较少碰撞返工，部分附件与甲板片一起涂装，减少打磨和二次补漆的工作量，节约油漆和人力成本。近些年海洋平台建造过程中大力推广一体化建造工艺。

通过图纸分层、图料匹配以及优化加工设计流程和优化材料施工管理模块等方式，能够快捷和准确地梳理出材料和图纸的匹配状态，为一体化清单的编制奠定了良好的基础条件，使一体化程度更高，信息更加准确，为施工管理的协调和工单定制提供了清晰的技术数据，极大提升了项目配管专业的协调管理效率。

(1)在编制一体化清单的过程中，还需参考以下图纸信息：结构专业总体建造方案；结构专业水平片预制方案；结构专业水平片吊装方案；配管专业护管布置图；配管专业地漏布置图；配管专业支架布置图；配管专业管线三维图；电仪专业托架布置图；机械专业设备布置图；NAVISWORKS模型；场地资源信息，如喷砂车间高度、板车尺寸、垫墩高度、扁担梁尺寸以及场地其他障碍物布置等信息。

(2)一体化携带附件的筛选原则

根据垫墩高度在大梁下表面0.8m，板车运输小车高度0.9m，筛除下表面高度大于0.8m及以上的支架，再筛除预制垫墩区域和板车运输区域，配管工程师梳理出可携带的一体化附件。将所有的垫墩、小车梁、板车和钢丝绳等结构物在NAVISWORK模型中建立，达到直观效果，统计结果准确。

图2 NAVISWORK模型一体化模拟图

(3)深化一体化建造技术的关键技术点

①加工设计“前延”。针对图料匹配状态差导致一体化无法高效实施，配管工程师从图纸和材料两方面入手。提前介入详细设计：通过与设计专业沟通，合理优化甲板片和管网布置图，技术人员对荷载系数和吊装重心经过精确计算。优化采办模式：在材料采办方面，对于未在公司协议范围内的材料，在项目前期签订项目协议，支架材料和管线材料优先到货，保证甲板片预制接近尾声时配管专业的一体化预制能满足项目进度。

②一体化方案的优化设计。以往一体化方案实施重点在甲板片进喷砂车间前进行，受板车和结构物影响，一体化程度不高，而目前甲板片均采用出喷砂车间后二次一体化方案，配管工程师优化了一体化方案，进行深化一体化设计。首先，配管专业将一体化支架的重量重心提供给结构专业用于编制吊装方案，结构专业完成吊装运输方案编制后，提供给配管专业再次核对一体化附件的合理性，并编制一体化方案，提交用于施工。深化一体化建造设计流程更加合理、精确及精准，同时从技术上提供了现场安全保障。

图3 重量重心计算例图

③深化一体化的施工成果。一体化深化建造技术改变了以往项目仅携带电仪支架、结构栏杆、机械设备底座和地漏等的传统形式，而是将墙皮、管道、电伴热、管线保温和电缆等根据施工顺序纳入一体化方案中。通过深化一体化建造技术的实施，将串行的施工过程变为可同时开展的并行施工过程，而且将空间施工尽量放在地面上进行，减少了空间作业，具有良好的推广价值。