浅谈石油化工工程设计中的数字化交付

叶基民

摘 要：当前，智能工程与数字化工厂已经成为国内了国内外企业建设的重要内容。文中，从石油化工行业实际情况出发，就石油化工工程设计中的数字化交付进行了探讨，希望为石油化工工程设计的数字化提供借鉴。

关键词：石油化工;工程设计;数字化

0 引言

随着“中国制造2025”这个工业发展阶段战略的提出，都是为了最终实现智慧化工厂的建设。现如今越来越多的国内外业主提出了建设智能工厂和数字化工厂的要求，并且在合同和项目执行中要求的内容越来越细、要求的集成化程度越来越高。数字化工厂成了工程领域内越来越热门的话题，随着呼声越来越高，集团公司也出台了有针对性的数字化交付标准。智慧化工厂的建设必须经过数字化、智能化、智慧化等三个阶段，就如同我们目前的导航手段从最原始的纸质地图，只提供各种信息，需要使用者提前学会分辨方向和读懂地图;随后发展到无法交互且必须提前更新地图信息的导航仪，可以提供使用者当前位置，不再要求使用者会分辨方向;再到目前能提供实时地图信息并有交互功能的智能导航。目前我们还处于智慧化工厂建设的起步阶段。

1 何为数字化工厂

一般来说，化工行业所说的数字化工厂会被认为是以流程工厂为核心，基于工艺设计（Engineering）、工程采购（Procurement）、工程施工（Construction）、项目开车（Commissioning）及项目管理（Management）的综合数字化集成平台（EPCCM平台）所建立的，对应物理意义上的石油化工工厂的数字化体现，能同时具备工厂属性和工程属性的综合智能数字化系统[1]。利用这个平台，能够将来自各个专业及供应商的各种数字化信息识别出来并通过工厂对象联系在一起，进而通过对这些信息的处理达到各种设计使用的要求。

2 何为数字化交付设计

中华人民共和国住房和城乡建设部发布的《石油化工工程数字化交付标准》中对于数字化交付的定义是--“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、定西交付方案制定、信息整合与校验、信息移交和信息验收”。从2006年的第一个沙特项目开始，我们公司就已经开始了数字化交付的尝试，经过多年实践，克服了不少技术困难，在当时不仅建立了自有模式的文档管理系统，完成了基于SPF（SmartPlantFoundation）系列设计软件的深度建模、多专业协同，并在后续的沙特、马来西亚等海外大型项目中继续深入优化和应用，完成了不少海外业主的交付要求。经过这几个项目的执行，加深了我对数字化交付的理解：和传统的工程设计（纸质图纸或不可搜索的扫描件为主体）的交付方式不同，数字化交付是通过集成平台，将相关设计成品及设计内容、对象参数、对象数据以标准数据库的形式提交给业主，减少日后使用时大量检索纸质文件的概率，使业主可以在日后工厂运营过程中管理更直观，通过集成平台调用更方便，在维护过程中更可作为参考依据，在扩建中能更方便进行设计信息服用等的一种新的成品交付方式。对于工程设计人员来说，通过数据的共享和集成，平台能对上下游专业的设计结果进行自动校验，可以有效降低人为错误发生的概率、进一步提高工作效率。对于同一类型的项目来说，更可以提高项目数据和模型的复用率，节省项目执行前期准备工作的时间;对于项目业主来说，通过数字化交付，更有利于以设计数据为基础开展智能工厂建设，掌握工厂运行管理数据，为后续的工厂运营、维护和设备资产数字化管理奠定坚实的基础。目前基于不同的设计院所使用的设计平台不同，也有好几种不同的交付平台，比如SPF（IntergraphSmartPlantFoundation）平台和AVEVA平台（Aveva.Net）、西门子数字化平台COMOS等。就目前国内的情况来说，尚处于起步發展阶段，各个平台都有各自的优缺点，都还有不少相关功能尚处于开发阶段，选择哪个平台还需要各家按照各自的项目和业主的需求订制不同的路线。

目前，数字化设计对于各个设计单位来说，已经算是家常便饭了，抛开了纸笔直尺圆规，整个设计过程都在电脑上进行，这一点不难实现。但如何在目前的设计过程中使二维和三维设计数据与基于工厂对象的位号进行结构性数据集成和多专业协同，与同样基于工厂对象位号的非结构性数据设计文档、供应商文档和各种各样的施工数据中实现关联，并在交付时向业主整体移交就成了需要解决的问题。统一的设计平台，并仅在这个统一平台内进行各专业间设计数据交换是保证后期交付数据统一和设计质量的保障和基础，而且还可以促进设计人员提高工作效率，同时还能降低人为错误的发生概率，从而提高工作质量。开展数字化交付的工作，只有项目中的各专业都能在数字化模型和协同平台中开展协同作业，才能有效完成并节省相关的人力资源。因此，各相关专业的设计人员需要积极转变自己的意识，积极在协同平台中完成自己的工作，并养成良好的使用设计软件的意识，尽可能通过协同平台开展专业间的资料交互和提交自己的相关工作，才能使后续的交付资料的整理工作变得更加简单。这一点也需要引起企业的重视，在推进协同平台执行的过程中一定有各种不适应或各种“阵痛”，但经过这一时期之后，后续的前景是广阔的。数字化交付设计可以说是工程设计和工程公司未来发展的方向，因此这是每个工程设计公司发展的必经之路。对于业主来说，数字化交付设计可实现从源头上掌握工厂运行的管理数据，并以设计数据为基础，实现数字化工厂在更高的基础上开展工厂运维管理和设备资产管理，从而实现全生命周期的数字化工厂管理[2]，这也是日后实现智慧工厂的先决条件。

在数字化交付的过程中，对于装置设计院，一般需承担各自装置的相关设计内容的数字化设计工作;对于总体设计院，一般不仅要承担自己所负责设计装置的交付内容，还需要承担以下这些工作：制定满足业主要求的总体数字化交付规定并在执行过程中针对各设计院提出的疑问做出解答;为参与项目的各家装置设计院提供各种软件的种子文件 和相关项目类库文件;协助业主对各设计院或供应商提供的交付内容做设计深度、完整性、相符性的审查和验收等工作;与业主一起选择交付的数据和文档所集成的平台，并与软件公司一起按照业主使用的习惯和需求进行数据库和程序界面的定制工作。

目前集团公司也已经于2019年出台了《石油化工工程数字化交付执行细则（试行）》。在这项新出台的工作标准中对数字化交付原则、职责分工、交付内容（包括三维模型深度、供应商交付深度、提交的工厂对象相关施工资料提交深度）、交付质量控制和相关的知识产权保护做了详细的定义和解释。并且在从2019年开始执行的各个系统内项目中开始加入了数字化交付的要求，可见集团公司对于石油化工工程数字化交付和后续的智慧化工厂建设的重视程度和远见。所以作为现代化的工程企业，更需要积极开始研究，如何在采购、设计以及施工阶段开展数字化工厂建设，不仅能将有效的数据提供给业主日后使用，同时在设计和建设过程中更有效的利用这些数据给工程建设增加更多的便利性和可控性。工程设计中数字化的道路任重而道远。

参考文献：

[1]寿海涛.数字化工厂与数字化交付[J].石油化工设计，2017， 34（1）：44-47.

[2]曹建新.浅谈化工工程项目数字化交付设计[J].天津化工，2019，33（4）：69-72.