数字化赋能镇海炼化项目完美收官

田永强 蒋 波 杨一清

中石化广州工程有限公司 广东 广州 510000

镇海炼化炼油老区乙烯原料适应性改造项目400 万t/ a加氢裂化装置是目前国内单系列规模最大的加氢裂化装置，于2020 年2 月29 日 开工，2021 年9月30 日中交，首次实现数字工厂和物理工厂同步建设、同时交付。

2021 年11 月20 日，由中石化广州工程公司EPC 总承包建设的镇海炼化炼油老区乙烯原料适应性改造项目400 万t/ a 加氢裂化装置（以下简称：镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置）投料试车成功。

该装置是目前国内单系列规模最大的加氢裂化装置，于2020 年2 月29 日开工，2021 年9 月30 日中交，采用中国石化自主知识产权的加氢裂化成套工艺技术，原料中柴油掺炼比例高达37.5%，主要产品包括轻石脑油、重石脑油、航煤等。装置投产后，可为乙烯装置提供优质石脑油原料，有效降低柴汽比，为镇海炼化调整产品结构发挥重要作用。

镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置建设过程中的技术进步硕果累累，其中主要设备实现了国产化；重型加氢反应器实现轻量化；采用重叠布置的高效缠绕管换热器节省了布置空间，减少了高压管道和阀门的数量；装置采用的一体化循环氢脱硫工艺及工程专利技术，节省了大直径外挂循环氢管线，大大削减设备管线投资；设计紧凑，占地仅为同等规模装置的一半。装置的建造技术达到了国际先进水平。

中石化广州工程公司在该装置的建造过程中，熟练运用前沿数字化技术，从工程设计、工程管理，到数字化交付都取得了重要突破，成为中国石化推动工程建设数字化、成果交付数字化、工厂运营数字化进程中的一个里程碑，也是该装置建设技术进步中的最大亮点。

1 数字化赋能项目建造

1.1 工程设计数字化

1.1.1 以集成化协同设计引领

工程建设过程中所产生的信息量巨大，随着建设项目大型化、集约化程度加深，建设项目涉及的数据量呈分散化、复杂化的发展趋势。传统的EPC 项目设计模式需各设计对象通过纸质或电子文档进行数据传递，再人工整合到设计文件中，降低了工作效率及准确性。针对这种情况，镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置采用集成化协同设计实现设计协同与设计优化。

集成化协同设计是基于数据库管理平台的一种专业工程设计模式。其中，专业间数据传递可以根据业务需要进行权限分配，通过数字化管理，实现各部门各专业人员在信息平台的高效交互和资源共享，最大程度地控制了成本，提高了效益。当专业间数据出现不一致时，系统的一致性检查功能可以及时对数据内容进行修正，保证数据质量，将问题解决在设计阶段，避免了后期由于设计变更产生的数据混乱，提高了设计成品文件的质量。

数字化广泛应用是400万t/ a 加氢裂化装置建设中的最大亮点。图为项目itwins平台的三维效果图

1.1.2 数字化协同设计贯穿各专业

在镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置设计阶段，工艺专业采用COMOS、智能PID 进行二维协同设计，方便了现场施工、管道报验及数字化交付，以及EM 数据的数字化交付，提升了各专业间的协同设计和数字化交付水平。

管道专业充分利用经验，引领三维协同设计，助力设计加速，为下游专业创造有利条件。平面布置多方案比选，较同类装置节省用地约40%，优化管道布置，节省了大量材料，并实现了地下管道的“0”变更。

设备专业采用除高压设备外的全三维设计，中低压塔、容器全部采用XVESSEL 智能软件出图，大大提高工作效率，较以往缩短设计周期约1～2 个月；塔器容器三维模型和图纸同步完成，提高了PDMS 模型的准确性，为项目数字化交付奠定了基础；所有生根于设备的平台梯子采用探索者智能软件出图，工作效率提高20%，较以往节省300 人工时。

自控专业针对镇海炼化管理细、要求高的特点，细致耐心地反复与业主沟通技术协议，并采用COMOS IC 进行二维协同设计；结构专业主动作为，充分利用三维设计软件，优化设计输入和输出，通过反复建模核算，使整体用钢量大幅减少。

1.2 施工管理数字化

在项目建设过程中，中石化广州工程积极利用数字化交付进行项目的采购和施工管理。

1.2.1 4D 管道施工管理

承包商采用PDMS 生成的IDF 文件，在系统直接进行管道施工管理工作。

工艺管道试压工作曾一度缓慢，制约因素就是管道焊接和检测。项目采用镇海炼化管道施工管理平台对施工现场所有管道焊接数据进行数字化统一管理和操作。镇海项目的管道施工管理系统采用可视化管道施工管理，在系统中自动进行焊缝检验批划分和抽样委托检测等工作。业主、监理、总包、安装及检测单位均共同使用该平台深度实施管道施工质量的过程控制。

以往项目在没有二次设计软件帮助的情况下，焊口库的建立和单线图材料库的建立需要耗费大量的人力和时间。该项目通过二次设计软件后，节省约整个项目技术管理团队1～2 个月的管道前期基础数据录入时间，保证了焊接接头抽样的公正性和代表性，符合规范要求，同时又减少了人为报验检验批和监理点口环节，提高了工作效率。

1.2.2 三维仿真提高可施工性

承包商根据镇海项目现场可施工性研究的需要，利用项目三维工厂模型，进行三维可施工性、大件吊装、检维修研究，提高了施工可行性评估的准确性和直观性。

1.3 项目管理数字化

以PROJECT ZOO、SP MATERIAL、P6、DOCUMENTUM 分别为项目、材料、进度、文档管理平台，有效提升了工程设计的数字化和协同化。

1.3.1 项目管理标准化

通过项目集中管控平台Project ZOO, 实现综合管理，以及合同、材料、进度等在线管理，实现项目报告信息填报标准化；人力资源库、资产管理信息数据库标准化；项目人工时数据累计、汇总自动化；项目各类工作流在线生成，传递、处理、保存全过程电子化，实现项目管理体系文件和项目管理软件的互通。

通过进度控制软件P6 完成进度计划管理及资源费用管理等工作，加强了相关程序应用插件与项目管理所需功能关联，完成进度计划管理及资源费用管理等工作，实现了项目管理的规范化、精细化、数据化。

1.3.2 项目文档规范化

通过文档管控平台Documentum + 供应商文档云平台（iTWins平台），实现了项目全过程的文档管理，包括设计过程文档、设计存档文档、竣工图文档、供应商文档、施工文档等。以项目文档管理规定及项目文档数字化交付规定为基础，通过数字化交付管控平台，进行供应商随机资料的整理、管理和交付；通过文档管理软件Documentum，以项目提供的交工技术文件成册结构为基础，完成了项目交工技术文件电子版存放文件夹架构的定制和搭建。成功推动了Documentum 等电子文档管理系统（EDMS)与Project ZOO 交工技术文件预估目录联动，构建了基于Documentum 和Project ZOO 平台文档管理系统，实现了交工技术文件过程交付检测和文档生成、传递、处理、保存等全过程的电子化，减少了不必要的纸板文件数量。

1.4 材料管理数字化

承包商采用先进的材料管理系统Smart Plant Materials，实现项目设备材料的询价、请购、评标、采买、催交、物流、接收、仓管和发料等全过程管理，确保了材料采购和控制的准确性。

基于材料协同管理软件《供货商放行单应用程序》及《现场发料应用程序》实现材料收发统筹管理，实现项目相关管理人员在Smart Plant Materials 软件内审批供货商发货清单及施工分包商材料需求计划。以此达到供货商发货清单及施工分包商材料需求计划的格式规范化及流程审批高效化，供货商、施工分包商、与项目相关管理人员在同一数据库的不同界面进行协同工作，实现总承包项目对材料到货接收及发放的统筹管理。

承包商采用Marian 和三维模型相结合的方式，通过将三维模型管道各类参数自动导入Marian 系统，满足或实现施工管理及项目收尾阶段实物清单交付的需求。

2 两大突破

2.1 多专业模型审查优化设计开创先河

镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置项目为中石化广州工程在国内项目第一次正式进行多专业联合模型审查的项目。

管道设计、自控、电气、电信、设备、机械、加热炉和结构等专业三维协同设计采用PDMS+XVessel+ 探索者平台梯子软件+ 探索者结构设计软件+Tekla 等辅助设计软件和三维建模软件相结合的设计思路，进行三维模型的碰撞检查和三维会签，努力提高建模的准确性和可施工性，通过严格的模型审查，把问题低成本“扼杀”在电脑端，而不是高成本的现场“返工”。

在该项目中，以管道专业及结构专业为主，组织管道、结构、仪表、电气、加热炉等专业先后进行了16 次地上全部管架、构架及埋地部分的模型碰撞检查。模型审查按分区进行，对各专业间的碰撞问题及布置合理性等情况进行了审查，共形成审查报告及追踪报表各10 份、审查意见271 条，并跟踪落实整改情况。

通过镇海炼化400 万t/ a 加氢裂化装置项目的探索实践，多专业联合模型审查的意义凸显：一是能在设计阶段发现专业内部和专业间的碰撞问题，极大减少、消除现场问题，提高施工进度及减少施工费用；二是能优化设计，在模型审查过程中各专业相互协商，可以采取一些优化方案代替原有方案，节省投资；三是能协同各专业间的设计，使设计更加合理、美观。例如模型审查对仪表槽盒、电缆槽盒及管道的布置、走向进行综合型规划、布局，避免了仪表槽盒、电缆槽盒阻挡走道的情况；四是配合优化、完善数字化工作，使模型与现场实际吻合。

与物理工厂同时交付的数字化工厂。“数字孪生”已在400 万t/ a 加氢裂化装置中实现。

2.2 数字化管控及交付一体化平台助力数字化交付

为了实现工程项目协同高效管控，中石化广州工程积极顺应集团公司“两化融合”方向，在充分利用既有信息化建设成果的基础上，基于镇海项目与各专业室进行多次讨论调研，与网络公司联合开发项目数字化管控及交付一体化平台，实现了工程建设项目的数据资产治理和数字化交付的协同管控。

该管控平台按照数据+ 平台+ 应用的模式，持续推进数据管理、文档管理、三维模型管理在项目实施过程中的数字化、集成化应用，破解了不同系统之间互相调用数据不便的痼疾，减少了交付过程中的信息流转，可实现点对点的数据交付、验证、修改，实现了供应商数据交付模式的拓展升级。

通过数字化交付平台，中石化广州工程不仅把模型、数据、文档交付给业主，还帮业主进行各种模型真实性检查、工厂对象文件属性及关联建立、数据录入和检验，导入EM 系统等，为业主后续开发智能工厂打下坚实基础。以文档为例，用户仅需上传文档并填写文档版本、文档发布日期，其余由平台自动生成，实现项目全文档编号的统一规范。

数字化交付平台的应用开创了全新的交付模式，通过对模型、数据、文档的关联管理以及供应商的管理，有效提高数据质量，缩短交付周期，形成跨部门、跨专业、跨领域的数据资源一体化管理；通过对数据进行规范授权，分级分类、融合贯通、灵活获取，实现设计、供应商等多方数据信息在平台的流转，将人工输入数据改为根据制定好的数据采集模板导入数据，将供应商图纸等资料的审核由人工分发升级为直接在平台上进行，减少了信息中转耗费的人力及时间，大幅度提高工作效率，并为业主提供了更准确完备的数据，满足“一次录入，共享应用”，确保了项目的执行效果，提升了项目创效水平，实现了系统登录到“一处”、数据汇聚到“一库”、数字化交付最终形成的交付信息与建成的实体工厂和竣工资料完全一致建设目标，强化了企业核心竞争力和面向未来的可持续发展能力，为后续智能工厂的建设打下了基础。

3 迎接挑战 奋勇争先

中石化广州工程是集专利商和工程总承包商于一体的高新科技企业，在石油化工工程建设领域深耕五十多年。自成立以来，完成国内外石油炼制、石油化工领域的工厂、装置、油库、长输管道及市政设施等大中型工程建设项目任务1000 多项，业绩遍布亚、欧、非等国家和地区。

从2014 年工信部智能制造示范项目九江石化“石化智能工厂”开始，在8年时间里中石化广州工程已陆续完成包括科威特、镇海加氢裂化等一系列大型项目的数字化交付工作，完全拥有从流程工业单套装置到智能工厂全厂的数字化交付实力，在打造“平台+ 数据+ 服务”项目管理新业态中积累了宝贵的经验。

数字化交付是工程公司各专业在数字化模型中协同作业的结果，数字化交付的实施要求工程建设单位转变工作模式，将种子文件、作业体系与数字化业务相统一，做到工程信息和交付物的数字化管理，在优化物理工厂实际运营状态的同时，实现工程信息资产的高效利用。

工程数字化，已经从当年工程总承包合同中的几项条款到独立的项目合同，不仅是工作量增大、交付深度的变化，而且是责任与服务意识的增强。中石化广州工程将以打造工程综合服务商为目标，全力推动数字化交付从赋能智能工厂建设向商业合作模式转型，打造新的高端服务模式，实现数字化转型融合发展，向建设成为世界领先的先导性能源化工工程公司的目标不懈努力！