数字化交付技术在油库工程建设中的应用

2024-04-27陶建发曾勇昭刘华冰

化工管理 2024年9期

陶建发，曾勇昭，刘华冰

(中国石化销售股份有限公司广西石油分公司，广西南宁 530020)

0 引言

国家大力推动数字化建设和智能工厂建设[1]，数字化交付是构建数字化工厂过程的第一步，是实现智能工厂、智能制造的重要数据来源及数据基础。

近年来，工程建设行业数字化交付技术迅猛发展。GB/T 32575—2016《发电工程数据移交》、GB/T 51296—2018《石油化工工程数字化交付标准》和GB/T 51301—2018《建筑信息模型设计交付标准》的相继发布，开启了电力、石化、建筑行业工程建设的数字化交付时代[2-4]。数字化交付是设计成果交付的升级，是工程技术服务的延伸，是建设数字化工厂的基础。

油库工程建设的数字化交付及数字油库的创建是石油化工行业数字化建设的重要组成部分，但关于油库数字化交付及数字化油库应用的文献报道较少。提升油库工程的数字化水平对提升整个石油化工行业的数字化水平具有重要意义。

1 油库数字化交付的意义、范围

油库数字化交付是构建数字孪生油库的必经之路[5]。数字油库在解决传统信息收集、存储、检索、应用方面的困难具有优势。以数字油库为基础还能进一步开发智能应用，如数字化的资产管理、应急演练模拟、油库运维辅助、模拟培训、隐蔽工程信息管理等，能生动、形象展现油库全貌与细节，能够最大限度地提升油库管理水平，为提高油库安全管理水平提供可能，为减员增效创造必要条件。

油库数字化交付的内容包括数据、文档和三维模型，使油库对象与数据、油库对象与文档、油库对象与三维模型等的不同信息之间建立关联关系。数据包括油库对象属性的值和计量单位等信息，油库对象的数据内容涵盖设计、采购、施工、运维等阶段的基本信息。油库数字化交付采用交付平台移交方式，并符合平台信息组织方式和约定的组织规则[3]。

2 油库数字化交付规范的要求

国家为了规范工程建设数字化交付工作，满足建设单位数字化工厂建设的需要，确保交付信息完整性、准确性和一致性的质量要求，发布了GB/T 51296—2018《石油化工工程数字化交付标准》；中国石化集团公司于2019 年发布《石油化工工程数字化交付执行细则(试行)》(SPMP-STD-EM 2015—2019)。

数字化交付应涵盖三维模型、智能P&ID、油库对象属性、资料文档，并以交付平台为工具实现特定的关联、应用。数字化交付应涵盖设计、采购、施工等相关基本信息。

3 油库数字化交付的开展思路

3.1 油库数字化交付信息规范

当前在实施数字化交付工程实例中存在如下问题：各设计分包商使用的三维元件库不同，相同类型设备、设施的外形不统一；各设计分包商使用的二维图例不同，相同类型设备、设施的符号不统一；各分包商使用不同的命名规则来命名设备、设施编号和文档编号；各设计分包商提供的设备、设施的属性不统一，可能也不完整；各设计分包商提供的工程材料编码不统一，运维期资源管理很困难。因此，销售系统油库数字化交付统一标准的制定将有利于数字油库信息的传递、使用，同时提高数字化油库开发利用价值。

当前针对销售系统油库数字化交付在遵守标准的基础上，增强油库项目数字交付的针对性，进而使得数字化油库集群之间有了统一的标准，为各省份乃至销售系统总部强化对各省份油库的统一管理将起到重要作用。

3.2 油库数字化交付信息来源

油库数字化交付信息来源包括大量的普通电子版，含二维模型、三维模型、分包商的工程信息、油库专业化系统(实时)产生的信息等。各种形式的信息宜通过数字化交付平台进行整合、并建立起与油库对象之间的关联。

对于已建成油库在数字化孪生中宜采用激光扫描逆向建模与根据竣工资料、供应商资料、运维数据等通过数字化交付平台进行整合的模式进行数字油库的补建。

油库数字化交付信息来源主要包括工程信息、工厂信息和可视化的辅助信息，这些信息均以设备、设施(即油库对象)为核心。

3.3 油库数字化交付信息管理

传统交付中一般的文档管理方式不符合运维基于设备、设施的管理需要；来自不同系统的信息格式很多，很多信息的浏览需要专业化工具支持；不具备信息的检索和查询功能；不支持文档、数据、权限的工作流程控制；不支持辅助业务的执行；信息的变更不能与业务过程相关联。

上述传统交付方式的痛点在数字化交付中都需要得到解决。通过数字化交付平台的整合，实现来自不同系统信息的方便浏览，实现信息的方便检索和查询，支持文档、数据和权限的工作流程控制，并支持辅助业务的执行，实现与业务过程的关联。更重要的是，基于数字化交付建立起的数字油库，应能为后期的智能应用开发提供平台和基础。

3.4 数字化交付的工作流程

油库数字化交付主要内容、工作流程主要包括建立在统一信息标准上的信息处理、信息模型交付、数字化油库模型的建立(静态模型)等环节。

在油库数字化模型基础上，通过智能油库的开发，可以实现对油库运维等动态信息的集成，进而实现数字油库的智能应用。

4 数字化交付在油库项目上应用研究

对建设期的数字化油库而言，设计、材料采购、施工、完工试运等工程信息通过数字化交付平台实现信息的集成，建立静态的数字化资产模型，进而为工程实现辅助设计管理、辅助材料采购、辅助施工管理。对于运维期的数字油库而言，通过数字化交付平台实现信息监控与控制、运营等油库数据的集成，以形成动态运维期数字化模型，进而实现油库信息的维护、辅助运维管理、培训模拟、模拟应急演练、智能巡检管理、保养管理、维修管理、应急管理和实时监控等智能应用。基于信息化系统建设，通过数字化建设与信息化建设的深度融合，有望实现智慧油库。

4.1 数字化交付提升设计管理中的应用

工艺设计、管道设计、土建建构设计、仪表电气设计以及其他专业的设计通过数字化的协同设计管理，在业务系统集成中形成数字资产模型。并在此基础上，实现设计计划管理、任务管理、设计沟通、设计数据管理和设计文档管理集成、实现设计可视化项目设计管理及设计信息资产管理。

4.2 数字化交付促进工程材料管理

工程项目的材料需求管理、材料请购管理、材料采购管理、材料催交催运管理、材料现场管理通过智能数字资产模型管理，形成涵盖业务审批管理、材料与财务集成管理、供应商管理的材料一体化监控管理系统。

4.3 数字化交付精益施工完工管理

施工工作包定义、施工合理性分析、预制建设过程管理、质量检验、建设完工管理等通过智能数字化交付平台集成形成包含施工分包管理、施工与成本集成管理、施工业务审批管理在内的综合可视化的施工监控管理系统。通过该管理系统实现施工过程资料交付和监控。

4.4 资产的智能数字化管理

在智能数字资产管理中，各设备设施作为虚拟资产应实现与智能工艺流程图(P&ID)、三维模型、模拟培训、全景图像、供应商资料、工艺安全性分析数据、实时生产数据、视频监控信息、资产变更维护信息、检修助手、生产工艺模拟优化等信息实时关联，并能随时调用。资产的智能数字化管理中，实现了对油库静态基础工程信息与油库动态运营数据的集成。

资产的智能数字化管理能够最大限度地提高油库设备管理、资产管理水平，进而提高油库运行和总体管理水平。

4.5 油库运维管理辅助

数字油库建设的重要目的在于辅助运行管理，而要实现油库生产管理，其中的储罐液位计量数据、机泵运行状态、收发油设施状态是至关重要的信息。在数字化油库辅助运维管理中，应将这些重要的信息集成进入数字油库中。此外，通过对液位监控信息、收发油设施监控管理应用智能分析报表功能，实现对油库运行状态的判断，并对出现的问题提出告警及处理提示。例如油库日进、出油量与库存油量的每日清点核算，偏差超过允许值时做出告警，提示运维人员第一时间采取相应的处置措施。

4.6 模拟培训

数字化油库具有与实际物理油库的一致性且形象生动，在实施模拟培训时具有直观、简单、高效的特点，其优势是其他培训方式难以达到的。此外对泵阀操作、收发油作业、油罐计量作业等还可以设置仿真模拟，对接受培训者实施模拟操作考核。数字化油库的培训功能对提高培训的效率和效果是显而易见的。

4.7 巡检管理

在数字油库中设置巡检线路，并在巡检线路中的关键设备设施附近设置打卡点，巡检系统实时将打卡点的巡检信息自动上传至数字油库中并形成巡检记录，油库的管理层可以通过调取智能油库中的巡检记录分析巡检异常并及时做出正确的处理。

此外借助摄像现场检测设备，也可以实现数字油库中巡检路线上相关设施设备外观、运行状态、检测报警信号等的在线检查，完成虚拟巡检。虚拟巡检的频次可以设置高一些，与实地选件智能记录相结合，进一步提升油库智能巡检管理水平。

4.8 保养管理和维修管理

在以油库对象为中心的数字化油库中，各关键设施设备的设计图纸、厂家信息及设施设备维修保养说明书、维修保养方法、维修保养记录等均能在数字油库中沉淀下来。对设施设备的保养周期、保养时间之间进行适当的关联，各类保养维修记录可生成数字化凭条，可实现设施设备保养提示功能。对设施设备保养时，还可调取数字油库中的相关维修保养方法、注意事项甚至播放厂家提供的维修保养操作视频。

维修保养管理对提升油库的设施设备管理水平具有重要的提升功能。

4.9 应急管理

在数字化油库中集成基于智能管理的应急指挥系统，集成库区生产、安全、设备等各业务域的数据，实现应急预案的自动提取，提高响应速度，借助移动终端、单兵视频等现场监控手段，远程实时了解现场信息，辅助应急决策。并通过全屏的功能将三维可视化系统展示在大屏幕上，为应急指挥提供必要的定位和显示支持。大屏显示的三维可视化系统与综合展示中的三维可视化系统功能保持完全一致，在大屏上同样可以实现交互浏览、生产管理、设备综合管理、HSE与事故应急管理以及综合管网管理等所有的功能。

4.10 实时监控中心

通过在数字油库中接入油库各视频监控信息，并将各摄像头在数字油库中的位置、实时监控画面等进行集成，能够构建起油库的监控中心。并通过接入可燃气体检测报警、周界报警等信息以及报警与周边摄像头的联动，实现油库的智能安防与监控，对提升油库的安全管理水平将起到重要作用。

5 油库前沿技术展望

基于数字化交付的数字油库建设已可实现对控制系统、信息系统、液位计量系统、阀控系统、发油控制系统、视频监控系统、可燃气体检测报警系统等油库各子系统的兼容并包，实现数字油库对物理油库的最大程度上的信息集成，并已能支持各种终端的便捷查询，让油库的管理者能迅速了解油库运维状态，并支持管理者及时线上沟通进行调度、应急指挥。

此外，对各级石油公司乃至总部级企业而言，建立并维护汽油的油库集群的需求较为迫切，也必将促使数字化智慧油库集群的诞生。