数字化交付在化工工程设计中的应用--中国期刊网

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数字化交付在化工工程设计中的应用

发表时间：2021/4/21 来源：《基层建设》2020年第33期作者：韩庆茹

[导读] 摘要:随着工业4.0战略的推进，越来越多的石化企业开始向数字化工厂转型，而数字化交付则是建立数字化工厂的第一步。

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        摘要:随着工业4.0战略的推进，越来越多的石化企业开始向数字化工厂转型，而数字化交付则是建立数字化工厂的第一步。2018年3月，《石油化工工程数字化交付标准GB/T51296—2018》正式颁布实施，采用数字化交付从形式和内容上得到了规范。所谓数字化交付是指: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、信息交付方案制定、信息整合与校验、信息移交和信息验收。
        关键词：数字化交付；化工工程设计；交付平台
        引言
        数字化交付指以工厂对象为核心，对工程项目建设阶段产生静态信息进行数字化创建直至移交的工作过程。社会经济和信息化技术的发展，促进了智慧工厂、数字化工厂需求的不断提高，工厂数字化交付以及建设数字化工厂是国内外化工行业的发展趋势。数字化交付方式在石油化工工程设计领域逐步开始应用，很多工程公司都已经在数字化交付方面积累了一些经验，初步具备数字化交付能力。数字化交付逐步成为工程公司承接工厂项目的必备条件。在发展工业4.0 和智能化工厂的今天，石油化工领域的传统纸质的交付已经不能满足需要。作为承建工厂的工程公司，其工作内容之一就是充分利用数字化和智能时代的技术发展提供的便利条件，满足业主日益增长的智能化需求。实现数字化交付，提高化工工程设计行业及业主信息管理整体水平，已经成为化工工程设计行业发展关注的焦点之一。
        1 常见项目设计文件移交
        目前传统的项目设计文件移交是在设计完成后，工程公司将全部图纸以PDF格式交付业主，比如工艺专业的PID、管道专业的管道平面图和空视图、仪表专业的仪表数据表等。实际只是把原来的纸版文件扫描成电子版，并不能起到信息集成，实时更新的作用。PID作为工艺专业的重要指导文件，如果只有PDF文件，业主无法进行编辑，虽然后期可以将PDF插入至Auto CAD中进行修改，或者直接在PDF文件上进行修改，但是版次控制，图面修改困难，并且重新输出的图纸清晰度不高。现场进行管道修改时，因为只有管道平面图和空视图，不能直观了解管道的具体位置和走向，一些尺寸进行现场测量也很困难。虽然部分业主能够从工程公司拿到施工版模型文件如Smart PlantＲe-view，但由于只能查阅不能修改，现场进行的改造不能及时反映到三维模型中，使可视化模型与现场实际情况偏差越来越大而失去可参考性。随着改造项目的增加，在相同或相近位置进行的改造会越来越多，现场可用的管位越来越少，而全厂却没有一个可供查询的系统，每一次改造，每一次施工，都必须根据当时现场的情况开展工作。
        2 优势
        与传统的纸质项目交付方式相比，数字化交付方式具有很大的优势：一是便于数据集成、规范化、集成化和EPC优化管理。目前，数字平台软件的设计效率虽然没有得到明显的提高，但可以提高设计质量，满足业主的要求，适应时代的发展，提高企业的市场占有率，增强市场竞争力。其次，该数字化系统利用可视化三维模型可以显著提高施工可行性评价的准确性，大大提高施工阶段现场施工管理的效率，从而减少施工差错和返工，缩短工期，节约工程量成本。第三，数字化传递载体在数据集成、检索和提取方面具有很大的优势，为企业的后期运营和维护提供了极大的便利。它可以有效地降低成本，提高管理效率。同时，有足够的数据信息作为依据，为工厂的后期发展提供保障。据统计，数字化平台应用后，在工程建设阶段，有助于消除订单中10%-20%的材料剩余消耗，将因工程变更造成工期延误造成的经济损失风险降低20%；在全厂大修及改扩建期间，可多方配合，对方案进行深度优化，缩短停车时间，在运行维护阶段可节约10%-15%，年运行维护费用可节约4%-7%，20年节约费用相当于建造新工厂。

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        3 应用
        3.1 文档一体化系统和数字化工程信息系统
        全厂拥有两套相对独立的文档控制系统对电子文档进行分类控制。其中文档一体化系统主要用于发布正式文件，并将文件分类别、分装置、分版次按照文件代码进行归类存放，文件均为PDF版本，供全厂读取使用。而数字化工程信息系统(AVEVA NET)主要存放原始设计资料，包括设备数据表、计算书、询价文件、中间文件以及厂商资料(包括产品手册、检验记录、合格证明等资料)。在系统中，只要输入设备位号或者仪表位号就可以将上述所有资料关联起来，非常便于对单台设备、仪表进行全方位了解和查询。该系统可与Intergraph公司的Microstation平台建立通讯，可以直接调用SPPID和PDS中的PID和管道模型供用户浏览。在后续改造过程中，查询竣工资料、复用过往设计、跟踪改造进度都可以通过这两套系统的交叉使用快速得到准确的信息。
        3.2 数字化交付实施
        在工程项目建设的过程中，项目单位在设计时，首先，要确定项目建设的总体目标，项目工程建设主要是使用三维设计手段，构建起信息化三维模型来实现工程全周期的数字化工程。同时，还需要进行数据需求调研，制定数据接收规范。本文以化工设计为例，原则上参照CHIFOS-Capital Facilities Information Handover Specification（资产设施信息交付规范）或者GB/T 51296—2018《石油化工工程数字化交付标准》来建立数字化交付系统。交付采取循序渐进的方案：初步交付包括主结构等；中期交付包括细化设备等；后期交付包括所有管线仪表等；竣工交付业主要求及竣工图等。其次，项目单位需要根据工程建设的现有资料，建立起完善的项目数字化信息模型，为项目工程建设的可视化管理提供支持。要以完善数据库为中心，将原本的二维管理模式所产生的所有数据文档，与三维数字化模型联系起来，为工程项目的运行提供数据支持。
        3.3 PDS运行
        PDS自移交业主以来，一直随着全厂改造维护项目的进行不断修改完善。针对现场进行的改造项目，现场管道设计人员直接在PDS中对模型进行编辑修改，随时生成Smart PlantＲeview邀请工艺专家、装置工程师、现场操作人员一起进行模型审查，就改造的管道设计方案从工艺和现场操作的角度提出专业意见，让管道设计更贴合实际生产工艺的需要。改造项目中，当施工人员遇到施工中不清楚的地方时，也可以随时到设计人员的电脑上查看模型，避免误解，保证施工的正确性；在项目实施阶段，设备模型和管道模型均会根据终版厂商资料进行更新，以保证和现场情况一致。对于大型改造或扩建项目，管道模型的修改可以要求设计单位派驻设计人员进行现场设计，也可以由设计单位在其公司所在地完成建模工作后，将模型合并至现场总模型库中。另外，现场操作人员可以通过数字化工程信息系统实时查看所管理区域的SPR模型，与巡线时发现的实际安装情况进行对比，发现不一致的地方可以立即通知设计人员进行修改。
        结束语
        数字化交付是数字化工厂和智能工厂的基础，其核心是数据的电子交付。需要对原有的工程建设执行模式、工作流程以及工厂管理模式进行根本性的调整。
        参考文献
        [1] 田文涛等. 三维数字化移交技术在化工工程设计中的应用[J]. 化工设计，2015, 25 (2): 23-26.
        [2] 杨继业,李健,王春生.三维数字化智能化技术在输变电工程设计中的深化研究[J].电网与清洁能源,2018,34(5):13-18.