《石油化工工程数字化交付标准》解析与实施_张华.pdf
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1、标准规范石油化工设计PetrochemicalDesign2023,40(2)47 52 石油化工工程数字化交付标准 解析与实施张华,罗那(中国石化工程建设有限公司,北京 100101)摘要:从智能工厂建设需求出发,通过对智能工厂建设的难点和企业数字化工厂建设现状的分析,探讨石油化工工程数字化交付标准编制的目标、意义和内容,并探索数字化交付标准在工程项目的实施过程及实施效果。数字化交付标准的发布实施,为所有的工程参与方提供了统一遵循,规范了交付内容和过程,保证了交付质量,降低了项目沟通成本、数据交换成本、信息收集和集成成本,缩短了数字化工厂建设周期,提高了资产管理效益。关键词:数字化数字化交付
2、数字化工厂doi:10 3969/j issn 1005 8168 2023 02 0111标准背景随着信息技术的发展,传统的基于文档的移交方式已不能适应工厂全生命周期信息管理的需求。为使信息成功从工程建设阶段传递到工厂运维阶段,需建立统一的工厂信息模型,通过实施数字化交付实现信息全生命周期管理。但是,国内石油化工行业实施数字化交付的工程项目很少,而且数字化交付的实施过程往往是根据业主的个性化需求定制开展,并没有统一的国家或行业的标准与规范,导致数字化交付的推广进展缓慢,交付的范围不一样、深度不统一,不利于行业数字化工厂建设的发展。因此需要编制数字化交付标准来统一技术要求,使数字化交付工作规范
3、1,这也是 石油化工工程数字化交付标准(下称数字化交付标准)编制的背景。2标准解析数字化交付标准 充分调研和分析了国内外数字化交付的现状和发展趋势,系统分析了石油化工工程数字化交付需求,并结合数字化工厂建设实践编制而成。该标准的实施,对规范交付内容和过程、提高交付质量和效率、降低交付成本、缩短数字化工厂建设周期等具有重要作用。2 1标准内容数字化交付标准 共分 7 章和 4 个附录,主要内容包括:总则、术语、基本规定、交付基础、交付内容与形式、交付过程、交付平台、附录 A 工厂分解结构及其与工厂对象和文档关联关系的数据结构、附录 B 类库数据结构、附录 C 典型的工厂对象类及属性、附录 D 典
4、型的文档交付内容等。为便于条款的理解,对重要条款编写了“条文说明”。2 2标准的创新点1)提出了工厂对象和类库的概念,定义了数字化工厂的涵义,并基于此,对企业的设备、管道和仪表等资产进行数字化和对象化,实现企业资产的科学分类和资产信息的结构化管理2。2)提出构建以工厂对象为核心,并自动建立各类交付信息(包括数据、文档、三维模型等)关联关系的信息模型和组织模式。该模型的主要内容包括:设计、采购和施工的相关信息,如竖向、平面、建构筑物、施工要求、设备选型以及三维模型及相关施工图等;制造厂提供的制造说明、制造图、质量验收以及制造成品的性能规格、标准等信息3;桩基工程、基础工程、建构筑物工程、安装工程
5、、调试工程以及质量监督的验收等信息;上收稿日期:2023 02 28。作者简介:张华,女,1996 年毕业于中国矿业大学(北京)机械设计及理论专业,硕士,现任数字工程部副主任,高级工程师,主要从事集成化设计、项目管理集成化及数字化交付方面的工 作。联 系 电 话:010 84878540;E mail:zhanghua sei sinopec com 48 石 油 化 工 设 计2023 年第 2 期(第 40 卷)述信息与工厂对象的关联关系。该信息模型破解了传统交付信息分散、与资产不能自动关联等难题。3)提出了工程项目数字化交付构建数字化工厂的方法和路径,确保交付信息的完整性、一致性和准确性
6、,为生产企业的数字化运维和智能工厂建设奠定坚实基础。4)提出了工程建设新模式,实现数字化工厂和物理工厂的同步建设、同步交付,促进工程建设供给侧的数字化变革。2 3解决的关键技术通常一个标准的产生是基于大量的实践基础制定的,而 数字化交付标准 是在深入研究有关资料、总结借鉴已有的经验和案例,在充分研讨未来发展方向的基础上编制而成,其解决了以下关键技术问题:1)数字化交付的定义;2)交付基础的研究和规定;3)信息模型的构成;4)类库的组织和内容;5)数据交付的内容和深度;6)文档交付的格式和内容;7)三维模型交付的范围和深度;8)数据、文档和三维模型之间的关联关系;9)交付的信息整合及校验;10)
7、交付平台的技术规定。3标准实施案例GB/T 512962018石油化工工程数字化交付标准4 发布后,加快了石油化工行业新建工程承包商首选数字化交付的步伐,即新建项目的业主纷纷提出了数字化交付的需求。举例:某工程是国内首个全面执行 数字化交付标准 并实现全厂正向数字化交付的项目。本文重点论述此项目建设过程中如何落地实施该项标准。3 1项目目标为使工程信息成功从建设阶段传递到工厂运维阶段,实现工厂信息全生命周期管理,确立了执行目标。1)各承包商在本项目需使用标准化、智能化的应用软件和系统,以保证项目顺利进行全面应用 数字化交付标准,并将其细化为一系列的数字化交付规定及程序,实现各个 EPC 承包商
8、交付数据的标准化。2)实现以设计为源头的正向数字化工厂建设,实现无缝、快捷、低成本的以工厂对象为核心的标准化的智能移交。3)通过数字化交付平台,构建以工厂对象为核心的信息组织模式,实现信息的智能关联和管理,为后续运维提供工程基础,方便运维期间工程数据的管理和查询。4)满足工程项目数字化交付需求的同时,满足向智能工厂拓展的需求,提升业主的生产、运维管理水平。3 2数字化交付规定及程序依据 数字化交付标准,编制了从交付策划、交付内容、交付过程管理到交付平台建设 4 个方面的项目数字化交付规定和程序 16 项,涵盖了项目数字化交付从策划、过程管理到交付验收的全过程管控。数字化交付规定及程序如表 1
9、所示。3 3数字化交付项目实施阶段3 3 1主要阶段划分数字化交付项目需要与项目总体统筹进度计划相匹配。图 1 列出了某炼化一体化项目与数字化交付各自的主要阶段工作和主要时间节点。3 3 2各阶段的主要工作内容1)前期策划阶段:此阶段主要由业主提出数字化交付的需求,包括项目数字化交付的范围、交付内容和未来应用需求等,数字化交付服务商负责依据 数字化交付标准 编制本项目数字化交付的相关规定和程序。2)技术准备阶段:主要是数字化交付服务商进行数字化交付规定和程序的发布、宣贯和培训;业主进行数字化交付平台相关软硬件的购置和准备;由选定的平台商进行数字化交付平台的安装和部署;与此同时,各个 EPC 承
10、包商需根据项目的总体计划细化负责范围的数字化交付详细执行计划。3)数据交付阶段:由数字化交付服务商和交付平台商共同针对项目需求,在交付平台上完成基础的配置、开发。在项目建设过程中,根据实际收到的设计、采购、施工数据调整先前的配置与开发内容,在工程项目的设计阶段,各承包商需将已完成的、具有典型代表性的、一部分设计数据(提交的数据种类应包括三维模型/PID/数据/文档),通过执行数字化交付过程进行预提交。使数字化2023 年第 2 期(第 40 卷)张华等石油化工工程数字化交付标准 解析与实施 49 交付服务商能够根据预提交的数据对各承包商所负责的不同装置的设计数据的合规性进行预先检查、评估与反馈
11、,以便及时发现并纠正当前存在的问题,减少后续返工。数字化交付服务商按照专业人员遵照各项规定和程序文件、交付执行计划和交付清单,利用数字化交付平台处理、发布、校验、整合各承包商预提交/正式的设计、采购、施工数据,并编制审核报告并反馈给各承包商。最终将通过审核确认认可的、正式的设计和采购及其施工数据发布至数字化交付平台成果库。此项工作是与设计数据开始预提交同步进行的。与所有阶段的数据交付同步进行。平台商商将根据此项工作,对数字化交付平台的配置、开发内容进行相应的调整。表 1数字化交付规定及程序说明序号文件名称说明1项目数字化交付策略定义某数字化交付项目的总体策略,是编制后续规定与程序文件的基础和指
12、导原则2项目数字化交付总体实施方案包括数字化交付项目的实施目标、组织机构及职责、工作范围、工作流程、进度计划等,指导项目具体实施3项目工厂对象分类及属性移交规范(类库)定义了工厂对象的“类”、属性、项目文档类型,以及类、属性、文档、计量单位间的关联关系的信息集合。类库为项目过程中保证不同承包商、不同系统间信息一致,提供了统一的信息交换基础4项目文档编码规定定义了工程项目中文档的命名编码规则5设备编码和命名规范定义了设备、电气、仪表及管道的编码规则6三维模型内容规定统一规定了某项目三维模型的内容和深度,明确各承包商在执行某项目时三维模型设计和交付时所应达到的标准。7智能 PID 规定承包商统一使
13、用的智能 PID 设计软件,并对工作方式、交付内容和交付时间等内容进行了规定8仪表内容规定统一定义了某项目仪表和控制系统部分数字化交付的内容和深度,明确各承包商在执行某项目时设计和交付时所应达到的标准9供应商数字化交付管理规定(供 EPC+供应商)规范并指导承包商及供应商开展数字化交付工作,使供应商提交的终版信息满足某一体化数字化交付项目管理要求10供应商数字化交付管理规定(仅供供应商)规范并指导供应商开展数字化交付工作,使供应商提交的终版信息满足某一体化数字化交付项目管理要求。此规定可直接作为招标的技术要求11项目文档交付内容规定统一定义了某项目交付文档的内容及格式要求12项目信息交付规定规
14、定交付的三维模型交付格式、文件命名规则等要求,定义了数据交付模板13项目数字化交付管理程序规定了数字化交付物的交付及管理流程、文档管理系统的应用要求等14数字化交付质量审核方案规定了对数字化交付项目质量管理规定和对数字化交付物的审核、反馈工作流程的定义说明15数字化交付验收方案规定了数字化交付项目完工验收的工作内容和相关规定16数字化交付平台的技术要求规定数字化交付平台的功能要求、架构要求、安全性、开放性等要求,满足平台招标图 1某炼化一体化项目数字化交付的主要阶段 50 石 油 化 工 设 计2023 年第 2 期(第 40 卷)4)项目验收阶段:验收工作由业主组织,分为交付内容的验收和交付
15、平台的验收。交付内容主要验收交付信息的完整性和一致性。平台商负责业主数字化平台的培训,编写并交付数字化平台手册,完成数字化交付平台迁移、文档管理系统迁移直到业主的数字化平台投入运行。最终由三方(业主、数字化交付服务商、数字化交付平台商)签署项目验收报告。3 4实施流程以 数字化交付标准 的交付流程为依据,将其细化为本项目的数字化交付执行过程,主要包括以下几个过程:1)提出数字化交付要求。业主对包括对数字化交付项目、项目规定、交付内容等提出要求。2)编制并发布移交规范。拿总院根据业主提出的要求,编制数字化交付项目的全部规定与程序文件,并发布给各承包商。3)准备交付内容。承包商根据数字化交付项目的
16、相关规定与程序文件的要求,准备合格的交付物。4)提交交付内容。承包商将准备好的交付物,上传至业主的文档管理系统的正确位置。同时,发送本次提交内容的交付清单给拿总院。5)交付进度控制。拿总院依据承包商提交的交付清单,检查业主文档管理系统中的文件。记录、跟踪信息交付进度,并根据需要更新维护交付进度计划。6)过程数据处理与发布。软件商利用接口软件、数据处理软件,处理业主文档管理系统中的承包商的原始交付数据,将处理结果发布至数字化交付平台过程库。7)质量控制与反馈过程。拿总院基于数字化交付平台的各项功能,检查过程库中的数据信息;检查文档管理系统中的原交付数据。判断承包商交付的数据是否符合数字化交付要求
17、。并整理编制质量审核报告,反馈给承包商,以便原提交方进行必要的修正。8)整改。承包商应根据质量审核报告的意见,及时对工程信息进行修正,之后再次提交修正的结果,从提交到修正,直至最终认可的过程可能涉及到多次的反复。9)成果数据处理与发布。在项目过程中经过拿总院质量审核,确认无误的最终版交付物,由软件商使用数据处理与发布工具,发布至数字化交付平台的成果库。成果库是未来交付给业主的数字化工厂的基础。10)交付数字化工厂。拿总院在数字化交付平台成果库的基础上,执行数字化交付项目的完工验收与交接工作,向业主交付一套完整、有效、准确的数字化工厂。11)培训。软件商为业主培训数字化工厂的管理、维护和使用技能
18、。3 5数字化交付平台数字化交付平台是承载所有承包商按照交付规定进行数字化交付信息导入、信息整合、完整性、一致性校验和展示的平台,数字化交付平台部署方案如图 2 所示。承包商使用的设计软件工具的类型和版本应在项目策划时进行规定。图 2数字化交付平台部署示意2023 年第 2 期(第 40 卷)张华等石油化工工程数字化交付标准 解析与实施 51 3 6质量保证为保障数字化交付信息的质量,数字化交付服务商收到承包商提交的工程信息后,组织审核人员对所收到的信息进行质量检查,生成检查报告,并将检查报告反馈给提交信息的承包商。承包商根据检查报告,及时对工程信息进行修正后,再次提交修正的结果。这一过程往往
19、涉及到多次反复,直至最后提交无误。3 7实施效果某炼化一体化项目实现了以设计为源头、全厂性(31 套装置、100 多个单元)的正向数字化交付,该项目涉及 12 家 EPC 承包商,交付信息涵盖了 3 700 多张 PID 图、156 套三维模型、近 5 万台设备、10 万多台仪表、9 万多条管道、216 万多道焊口的数据,2 万多份供应商文档及 7 万多份竣工图,基于工厂对象建立了 580 多万条关联关系。项目实施过程促进了从设计方到供应商、再到施工方的全产业链的数字化和上下游联动,实现了设备主数据和特性数据从供应商到业主的无损交付,建立了数字化交付平台,并实现与 EM 设备管理系统、4D 管
20、道焊接管理系统、电子文档管理系统、态势感知系统等平台的集成,打破了不同系统之间的信息孤岛,为智能工厂建设提供了扎实的海量数据信息基础,构建了工程建设新模式,为业主带来潜在的经济效益和开拓创新的社会效益。在数字化交付平台中,用户可浏览全厂三维模型,基于三维模型生成图形化报告,实现智能PID 和三维模型的二三维联动。从设备位号出发,利用信息地图,用户可快速查看所有该位号相关的数据,包括厂家资料、设备数据表、图纸、检验报告等信息。此外,基于 4D 管道焊接管理系统返回的数据,用户还可在交付平台中浏览焊缝管理相关数据,图 3 所示为某炼化一体化项目数字化交付的成果展示。业主借助数字化交付成果,并进一步
21、深化应用,可实现管理信息 4D 显示、应急预案推送、事故模拟等功能。图 3某项目数字化交付成果展示3 8项目小结通过在某项目全面实施石油化工工程数字化交付标准,使得项目的承包商、供应商、施工单位均按照制定的数字化交付规定和相关程序开展工作,按照项目进度和质量要求提交相应的数字化交付内容。标准的实施大幅提高了交付质量和效率,保证了数字化交付顺利进行,避免了传统工程建设模式中的逆向建模等工作,降低了数据交换成本、项目沟通成本、信息收集和集成成本,缩短了数字化工厂建设周期,提高了资产管理效益,取得了显著的经济效益。4标准的意义一个大型石化工程项目,都有十多家工程承包商,上百家工程供应商,本标准的发布
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