劉齊忠,林 融,蘭鴻森

(1.福建聯(lián)合石油化工有限公司一體化項目部,福建泉州 362800; 2.中國石化工程建設(shè)公司,北京 100101)

大型石化項目全廠自動化實施策略的選取

劉齊忠1,林 融2,蘭鴻森1

(1.福建聯(lián)合石油化工有限公司一體化項目部,福建泉州 362800; 2.中國石化工程建設(shè)公司,北京 100101)

隨著石化項目的大型化、一體化和智能化,對于大型石化項目的全廠自動化已普遍采用框架性協(xié)議項目實施策略。介紹并比較了幾種不同的全廠自動化項目實施策略的合同特點、優(yōu)缺點和實施內(nèi)容,并在選取理由、工作范圍、供貨范圍和實際項目實施的成功經(jīng)驗和不足的基礎(chǔ)上重點推薦了MICC策略,希望能給后續(xù)的全廠自動化項目實施的技術(shù)和管理人員提供有益幫助。

項目實施策略;主儀表供貨商;主儀表控制承包商

0 引 言

在20世紀80年代中期以前,全廠自動化設(shè)備主要以電動儀表和就地氣動執(zhí)行機構(gòu)為主(國外已出現(xiàn)二代DCS,但國內(nèi)石化企業(yè)還未引進),技術(shù)含量相對較低,項目相對較小且各裝置的儀表控制回路完全獨立,此時的項目儀表管理主要從屬于工藝和設(shè)備專業(yè),工作量相對較小。

到80年代末期至90年代末期,隨著第二代DCS的引進,石油化工裝置的自動控制水平和設(shè)備的復(fù)雜性均相應(yīng)提高,但由于此時的DCS仍為封閉式系統(tǒng),使得整個項目各包之間的儀表控制仍是獨立的。在項目實施的過程中全廠自動化的實施策略主要有兩種模式:由設(shè)計單位設(shè)計、業(yè)主采購、控制系統(tǒng)供應(yīng)商負責(zé)系統(tǒng)硬件集成及應(yīng)用軟件組態(tài)、施工單位負責(zé)實施(現(xiàn)場安裝、調(diào)試及開車保運等);由裝置設(shè)計、采購和實施承包商EPC負責(zé),采取交鑰匙模式。

21世紀初,一方面由于DCS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及FF現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟,使DCS網(wǎng)絡(luò)成為開放的系統(tǒng)且真正意義上實現(xiàn)了分散控制和集中管理;另一方面由于社會技術(shù)與經(jīng)濟發(fā)展的需要,石化項目也越來越向著大型化、一體化和智能化方向發(fā)展,從而使得全廠自動化設(shè)備的管理變得前所未有的復(fù)雜與困難。從已經(jīng)成功實施的幾個國內(nèi)大型合資項目來看,其全廠自動化均采用了框架性協(xié)議(又稱“保護傘協(xié)議”)的采購策略和相應(yīng)的項目實施策略,只是因各自需求和項目特色不同,具體形式和內(nèi)容各有不同而已。

下面將對國內(nèi)大型合資項目中采用的幾種項目實施策略進行簡要介紹,在此基礎(chǔ)上推薦出筆者認為最適用的實施策略,并介紹其詳細內(nèi)容、實施過程和應(yīng)用效果。

1 全廠自動化實施策略簡介

1.1 主儀表供貨商(MIV)

MIV,又稱主自動化供貨商,(MAV)與業(yè)主/ PMC簽訂一個框架協(xié)議(Framework Agreement),在此框架協(xié)議中規(guī)定供貨范圍內(nèi)的硬件、軟件及安裝材料的詳細規(guī)格、單價,以及系統(tǒng)工程、組態(tài)、培訓(xùn)及服務(wù)的人工時費單價。在項目實施階段,在此框架協(xié)議的基礎(chǔ)上由各個EPC承包商與MIV分別簽訂針對各個裝置或單元的供貨及服務(wù)合同。對于中心控制室(CCR)等公共部分另招EPC或由業(yè)主項目管理承包商(PMC)直接采購。MIV/MAV模式下業(yè)主/PMC-MIV-EPCs關(guān)系如圖1所示。

圖1 MIV/MAV項目相關(guān)合同關(guān)系

MIV策略的主要特點:MIV適用于中小型新建及改造項目。由于與各個 EPC有合同關(guān)系(多 EPC情況下),所以工程進度易于受控,業(yè)主/ PMC可不直接參與采購,人力負荷需求小;但由于在項目定義階段(前端工程設(shè)計FEED階段), MIV不介入項目設(shè)計,導(dǎo)致工程的標(biāo)準(zhǔn)化與一致性較主自動化承包商(MAC)差。不同EPC由于水平和設(shè)計風(fēng)格的不同或?qū)MC編寫的基礎(chǔ)設(shè)計文件的理解不同,導(dǎo)致設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,且因框架協(xié)議約束性較差,儀表自動化專業(yè)方面的預(yù)算不易控制。

1.2 主自動化承包商

MAC與業(yè)主/PMC簽訂一個全廠自動化總承包合同。在此總承包合同中規(guī)定了其供貨范圍內(nèi)的硬件、軟件及安裝材料的詳細規(guī)格、單價以及系統(tǒng)工程、組態(tài)、培訓(xùn)及服務(wù)的人工時費率。在項目實施階段,各個 EPC與MAC之間僅有文件和條件傳遞關(guān)系,無合同關(guān)系。CCR等公共部分則另招EPC或由業(yè)主/PMC直接采購。MAC模式下業(yè)主/PMC-MAC-EPCs關(guān)系如圖2所示。

MAC策略的主要特點:MAC適用于大型新建項目。在項目定義階段,MAC就介入項目設(shè)計,工程的標(biāo)準(zhǔn)化與一致性很好,且業(yè)主/PMC與MAC為單點合同,項目總投資易于受控;但由于MAC與各個EPC無合同關(guān)系,可能造成MAC與EPC之間的界面不清(在設(shè)計和軟件組態(tài)的資料交接、現(xiàn)場設(shè)備安裝、調(diào)試階段會出現(xiàn)糾紛),增大業(yè)主/PMC的協(xié)調(diào)工作量,影響工程進度,由于在項目FEED階段必須簽主合同,所以合同變更可能較多。

圖2 MAC項目相關(guān)合同關(guān)系

1.3 主儀表控制承包商

典型的主儀表控制承包商(MICC)策略是由業(yè)主/PMC在項目總體設(shè)計和FEED設(shè)計前期,通過招標(biāo)選定一家MICC,并與其簽訂一個針對全廠控制系統(tǒng)的公共部分(如中心控室內(nèi))的總承包合同(主合同)。在此總承包合同中規(guī)定了 DCS, SIS,FGS,PLC,MAS等控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)在CCR內(nèi)的硬件、軟件及安裝材料的詳細規(guī)格和總價以及系統(tǒng)工程、組態(tài)、培訓(xùn)及服務(wù)的人工時費總價。另外,還簽訂了針對各個裝置及單元內(nèi)DCS,SIS,FGS,PLC,MAS等控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)(在各個FAR內(nèi))及標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場儀表和閥門定位器(特別是FF儀表)的硬件、軟件及安裝材料的詳細規(guī)格和單價及總價和系統(tǒng)工程、組態(tài)、培訓(xùn)及服務(wù)的人工時費單價及總價的框架性協(xié)議。在項目實施階段,各個EPC與MICC在上述框架性協(xié)議的價格及條款基礎(chǔ)上再簽訂針對各個裝置和單元的分包合同。MICC模式下業(yè)主/PMC-MICC-EPCs關(guān)系如圖3所示。

圖3 MICC項目相關(guān)合同關(guān)系

MICC策略的主要特點:由于既介入 FEED階段的設(shè)計工作也與 EPC有合同,所以綜合了上述兩種策略的優(yōu)點——儀表控制設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化與一致性很好且工程進度易于受控,業(yè)主/PMC的協(xié)調(diào)工作量同MIV和MAC策略相比相對較小。由于在項目總體設(shè)計和FEED設(shè)計前期必須簽主合同,所以合同變更可能較多。

2 全廠自動化實施策略的選取

綜上所述,筆者認為可在上述三者中選取MICC作為大型合資項目的全廠自動化實施策略。

2.1 理 由

a)項目特點的要求。大型合資項目的設(shè)計、施工分別由多個國內(nèi)外的 EPC完成,若沒有一個MICC來協(xié)助業(yè)主/PMC統(tǒng)一管理,則很難保證儀表自動化專業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。另外,MICC在國外大型項目儀表自動化專業(yè)方面的管理和實施中已有相當(dāng)多的成功經(jīng)驗。

b)自動控制技術(shù)發(fā)展及工藝技術(shù)進步的要求。隨著石油化工裝置對自動控制水平的要求日益提高,儀表控制系統(tǒng)在項目投資中所占比例也日益增加,從而使得項目管理的難度增大。同時,各EPC對由MICC提供的DCS/FCS,SIS,FGS等控制系統(tǒng)及部分先進儀表控制設(shè)備的理解、設(shè)計經(jīng)驗水平不一致,有必要利用MICC在大型項目中儀表自動化專業(yè)方面的項目管理經(jīng)驗和最新的自動化設(shè)計應(yīng)用經(jīng)驗。

c)項目總體設(shè)計技術(shù)水平的要求。采用過程控制系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)(包括生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP)集成的“管控一體化”方案已是各項目總體規(guī)劃的必然選擇:過程控制系統(tǒng)(PCS)是由DCS/FCS,SIS,FGS,機組控制系統(tǒng)(CCS),機組狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)(MMS)等高度集成,并將全廠的生產(chǎn)過程信息集成于全廠的實時數(shù)據(jù)庫(RTDB)中,為MES和 ERP提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。由于PCS結(jié)構(gòu)復(fù)雜,各種接口界面種類繁多,數(shù)量巨大,為確保系統(tǒng)集成的無縫連接,需要有一個MICC來協(xié)助業(yè)主/PMC統(tǒng)一管理、實施。

d)國內(nèi)外項目執(zhí)行的經(jīng)驗。采用先進的自動化實施策略在國外已有很多成功的經(jīng)驗,在國內(nèi)已實施的3個大型合資項目使用了MIV或MAC策略,雖各有不足但總體上還是很成功的。

e)項目投產(chǎn)后的系統(tǒng)維護的要求。項目建成投產(chǎn)后儀表控制設(shè)備的維護區(qū)域和工作量將大大增加,要想減輕維護壓力只有在充分提高系統(tǒng)整體控制水平的基礎(chǔ)上保證儀表控制設(shè)備來源的單一化,盡可能地減少儀表控制設(shè)備的廠商數(shù)量。MICC可在項目實施階段協(xié)助業(yè)主確保項目控制標(biāo)準(zhǔn)的一致性,整合及優(yōu)化資源。在項目投產(chǎn)后既可減少維護工作量也能減少各種儀表控制設(shè)備的備品備件的投資。

f)該策略的可行性好。該方案理論上結(jié)合了MAC和MIV兩種模式的優(yōu)點,相互彌補了項目執(zhí)行過程中的缺陷。

1)在管理上,在FEED和詳細設(shè)計階段由于使用MICC在儀表自動化工程的進度和質(zhì)量控制等方面的功能,有利于儀表控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的一致性及設(shè)備型號的標(biāo)準(zhǔn)化,同時合理地控制了項目執(zhí)行進度。

2)由于EPC是按照MICC在FEED階段開發(fā)的功能設(shè)計規(guī)格書(FDS)及角色和職責(zé)中定義的工作范圍進行設(shè)計,且MICC參與EPC的詳細設(shè)計工作,避免了EPC在設(shè)計上的失誤,提高了設(shè)計質(zhì)量,有利于保證進度,適合于項目時間緊的特點。

3)由于MICC與EPC有合同關(guān)系,減少了管理界面。一方面使 EPC成為相關(guān)區(qū)域的總承包商,避免出現(xiàn)設(shè)計文件交接和設(shè)備調(diào)試及試運行階段的糾紛;另一方面,由于他們相互之間有合同約束,可保證項目執(zhí)行工期。

在FEED和詳細設(shè)計階段可能會出現(xiàn)MICC和PMC管理功能的少量重疊,但可以采用合理的合同策略(如實報實銷模式),細化合同要求來避免。

2.2 策 略

MICC的整個項目執(zhí)行過程可分為FEED和EPC兩個階段,EPC階段又可分為詳細設(shè)計和軟件組態(tài)、現(xiàn)場設(shè)備安裝、調(diào)試兩個階段。

a)FEED階段。承擔(dān)項目策劃工作和項目執(zhí)行計劃,列出其供貨范圍的詳細規(guī)格和單價以及系統(tǒng)工程、組態(tài)、培訓(xùn)及服務(wù)的人工時費率,負責(zé)過程控制系統(tǒng)FDS的編寫,編寫MICC和EPC在項目中的角色、職責(zé)及協(xié)助業(yè)主審查 EPC標(biāo)書中的相關(guān)報價等。

b)詳細設(shè)計階段。由業(yè)主、PMC和MICC根據(jù)FDS,項目技術(shù)規(guī)定及業(yè)主與EPC的合同條款進行對EPC的設(shè)計監(jiān)督和審查工作。MICC在儀表控制專業(yè)方面根據(jù)其制訂的由業(yè)主認可的項目執(zhí)行計劃及FDS協(xié)助 EPC的詳細設(shè)計工作。當(dāng)EPC與MICC簽訂供貨合同后,MICC按合同供貨和提供相關(guān)的技術(shù)服務(wù)。

c)軟件組態(tài)、現(xiàn)場設(shè)備安裝、調(diào)試階段。EPC作為所負責(zé)區(qū)域的總承包商負責(zé)完成設(shè)備安裝、調(diào)試等工作,MICC依據(jù)與業(yè)主和 EPC的合同負責(zé)供貨、硬件集成、軟件組態(tài)、現(xiàn)場服務(wù)和協(xié)助 EPC的工作,并提供技術(shù)培訓(xùn)及售后服務(wù)等。

2.3 MICC的供貨范圍及分包策略

a)供貨范圍。DCS,SIS,FGS,實時數(shù)據(jù)庫(RTDB)與第三方系統(tǒng)集成的接口軟件及其職責(zé)范圍內(nèi)的控制系統(tǒng)所需電/光纜,也包括部分現(xiàn)場儀表(如FF/HART現(xiàn)場總線變送器、FF/HART現(xiàn)場總線I/P定位器等)。

b)分包策略。對MICC供貨范圍以外的儀表控制設(shè)備建議采用如下策略。

1)對數(shù)量較大、技術(shù)復(fù)雜的儀表控制設(shè)備,如在線分析儀表、未隨機組成套的CCS,MMS,PLC等控制系統(tǒng)采用由業(yè)主/PMC統(tǒng)一簽訂框架協(xié)議。

2)對數(shù)量較小或數(shù)量較大但技術(shù)含量較低的其他儀表控制設(shè)備,如質(zhì)量儀表、熱電偶等檢測元件及特殊儀表控制設(shè)備,則由 EPC根據(jù)業(yè)主提供的供貨商名單招標(biāo)選取。

3 實施及應(yīng)用效果

上述項目全廠自動化實施策略是項目定義階段經(jīng)過深入細致地評估與論證后確定的,隨后于項目FEED階段前期,經(jīng)過網(wǎng)上公開招標(biāo)后選取了一家經(jīng)驗豐富的DCS生產(chǎn)廠商作為MICC。

3.1 項目實施

在MICC確定后,即開始編制相關(guān)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計文件、制訂項目執(zhí)行計劃、審查項目修訂技術(shù)規(guī)定、細化項目執(zhí)行策略、編制 EPC與MICC相關(guān)控制系統(tǒng)的詢價文件等工作并交業(yè)主/ PMC審查批準(zhǔn)。

在詳細設(shè)計階段,按照FEED階段制訂的項目執(zhí)行計劃和策略要求,協(xié)助EPC進行相關(guān)控制系統(tǒng)的詳細設(shè)計,協(xié)助業(yè)主審查EPC的相關(guān)詳細設(shè)計文件,向 EPC報價并進行技術(shù)澄清,在合同簽訂后則進行系統(tǒng)軟硬件采購、系統(tǒng)配置和軟件組態(tài),并通過 EPC協(xié)調(diào)第三方控制系統(tǒng)與DCS完成系統(tǒng)集成的通信測試,組織工廠驗收測試(FAT)。

在FA T完成后,則根據(jù) EPC的現(xiàn)場施工計劃,按要求將設(shè)備打包運至施工現(xiàn)場,負責(zé)設(shè)備安裝指導(dǎo),組織協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)上電、調(diào)試和現(xiàn)場驗收測試(SAT),配合EPC實施回路測試和聯(lián)調(diào),提供業(yè)主現(xiàn)場培訓(xùn)和開車保運服務(wù)等。

3.2 應(yīng)用效果

MICC經(jīng)過國內(nèi)某大型合資煉油化工一體化項目的實際檢驗,非常成功地實現(xiàn)了各種控制系統(tǒng)之間的無縫集成、完成了全廠自動化項目的實施和管理工作。

a)以DCS為基礎(chǔ)的過程控制系統(tǒng)集成、配置、軟件組態(tài)、系統(tǒng)調(diào)試、現(xiàn)場聯(lián)調(diào)和裝置開車均取得了圓滿的成功。

b)FF現(xiàn)場總線和 HART智能儀表在傳統(tǒng)DCS和FF現(xiàn)場總線系統(tǒng)兼容的情況下實現(xiàn)了完美的結(jié)合,在現(xiàn)場儀表調(diào)試和開車試運中幾乎沒有出現(xiàn)大的問題,為項目所有裝置、單元的一次開車成功提供了有力的保證。

c)充分發(fā)揮了MICC項目經(jīng)驗豐富、風(fēng)險防范意識強的優(yōu)勢,在FEED階段即對后續(xù)的項目實施進行了全面的分析評估,制訂了風(fēng)險防范措施;在FEED階段由根據(jù)各EPC包的具體實施情況及時發(fā)現(xiàn)問題并進行風(fēng)險預(yù)警,提請業(yè)主、EPC注意并及時解決。

d)MICC利用其豐富的技術(shù)資源優(yōu)勢,無論是在詳細設(shè)計還是在現(xiàn)場施工階段全力協(xié)助業(yè)主進行質(zhì)量控制(詳細設(shè)計圖紙審查、現(xiàn)場儀表設(shè)備安裝質(zhì)量檢查等),在保證了項目全廠自動化設(shè)計和施工質(zhì)量及項目標(biāo)準(zhǔn)化一致性的同時,很好地彌補了業(yè)主項目管理人力不足的缺點。

e)MICC根據(jù)框架性協(xié)議要求,為業(yè)主提供了極為周到的現(xiàn)場服務(wù):現(xiàn)場培訓(xùn)、儀表控制系統(tǒng)調(diào)試聯(lián)調(diào)問題處理、裝置開車保運等。

項目實施和管理工作中也有不足。

a)由于MICC針對不同的EPC包由不同的項目組和工程師完成,水平和項目經(jīng)驗不同,相互溝通不及時,或多或少出現(xiàn)了一些設(shè)計和組態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化和一致性不統(tǒng)一的問題。

b)作為EPC的供貨商,MICC在執(zhí)行項目標(biāo)準(zhǔn)化和一致性要求時不是很徹底,所以還需業(yè)主及時發(fā)現(xiàn)并糾正。

c)在對第三方包設(shè)備控制系統(tǒng)的通信組態(tài)中,由于沒有合同關(guān)系文件交接不好控制,需業(yè)主或EPC等合同方幫助協(xié)調(diào)。

4 結(jié)束語

隨著石油化工項目的大型化、一體化和智能化,無論是大型合資項目還是國內(nèi)獨資項目均已普遍采用框架協(xié)議這一全廠自動化項目實施策略,并取得了一定的成功經(jīng)驗。

[1] 林 融.智能化生產(chǎn)技術(shù)在煉化一體化項目上的應(yīng)用策略探討[J].乙烯工業(yè),2005,17(4):1-7.

[2] 無憂研修網(wǎng).項目管理模式的變化及EPC合同的風(fēng)險與對策[J/OL].工程管理,(08-11-25)[2010-01-18].http:// www.51yanxiu.com.

[3] 鄧 彥.項目管理模式的變化及EPC合同的風(fēng)險與對策[J].湖北經(jīng)濟學(xué)院學(xué)報:人文科學(xué)版,2009,(2):36-37.

The Selection of Plant Automation Implementation Strategy for Large-Scale Petrochemical Project

Liu Qizhong1,Lin Rong2,Lan Hongsen1
(1.Fujian Refining&Petrochem.Co.Ltd.IPMT,Quanzhou,362800,China; 2.Sinopec Eng.Incorp.,Beijing,100101,China)

Accompanied with the large scaled,integrated and intelligent of the petrochemical project,the framework agreement implementation strategy has been widely adopted for plant automation on the large-scaled petrochemicalprojects. The contractfeatures,advantages and disadvantages and implementation scope of several different plant automation implementation strategies are described and compared.The MICC strategy based on the reasons presented for selecting,scope of work,scope of supply and actual successful experience and shortcoming of the project implementation is recommended. It is wish that can help the technical and management people for future plant automation project implementation.

project implementation strategy;MIV;MICC

TP273

B

1007-7324(2011)01-0036-04

2010-10-22。

劉齊忠(1965—),男,1987年畢業(yè)于湘潭大學(xué)工業(yè)自動化專業(yè),任過程控制高級工程師,從事煉油工藝操作8年、DCS維護開發(fā)7年、技術(shù)管理和項目管理8年,現(xiàn)為福建聯(lián)合石油化工有限公司一體化項目部高級技術(shù)經(jīng)理、儀表經(jīng)理,已發(fā)表論文19篇。