楊茹

（中國(guó)石化工程建設(shè)公司，北京100101）

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成化、智能化已成為國(guó)際工程企業(yè)信息化建設(shè)的核心。近年來(lái)，石化工程建設(shè)行業(yè)在引進(jìn)和開發(fā)一批基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的各類專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的同時(shí)，著力構(gòu)建開發(fā)工程設(shè)計(jì)集成化平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)石化工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)集成化奠定了基礎(chǔ)。隨著工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)開發(fā)的不斷深入，如何基于工程設(shè)計(jì)集成平臺(tái)，加強(qiáng)各類設(shè)計(jì)專業(yè)軟件間的協(xié)同工作，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)流程，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)信息的共享與復(fù)用性，已成為工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的重點(diǎn)研究課題。

目前，美國(guó)Intergraph公司開發(fā)的各類專業(yè)設(shè)計(jì)軟件普遍應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)裝置的工程設(shè)計(jì)。SP P＆ID（Smart Plant P＆ID）軟件完成工藝流程設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)管理，SPI（Smart Plant Instrumentation）軟件用于儀表工程設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)管理，SP 3D（SmartPlant 3D）軟件以及PDS（Plant Design System）軟件完成工廠三維模型的建立及數(shù)據(jù)管理。同時(shí)，Intergraph公司為其開發(fā)的各類專業(yè)軟件推出了工程集成設(shè)計(jì)平臺(tái)SPF（SmartPlant Foundation），用于實(shí)現(xiàn)各專業(yè)軟件間的數(shù)據(jù)傳遞及信息交互，為專業(yè)間開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作、提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量創(chuàng)造了條件。筆者結(jié)合對(duì)SPI軟件DDP（Dimensional Data for Piping）模塊功能的二次開發(fā)，重點(diǎn)介紹了SPI與SP 3D及PDS軟件間的集成設(shè)計(jì)方法，并依據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)采用SPI軟件DDP模塊進(jìn)行儀表工程集成化設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略及應(yīng)用方法加以總結(jié)。

1 DDP模塊

SPI軟件與SP 3D以及PDS軟件之間的信息集成，即為SPI軟件DDP模塊與SP 3D以及PDS軟件儀表三維模型間的數(shù)據(jù)集成。SPI軟件的DDP模塊用于建立、存儲(chǔ)及管理各類儀表的過(guò)程連接形式、外形尺寸等幾何數(shù)據(jù)。DDP模塊對(duì)儀表尺寸數(shù)據(jù)的保存和管理分為三層：

a）默認(rèn)數(shù)據(jù)集（Default Data）。用于保存制造商常規(guī)型號(hào)儀表的外形尺寸參數(shù)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段可以作為儀表初步尺寸數(shù)據(jù)條件提供給管道設(shè)計(jì)者參考。

b）制造商數(shù)據(jù)集（Vendor Data）。用于存放儀表訂貨后來(lái)自制造商的儀表尺寸數(shù)據(jù)；采用SPI提供的導(dǎo)入工具（Import Utility）可以將儀表廠商提供的外形尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)入到該數(shù)據(jù)集。

c）工作組數(shù)據(jù)集（Working Data）。用于儀表尺寸數(shù)據(jù)管理的實(shí)際操作，對(duì)各類儀表過(guò)程連接尺寸及外形尺寸幾何數(shù)據(jù)的修改、編輯和保存均通過(guò)該操作界面完成，并且在工作組數(shù)據(jù)集里生成儀表尺寸數(shù)據(jù)表（Dimensional Data Sheets），用以向SP 3D及PDS軟件傳遞數(shù)據(jù)。

此外，DDP模塊分別定義了DDP圖形庫(kù)、儀表過(guò)程連接形式庫(kù)以及過(guò)程連接壓力等級(jí)庫(kù)。DDP圖形庫(kù)中包含了Intergraph公司開發(fā)的流量?jī)x表、調(diào)節(jié)閥、開關(guān)閥、電動(dòng)閥、滑閥等在線一次儀表的外形尺寸圖。它與SP 3D及PDS軟件中定義的儀表三維模型相對(duì)應(yīng)，與三維模型定義的儀表尺寸表達(dá)方式相一致。儀表過(guò)程連接形式庫(kù)以及過(guò)程連接壓力等級(jí)庫(kù)分別用于定義各類儀表過(guò)程連接終端形式及過(guò)程連接壓力等級(jí)。

綜上所述，SPI軟件DDP模塊的主要功能是生成儀表尺寸數(shù)據(jù)表。但是，要想使生成的儀表尺寸數(shù)據(jù)表能夠與SP 3D及PDS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并符合工程項(xiàng)目要求，則需要對(duì)DDP模塊進(jìn)行二次開發(fā)和定義：

a）應(yīng)用管理員（Administrator）模塊，以項(xiàng)目管理員權(quán)限將DDP程序數(shù)據(jù)集（DDP Library Data）導(dǎo)入DDP圖形庫(kù)。

b）應(yīng)用索引（Index）模塊，將儀表類型與DDP圖形庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為不同類型的儀表進(jìn)行DDP圖形庫(kù)中儀表外形尺寸圖的預(yù)分配。

c）依據(jù)項(xiàng)目采用的管道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用DDP模塊定義儀表過(guò)程連接終端形式及過(guò)程連接壓力等級(jí)。

d）定義儀表尺寸數(shù)據(jù)表成品文件格式，為打印尺寸數(shù)據(jù)表定制PSR報(bào)表文件；給DDP圖形庫(kù)分配儀表尺寸數(shù)據(jù)表，即依據(jù)DDP圖形庫(kù)中的各類儀表外形尺寸圖，定義儀表尺寸數(shù)據(jù)表中所要包含的儀表數(shù)據(jù)項(xiàng)。

完成儀表尺寸數(shù)據(jù)表的構(gòu)建后，通過(guò)SPI提供的導(dǎo)入工具將各儀表位號(hào)對(duì)應(yīng)的具體尺寸參數(shù)值批量導(dǎo)入DDP，就可以在DDP中生成并打印各儀表位號(hào)對(duì)應(yīng)的儀表尺寸數(shù)據(jù)表。通過(guò)SPI與SP 3D及PDS之間的數(shù)據(jù)集成，將DDP生成的儀表尺寸數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)傳遞到工廠三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)，支持儀表三維模型的建立。

2 SPI數(shù)據(jù)集成方式

2.1 SPI與SP 3D的集成

SPI軟件與SP 3D軟件的集成是通過(guò)工程集成設(shè)計(jì)平臺(tái)SPF實(shí)現(xiàn)的。SPI將DDP模塊生成的儀表尺寸數(shù)據(jù)表發(fā)布到SPF，SP 3D再?gòu)腟PF中接收儀表尺寸數(shù)據(jù)表所包含的信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及復(fù)用。發(fā)布和接收過(guò)程是通過(guò)SPI軟件及SP 3D軟件集成適配器完成的，具體數(shù)據(jù)傳遞方式如圖1所示。

圖1 SPI與SP 3D集成方式

圖1中SPI軟件數(shù)據(jù)映射表（Tool Map Schema）用于定義SPI數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與SPF數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各類數(shù)據(jù)對(duì)象屬性參數(shù)間的映射關(guān)系。SP 3D軟件數(shù)據(jù)映射表用于定義SP 3D數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與SPF數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各類數(shù)據(jù)對(duì)象屬性參數(shù)間的映射關(guān)系。SPF集成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義在SPF項(xiàng)目集成數(shù)據(jù)映射表中。當(dāng)SPI向SPF發(fā)布儀表尺寸數(shù)據(jù)表時(shí)，SPI軟件的集成適配器就會(huì)從SPI數(shù)據(jù)庫(kù)提取相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過(guò)SPI的數(shù)據(jù)映射表將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成與SPF項(xiàng)目集成數(shù)據(jù)映射表兼容的數(shù)據(jù)格式，并以.xml文件形式發(fā)布到SPF。當(dāng)SP 3D從SPF接收儀表尺寸數(shù)據(jù)表的信息時(shí)，SP 3D軟件的集成適配器以.xml文件格式接收，并通過(guò)SP 3D軟件的數(shù)據(jù)映射表將接收的信息轉(zhuǎn)換成SP 3D軟件數(shù)據(jù)庫(kù)支持的數(shù)據(jù)格式，用以建立儀表三維模型。因此，在SPI數(shù)據(jù)庫(kù)中找出DDP模塊生成的儀表尺寸數(shù)據(jù)表相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，分別在SPI及SP 3D的數(shù)據(jù)映射表里建立待發(fā)布和接收數(shù)據(jù)與SPF項(xiàng)目集成數(shù)據(jù)映射表內(nèi)數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系，是SPI與SP 3D集成設(shè)計(jì)的核心。由于每臺(tái)儀表位號(hào)對(duì)應(yīng)一張儀表尺寸數(shù)據(jù)表，對(duì)于大型石化工程項(xiàng)目而言，要發(fā)布到SPF的數(shù)據(jù)量很大，可以應(yīng)用索引模塊向SPF批量發(fā)布儀表尺寸數(shù)據(jù)表。

2.2 SPI與PDS的集成

運(yùn)用SPI軟件提供的導(dǎo)入工具及導(dǎo)出工具可以方便地實(shí)現(xiàn)SPI軟件與PDS軟件之間的數(shù)據(jù)交換。SPI與PDS之間的集成設(shè)計(jì)方式如圖2所示。

圖2 SPI與PDS集成工作流

其中Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表中的信息來(lái)自儀表廠商提供的儀表實(shí)際外形尺寸數(shù)據(jù)，為滿足SPI軟件的導(dǎo)入要求，Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表中必須包含SPI軟件DDP圖形庫(kù)中的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)在應(yīng)用SPI導(dǎo)入工具導(dǎo)入之前要確保表中數(shù)據(jù)格式與SPI軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)格式相一致。在使用SPI導(dǎo)入工具導(dǎo)入過(guò)程中，需要建立來(lái)自Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表的.dbf文件數(shù)據(jù)與DDP圖形庫(kù)數(shù)據(jù)屬性參數(shù)間的映射關(guān)系才能將數(shù)據(jù)成功導(dǎo)入SPI軟件數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)導(dǎo)出過(guò)程中，必須在DDP模塊中將每臺(tái)儀表的“可疑數(shù)據(jù)（Suspected Data）”標(biāo)志量定義為“NO”，同時(shí)要對(duì)儀表廠商（Manufacturer）及型號(hào)（Model）參數(shù)賦值，才能將DDP數(shù)據(jù)運(yùn)用SPI導(dǎo)出工具導(dǎo)出并生成PDS軟件可接受的.dat數(shù)據(jù)文件。

3 SPI DDP集成設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 改進(jìn)專業(yè)間設(shè)計(jì)條件傳遞模式

在石化裝置工程設(shè)計(jì)中，儀表專業(yè)采用SPI DDP集成化設(shè)計(jì)方式給配管專業(yè)提出儀表安裝條件，由數(shù)據(jù)文件替代傳統(tǒng)的紙質(zhì)設(shè)計(jì)條件傳遞模式，不僅提高了設(shè)計(jì)工作的效率，也提高了儀表三維模型的準(zhǔn)確度，有效避免了儀表安裝過(guò)程中出現(xiàn)一些諸如工藝管道與儀表間的“碰撞”問(wèn)題，為現(xiàn)場(chǎng)施工帶來(lái)了更大的便利。

圖3所示為結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的采用SPI DDP集成設(shè)計(jì)方法提出儀表安裝條件的工作流程。在此之前，儀表專業(yè)人員直接將儀表廠商提供的外形尺寸圖作為儀表安裝條件的一部分，提交給配管專業(yè)人員。配管專業(yè)人員接到條件后，需要對(duì)儀表外形圖進(jìn)行“消化”，在對(duì)儀表的結(jié)構(gòu)形式、安裝要求歸納整理后，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到SP 3D軟件或PDS軟件中為每臺(tái)儀表建立模型。這樣手動(dòng)輸入不僅工作量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且出錯(cuò)率較高。應(yīng)用SPI DDP集成設(shè)計(jì)方法提出儀表安裝條件，將儀表尺寸數(shù)據(jù)信息通過(guò)軟件集成方式自動(dòng)導(dǎo)入到配管專業(yè)的建模軟件中，這樣大大節(jié)省了人力，減輕了工作負(fù)擔(dān)。SPI軟件與SP 3D軟件、PDS軟件數(shù)據(jù)的共享和復(fù)用，有效避免了配管專業(yè)人員在建模時(shí)由于對(duì)儀表廠商提供的外形尺寸圖表達(dá)方式理解上的偏差造成儀表三維模型與實(shí)際外形尺寸上的偏差，從而使儀表三維模型更為貼近實(shí)際產(chǎn)品，提高了模型的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.2 應(yīng)用注意事項(xiàng)

需要指出的是，儀表工程設(shè)計(jì)軟件與管道工程設(shè)計(jì)軟件間的集成化不表示它們之間數(shù)據(jù)傳遞的完全自動(dòng)化，其中還需要“人”的干預(yù)才能保證集成化的結(jié)果能更好地促進(jìn)專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì)工作。在將SPI軟件與SP 3D軟件、PDS軟件集成應(yīng)用于儀表專業(yè)工程設(shè)計(jì)中時(shí)還應(yīng)把握好以下內(nèi)容：

a）版本控制。SPI和SPF之間的通信對(duì)SPI的軟件版本有要求，對(duì)基于SPF平臺(tái)進(jìn)行的SPI與SP 3D的軟件集成，要求客戶端應(yīng)安裝v2008以上版本的SPI軟件，數(shù)據(jù)庫(kù)要求為Oracle 9.2.0／10g或SQL Server 2000／2005；對(duì)發(fā)布文檔的版次進(jìn)行控制。從SPI發(fā)布至SPF的儀表尺寸數(shù)據(jù)表，在發(fā)布前要先設(shè)置發(fā)布文檔的版本號(hào)（Revision），否則數(shù)據(jù)將無(wú)法發(fā)送至SPF；當(dāng)儀表尺寸數(shù)據(jù)表更新后需要向SPF再一次發(fā)布時(shí)，則待發(fā)布文檔的版本號(hào)亦要更新。

圖3 應(yīng)用SPI DDP集成設(shè)計(jì)提出儀表安裝條件工作流程

b）儀表產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)資料的控制。圖4以普通Globe調(diào)節(jié)閥為例，分別給出了來(lái)自DDP圖形庫(kù)的儀表外形尺寸圖，以及與之相對(duì)應(yīng)的PDS軟件生成的儀表三維模型。從圖4可以看出，儀表的三維模型與儀表產(chǎn)品的實(shí)際外形還是有較大差異的。PDS軟件采用投影圖方式所表示的三維模型并不直觀，閥門上定位器、手輪等附件并不能在三維模型中準(zhǔn)確體現(xiàn)。同時(shí)，來(lái)自DDP圖形庫(kù)的儀表外形尺寸圖中的尺寸標(biāo)注亦未能涵蓋閥門附件的尺寸。此外，儀表產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)資料上對(duì)儀表外形尺寸的標(biāo)注方式與DDP圖形庫(kù)中儀表外形尺寸圖上的尺寸標(biāo)注方式并不完全一致。例如，來(lái)自儀表產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)資料的Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表，標(biāo)注的是儀表產(chǎn)品的實(shí)際外形尺寸，但有些PDS建模要求必須標(biāo)注的尺寸數(shù)據(jù)，在Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表中并未給出。在應(yīng)用SP 3D軟件建立儀表三維模型的過(guò)程中也遇到了同樣的問(wèn)題。因此，需要儀表設(shè)計(jì)人員對(duì)儀表產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)資料進(jìn)行控制，不能將Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表直接導(dǎo)入SPI軟件的DDP模塊中，而是要將實(shí)際的儀表產(chǎn)品擬和到儀表三維模型，對(duì)Excel格式儀表尺寸數(shù)據(jù)表中沒(méi)有標(biāo)注，但儀表三維模型構(gòu)建所必需的尺寸數(shù)據(jù)給出估計(jì)值。同時(shí)盡量簡(jiǎn)化模型，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)定位器、手輪等儀表附件給出外形結(jié)構(gòu)的估計(jì)值，滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝、操作、維護(hù)空間要求即可。

圖4 DDP圖形庫(kù)儀表外形尺寸圖與儀表三維模型對(duì)比（Globe閥）

c）DDP安裝條件輸出控制。應(yīng)用SPI DDP集成設(shè)計(jì)方法提出儀表安裝條件，主要包含儀表外形尺寸、儀表過(guò)程連接尺寸、規(guī)格等數(shù)據(jù)信息，但這并不是儀表專業(yè)提給配管專業(yè)的安裝設(shè)計(jì)條件的全部?jī)?nèi)容。比如，對(duì)于流量測(cè)量元件（孔板、文丘里等）儀表的安裝條件，除外形尺寸、過(guò)程連接形式外，還要向配管專業(yè)說(shuō)明其前后直管段長(zhǎng)度、取壓方位等安裝要求；對(duì)于閥門的安裝條件還要向配管專業(yè)說(shuō)明閥門的安裝方位、可拆卸凈空要求等。因此，在采用SPI DDP集成設(shè)計(jì)方法提出儀表安裝條件的同時(shí)，還需向配管專業(yè)提出包含專業(yè)分工界面、儀表安裝位置要求、儀表可拆卸空間要求等信息的說(shuō)明性文件，以保證專業(yè)間設(shè)計(jì)條件傳遞內(nèi)容的完整性。

4 結(jié)束語(yǔ)

SPI DDP集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了SPI軟件與SP 3D及PDS軟件之間的數(shù)據(jù)集成及信息交互，有效地提高了數(shù)據(jù)的一致性和可靠性，減少了數(shù)據(jù)冗余，優(yōu)化了儀表設(shè)計(jì)工作流程。應(yīng)用SPI DDP集成設(shè)計(jì)方法提出儀表安裝設(shè)計(jì)條件，改革了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作模式，實(shí)現(xiàn)了儀表專業(yè)與配管專業(yè)之間的協(xié)同工作，減輕了配管專業(yè)建立儀表模型的工作負(fù)荷，提高了設(shè)計(jì)效率、設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量。但在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，SPI DDP集成設(shè)計(jì)的應(yīng)用還具有一定的局限性，例如已有的DDP圖形庫(kù)與產(chǎn)品的實(shí)際外形尺寸有差異，不能完全涵蓋各類儀表的外形結(jié)構(gòu)，需要修改和補(bǔ)充。因此，對(duì)SPI DDP集成設(shè)計(jì)開發(fā)還需不斷深入探索，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)踐進(jìn)一步完善和提高，使其應(yīng)用范圍更加廣泛，為儀表工程設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的收益。

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