李雨桐 胡 澤 唐 菲

1.西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院， 四川 成都 610500；2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司， 四川 成都 610041

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AVEVA軟件在儀表專業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李雨桐1胡 澤1唐 菲2

1.西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院， 四川 成都 610500；2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司， 四川 成都 610041

AVEVA是國際著名的工廠工程信息技術(shù)企業(yè),其開發(fā)的AVEVA系列應(yīng)用軟件廣泛應(yīng)用于石油化工工程中,對于設(shè)計(jì)行業(yè)的信息化建設(shè)尤為重要。為推廣企業(yè)信息化建設(shè)及集成設(shè)計(jì)平臺(tái)應(yīng)用，并為自動(dòng)控制專業(yè)設(shè)計(jì)流程再造提供參考，從儀表專業(yè)設(shè)計(jì)的角度介紹如何通過AVEVA軟件應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與其他相關(guān)專業(yè)間的協(xié)同設(shè)計(jì),分析AVEVA Instrumentation軟件在自動(dòng)控制設(shè)計(jì)中各模塊的功能應(yīng)用。經(jīng)導(dǎo)航項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用測試效果良好,能對今后的實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用及二次開發(fā)起到借鑒作用。

信息化；集成設(shè)計(jì)；AVEVA Instrumentation；設(shè)計(jì)流程再造

0 前言

企業(yè)信息化是指企業(yè)以業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化和重構(gòu)為基礎(chǔ)，在一定的深度和廣度上利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，控制和集成化管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中的各種信息，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部信息的共享和有效利用，以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力[1-2]。

從儀表專業(yè)設(shè)計(jì)流程來看，設(shè)計(jì)輸入是上游專業(yè)所提供的數(shù)據(jù)信息如工藝專業(yè)資料、工藝管道流程圖、檢測控制需求、安全環(huán)保需求等；設(shè)計(jì)輸出包括給下游專業(yè)提供的資料，如概算、建筑面積、采暖通風(fēng)及電負(fù)荷資料，采購文件，設(shè)計(jì)成果等[3]。因此借助信息技術(shù)企業(yè)開發(fā)的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化，對設(shè)計(jì)院儀表專業(yè)具有豐富的內(nèi)涵和重要意義。

目前國內(nèi)已有部分設(shè)計(jì)院引進(jìn)這種軟件，并應(yīng)用到項(xiàng)目上，但大多是根據(jù)各專業(yè)的設(shè)計(jì)需求選擇性地應(yīng)用軟件的某一模塊，真正利用一體化集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)的很少[4]。

AVEVA是國際著名的工廠工程信息技術(shù)企業(yè),其開發(fā)的AVEVA系列應(yīng)用軟件在石油化工工程中得到廣泛應(yīng)用。中國寰球工程公司從2008年開始集成設(shè)計(jì)試點(diǎn)項(xiàng)目，應(yīng)用于阿克蘇數(shù)字化集成、深圳LNG數(shù)字化集成等項(xiàng)目，并處于行業(yè)領(lǐng)先地位[5]；中國天辰工程有限公司應(yīng)用AVEVA系列軟件于2014年完成了視角數(shù)字化集成導(dǎo)航項(xiàng)目；中國石化工程建設(shè)有限公司在2013年元壩數(shù)字化集成項(xiàng)目中應(yīng)用了AVEVA軟件；中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司西南分公司應(yīng)用AVEVA軟件完成了梓潼導(dǎo)航項(xiàng)目和安岳數(shù)字化集成項(xiàng)目，處于行業(yè)應(yīng)用集成設(shè)計(jì)前列。

1 系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)及設(shè)計(jì)流程

儀表專業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的模塊有AVEVA Diagrams、AVEVA Instrumentation、AVEVA PDMS，間接應(yīng)用到的模塊是AVEVA Engineering，整個(gè)設(shè)計(jì)過程以AVEVA Instrumentation(AI)模塊為核心。具體設(shè)計(jì)流程見圖1。

從圖1可以看出AVEVA Diagrams、AVEVA Engineering、AVEVA Instrumentation、AVEVA PDMS四大模塊之間的關(guān)系。AVEVA Diagrams模塊用于智能P&ID圖的繪制;AVEVA Engineering模塊用于管理位號(hào)化的工程物料項(xiàng)目，如管線和設(shè)備等這類不斷演進(jìn)的多專業(yè)數(shù)據(jù);AVEVA Instrumentation(AI)模塊由AI Engineer、AI Wiring Manager、AI Designer三部分組成;AVEVA PDMS為多專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)。

圖1 設(shè)計(jì)流程

圖1中黑色箭頭表示各模塊之間的傳遞關(guān)系,信息傳遞所用到的工具；紅色向右箭頭為設(shè)計(jì)輸出文件：儀表索引表、回路索引表、數(shù)據(jù)表、設(shè)備表、電纜表、I/O表、端子接線圖、回路圖、安裝圖等；其他的輸出文件與集成設(shè)計(jì)平臺(tái)不相關(guān)的，如因果圖等，則仍以傳統(tǒng)方式生成。

比較與更新功能(Compare/Update)用于不同模塊間的信息傳遞，能幫助比較AVEVA Engineering部分?jǐn)?shù)據(jù)與其他AVEVA產(chǎn)品或和外部系統(tǒng)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，并按需選擇性更新[6]，快速、輕松地幫助用戶使用來自其他工程部門的更新數(shù)據(jù)。這使得下游專業(yè)(儀表)不再被動(dòng)地全盤接受上游專業(yè)(工藝)提供的資料，而是主動(dòng)地進(jìn)行篩選和比較，提高了數(shù)據(jù)傳遞的可靠度與準(zhǔn)確性。

2 AI模塊的定制及應(yīng)用

AI模塊實(shí)現(xiàn)儀表系統(tǒng)在整個(gè)工廠生命周期中的工程設(shè)計(jì)、文檔和管理。其特點(diǎn)是能夠根據(jù)客戶需求靈活地自動(dòng)生成各種交付文件。使用元件庫和規(guī)范確保設(shè)計(jì)“一次成功”。精確的設(shè)計(jì)信息與三維模型數(shù)據(jù)無縫集成，如電纜敷設(shè)。高質(zhì)量的文檔將最大化地提升生產(chǎn)運(yùn)營效率[7]。

2.1 AI模板的定制

AI模板的定制可以根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化模板，也可以根據(jù)用戶和項(xiàng)目的需求更改。AI模板定制流程見圖2。

當(dāng)系統(tǒng)軟件提供的報(bào)表設(shè)計(jì)的列項(xiàng)未包括所有需要信息時(shí)，需要軟件根據(jù)客戶需求自動(dòng)生成各種交付文件。比如在電纜表中需要關(guān)聯(lián)電纜所在的回路圖紙?zhí)枙r(shí)，通過自定義報(bào)表設(shè)計(jì)器編寫SQL查詢語句來實(shí)現(xiàn)。軟件管理級(jí)的設(shè)計(jì)人員要具有一定的數(shù)據(jù)庫和SQL基礎(chǔ)知識(shí)[8-10]。

圖2 AI模板定制流程

軟件提供SQL Query maker工具幫助生成SQL查詢語句，簡化了直接編寫查詢語句的難度，圖3為應(yīng)用SQL Query maker關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫信息定制自定義電纜表模板。

圖3 SQL Query maker界面

通過現(xiàn)場電纜所連接的儀表找到其所在回路，關(guān)聯(lián)其回路圖紙?zhí)?，在最終報(bào)表生成器中顯示現(xiàn)場儀表所在回路的圖紙?zhí)枺妶D4。

2.2 AI模塊的應(yīng)用

AI模塊定制完成后，就可根據(jù)應(yīng)用流程進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)文件的生成。AI模塊應(yīng)用流程見圖5。

圖4 生成的自定義電纜表

圖5 AI模塊應(yīng)用流程

當(dāng)前的Aveva Instrumentation版本暫時(shí)沒有開放Process Engineer模塊的使用，工藝參數(shù)通過Exe.表格進(jìn)行傳遞。試點(diǎn)項(xiàng)目前期的軟件規(guī)劃將儀表作為管道的一個(gè)部件，樹形層級(jí)中隸屬于管道。這樣能夠方便地找到安裝位置所在管線設(shè)備，但如果需要閥后的數(shù)據(jù)只能用算法找到后面連接點(diǎn)。更好的解決方法是按對象進(jìn)行傳遞，將在線儀表作為獨(dú)立的對象進(jìn)行設(shè)定，而不是隸屬于某個(gè)管道的部件。軟件后期可能會(huì)開發(fā)Process Engineer的模塊，對工藝信息進(jìn)行更好地處理。

3 AI模塊與三維設(shè)計(jì)的關(guān)系和應(yīng)用

實(shí)際上AI模塊中建立的現(xiàn)場設(shè)備及電纜可以通過Compare/Update直接導(dǎo)入AVEVA PDMS中。再在AVEVA PDMS模塊已建好的電纜橋架基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)敷設(shè)，敷設(shè)后的長度可以傳回AI模塊，見圖6。另外還可以應(yīng)用開發(fā)的AVEVA PDMS儀表接線工具，在三維中快速進(jìn)行儀表元件與接線箱的設(shè)計(jì)與布置，提高儀表專業(yè)的設(shè)計(jì)效率；也可以跳開AI模塊直接在三維中創(chuàng)建儀表，布置位置，在三維中創(chuàng)建電纜，通過AVEVA PDMS模塊生成電纜清冊和材料表?？筛鶕?jù)項(xiàng)目大小和整體需求選擇合適的方法[11-13]。

4 結(jié)論

與傳統(tǒng)工作流程相比，利用AVEVA系列軟件完成自控設(shè)計(jì)的優(yōu)勢：

1)儀表回路、儀表位號(hào)、工藝參數(shù)信息由工藝AVEVA Engineering軟件直接傳遞到AI模塊，不再使用紙板資料交接，通過定制的資料交接模板，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成交接資料并傳遞到下游專業(yè)，節(jié)省了人力，簡化了工藝儀表資料提取的中間環(huán)節(jié)。

2)將集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)的理念應(yīng)用到工程實(shí)際中，將初步設(shè)計(jì)階段成果數(shù)據(jù)導(dǎo)入施工圖設(shè)計(jì)，做到“數(shù)據(jù)一次錄入，多點(diǎn)使用”，使用規(guī)范的模版，保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

3)輸出的成果文件可根據(jù)不同項(xiàng)目、不同需求進(jìn)行模板定制。

4)應(yīng)用三維協(xié)同設(shè)計(jì)理念，將傳統(tǒng)“占位”設(shè)計(jì)改變?yōu)閮x表專業(yè)實(shí)際參與集成平臺(tái)的3D設(shè)計(jì)，采用三維設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)材料統(tǒng)計(jì)和圖紙生成，減少施工圖階段專業(yè)間資料交接，以及專業(yè)間碰撞。AVEVA PDMS模塊配合AI模塊的應(yīng)用可以提高儀表專業(yè)的設(shè)計(jì)效率。

試點(diǎn)項(xiàng)目應(yīng)用過程中信息化方面的不足：

1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不規(guī)范,缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。儀表索引表、數(shù)據(jù)表的列項(xiàng)不統(tǒng)一，字段有待進(jìn)一步規(guī)范完善。

2)信息系統(tǒng)缺乏整體規(guī)劃、設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)推進(jìn)緩慢、信息技術(shù)在管理中的應(yīng)用仍處于較低水平。

3)信息化人才匱乏，掌握集成化設(shè)計(jì)軟件的人才有限，培訓(xùn)覆蓋面不廣且缺乏持續(xù)性。

AVEVA系列軟件的應(yīng)用為后續(xù)深化設(shè)計(jì)流程再造和軟件開發(fā)提供了基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，也為集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的建立提供了基礎(chǔ)和方向。

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2015-08-18

李雨桐(1991-)，女，四川成都人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣I(yè)過程控制。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.017