崔 麗，黃云浩 ，田德永

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

數(shù)字化開啟石油化工工程設(shè)計(jì)新模式

崔 麗，黃云浩 ，田德永

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

在“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”這一時(shí)代大背景下，石油化工工程設(shè)計(jì)模式整在發(fā)生變革，積極開展數(shù)字化設(shè)計(jì)，盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交已成為各大工程公司的發(fā)展戰(zhàn)略。本文從數(shù)字化設(shè)計(jì)移交發(fā)展現(xiàn)狀、移交平臺(tái)軟件選擇、數(shù)字化移交的關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)字化移交的難點(diǎn)和注意事項(xiàng)等方面做一論述。

數(shù)字化； 工程設(shè)計(jì)； 數(shù)據(jù) ；集成

每次工業(yè)革命都會(huì)給制造業(yè)帶來巨大的變革，第一次工業(yè)革命開創(chuàng)了以機(jī)器代替手工勞動(dòng)的“蒸汽時(shí)代”，第二次工業(yè)革命使人類進(jìn)入了“電氣時(shí)代”，第三次工業(yè)革命開啟了“信息化時(shí)代”。2011年4月，在德國舉辦的漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上出現(xiàn)了一個(gè)新詞匯“工業(yè)4.0”。對(duì)于“工業(yè)4.0”，德國產(chǎn)、學(xué)、研各界認(rèn)為，這一概念是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命[1]。目前，“工業(yè)4.0”已上升為德國的國家戰(zhàn)略。2014年12月，中國首次提出了“中國制造2025”概念，2015年5月8日，國務(wù)院正式印發(fā)《中國制造2025》。“中國制造2025”和“工業(yè)4.0”是中德兩國基于各自國情為應(yīng)對(duì)新一輪全球競(jìng)爭(zhēng)而采取的國家戰(zhàn)略，在發(fā)展基礎(chǔ)、產(chǎn)業(yè)階段和戰(zhàn)略任務(wù)上各有特點(diǎn)，但兩者從大的方向上卻不謀而合，其核心均是信息通信技術(shù)在制造業(yè)的深度應(yīng)用，即制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。在此時(shí)代背景下，“數(shù)字化工廠”的概念也成為工業(yè)領(lǐng)域信息化的焦點(diǎn)。目前，“數(shù)字化工廠”并沒有統(tǒng)一的定義，但總的來說，它貫穿整個(gè)工廠的生命周期，從工程設(shè)計(jì)、工程采購、工程建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)營管理，直至新產(chǎn)品開發(fā)全過程。而工程設(shè)計(jì)作為數(shù)字化工廠的源頭，工程公司作為工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的創(chuàng)建者，積極開展數(shù)字化設(shè)計(jì)，盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交也已成為各大工程公司的發(fā)展戰(zhàn)略?？梢哉f，數(shù)字化已經(jīng)開啟了石油化工工程設(shè)計(jì)的新模式。

1 數(shù)字化設(shè)計(jì)[2]

數(shù)字化設(shè)計(jì)是以三維軟件的應(yīng)用和集成為基礎(chǔ)的，包括圖紙數(shù)字化、設(shè)計(jì)數(shù)字化、設(shè)計(jì)過程數(shù)字化、規(guī)則數(shù)字化和經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化。圖紙數(shù)字化是最易實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合三維設(shè)計(jì)軟件即可達(dá)到圖紙數(shù)據(jù)化和三維仿真的目標(biāo)；設(shè)計(jì)數(shù)字化通過建立附帶信息的數(shù)字化模型，旨在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)內(nèi)容的數(shù)字化；設(shè)計(jì)過程數(shù)字化是指設(shè)計(jì)全過程的設(shè)計(jì)信息流的數(shù)字化，可以記錄整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期中時(shí)間、位置、專業(yè)、崗位、及設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)流等信息；規(guī)則數(shù)字化是用計(jì)算機(jī)來設(shè)定和檢查設(shè)計(jì)過程中的邊界條件和優(yōu)選方案，將設(shè)計(jì)規(guī)則變成設(shè)計(jì)過程中的限制條件和出錯(cuò)檢查；經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化是一個(gè)設(shè)計(jì)工作的專家系統(tǒng)，把設(shè)計(jì)和實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)變成經(jīng)過量化的數(shù)據(jù)，把標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)規(guī)定變成數(shù)據(jù)化的規(guī)范，通過軟件應(yīng)用到設(shè)計(jì)工作中。

數(shù)字化集成設(shè)計(jì)模式是一種全新的設(shè)計(jì)模式，較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式有著本質(zhì)的不同。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，專業(yè)間的溝通是基于圖紙傳遞數(shù)據(jù)、信息、條件，設(shè)計(jì)成品的校審基于成品結(jié)果進(jìn)行；而數(shù)字化集成設(shè)計(jì)模式是基于平臺(tái)、模型、對(duì)象的設(shè)計(jì)方式，基于一個(gè)公共平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間信息的互聯(lián)互通，通過數(shù)據(jù)的唯一性和自動(dòng)挖掘保證專業(yè)間數(shù)據(jù)的一致性，設(shè)計(jì)工作過程及工作成果是透明和可視化的，專業(yè)間的提資及設(shè)計(jì)成品均通過定制自動(dòng)生成。

2 數(shù)字化移交發(fā)展現(xiàn)狀

所謂三維數(shù)字化移交，就是交付一個(gè)集成了大量工程數(shù)據(jù)信息的與物理工廠對(duì)應(yīng)的虛擬數(shù)字化工廠。

國外大型工程公司在三維數(shù)字化移交技術(shù)已經(jīng)有多年經(jīng)驗(yàn)，形成了包括設(shè)計(jì)大部分專業(yè)的集成平臺(tái)系統(tǒng)。部分公司甚至擁有多套系統(tǒng)，可根據(jù)要求，選用不同的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作和數(shù)字化移交。有的公司正研究和部署云系統(tǒng)，以便更高效、便捷地管理和使用數(shù)據(jù)[3]。

國內(nèi)數(shù)字化移交技術(shù)的應(yīng)用主要集中在大型工程公司，基本處于應(yīng)用試點(diǎn)階段，且沒有統(tǒng)一的交付標(biāo)準(zhǔn)。由中石化、中石油作為主編部門制訂的中國家標(biāo)準(zhǔn)《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》已完成征求意見稿，即將發(fā)布。

3 數(shù)字化移交平臺(tái)軟件的選擇

國內(nèi)外三維數(shù)字化移交軟件有很多種，如英國AVEVA 公司的AVEVA Plant、美國Intergraph 公司的SmartPlant Foundation、西門子公司的COMOS、Aspen 公司的Zyqad以及Bentley 公司的Axsys等。 在石化行業(yè)，因SmartPlant Foundation 自身擁有石化設(shè)計(jì)系列軟件，而成為工程公司的主流選擇。如中國石化工程建設(shè)有限公司(SEI)、中國寰球工程公司、惠生工程公司等公司數(shù)字化移交平臺(tái)軟件均選擇了Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列軟件。

4 數(shù)字化移交的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字化移交的關(guān)鍵技術(shù)是建立適應(yīng)本工程公司設(shè)計(jì)體系的數(shù)字化設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)。目前，各工程公司在構(gòu)建設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)時(shí)一般選擇在現(xiàn)有商業(yè)平臺(tái)軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)模式。數(shù)字化設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的構(gòu)建包括各專業(yè)對(duì)相關(guān)軟件的熟練運(yùn)用、專業(yè)間工作流的梳理、文檔模板、圖例符號(hào)、軟件接口定制等適應(yīng)公司設(shè)計(jì)體系的定制，軟件的二次開發(fā)等工作，而每一項(xiàng)工作都需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。以Intergraph 公司的SmartPlant Foundation及SPRD、SPP&ID、SP3D、SPI、SPEL 等系列軟件中的SPRD為例，中國石化工程建設(shè)有限公司(SEI)歷時(shí)4年建立了覆蓋16個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)的《工程建設(shè)材料編碼規(guī)則》和《材料編碼數(shù)據(jù)庫》，建立了材料編碼庫維護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了SPRD與PDS、PDMS、SP 3D等三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)的集成[4]。

5 數(shù)字化移交的難點(diǎn)和注意事項(xiàng)

適應(yīng)本工程公司設(shè)計(jì)體系的數(shù)字化設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的構(gòu)建是一項(xiàng)需要多專業(yè)協(xié)同作戰(zhàn)的浩大工程，是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的一項(xiàng)變革，需要耗費(fèi)巨大的人力和財(cái)力。如中國石化工程建設(shè)有限公司(SEI)，“十一五”期間，其信息化年均投資達(dá)數(shù)千萬元[4]。面對(duì)如此浩大的工程，各工程公司要根據(jù)自身實(shí)際情況，確定適合自己公司的整體框架方案。在實(shí)施過程中要注意與模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化相結(jié)合，急用先行，分步驟分階段實(shí)施。

6 結(jié)論

數(shù)字化設(shè)計(jì)模式的開啟，對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)來說，將迎來一次大洗牌。對(duì)于具有勘察設(shè)計(jì)行業(yè)綜合資質(zhì)的一類設(shè)計(jì)單位，由于其超強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，仍將發(fā)揮排頭兵的作用，而二 、三類設(shè)計(jì)單位，往往無足夠的資金和人才儲(chǔ)備，預(yù)計(jì)在這次洗牌中將出現(xiàn)兩極分化。同時(shí)，由于不同區(qū)域間高、中、低端制造企業(yè)共存的布局將長期存在，設(shè)計(jì)行業(yè)新舊設(shè)計(jì)模式也將長期共存，但可以預(yù)見的是設(shè)計(jì)行業(yè)將進(jìn)入大調(diào)整時(shí)期，也將迎來全新的競(jìng)爭(zhēng)格局。

[1] 高 潮.“中國制造2025”與德國“工業(yè)4.0”的和而不同[J]. 中國對(duì)外貿(mào)易，2016(5)：29-31.

[2] 葉向東.數(shù)字化石油煉制和石油化工工廠建設(shè)初探[J].石油化工自動(dòng)化，2013，49(4)：1-4.

[3] 余勤鋒.石化工程企業(yè)設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的構(gòu)建[J].現(xiàn)代化工，2015，35(1)：6-10.

[4] 中國石化工程建設(shè)有限公司. 大力推行工程集成化與管理信息化為打造世界一流工程公司保駕護(hù)航[J].中國勘察設(shè)計(jì)，2012(12)：48-50.

(本文文獻(xiàn)格式：崔 麗，黃云浩 ，田德永.數(shù)字化開啟石油化工工程設(shè)計(jì)新模式[J].山東化工，2017，46(08)：135，138.)

Digital Opens the New Style of Petrochemical Engineering Design

CuiLi，HuangYunhao,TiangDeyong

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.， Ltd.，Jinan 250101,China)

Under the background of "Industry 4.0" and "Made in China 2025" , the style of petrochemical engineering design is changing, digital design and digital delivery has been the development strategy for engineering corporations. This paper introduces the development status，delivery platform choice, key technology , difficulties and matters needing attention of digital delivery.

digital；engineering design;data;integration

2017-04-07

崔 麗,工程師,2008年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化工學(xué)院,從事石油化工及化工裝置的管道及管材設(shè)計(jì)工作。

TE65;TP311.52

A

1008-021X(2017)08-0135-01