華陸工程科技有限責(zé)任公司 西安 710065

在信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的今天，如何讓多專業(yè)更好地協(xié)同合作已成為設(shè)計(jì)工作的重中之重。因此，希望能夠使用一種方式，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的零差別傳輸，減少無效工時(shí)，提高工作效率與準(zhǔn)確度。SPF集成軟件的出現(xiàn)就搭建起了這樣一個(gè)平臺，讓設(shè)計(jì)工作真正做到多專業(yè)的無縫對接。

管道專業(yè)是整個(gè)石化行業(yè)占比最重的專業(yè)之一，從三維設(shè)計(jì)軟件誕生至今，管道工程師一直都是最主要的使用者?？紤]到管道設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，多年以來，儀表件的建模工作一直都由管道工程師代勞，本文討論在設(shè)計(jì)集成的今天，儀表外形尺寸信息是如何進(jìn)行傳遞的。

1 儀表外形尺寸傳遞現(xiàn)狀與存在的問題

首先，應(yīng)當(dāng)了解在使用集成系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前，公司的自控專業(yè)與工藝、管道專業(yè)是如何進(jìn)行職能劃分的，選擇了怎樣的方式進(jìn)行條件交付。

1.1 P&ID與管儀分工

在工程設(shè)計(jì)中，儀表件的設(shè)計(jì)方案由自控專業(yè)完成，除了儀表選型外，與其他主要專業(yè)的分工還體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

(1)與工藝專業(yè)共同參與P&ID的確認(rèn)。

(2)與管道專業(yè)共同進(jìn)行儀表件位置的確認(rèn)，并提供外形尺寸信息。

在與工藝專業(yè)共同確認(rèn)P&ID的工作中，兩專業(yè)之間通過會簽的形式進(jìn)行圖面確認(rèn)，而與管道專業(yè)之間的合作，則有專門的管儀分工文件來進(jìn)行說明。在文件中，通過圖文并茂的形式，對不同儀表件的分工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，以避免后期專業(yè)之間出現(xiàn)溝通問題。調(diào)節(jié)閥管儀分工圖見圖1(圖中閥門位置在儀表提出條件之前以截止閥為示意預(yù)留空間)。

圖1 調(diào)節(jié)閥管儀分工圖

1.2 儀表外形尺寸條件提交的現(xiàn)狀

目前，在傳統(tǒng)的工作模式下，管道專業(yè)在進(jìn)行儀表件的模型搭建之前，需要自控專業(yè)提交儀表外形尺寸圖。自控專業(yè)在完成數(shù)據(jù)表后，將安裝條件表，即一次條件提交給管道專業(yè)，里面包含儀表件的口徑、壓力等級等信息，外形尺寸則是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)估。在完成儀表采購工作后，廠家將詳細(xì)的儀表尺寸返回，由自控專業(yè)返給管道專業(yè)，由管道工程師根據(jù)位號信息修改模型，最終完成建模工作。

1.3 原有工作方式存在的問題

(1)人為因素。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，人為因素是設(shè)計(jì)失誤的第一要素，紙質(zhì)版的條件雖然也需要兩個(gè)專業(yè)共同簽字確認(rèn)，但是無論是數(shù)據(jù)信息，還是建模時(shí)輸入的儀表尺寸信息，皆由工程師手動輸入，因此無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，尤其是在工程量很大的情況下，難免發(fā)生錯(cuò)誤。

(2)模型尺寸的不確定性。國內(nèi)大部分項(xiàng)目，設(shè)計(jì)周期都比較短。設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)緊張，工藝條件變化頻繁是最常遇到的問題，再加上廠家信息反饋有時(shí)會滯后，因此建模工作結(jié)束后，模型中的尺寸往往并不是最終的實(shí)際尺寸，這樣就會發(fā)生模型數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不符的情況。

(3)儀表建模的工作量。在傳統(tǒng)的工作模式下，會增加管道工程師的工作量，尤其是在大型項(xiàng)目中。

2 集成背景介紹

2.1 自控專業(yè)智能應(yīng)用軟件介紹

目前，用于自控專業(yè)進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)的軟件主要有以下兩款，SPI與SP3D。

SPI全稱為SmartPlant Instrumentation，是?？怂箍礟PM推出的智能工廠設(shè)計(jì)軟件系列中，在國內(nèi)外大中型工程項(xiàng)目中普遍使用的自控設(shè)計(jì)軟件。由于該軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲管理能力、簡單友好的操作界面及方便易行的報(bào)表圖紙生成能力，使其越來越受到儀表工程師的青睞。軟件幾乎可以生成自控設(shè)計(jì)的全流程成品文件，包括儀表索引、報(bào)警聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)表、回路圖、安裝圖、電纜表等?？梢愿鶕?jù)需要生成儀表的外形尺寸數(shù)據(jù)，發(fā)布給三維模型，可以接收來自SPP&ID發(fā)布的工藝數(shù)據(jù)，并可將儀表的數(shù)據(jù)返回給工藝，還可根據(jù)需要繼續(xù)發(fā)布給管道與電氣專業(yè)。

SP3D全稱為SmatPlant 3D，是?？怂箍礟PM公司近年來推出的一款全新的多專業(yè)協(xié)作式的三維智能工廠設(shè)計(jì)軟件，是取代PDS的二代三維設(shè)計(jì)軟件。自控專業(yè)在SP3D中主要進(jìn)行橋架、電纜的敷設(shè)，以及一些接線設(shè)備的布置工作。

2.2 某公司SPE集成設(shè)計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀

某公司96年購入PDS，2000年開始在部分項(xiàng)目中使用PDS進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，隨著應(yīng)用的深入，逐步覆蓋所有項(xiàng)目。2007年采購SPI、SPP&ID，于2009年初次投入項(xiàng)目使用，2013正式采購SP3D，2014年采購SPF，并于當(dāng)年開始SPE導(dǎo)航項(xiàng)目的測試工作，制作公司SPP&ID符號庫、SPI種子庫、SP3D種子庫等，并于2015年初次在正式項(xiàng)目中使用SPE集成設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已實(shí)現(xiàn)各軟件的種子庫建立，并編制了相應(yīng)的應(yīng)用管理規(guī)定，已能夠?qū)崿F(xiàn)SPP&ID與SP3D的二三維校驗(yàn)，完成SPP&ID-SPI的數(shù)據(jù)傳輸測試工作，并在項(xiàng)目中進(jìn)行推廣與應(yīng)用。到目前為止，該公司已經(jīng)使用SPE集成設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的項(xiàng)目共計(jì)8個(gè)，即將開展的集成設(shè)計(jì)項(xiàng)目2個(gè)，隨著智能化設(shè)計(jì)理念的持續(xù)優(yōu)化與業(yè)主要求的不斷提高，相信日后還會有更多的集成項(xiàng)目。

后面提及的DDP模塊就是SPI軟件中的一個(gè)模塊，主要用于記錄儀表外形尺寸。需要注意的是，此模塊僅僅為一個(gè)基本框架，要想使用此模塊為智能設(shè)計(jì)提供服務(wù)，還需要完成大量的基礎(chǔ)工作與二次開發(fā)。

3 解決方案

根據(jù)測試，發(fā)現(xiàn)SPI中的DDP模塊提供了這樣的解決方案。

DDP全稱為Dimensional Data for Piping，是SPI所包含的幾大模塊之一，主要用于存儲及管理儀表的外形尺寸數(shù)據(jù)、過程連接形式等信息(主要包括流量計(jì)，調(diào)節(jié)閥等在線儀表)。自控工程師在DDP中完善儀表信息后，即可將數(shù)據(jù)通過SPF平臺發(fā)布給SP3D，SP3D接收到SPP&ID的圖紙信息后，通過二三維校驗(yàn)可捕捉定位儀表點(diǎn)信息，同時(shí)接收SPI端發(fā)布的儀表尺寸信息，就可以自動的放置儀表件了，儀表的外形尺寸將自動生成。

但是，要想通過DDP完成儀表數(shù)據(jù)的自動傳遞，需要做大量的前期準(zhǔn)備工作。

3.1 SP3D端儀表symbol的建立與屬性完善

SP3D端需要確認(rèn)以下兩點(diǎn)：

(1)儀表元件的symbol是否缺失。進(jìn)入SP3D，選擇添加儀表件進(jìn)行模型搭建，檢查所需要的儀表元件symbol是否已在SP3D中完成導(dǎo)入。如果所需要的儀表元件缺失，則需要編寫程序(此語言為SP3D專有語言)完成儀表元件的創(chuàng)建，并導(dǎo)入SP3D中。

(2)儀表元件的連接屬性是否缺失。搭建完成儀表件后，打開儀表屬性，還需要確認(rèn)一下，儀表屬性是否完善，比如：儀表連接形式、壓力等級等。如有缺失，則需要對儀表件的屬性進(jìn)行新增(在excel元件庫表與interface中進(jìn)行添加)，并及時(shí)導(dǎo)入SP3D。

3.2 SPI端DDP模塊中儀表外形尺寸的完善

3.2.1 DDP模塊的簡介

目前，在DDP模塊中對于儀表尺寸數(shù)據(jù)的保存和管理分為三部分，界面見圖2。

圖2DDP模塊數(shù)據(jù)管理界面

(1)默認(rèn)數(shù)據(jù)集(default data)：用于保存制造商常規(guī)型號儀表的外形尺寸數(shù)據(jù)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段可以作為儀表初步尺寸數(shù)據(jù)提供給管道工程師作為參考，此數(shù)據(jù)需要前期經(jīng)過數(shù)據(jù)整理，通過import Utility進(jìn)行導(dǎo)入。

(2)制造商數(shù)據(jù)集(vendor data)：用于存放儀表訂貨后來自制造商的儀表尺寸數(shù)據(jù)，此工作可以采用SPI的import Utility導(dǎo)入模塊將儀表廠商的外形尺寸數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。

(3)工作組數(shù)據(jù)集(working data)：用于儀表尺寸數(shù)據(jù)管理的具體操作，對各儀表過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)，此表用來向SP3D傳遞數(shù)據(jù)。

三部分?jǐn)?shù)據(jù)所顯示、可編輯的內(nèi)容，均可以在Browser數(shù)據(jù)窗口中進(jìn)行定制，界面見圖3。

圖3 儀表外形尺寸數(shù)據(jù)批量錄入界面

(4)儀表元件組(group)：定義具體的DDP分組信息，顯示儀表的外形尺寸圖，每一組儀表應(yīng)與SP3D中的symbol一一對應(yīng)。

(5)除此之外，DDP模塊還分別定義了DDP圖形庫(儀表尺寸數(shù)據(jù)表，psr格式)，儀表連接形式庫以及壓力等級庫等。

3.2.2 使用DDP之前的準(zhǔn)備工作

(1)權(quán)限設(shè)定：確保工程師可以在DDP中進(jìn)行尺寸的填寫，并且導(dǎo)入DDP尺寸數(shù)據(jù)，此部分工作應(yīng)在admin管理員模塊進(jìn)行管理。

(2)建立dimensional Group，并對每個(gè)group關(guān)聯(lián)對應(yīng)的圖樣(bmp格式)。

(3)為不同類型的儀表進(jìn)行分類。

以調(diào)節(jié)閥為例，將其儀表類型屬性中g(shù)roup name選為ISSDS，界面見圖4。

圖4 調(diào)節(jié)閥儀表類型屬性界面

(4)導(dǎo)入默認(rèn)數(shù)據(jù)集(default data)，其中主要包含儀表的外形尺寸，端面連接形式等。

(5)完善儀表數(shù)據(jù)表信息，其中應(yīng)當(dāng)包含儀表P&ID號、管線信息、儀表位置、口徑等。

3.2.3 完善DDP中的儀表數(shù)據(jù)

進(jìn)入working工作數(shù)據(jù)組，選擇某類型的儀表尺寸表，打開data sheet 進(jìn)行數(shù)據(jù)填寫。注意兩點(diǎn)：

(1)若需要使用copy default to working，則需要前期在data sheet中選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)、端面連接形式與壓力等級信息。此處還需填寫廠家和型號，默認(rèn)都選擇VTA即可。如所選數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確拷貝。

(2)為保證SPI端與SP3D數(shù)據(jù)的正確傳輸與信息識別，DDP的group名稱應(yīng)與SP3D的儀表元件名稱保持一致。

將所有數(shù)據(jù)校核完成后，保存數(shù)據(jù)，并生成版次。

3.3 SPF端mapping的建立

SPF作為SPE系列軟件的樞紐，主要用來存儲各個(gè)應(yīng)用軟件發(fā)布的數(shù)據(jù)，然后將需要的信息傳遞給需要接收的軟件。因此在數(shù)據(jù)發(fā)布接收之前，必須確定SPF中軟件與軟件之間，屬性與屬性之間已經(jīng)建立了正確的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3.4 具體操作流程演示

以該公司正在進(jìn)行的某項(xiàng)目為例：

(1)完成SPP&ID的繪圖工作，并將圖紙信息發(fā)布至SPF中。

(2)進(jìn)入SPI，接收SPP&ID端發(fā)布的數(shù)據(jù)，創(chuàng)建儀表，完善儀表數(shù)據(jù)表，界面見圖5。

(3)打開DDP模塊，進(jìn)入working工作數(shù)據(jù)組，選擇ISSDS類型下的11-KV-14101儀表尺寸表，打開data sheet 進(jìn)行數(shù)據(jù)完善，使用copy default to working 將默認(rèn)尺寸庫拷貝至當(dāng)前儀表中。界面見圖6和圖7。

圖5 儀表數(shù)據(jù)表界面

圖6 儀表外形尺寸數(shù)據(jù)讀取界面

圖7 DDP模塊儀表外形尺寸錄入界面

檢查數(shù)據(jù)無誤后，將當(dāng)前閥門尺寸表進(jìn)行添加版次，并發(fā)布至SPF中。

進(jìn)入SP3D，同時(shí)接收SPP&ID圖紙信息與SPI端傳遞過來的閥門尺寸表，自動完成儀表件的放置，界面見圖8、圖9和圖10。

選擇儀表件，查看儀表屬性，可以看到，尺寸信息已經(jīng)傳遞過來了，見圖11。

3.5 優(yōu)化與對比

DDP模塊的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，減輕了管道工程師的工作量(儀表工程師的工作量有所增加)，這是一種挑戰(zhàn)，也是一種新的嘗試。與傳統(tǒng)工作方式相比，現(xiàn)有工作模式見圖12；二種工作模式之間的對比見圖13。

圖8 SP3D接收SPP&ID圖紙信息界面

圖9 放置成像顯示界面

圖10 儀表件放置完成界面

圖11 儀表尺寸信息顯示

值得一提的是，SPI發(fā)布DDP至SPF后，在SPF中可以查詢到所有的DDP文件，可以生成PDF，也可以打包，通過流程供設(shè)計(jì)校審。

圖13 兩種工作模式對比

4 結(jié)語

DDP模塊給儀表外形尺寸的傳遞提供了新的思路與平臺，經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)的開發(fā)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整理錄入，通過這種方式減輕了管道工程師的工作量(根據(jù)多家工程公司的經(jīng)驗(yàn)分享，大約可以減少15%左右)，增加儀表外形尺寸的準(zhǔn)確度。但是，伴隨而來的，則是儀表工程師工作量的增大(大約為15%)。首先需要導(dǎo)入默認(rèn)儀表外形尺寸庫(這部分工作通過基礎(chǔ)工作的整理與錄入是可以一步到位的)；其次是在設(shè)計(jì)過程中，儀表工程師需要進(jìn)入DDP中對儀表的部分屬性進(jìn)行確認(rèn)，比如廠家型號等，并將尺寸信息發(fā)布給SPF；最后，是廠家返回?cái)?shù)據(jù)后的真實(shí)尺寸數(shù)據(jù)錄入(廠家將根據(jù)工程公司的需求在對應(yīng)的文件中進(jìn)行數(shù)據(jù)完善)。這部分工作，需要工程師整理返回?cái)?shù)據(jù)后，定制導(dǎo)入模板，在SPI中導(dǎo)入具體的儀表外形尺寸，并再度發(fā)布給SPF。全新的設(shè)計(jì)流程，引發(fā)的思考主要集中在三個(gè)方面：

(1)所增加的工作量，對傳統(tǒng)項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)的影響，人員配比與工作內(nèi)容的改變，以及儀表工程師的獎金分配比例，這些是后續(xù)需要面對與解決的問題。DDP解決方案，在項(xiàng)目中是否使用，是否是最優(yōu)選擇，也將根據(jù)項(xiàng)目的周期、業(yè)主的需求以及項(xiàng)目經(jīng)理的規(guī)劃與安排進(jìn)行最終的裁定。

(2)使用DDP進(jìn)行儀表外形尺寸傳遞后，減少了手動數(shù)據(jù)修改環(huán)節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的同源性，設(shè)計(jì)質(zhì)量得以提升，是值得肯定的。但是，由于廠家返回的數(shù)據(jù)較晚，因此依然存在管道建模工作結(jié)束后，儀表尺寸還沒有更新的問題，這個(gè)問題該如何解決，還需要項(xiàng)目組重新進(jìn)行工作進(jìn)度的分配與規(guī)劃。

(3)智能設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)，帶來了全新的理念，解決了不少傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的詬病，但也同樣面臨著新的挑戰(zhàn)。軟件應(yīng)用的深度、專業(yè)分工的改變、數(shù)據(jù)傳輸中的雷區(qū)，都是需要持續(xù)關(guān)注并深入研究的關(guān)鍵問題。而這些，只能隨著項(xiàng)目應(yīng)用深度的不斷增加，專業(yè)工程師需求的不斷細(xì)化，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，以及二次開發(fā)工作的不斷升級才能最終得到優(yōu)化。這需要時(shí)間與耐心，也需要大量的測試與開發(fā)，才能最終真正實(shí)現(xiàn)“智能化設(shè)計(jì)”。