邢程贇

【摘? 要】隨著科學技術(shù)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)時代的到來，為了提高工廠的工作效率和質(zhì)量，加快行業(yè)創(chuàng)新的步伐，數(shù)字化工廠孕育而生。作為數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)，數(shù)字化交付也逐漸被應用到越來越多的項目中。論文以工程項目中電氣專業(yè)為視角，分析數(shù)字化交付在電氣工程設(shè)計中的應用。

【Abstract】With the development of science and technology and the arrival of the era of big data， in order to improve the work efficiency and quality of the factory and accelerate the pace of industry innovation， digital factory was born. As the foundation of the digital factory， digital delivery has been gradually applied to more and more projects. This paper analyzes the application of digital delivery in electrical engineering design from the perspective of electrical specialty in engineering projects.

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化交付;電氣工程;應用

【Keywords】digital delivery; electrical engineering; application

【中圖分類號】TQ050.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0166-02

1 引言

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，在工程項目中傳統(tǒng)的設(shè)計流程、方式逐漸難以適應現(xiàn)在智能化、數(shù)字化的要求。為滿足更快、更好的工程設(shè)計要求，一些智能設(shè)計軟件應運而生，一經(jīng)問世就受到了廣泛關(guān)注與青睞，如BIM Revit、Smartplant等。而現(xiàn)今的國內(nèi)工程公司對數(shù)字化交付還未有足夠的重視，傳統(tǒng)的平面設(shè)計、交付流程仍然占據(jù)主流。在當今競爭日益激烈的環(huán)境下，智能化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)作為下一個工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)，工程項目數(shù)字化交付應該首先被國內(nèi)各個工程公司重視起來。

2 數(shù)字化交付的概念

所謂數(shù)字化交付是指：以工廠對象為核心，對工程項目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程。涵蓋信息交付策略制定、信息交付基礎(chǔ)制定、信息交付方案制定、信息整合與校驗、信息移交和信息驗收。在21世紀初，數(shù)字化交付的雛形開始出現(xiàn)。一些大型的工程設(shè)計公司引入管道3D模型軟件進行管道設(shè)計。隨著軟件智能化水平的提高，工程中其他專業(yè)的內(nèi)容開始越來越多地整合到一起，在一個統(tǒng)一平臺上進行設(shè)計。數(shù)字化交付也隨著數(shù)字化工廠的概念被提出。國家對工業(yè)4.0的持續(xù)推進，越來越多的石化企業(yè)開始向數(shù)字化工廠轉(zhuǎn)型，首先第一步就是工廠各種設(shè)施、設(shè)備、流程的數(shù)字化創(chuàng)建，由工程公司對全廠進行數(shù)字化交付。為規(guī)范數(shù)字化交付的形式、內(nèi)容，國家于2018年3月正式頒布了GB/T 51296—2018《石油化工工程數(shù)字化交付標準》。

3 數(shù)字化交付在電氣工程設(shè)計中的應用

3.1 傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計

目前傳統(tǒng)的項目中，電氣工程設(shè)計流程一般如下：

平面設(shè)計→3D模型建模（各專業(yè)檢查碰撞）→平面設(shè)計修改→平面設(shè)計完成→統(tǒng)計材料。

在傳統(tǒng)設(shè)計模式下，3D技術(shù)只是作為輔助作用，僅僅優(yōu)化了設(shè)計的合理性，本質(zhì)上仍然基于平面設(shè)計。材料統(tǒng)計也必須由人工統(tǒng)計，費時費力。而作為交付文件的平面設(shè)計圖、數(shù)據(jù)表、供應商提交文件，由于數(shù)量龐大，在工廠日常運行中，維護管理、升級改造中的管理困難、檢索不易問題造成諸多不便。在工廠面臨多次改造時往往會造成圖紙與現(xiàn)場偏差極大，對之后的工程設(shè)計失去參考價值。如果以此為依據(jù)進行設(shè)計會造成材料短缺、進度延遲等隱患，并使每一次施工或改造都必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況開展工作，耗費人工時對現(xiàn)場實際情況進行評估。

3.2 基于數(shù)字化交付的電氣工程設(shè)計

基于數(shù)字化的電氣工程設(shè)計的設(shè)計流程區(qū)別于傳統(tǒng)設(shè)計流程，在某些運用數(shù)字化交付的工程中，設(shè)計流程如下：

三維設(shè)計（各專業(yè)同時進行3D模型創(chuàng)建并檢查碰撞）→3D模型建模（賦予各個電氣設(shè)備屬性參數(shù)）→3D模型中檢驗設(shè)計合理性并抽取材料→從3D模型中抽取平面施工圖并完成設(shè)計。

現(xiàn)在用于數(shù)字化交付的主流設(shè)計軟件有BIM Revit、Smartplant 3D、E3D和PDMS等。以BIM Revit為例，在工程項目詳細設(shè)計階段，各個專業(yè)可以同時多線程對3D模型進行創(chuàng)建，添加自己專業(yè)的內(nèi)容。在設(shè)計的同時，軟件會對添加到3D模型上的內(nèi)容進行檢查碰撞，并且對相關(guān)專業(yè)發(fā)出警告，協(xié)調(diào)兩個專業(yè)溝通修改模型。三維的可視化效果也使設(shè)計人員有更直觀的認識，設(shè)計合理性大大提高。與此同時，通過軟件還可以將所有3D模型中的各個電氣設(shè)備、材料乃至任意一個支撐件編號賦予屬性信息，完成數(shù)字化交付中重要的信息采集與處理工作。完成三維設(shè)計及屬性編輯后就可以抽取平面施工圖設(shè)計及材料統(tǒng)計了。理論上所有電氣設(shè)備材料都可以通過軟件強大的統(tǒng)計功能進行統(tǒng)計，并生成材料清單，節(jié)省了大量的人工時，并且統(tǒng)計的精度也大大提高?；?D技術(shù)的設(shè)計在精度、準確性和合理性上比傳統(tǒng)的平面設(shè)計有大幅度提高?，F(xiàn)場施工也會由于3D技術(shù)的可視化效果，減少對平面施工圖的錯誤理解;施工管理時也可以通過軟件的模擬建造功能將施工流程用3D技術(shù)逼真地模擬出來，對施工過程進行精確分析，最大程度上保證施工安全，加快施工進度。

3.3 電氣工程設(shè)計中的數(shù)字化交付文件

傳統(tǒng)電氣工程設(shè)計需要交付的文件分為三部分：一是電氣系統(tǒng)設(shè)計文件;二是施工圖設(shè)計文件;三是電氣設(shè)備供應商提供的文件。電氣系統(tǒng)設(shè)計文件涵蓋：電氣系統(tǒng)單線圖、繼電保護配置圖、馬達控制連鎖表、短路電流、潮流、電纜選擇、接地電阻等計算書。施工圖設(shè)計文件主要包含照明、防雷接地、動力橋架配電、電話網(wǎng)絡、火災報警等，以及相對應的典型安裝詳圖。供應商提交的文件包含：合格證書、設(shè)備數(shù)據(jù)表、外形圖、詢價文件、測試報告等。

數(shù)字化交付則是以完善數(shù)據(jù)庫為中心，將原本二維的圖紙文件及所有的數(shù)據(jù)文檔與三維數(shù)字化模型聯(lián)系起來，為工程項目的運行提供數(shù)據(jù)支持。三維數(shù)字化交付的內(nèi)容應包括工程數(shù)據(jù)、文檔資料和工程模型。例如，在某化工項目電氣設(shè)計中，首先應運用三維設(shè)計軟件建立電氣工程模型，如電氣橋架、電氣設(shè)備、照明燈具等。隨后導入項目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨后分別對各類電氣設(shè)備、材料錄入數(shù)據(jù)信息。以現(xiàn)場配電箱為例，在模型建立后導入與此位號配電箱相對應的各類圖紙、文件。例如，此配電箱的系統(tǒng)圖、外形尺寸圖、典型安裝詳圖、供應商提交的合格證明、問價文件、設(shè)備數(shù)據(jù)表及測試報告等。待錄入完所有數(shù)據(jù)，并整合到模型中，確認所有數(shù)據(jù)信息與模型中圖案聯(lián)系在一起，從而實現(xiàn)項目的數(shù)字化交付。

4 在電氣工程數(shù)字化交付中的問題

4.1 數(shù)字化交付所用設(shè)計軟件的問題

在現(xiàn)有的設(shè)計軟件中，Intergraph公司開發(fā)的Smartplant系列軟件是一款現(xiàn)在用于數(shù)字化交付的主流軟件。相比于過去用于平面設(shè)計的軟件，這些3D軟件也對硬件提出了很高的要求，傳統(tǒng)平面設(shè)計所用的電腦硬件無法適用于3D軟件的應用。往往在設(shè)計過程中由于服務器配置或工作站配置過低造成死機，導致影響項目進度、數(shù)據(jù)丟失等。

另外，一些輔助設(shè)計的軟件，如電氣常常用到的照明照度計算的Dialux軟件Smartplant并不兼容，在設(shè)計時會對工程師造成一定的困擾。市面上還有一些其他軟件公司的產(chǎn)品，如Autodesk軟件公司的BIM Revit軟件，同樣存在配置要求高、與輔助設(shè)計軟件無法兼容的問題，這里就不多贅述了。

4.2 對于工程師能力要求的問題

相比于過去一般項目對于工程師的要求，需要數(shù)字化交付的項目對工程師的要求更高了。用于數(shù)字化交付的軟件相比于過去的二維軟件更加復雜，操作界面也與過去二維設(shè)計有很大區(qū)別。這就需要現(xiàn)在的工程師們重新學習，適應一款全新的三維設(shè)計軟件。傳統(tǒng)的項目設(shè)計中3D軟件只是輔助設(shè)計的功能，檢查碰撞協(xié)調(diào)各個專業(yè)，完成設(shè)計，隨后提交要求由采購購買材料設(shè)備，最后由施工現(xiàn)場完成項目。現(xiàn)在由3D軟件設(shè)計的工程項目中，軟件將所有設(shè)計、施工、采購都整合到一個平臺上工作，這樣各個領(lǐng)域都同時參與進來。項目管理流程也一定會與過去傳統(tǒng)的項目流程不同，需要工程師根據(jù)軟件的新功能、項目新形勢制定一套新的項目管理流程、施工流程、采購流程。

5 結(jié)語

數(shù)字化交付在越來越多的項目中得到應用，數(shù)字化交付全廠數(shù)據(jù)進行整合后，在工廠運維、改造擴建中具有非常積極的作用。隨著近年來在智能化、數(shù)字化、5G領(lǐng)域的不斷發(fā)展，數(shù)字化交付以及后續(xù)的應用將在工程設(shè)計領(lǐng)域得到更深入的發(fā)展和進步。

【參考文獻】

【1】GB/T 51296—2018石油化工工程數(shù)字化交付標準[S].

【2】羅輯.大型石化項目數(shù)字化交付后的應用[J].化工設(shè)計，2020（30）：43+46.