尉 雷

(中國(guó)石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101)

改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的民營(yíng)經(jīng)濟(jì)獲得了飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出一批規(guī)模大、效益好的民營(yíng)企業(yè)，為國(guó)家和社會(huì)的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。在石油化工領(lǐng)域，隨著民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展，中石化、中石油、中海油等國(guó)有企業(yè)長(zhǎng)期壟斷的格局也在逐漸發(fā)生著變化，國(guó)有企業(yè)、外資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)三足鼎立的局面正在逐漸形成【1】。近十幾年來(lái)，由于國(guó)家政策的支持和民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展，民營(yíng)石化企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈由早期的化纖、紡織等下游產(chǎn)業(yè)開(kāi)始往上游的煉油、乙烯延伸【2】，一批以“大乙烯為主、大煉油為輔”的民營(yíng)大型煉化一體化項(xiàng)目投入建設(shè)運(yùn)營(yíng)。民營(yíng)企業(yè)石化項(xiàng)目有著投資額大、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，給設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)管理帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。本文以某民營(yíng)企業(yè)150萬(wàn)t/a規(guī)模的大型乙烯工程項(xiàng)目設(shè)備的設(shè)計(jì)管理為主要研究對(duì)象，研究?jī)?yōu)化管理方法與措施，并付諸實(shí)踐。

1 民營(yíng)企業(yè)大型乙烯項(xiàng)目特點(diǎn)及難點(diǎn)

與國(guó)有企業(yè)相比，民營(yíng)企業(yè)由于投資主體、運(yùn)營(yíng)模式、文化理念的不同，在大型乙烯項(xiàng)目建設(shè)上表現(xiàn)出其鮮明的特點(diǎn)，也給項(xiàng)目的設(shè)計(jì)管理帶來(lái)一些難點(diǎn)【3】。

1.1 決策鏈條短且靈活

民營(yíng)企業(yè)的最高決策者通常是企業(yè)的創(chuàng)始人，管理層級(jí)少，管理方式靈活，決策鏈條短；民營(yíng)企業(yè)家往往具有靈敏的市場(chǎng)嗅覺(jué)和準(zhǔn)確的把握能力，善于運(yùn)用各種資源。這種特點(diǎn)在項(xiàng)目建設(shè)管理中表現(xiàn)為：一方面，信息回饋及時(shí)，決策效率快捷，給設(shè)計(jì)管理帶來(lái)便利；另一方面，高度的集權(quán)容易導(dǎo)致部分決策缺乏科學(xué)性、合理性，給設(shè)計(jì)管理造成障礙，嚴(yán)重時(shí)會(huì)埋下安全、環(huán)保方面的隱患。

1.2 項(xiàng)目建設(shè)周期短

早建成、早投產(chǎn)、早見(jiàn)效是石化項(xiàng)目建設(shè)的共識(shí)，在民營(yíng)企業(yè)石化項(xiàng)目建設(shè)中表現(xiàn)尤為突出，搶工期、壓縮設(shè)計(jì)周期的現(xiàn)象普遍存在，甚至出現(xiàn)邊勘察、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程。由于民營(yíng)企業(yè)決策者對(duì)于設(shè)計(jì)工作的重視程度不夠，過(guò)度壓縮設(shè)計(jì)周期，往往導(dǎo)致施工階段“錯(cuò)、漏、碰、缺”現(xiàn)象頻發(fā)，施工過(guò)程中不斷修改設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谒y免，成為進(jìn)度、成本、質(zhì)量三大項(xiàng)目管理目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的一大難點(diǎn)。對(duì)于百萬(wàn)噸級(jí)乙烯工程而言，通常建設(shè)周期為43個(gè)月，設(shè)計(jì)周期24個(gè)月，而本文所述的150萬(wàn)t/a乙烯工程的目標(biāo)建設(shè)周期僅為32個(gè)月，設(shè)計(jì)周期被壓縮至18個(gè)月，因此，對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行管理優(yōu)化、統(tǒng)籌規(guī)劃就顯得尤為重要。

1.3 缺少相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)

民營(yíng)企業(yè)進(jìn)軍石化行業(yè)的基本路線是自下而上，對(duì)于中下游的化纖、聚酯、PTA等品種涉入較早，建設(shè)項(xiàng)目多，積累了較為豐富的項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；對(duì)于上游的乙烯工程，恒力石化、浙石化、盛虹石化等民營(yíng)企業(yè)都是近年來(lái)才開(kāi)始涉及，在技術(shù)能力、人才儲(chǔ)備、管理制度等方面有所欠缺，確定設(shè)計(jì)方案時(shí)往往需要反復(fù)溝通、澄清，給設(shè)計(jì)工作造成一定的障礙和制約。

1.4 管理力量相對(duì)薄弱

在項(xiàng)目管理當(dāng)中，建設(shè)單位是項(xiàng)目管理的核心，管理協(xié)調(diào)項(xiàng)目涉及到的政府部門(mén)、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位、物資供應(yīng)單位等多個(gè)相關(guān)方。大型乙烯工程需管理的界面多，彼此之間相互聯(lián)系、相互制約，需要較強(qiáng)的管理力量，而民營(yíng)企業(yè)的管理缺少整體規(guī)劃和過(guò)程管控，其管理力量不足的劣勢(shì)在物資采購(gòu)、設(shè)備返資、設(shè)計(jì)與施工協(xié)調(diào)等方面有明顯表現(xiàn)。

2 加強(qiáng)設(shè)備設(shè)計(jì)管理的必要性

設(shè)備設(shè)計(jì)是乙烯工程設(shè)計(jì)的重要組成部分。大型乙烯項(xiàng)目中動(dòng)、靜設(shè)備數(shù)量多，規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。加強(qiáng)設(shè)備特別是關(guān)鍵設(shè)備(長(zhǎng)周期設(shè)備)的設(shè)計(jì)管理，優(yōu)化管理措施，形成有效的統(tǒng)籌方案，可以確保工程建設(shè)進(jìn)度、成本、質(zhì)量三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.1 進(jìn)度方面

表1為該乙烯項(xiàng)目中動(dòng)、靜設(shè)備的數(shù)量一覽。由表1可以看出，乙烯項(xiàng)目中設(shè)備總量大、種類(lèi)多、且長(zhǎng)周期設(shè)備數(shù)量眾多。設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)度直接影響整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)進(jìn)度，包括打樁、基礎(chǔ)、電氣、儀表、構(gòu)筑物、建筑物的設(shè)計(jì)等。其中，乙烯三機(jī)、冷箱等關(guān)鍵設(shè)備交貨期特別長(zhǎng)，其采購(gòu)、設(shè)計(jì)工作屬于關(guān)鍵控制點(diǎn)，處在項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵線路上，直接影響項(xiàng)目建設(shè)周期。

表1 設(shè)備數(shù)量匯總

2.2 成本方面

在大型乙烯裝置的建設(shè)投資當(dāng)中，動(dòng)、靜設(shè)備的數(shù)量多，價(jià)值高，通常會(huì)占到裝置建設(shè)投資的30%左右，其中關(guān)鍵設(shè)備占了動(dòng)、靜設(shè)備總采購(gòu)成本的一半以上。在設(shè)計(jì)階段優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)分交、選型、選材、配置等方案，有利于有效控制裝置的建設(shè)成本。

2.3 質(zhì)量方面

設(shè)備設(shè)計(jì)的質(zhì)量關(guān)系到項(xiàng)目能否正常投入生產(chǎn)，以及投產(chǎn)后能否長(zhǎng)周期運(yùn)行。在乙烯裝置開(kāi)車(chē)過(guò)程中，由于設(shè)備的問(wèn)題導(dǎo)致裝置投產(chǎn)推遲的情況屢見(jiàn)不鮮。曾有機(jī)構(gòu)調(diào)研了中國(guó)石化共約1 400 臺(tái)壓縮機(jī)組，其在2008～2010年的平均故障率為27.13%；2007～2010年，中國(guó)石化加氫裂化、乙烯裂解、聚丙烯等重要裝置因設(shè)備故障造成的非計(jì)劃停工共156次，導(dǎo)致非計(jì)劃停工的故障分類(lèi)中靜設(shè)備占39.1%，動(dòng)設(shè)備占21.15%，詳見(jiàn)圖1。動(dòng)、靜設(shè)備故障是造成非計(jì)劃停工的主要原因，會(huì)造成明顯的經(jīng)濟(jì)損失【4】。因此，項(xiàng)目建設(shè)階段設(shè)備的設(shè)計(jì)質(zhì)量管理尤為重要。

圖1 導(dǎo)致裝置非計(jì)劃停工的設(shè)備故障類(lèi)別

3 設(shè)備設(shè)計(jì)管理優(yōu)化措施

鑒于民營(yíng)企業(yè)大型乙烯項(xiàng)目的特點(diǎn)、難點(diǎn)及設(shè)備對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的重要性，在該150萬(wàn)t/a乙烯項(xiàng)目中采取了一系列設(shè)計(jì)管理優(yōu)化措施，取得了較好的效果，詳述如下。

3.1 PDCA循環(huán)管理方法的應(yīng)用

PDCA循環(huán)管理方法是一種質(zhì)量管理的方法，最早由美國(guó)質(zhì)量管理專(zhuān)家休哈特博士提出，由戴明博士改良后得到廣泛應(yīng)用【5-6】。它包括四個(gè)步驟，即PLAN(計(jì)劃)、DO(執(zhí)行)、CHECK(檢驗(yàn))、ACTION(調(diào)整)，并以此循環(huán)進(jìn)行。本文所述項(xiàng)目中，將該管理方法應(yīng)用于設(shè)備的設(shè)計(jì)管理，運(yùn)用PDCA循環(huán)，制定合理的設(shè)計(jì)管控制度，保證設(shè)備設(shè)計(jì)工作的正常進(jìn)行。如圖2所示，首先根據(jù)設(shè)備操作參數(shù)等進(jìn)行策劃，確定設(shè)計(jì)統(tǒng)一原則、進(jìn)度計(jì)劃等，執(zhí)行過(guò)程中編制詢(xún)價(jià)技術(shù)文件、出圖、進(jìn)行設(shè)備技術(shù)交流、確認(rèn)圖紙、為下游專(zhuān)業(yè)提供設(shè)計(jì)輸入條件等，之后建立周檢和月檢制度，為各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)分析制定決策，最后，進(jìn)行糾偏，并將糾偏措施納入后續(xù)設(shè)計(jì)管理。

這種PDCA的管理理念在項(xiàng)目設(shè)備設(shè)計(jì)管理執(zhí)行當(dāng)中深入到了不同層面的各個(gè)環(huán)節(jié)。以該項(xiàng)目中裂解氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)為例，其額定功率達(dá)到90 MW，為當(dāng)時(shí)最大的工業(yè)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，國(guó)內(nèi)尚無(wú)設(shè)計(jì)制造業(yè)績(jī)。在P(計(jì)劃)階段確定該汽輪機(jī)設(shè)計(jì)分交方案為國(guó)外引進(jìn)，并在D(執(zhí)行)階段與引進(jìn)設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行了充分技術(shù)交流，了解了技術(shù)、成本、能耗、供貨期等關(guān)鍵因素，在C(檢查)的周檢中分析認(rèn)為，引進(jìn)方案成本高、供貨期長(zhǎng)，難以滿(mǎn)足項(xiàng)目要求，遂立即開(kāi)展國(guó)產(chǎn)化調(diào)研，調(diào)研結(jié)果顯示，國(guó)產(chǎn)制造廠有技術(shù)儲(chǔ)備、風(fēng)險(xiǎn)可控，且采購(gòu)成本比引進(jìn)方案節(jié)約近1 000萬(wàn)元，供貨周期縮短6個(gè)月，因此及時(shí)進(jìn)行了A(調(diào)整)糾偏，并重新修改原計(jì)劃(P)進(jìn)入新的PDCA循環(huán)。該調(diào)整措施也被納入了后續(xù)設(shè)備的設(shè)計(jì)管理當(dāng)中，如急冷油泵等的驅(qū)動(dòng)透平提前開(kāi)展國(guó)內(nèi)外分交論證，節(jié)省了大量采購(gòu)資金，也加快了項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)度。

圖2 PDCA循環(huán)在設(shè)備設(shè)計(jì)管理中的應(yīng)用

3.2 價(jià)值工程理論運(yùn)用

價(jià)值工程的概念來(lái)自上世紀(jì)50年代，由被稱(chēng)為“價(jià)值工程之父”的美國(guó)人麥爾斯提出【7】,最早用于美國(guó)通用電器公司的采購(gòu)管理過(guò)程中，后推廣到其他領(lǐng)域。在設(shè)備的設(shè)計(jì)管理中，運(yùn)用價(jià)值工程來(lái)明確設(shè)計(jì)工作范圍，避免不必要的設(shè)計(jì)工作，可以加快設(shè)計(jì)進(jìn)度，節(jié)約成本；從全生命周期的角度進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)，可以降低設(shè)備的全生命周期成本。

價(jià)值工程的概念公式為：

v=f/c

(1)

式中：v——價(jià)值(Value)；

f——功能(Function)；

c——成本(Cost)。

對(duì)于設(shè)備設(shè)計(jì)工作而言，其要實(shí)現(xiàn)的功能f是一定的，即完成設(shè)備的設(shè)計(jì)工作，要實(shí)現(xiàn)該工作的價(jià)值最大化，應(yīng)設(shè)法降低成本c。該乙烯工程建設(shè)過(guò)程中，民營(yíng)企業(yè)的項(xiàng)目模式可以避免繁瑣的招標(biāo)流程，控制廠家技術(shù)交流的周期，實(shí)現(xiàn)同類(lèi)設(shè)備打包采購(gòu)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位溝通，常規(guī)動(dòng)設(shè)備(如泵等)在出具設(shè)計(jì)文件時(shí)以規(guī)格書(shū)或數(shù)據(jù)表代替招標(biāo)技術(shù)文件，并減少或取消非關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)交流；靜設(shè)備設(shè)計(jì)工作采用多階段、多條件設(shè)計(jì)模式，如工程圖根據(jù)不同階段的設(shè)計(jì)需要分為供詢(xún)價(jià)工程圖、供設(shè)計(jì)工程圖、供制造工程圖等多個(gè)深度批次；同類(lèi)設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)度保持一致，以便于建設(shè)單位集中打包采購(gòu)，利用數(shù)量多、合同額大的優(yōu)勢(shì)來(lái)吸引國(guó)際一流制造企業(yè)參與到該項(xiàng)目中。通過(guò)采取這些措施，減少投入2 000～3 000設(shè)計(jì)人工時(shí)，縮短設(shè)計(jì)周期1～2個(gè)月，同時(shí)，極大地提高了工程采購(gòu)、制造和施工進(jìn)度，降低了采購(gòu)成本和供貨周期，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備設(shè)計(jì)工作價(jià)值的最大化。

對(duì)于大型動(dòng)設(shè)備，運(yùn)用全生命周期成本的理念在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，將技術(shù)評(píng)價(jià)情況及時(shí)反饋給業(yè)主，以便于業(yè)主對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。表2所示為該項(xiàng)目中裂解氣壓縮機(jī)組兩家供應(yīng)商在各項(xiàng)要求基本相同情況下的技術(shù)方案能耗指標(biāo)的評(píng)價(jià)。由表2可見(jiàn)，供應(yīng)商A所提供的裂解氣壓縮機(jī)的軸功率比供應(yīng)商B低1 593 kW，按照年運(yùn)行8 000 h計(jì)算，每年能耗方面可以節(jié)約運(yùn)行成本上千萬(wàn)元。該項(xiàng)目的設(shè)備設(shè)計(jì)中，均采用上述全生命周期成本的價(jià)值工程設(shè)計(jì)理念進(jìn)行技術(shù)方案的比較，優(yōu)化了項(xiàng)目的全生命周期成本。

表2 裂解氣壓縮機(jī)能耗對(duì)比

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化設(shè)計(jì)手段優(yōu)化

在該乙烯工程設(shè)計(jì)周期非常短的前提下，為確保項(xiàng)目進(jìn)度，設(shè)備設(shè)計(jì)中采用了標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和模塊化的設(shè)計(jì)手段。

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有多種不同的理解，就項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作而言，可以概括為在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)同類(lèi)的設(shè)計(jì)對(duì)象或工作，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，采用通用的設(shè)計(jì)方案和模板，使設(shè)計(jì)成品具有通用性和復(fù)用性，是一種可以顯著提高設(shè)計(jì)復(fù)用率和設(shè)計(jì)效率的措施。該項(xiàng)目在設(shè)備設(shè)計(jì)工作初始階段就建立了以標(biāo)準(zhǔn)表、標(biāo)準(zhǔn)圖、詢(xún)價(jià)技術(shù)文件模板、技術(shù)協(xié)議模板、會(huì)議紀(jì)要模板、設(shè)計(jì)條件模板等為主的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)文件、設(shè)備采購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，縮短了設(shè)計(jì)周期。

近年來(lái)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展使得構(gòu)建以集成化平臺(tái)為基礎(chǔ)的動(dòng)設(shè)備工程設(shè)計(jì)“數(shù)字化、一體化”設(shè)計(jì)模式成為可能。該項(xiàng)目中動(dòng)設(shè)備類(lèi)型多、數(shù)量大，在前期預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)工作需要投入大量人工時(shí)，且進(jìn)度難以保證。為緩解上述矛盾，項(xiàng)目之初就啟動(dòng)并快速開(kāi)發(fā)了“動(dòng)設(shè)備集成化設(shè)計(jì)平臺(tái)”軟件。該軟件集成了動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)工作的各項(xiàng)主要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算選型、設(shè)計(jì)條件生成、成品文件輸出等工作的集成高效，節(jié)省設(shè)計(jì)人工時(shí)70%以上，且提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。圖3為該集成化設(shè)計(jì)軟件的邏輯架構(gòu)。

圖3 動(dòng)設(shè)備集成化設(shè)計(jì)平臺(tái)架構(gòu)

該項(xiàng)目中還應(yīng)用了設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)手段，減少了后期施工的工程量，縮短了建設(shè)周期。例如，裝置中的丙烯精餾塔是關(guān)鍵的靜設(shè)備之一，高112 m，總質(zhì)量約1 700 t，該設(shè)備在設(shè)計(jì)階段就確定了整體制造、整體運(yùn)輸、整體吊裝的模塊化方案，實(shí)現(xiàn)更高制造質(zhì)量的同時(shí)，還省去了現(xiàn)場(chǎng)組焊的時(shí)間，縮短工期3個(gè)月以上。乙烯三機(jī)的驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)在該項(xiàng)目中首次實(shí)施了模塊化的集裝技術(shù)，汽輪機(jī)及其管道、儀表、輔助設(shè)備在制造廠車(chē)間即完成了安裝、檢測(cè)和調(diào)試，使每臺(tái)設(shè)備的安裝施工周期縮短15 d以上。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于民營(yíng)企業(yè)建設(shè)的大型乙烯項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，設(shè)備的設(shè)計(jì)管理是非常重要的工作。在設(shè)計(jì)管理工作的策劃和實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合民營(yíng)企業(yè)的特點(diǎn)，找到設(shè)計(jì)管理工作的難點(diǎn)， 有針對(duì)性地采取措施加以改進(jìn)。在本文所述的民營(yíng)企業(yè)大型乙烯工程的設(shè)計(jì)管理中，應(yīng)用上述管理優(yōu)化措施取得了很好的效果，具體如下：系列標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的措施提高了配管、結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)備設(shè)計(jì)工作進(jìn)度4個(gè)月，確保了設(shè)計(jì)周期和建設(shè)周期；PDCA循環(huán)管理方法的應(yīng)用保證了較短設(shè)計(jì)周期下的設(shè)計(jì)質(zhì)量，顯著避免了施工階段的“錯(cuò)、漏、碰、缺”問(wèn)題；裝置一次投產(chǎn)成功，投產(chǎn)后運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)備故障率低，得到了建設(shè)單位的好評(píng)。