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《中國煤化工》
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數(shù)字化交付與應(yīng)用意味著什么
作者: | 來源:《中國石油和化工產(chǎn)業(yè)觀察》雜志 | 時間:2022-08-29

福建省政府石化顧問、中石化工程部原主任李國清:

好處:省錢+高質(zhì)量

    化工項目的工程設(shè)計與建設(shè)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及多專業(yè)以及各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)。過去的協(xié)調(diào)工作都是靠專業(yè)和專業(yè)之間互相委托和委托的確認,我們叫會簽。這樣做,總是會存在各種各樣的人為設(shè)計錯誤,因為每個專業(yè)開始的設(shè)計都是各自為戰(zhàn),不會考慮其他專業(yè)的事,設(shè)計與現(xiàn)場施工中設(shè)備跟儀表、電氣間相互碰撞的事比比皆是,我們的設(shè)計現(xiàn)場變更最多的錯誤就是這類碰撞。

    現(xiàn)在通過三維模型,所有的專業(yè)都在同一平臺的模型上面進行設(shè)計。在這個模型里不僅僅是配管專業(yè)、設(shè)備專業(yè),還有一些土建、儀表、電氣等專業(yè),現(xiàn)在最多有12~13個專業(yè)在同一個平臺里進行模型設(shè)計,各專業(yè)之間的協(xié)同變得更容易。當各專業(yè)設(shè)計之間出現(xiàn)碰撞的時候,三維模型的智能軟件能自動檢測出來。也就是說,過去在施工建設(shè)過程當中才能發(fā)現(xiàn)的所有碰撞錯誤,現(xiàn)在在三維模型的多專業(yè)協(xié)同設(shè)計過程中就被提前發(fā)現(xiàn)并及時改正和調(diào)整。舉一個例子。工程公司做一個裝置設(shè)計,過去可能會有100個錯誤,通過三維模型設(shè)計,有95個碰撞相關(guān)的錯誤在三維模型設(shè)計過程中,就被發(fā)現(xiàn)了,改正了,現(xiàn)在的錯誤率只有5%。

    在石化設(shè)計領(lǐng)域,大家都在極力推動多專業(yè)的三維模型協(xié)同設(shè)計,F(xiàn)在國內(nèi)比較有實力的設(shè)計院,比如中國石化工程建設(shè)有限公司、中石化洛陽工程有限公司、中石化寧波工程公司、中國成達工程有限公司、東華工程公司等都具有了很強的數(shù)字化交付能力。

    對設(shè)計院來說數(shù)字化交付帶來的好處非常大。不僅僅是工作效率和工程質(zhì)量的大幅提升,而且還可以節(jié)省大量的設(shè)計工程施工費用。以一個100億元的工程為例。通常我們設(shè)計當中的變更和錯誤,過去允許是3%,那就3億元,F(xiàn)在95%的錯誤沒有了,大家可以想一下,這    3個億里面的95%節(jié)省下來,是多么可觀的經(jīng)濟效益。

    今后,我們希望通過數(shù)字化平臺的協(xié)同設(shè)計,錯誤率可以降到3%或者更低。

    工廠全部建完以后還有資產(chǎn)交付。設(shè)計院需要把所有的工程建設(shè)過程數(shù)據(jù)以另外一種方式、另外一種組合,變成資產(chǎn)交付的數(shù)據(jù)交給生產(chǎn)管理部門。過去資產(chǎn)交付都是通過各種各樣的人工統(tǒng)計數(shù)據(jù),執(zhí)行各種各樣的標準規(guī)范和要求。通常一個裝置用3~4年時間建成了,資產(chǎn)交付的過程有時候就長達2~3年。采用數(shù)字化設(shè)計后,資產(chǎn)交付變成了數(shù)字化交付,所有的數(shù)據(jù)的編制過程由計算機來完成,通常兩三個月就能完成,并且非常準確,幾乎就沒有錯誤。

中石化廣州(洛陽)工程有限公司首席專家葉鋒:

為智能工廠奠基

    對石化企業(yè)而言,數(shù)字化交付是數(shù)字工廠、智能工廠的基礎(chǔ)。目前越來越多的業(yè)主提出了數(shù)字化交付的要求。數(shù)字化交付也已經(jīng)成為工程公司高質(zhì)量發(fā)展的大勢所趨。

    從2014年開始,中石化廣州(洛陽)工程有限公司開展了石化項目的數(shù)字化交付實踐。首個項目是170萬噸/年九江石化渣油加氫項目。到2017年,我們又完成了260萬噸/年沸騰床渣油加氫項目,2020年完成了400萬噸/年加氫裂化與12萬噸輕烴罐區(qū)等EPC項目全過程的數(shù)字化交付。此后我們還參與了中科石化項目等其他數(shù)字化交付項目,走出了一段獨具特色的數(shù)字化交付之路。

    數(shù)字化交付就是在建設(shè)實體工程的同時,搭建一個虛擬的孿生數(shù)字工廠。在項目建設(shè)的同時,按照交付的標準和要求,有效地組織與管理、設(shè)計、采購、施工等過程中產(chǎn)生的模型、數(shù)據(jù)、文檔,使之關(guān)聯(lián),形成一個與物理工廠一致的虛擬工廠。一個完整的數(shù)字化交付工廠采取正向建模方式,與工程建設(shè)同步進行,模型源自于設(shè)計,文檔就是工程建設(shè)過程中的資料,數(shù)字化工廠的構(gòu)建過程與工程設(shè)計建設(shè)同步進行,一氣呵成。

    數(shù)字化交付的范圍應(yīng)該包括工程范圍內(nèi)的所有工廠對象的模型加屬性加文檔。一個裝置的工廠對象成千上萬,從樁基到基礎(chǔ)到地管、井、溝等,再到上部鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、電氣、儀表等,都必須要建模,且其屬性文檔必須按照標準組織,工程量是海量的。

    數(shù)字化交付的目標有4方面:模型精細化,與工程同步,為管控服務(wù),為智能工廠奠基。模型越精細越能真實反映現(xiàn)場的實際情況;與工程同步就是從項目啟動就必須要統(tǒng)籌部署,分步實施,及時落實,做到水到渠成;為管控服務(wù)的意思就是交付不是唯一目的,還應(yīng)為工程建設(shè)的管控工作帶來更多的附加值;為智能工廠奠基,數(shù)字化交付是工程建設(shè)過程中的孿生產(chǎn)品,是為了將來的工廠的智能運營做鋪墊的,智能工廠要在數(shù)字化交付的基礎(chǔ)上才能開展更多的工作。

中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司工程部高級主管龐修海:

提升項目建設(shè)管理效率

    中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司是國內(nèi)首批參與工程項目數(shù)字化交付標準制定的單位之一。鎮(zhèn)海煉化按照集團公司深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型的改革戰(zhàn)略精神,根據(jù)資產(chǎn)全生命周期管理要求,以工程建設(shè)五大控制為管理核心,以工程全過程數(shù)字化建設(shè)為主線,以強化現(xiàn)場施工管理為重點,以工程建設(shè)數(shù)字化交付為目的,創(chuàng)立了以數(shù)字化集成為核心的數(shù)字工程一體化平臺,支撐數(shù)字物理工廠與數(shù)字工廠同步建設(shè)、同步交付。

    中國石化鎮(zhèn)海基地工程以數(shù)字孿生為目標,以業(yè)務(wù)管理為主線,以數(shù)據(jù)標準化為支撐,以一體化協(xié)同平臺為載體,運用信息技術(shù)打通數(shù)據(jù)流,再造管理流,貫通物資流,優(yōu)化資金流。我們深度融合工程建設(shè)管理信息化、交付數(shù)字化、應(yīng)用可視化,探索實踐協(xié)同式數(shù)字工程建設(shè)新模式,全面支撐業(yè)務(wù)數(shù)字化、數(shù)字數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)資產(chǎn)化,為智能工廠管理奠定基礎(chǔ)。

    從2013年開始,工程部在總部支持下,經(jīng)過了兩期建設(shè),完成了信息化平臺的搭建,基本上實現(xiàn)了所有的管理全部上線,建立了一個以甲方為主的工程建設(shè)管理平臺。從項目初步設(shè)計開始,一直到竣工驗收,到后評估全過程,我們總共建了20個模塊,有230多個功能點。系統(tǒng)2016年正式上線以來,管理的項目達5000多個,總投資大概有1500多億元。目前日均發(fā)起量大概有將近600個流程,覆蓋了流程全管理、流程標準化、專業(yè)協(xié)同以及數(shù)據(jù)標準化,不僅覆蓋了我們公司內(nèi)部人員,還覆蓋了設(shè)計、施工、監(jiān)理、無損檢測。

    這套系統(tǒng)在疫情期間發(fā)揮了很大作用。管理人員不需要到現(xiàn)場,在網(wǎng)上就能完成大部分的工作。

    我們的工程項目管理信息化是以業(yè)務(wù)驅(qū)動的,實現(xiàn)了以職能為中心向以服務(wù)為中心的轉(zhuǎn)變。我們通過數(shù)據(jù)收集,進行業(yè)務(wù)再造,管理層再造。原來的實物資產(chǎn)交付流程大概有12步,信息化系統(tǒng)上線以后基本上就變成了7步,并且所有的數(shù)據(jù)基本上都是自動生成的。原來需要兩三年才能完成的資產(chǎn)交付現(xiàn)在基本上幾個月就能完成,并且在篩查制定階段就可以完成實物資產(chǎn)確認,效率大大提高。

中石油吉林化工工程有限公司項目經(jīng)理王鈺銘:

形成全方位全生命周期

     石化行業(yè)是典型的流程工業(yè),生產(chǎn)過程連續(xù),關(guān)鍵點多,鏈條長。石化企業(yè)的數(shù)字化交付,也具有典型的流程工業(yè)的特點,會涉及各個環(huán)節(jié)和各個供應(yīng)鏈。多年的工程設(shè)計和建設(shè)實踐告訴我們,數(shù)字化交付應(yīng)該是全方位和全生命周期的,尤其是數(shù)字化前期工作更為重要,關(guān)乎到交付結(jié)果的成敗。

    對于一個化工項目而言,要想實現(xiàn)真正的數(shù)字化,就必須從項目規(guī)劃開始,到設(shè)計、采購、施工等,各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)數(shù)字化,才能完成一個完整的數(shù)字化交付。這里面就包括了業(yè)主、工程設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位以及設(shè)備與材料供應(yīng)商所提供的所有的服務(wù)環(huán)節(jié)和商品的數(shù)字化。

    石化行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型分為兩個層次。一方面是智能工程。比如智能設(shè)計、制造、建造的應(yīng)用會提高數(shù)字化交付的水平,比如設(shè)計方式的高度協(xié)同、設(shè)計數(shù)據(jù)的同源、制造企業(yè)的三維數(shù)字化的應(yīng)用。另外一方面是設(shè)計過程將智能化系統(tǒng)包括智能攝像頭、智能設(shè)備等應(yīng)用到煉化項目中,直接提高煉化企業(yè)的智能化工廠建設(shè)水平。兩者合一是化工企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型基礎(chǔ)。我相信未來會形成一個內(nèi)外協(xié)同、合作共贏的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)。

    石化項目的數(shù)字化交付是工程化、信息化的跨界產(chǎn)品,跨越整個工程建設(shè)周期。所以,明確需求可以有效提高數(shù)字化交付水平,夯實三維數(shù)字化工廠基石。

    數(shù)字化交付需求分析分為初步分析和詳細需求分析兩種。初步需求分析在可研階段,是投資層面的,主要是確定交付哪些東西,比如說設(shè)計、施工、采購都交還是只交設(shè)計。詳細需求分析在總體設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計階段,是業(yè)務(wù)層面的,是智能化工廠智能建造的延伸,一般委托智能化咨詢公司、數(shù)字化總體院協(xié)助完成。

    數(shù)字化統(tǒng)一規(guī)定主要分為技術(shù)類和管理類兩種。技術(shù)類主要是說各個軟件的操作內(nèi)容和規(guī)定以及種子文件的做法。管理類涉及到交付策略、實施,以及管理的程序質(zhì)量審核和驗收的規(guī)定等。

    數(shù)字化交付種子文件的制定主要涉及到5個方面:智能PID、智能儀表、材料庫、3D再加上交付平臺。這里非常重要的一個是命名的規(guī)則,另一個是數(shù)據(jù),各個軟件的數(shù)據(jù)字典需要統(tǒng)一。

    我認為,出圖模板可以遵循各個裝置院的規(guī)則,但種子文件應(yīng)該統(tǒng)一。這對搭建統(tǒng)一環(huán)境、統(tǒng)一項目風格還是十分必要的。如果統(tǒng)一不了,盡可能達到內(nèi)容深度的統(tǒng)一。此外,智能PID還是盡可能用一種軟件來設(shè)計。

    搭建數(shù)字化平臺主要有10個要素:遵循的標準、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)的可實施性、移動性、運維系統(tǒng)的集成、安全性、系統(tǒng)性能、可用性、多語言支持、擴展性和開放性。

    強調(diào)一下,第一,系統(tǒng)功能一定要具有深化和修改的能力;第二,有的設(shè)計院出于便捷考慮會選擇一些自主開發(fā)的平臺,但是這個平臺如果和業(yè)主交付平臺不一致,就要考慮到數(shù)據(jù)導(dǎo)出的格式是否能為業(yè)主所用;第三,業(yè)主選擇平臺若無特殊情況,一期二期等各個項目階段應(yīng)保持平臺的一致性。

北京達美盛軟件股份有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人李嶸:

把控質(zhì)量是成功前提

     當前,石化行業(yè)的數(shù)字化交付方興未艾。在這一過程中,數(shù)字化交付的質(zhì)量應(yīng)當引起大家的重視。只有做好了質(zhì)量管控,交付的成果才能在企業(yè)未來的生產(chǎn)運營中發(fā)揮更大的價值。所以業(yè)主要高度重視數(shù)字化交付的質(zhì)量管控。

    我們的數(shù)字化交付在質(zhì)量管控方面努力做到兩點。

    一是文檔的質(zhì)量管控。針對文檔質(zhì)量把控,我們開發(fā)了一個工廠可視化云協(xié)同系統(tǒng),可以做到對文檔質(zhì)量的管控。借助系統(tǒng)平臺可以實現(xiàn)對項目各個參與方所提交上來的裝置模型、圖紙、文件的在線審批,如果發(fā)現(xiàn)哪張圖紙有問題或哪個模型有問題,審查人員都可以在線進行圈閱。我們還提供一個在線的會議審查系統(tǒng),類似于現(xiàn)在大家普遍使用的騰訊會議。

    前段時間,由于受到新冠肺炎疫情的影響,在審查項目模型時,各參與方?jīng)]辦法坐在一個辦公室里,面對面討論。我們就采用一些會議審查這種模式。我們只需要把賬號密碼給到專家,專家直接登錄進去,就可以遠程在線來參與模型審查。審核過程中間有任何問題可以在線進行溝通與交流。每位專家也有自己的一個畫中畫模式,通過畫中畫,他也可以在自己的窗口里面對這個模型進行各種各樣的檢查。

    檢查之后形成最終的審查意見,在系統(tǒng)中進行匯總,也可以導(dǎo)出外部審查意見的報表。對于發(fā)現(xiàn)的問題,我們可以在線去走審批流程。比方這個問題應(yīng)該是由某設(shè)計院某專業(yè)張三來進行處理,就轉(zhuǎn)給他。他收到這個任務(wù)之后,會進行相應(yīng)的修改處理,并對模型進行升版、確認,確認之后進行關(guān)閉。從問題的發(fā)現(xiàn)到問題傳送,到問題處理,到新的方案的升版、確認,一系列的問題處理流程全部可以實現(xiàn)線上的實時跟蹤和反饋,保證了交付的質(zhì)量。

    二是數(shù)據(jù)的質(zhì)量管控。數(shù)據(jù)質(zhì)量分兩個層次。第一個是準確性。當然準確性肯定是誰交付,誰去保證。第二個是完整性、一致性、合規(guī)性。我們開發(fā)的平臺會從這幾個方面對于交付上來各種各樣數(shù)據(jù)進行質(zhì)量把控,嚴格按照數(shù)字化交付的管理規(guī)范和技術(shù)規(guī)范的要求,對數(shù)據(jù)進行審查,以確保數(shù)據(jù)的準確、完整、一致合規(guī)。


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