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《中国煤化工》
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数字化交付与应用意味着什么
作者: | 来源:《中国石油和化工产业观察》杂志 | 时间:2022-08-29

福建省政府石化顾问、中石化工程部原主任李国清:

好处:省钱+高质量

    化工项目的工程设计与建设是一个复杂的系统工程,涉及多专业以及各专业之间的协调。过去的协调工作都是靠专业和专业之间互相委托和委托的确认,我们叫会签。这样做,总是会存在各种各样的人为设计错误,因为每个专业开始的设计都是各自为战,不会考虑其他专业的事,设计与现场施工中设备跟仪表、电气间相互碰撞的事比比皆是,我们的设计现场变更最多的错误就是这类碰撞。

    现在通过三维模型,所有的专业都在同一平台的模型上面进行设计。在这个模型里不仅仅是配管专业、设备专业,还有一些土建、仪表、电气等专业,现在最多有12~13个专业在同一个平台里进行模型设计,各专业之间的协同变得更容易。当各专业设计之间出现碰撞的时候,三维模型的智能软件能自动检测出来。也就是说,过去在施工建设过程当中才能发现的所有碰撞错误,现在在三维模型的多专业协同设计过程中就被提前发现并及时改正和调整。举一个例子。工程公司做一个装置设计,过去可能会有100个错误,通过三维模型设计,有95个碰撞相关的错误在三维模型设计过程中,就被发现了,改正了,现在的错误率只有5%。

    在石化设计领域,大家都在极力推动多专业的三维模型协同设计。现在国内比较有实力的设计院,比如中国石化工程建设有限公司、中石化洛阳工程有限公司、中石化宁波工程公司、中国成达工程有限公司、东华工程公司等都具有了很强的数字化交付能力。

    对设计院来说数字化交付带来的好处非常大。不仅仅是工作效率和工程质量的大幅提升,而且还可以节省大量的设计工程施工费用。以一个100亿元的工程为例。通常我们设计当中的变更和错误,过去允许是3%,那就3亿元。现在95%的错误没有了,大家可以想一下,这    3个亿里面的95%节省下来,是多么可观的经济效益。

    今后,我们希望通过数字化平台的协同设计,错误率可以降到3%或者更低。

    工厂全部建完以后还有资产交付。设计院需要把所有的工程建设过程数据以另外一种方式、另外一种组合,变成资产交付的数据交给生产管理部门。过去资产交付都是通过各种各样的人工统计数据,执行各种各样的标准规范和要求。通常一个装置用3~4年时间建成了,资产交付的过程有时候就长达2~3年。采用数字化设计后,资产交付变成了数字化交付,所有的数据的编制过程由计算机来完成,通常两三个月就能完成,并且非常准确,几乎就没有错误。

中石化广州(洛阳)工程有限公司首席专家叶锋:

为智能工厂奠基

    对石化企业而言,数字化交付是数字工厂、智能工厂的基础。目前越来越多的业主提出了数字化交付的要求。数字化交付也已经成为工程公司高质量发展的大势所趋。

    从2014年开始,中石化广州(洛阳)工程有限公司开展了石化项目的数字化交付实践。首个项目是170万吨/年九江石化渣油加氢项目。到2017年,我们又完成了260万吨/年沸腾床渣油加氢项目,2020年完成了400万吨/年加氢裂化与12万吨轻烃罐区等EPC项目全过程的数字化交付。此后我们还参与了中科石化项目等其他数字化交付项目,走出了一段独具特色的数字化交付之路。

    数字化交付就是在建设实体工程的同时,搭建一个虚拟的孪生数字工厂。在项目建设的同时,按照交付的标准和要求,有效地组织与管理、设计、采购、施工等过程中产生的模型、数据、文档,使之关联,形成一个与物理工厂一致的虚拟工厂。一个完整的数字化交付工厂采取正向建模方式,与工程建设同步进行,模型源自于设计,文档就是工程建设过程中的资料,数字化工厂的构建过程与工程设计建设同步进行,一气呵成。

    数字化交付的范围应该包括工程范围内的所有工厂对象的模型加属性加文档。一个装置的工厂对象成千上万,从桩基到基础到地管、井、沟等,再到上部钢结构、设备、管道、电气、仪表等,都必须要建模,且其属性文档必须按照标准组织,工程量是海量的。

    数字化交付的目标有4方面:模型精细化,与工程同步,为管控服务,为智能工厂奠基。模型越精细越能真实反映现场的实际情况;与工程同步就是从项目启动就必须要统筹部署,分步实施,及时落实,做到水到渠成;为管控服务的意思就是交付不是唯一目的,还应为工程建设的管控工作带来更多的附加值;为智能工厂奠基,数字化交付是工程建设过程中的孪生产品,是为了将来的工厂的智能运营做铺垫的,智能工厂要在数字化交付的基础上才能开展更多的工作。

中国石化镇海炼化分公司工程部高级主管庞修海:

提升项目建设管理效率

    中国石化镇海炼化分公司是国内首批参与工程项目数字化交付标准制定的单位之一。镇海炼化按照集团公司深化数字化转型的改革战略精神,根据资产全生命周期管理要求,以工程建设五大控制为管理核心,以工程全过程数字化建设为主线,以强化现场施工管理为重点,以工程建设数字化交付为目的,创立了以数字化集成为核心的数字工程一体化平台,支撑数字物理工厂与数字工厂同步建设、同步交付。

    中国石化镇海基地工程以数字孪生为目标,以业务管理为主线,以数据标准化为支撑,以一体化协同平台为载体,运用信息技术打通数据流,再造管理流,贯通物资流,优化资金流。我们深度融合工程建设管理信息化、交付数字化、应用可视化,探索实践协同式数字工程建设新模式,全面支撑业务数字化、数字数据化、数据资产化,为智能工厂管理奠定基础。

    从2013年开始,工程部在总部支持下,经过了两期建设,完成了信息化平台的搭建,基本上实现了所有的管理全部上线,建立了一个以甲方为主的工程建设管理平台。从项目初步设计开始,一直到竣工验收,到后评估全过程,我们总共建了20个模块,有230多个功能点。系统2016年正式上线以来,管理的项目达5000多个,总投资大概有1500多亿元。目前日均发起量大概有将近600个流程,覆盖了流程全管理、流程标准化、专业协同以及数据标准化,不仅覆盖了我们公司内部人员,还覆盖了设计、施工、监理、无损检测。

    这套系统在疫情期间发挥了很大作用。管理人员不需要到现场,在网上就能完成大部分的工作。

    我们的工程项目管理信息化是以业务驱动的,实现了以职能为中心向以服务为中心的转变。我们通过数据收集,进行业务再造,管理层再造。原来的实物资产交付流程大概有12步,信息化系统上线以后基本上就变成了7步,并且所有的数据基本上都是自动生成的。原来需要两三年才能完成的资产交付现在基本上几个月就能完成,并且在筛查制定阶段就可以完成实物资产确认,效率大大提高。

中石油吉林化工工程有限公司项目经理王钰铭:

形成全方位全生命周期

     石化行业是典型的流程工业,生产过程连续,关键点多,链条长。石化企业的数字化交付,也具有典型的流程工业的特点,会涉及各个环节和各个供应链。多年的工程设计和建设实践告诉我们,数字化交付应该是全方位和全生命周期的,尤其是数字化前期工作更为重要,关乎到交付结果的成败。

    对于一个化工项目而言,要想实现真正的数字化,就必须从项目规划开始,到设计、采购、施工等,各个环节都实现数字化,才能完成一个完整的数字化交付。这里面就包括了业主、工程设计单位、施工单位、监理单位以及设备与材料供应商所提供的所有的服务环节和商品的数字化。

    石化行业的数字化转型分为两个层次。一方面是智能工程。比如智能设计、制造、建造的应用会提高数字化交付的水平,比如设计方式的高度协同、设计数据的同源、制造企业的三维数字化的应用。另外一方面是设计过程将智能化系统包括智能摄像头、智能设备等应用到炼化项目中,直接提高炼化企业的智能化工厂建设水平。两者合一是化工企业数字化转型基础。我相信未来会形成一个内外协同、合作共赢的数字化生态系统。

    石化项目的数字化交付是工程化、信息化的跨界产品,跨越整个工程建设周期。所以,明确需求可以有效提高数字化交付水平,夯实三维数字化工厂基石。

    数字化交付需求分析分为初步分析和详细需求分析两种。初步需求分析在可研阶段,是投资层面的,主要是确定交付哪些东西,比如说设计、施工、采购都交还是只交设计。详细需求分析在总体设计、基础设计阶段,是业务层面的,是智能化工厂智能建造的延伸,一般委托智能化咨询公司、数字化总体院协助完成。

    数字化统一规定主要分为技术类和管理类两种。技术类主要是说各个软件的操作内容和规定以及种子文件的做法。管理类涉及到交付策略、实施,以及管理的程序质量审核和验收的规定等。

    数字化交付种子文件的制定主要涉及到5个方面:智能PID、智能仪表、材料库、3D再加上交付平台。这里非常重要的一个是命名的规则,另一个是数据,各个软件的数据字典需要统一。

    我认为,出图模板可以遵循各个装置院的规则,但种子文件应该统一。这对搭建统一环境、统一项目风格还是十分必要的。如果统一不了,尽可能达到内容深度的统一。此外,智能PID还是尽可能用一种软件来设计。

    搭建数字化平台主要有10个要素:遵循的标准、数据库、系统的可实施性、移动性、运维系统的集成、安全性、系统性能、可用性、多语言支持、扩展性和开放性。

    强调一下,第一,系统功能一定要具有深化和修改的能力;第二,有的设计院出于便捷考虑会选择一些自主开发的平台,但是这个平台如果和业主交付平台不一致,就要考虑到数据导出的格式是否能为业主所用;第三,业主选择平台若无特殊情况,一期二期等各个项目阶段应保持平台的一致性。

北京达美盛软件股份有限公司联合创始人李嵘:

把控质量是成功前提

     当前,石化行业的数字化交付方兴未艾。在这一过程中,数字化交付的质量应当引起大家的重视。只有做好了质量管控,交付的成果才能在企业未来的生产运营中发挥更大的价值。所以业主要高度重视数字化交付的质量管控。

    我们的数字化交付在质量管控方面努力做到两点。

    一是文档的质量管控。针对文档质量把控,我们开发了一个工厂可视化云协同系统,可以做到对文档质量的管控。借助系统平台可以实现对项目各个参与方所提交上来的装置模型、图纸、文件的在线审批,如果发现哪张图纸有问题或哪个模型有问题,审查人员都可以在线进行圈阅。我们还提供一个在线的会议审查系统,类似于现在大家普遍使用的腾讯会议。

    前段时间,由于受到新冠肺炎疫情的影响,在审查项目模型时,各参与方没办法坐在一个办公室里,面对面讨论。我们就采用一些会议审查这种模式。我们只需要把账号密码给到专家,专家直接登录进去,就可以远程在线来参与模型审查。审核过程中间有任何问题可以在线进行沟通与交流。每位专家也有自己的一个画中画模式,通过画中画,他也可以在自己的窗口里面对这个模型进行各种各样的检查。

    检查之后形成最终的审查意见,在系统中进行汇总,也可以导出外部审查意见的报表。对于发现的问题,我们可以在线去走审批流程。比方这个问题应该是由某设计院某专业张三来进行处理,就转给他。他收到这个任务之后,会进行相应的修改处理,并对模型进行升版、确认,确认之后进行关闭。从问题的发现到问题传送,到问题处理,到新的方案的升版、确认,一系列的问题处理流程全部可以实现线上的实时跟踪和反馈,保证了交付的质量。

    二是数据的质量管控。数据质量分两个层次。第一个是准确性。当然准确性肯定是谁交付,谁去保证。第二个是完整性、一致性、合规性。我们开发的平台会从这几个方面对于交付上来各种各样数据进行质量把控,严格按照数字化交付的管理规范和技术规范的要求,对数据进行审查,以确保数据的准确、完整、一致合规。


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