大型煤化工项目实施数字化交付设计与应用分析

大型煤化工项目实施数字化交付设计与应用分析

陈玉伟

身份证号码：320121197606222518

摘  要：随着数字化技术的发展与应用，煤化工行业正经历从传统生产方式向数字化、智能化工厂的转型。本文通过分析某乙二醇项目的数字化交付流程，探讨了数字化设计与交付的标准、过程及其在智能工厂建设中的关键作用。文章详细阐述了从设计、采购到施工各阶段的数字化交付内容，并讨论了数字化交付在提升设计效率、优化项目管理、加快建设速度方面的应用。

关键词：数字化交付；煤化工项目；智能工厂；设计标准

一、数字化设计与交付标准

1. 数字化交付范围

数字化交付在煤化工项目中，覆盖了设计到施工各个阶段产生的所有关键数据。这包括工厂的三维模型文件、智能P&ID图纸、仪表规格书及各种属性信息。除了数字文件，纸质设计资料也通过扫描转换成电子格式，确保信息的完整性和一致性。此举保障了数字工厂与实体工厂的同步发展，使得各阶段输出的信息能与最终的物理结构严格对应。

2. 智能工艺流程图

智能P&ID软件，如Smart Plant P&ID，主要用于绘制工艺流程图。该软件以数据驱动，支持在设计过程中实现自动数据验证和发布。设计人员在此平台上标注设备、管道及仪表的属性，这些数据在设计和运维阶段均保持一致性。通过智能P&ID软件发布的图纸，不仅用于工程建模，还提供了协同办公和数据复用的平台，显著降低了成本并提升了工程设计的质量。

3. 智能模型

三维建模软件如Smart 3D在设计阶段起着核心作用。这类软件打破了传统的建模限制，使得管道、设备、结构和仪表等各专业能够实现协同设计。三维模型不仅关联到工艺流程图的位号，还录入了相关的工艺数据和仪表信息，提高了设计的精确度和效率。通过这种方法，所有参与设计的专业团队都能在一个统一的平台上工作，确保设计的完整性和数据的准确性。

4. 智能仪表

智能仪表设计软件如Smart Plant Instrumentation用于管理仪表数据并输出设计图纸。该软件的功能涵盖创建仪表索引、仪表规格书、I/O表等，有效地管理并存储所有仪表相关的数据。该系统不仅提高了仪表专业的设计效率，还通过确保数据一致性，最小化了设计错误的发生。此外，该软件还支持生成接线方案和回路图，确保了设计与施工文档的一致性，优化了后期的运维和管理。

5. 非结构数据加载

在煤化工项目的数字化交付过程中，除了结构化的设计数据，还包括大量非结构化数据。这些数据主要来自采购和施工阶段的纸质文件，如技术文件、设备材料监督检查报告以及质量检验报告等。为确保这些纸质资料的数字化，工程团队通过扫描技术将其转换为电子文档。每份文件都依据其所属的项目和专业进行分类整理，并在数字化交付平台上进行索引。此举不仅保持了文件信息的完整性，而且提高了文件检索的效率和准确性。

6. 材料编码系统

煤化工项目中实施的数字化交付包括一个详尽的材料编码系统，特别是针对管道材料。这一系统分为多个大类，如直管段、法兰、盲板、闸阀、过滤器及其他管道特殊件等。每个大类下又细分为数个小类。通过精确的编码规则，确保每个项目的管道材料编码具有唯一性。这种编码不仅便于管理，也为3D建模和后续的运维提供了必要的基础，确保了数据的一致性和准确性。

7. 工厂对象分类及属性

在数字化交付过程中，工厂对象的分类及其属性的定义是至关重要的。项目团队根据实际需要对工厂对象进行详细分类，并规定了必须填写的属性信息。这一分类和属性信息的定义，支持了设计软件如SPP&ID、SPI和S3D的集成应用。这种做法不仅有助于在设计阶段有效地管理和统计各类设备，还在运维阶段为设备管理和备品备件管理提供了数据支持，提高了整个项目的数据管理效率和应用深度。

8. 种子库定制

根据项目需求和数字化交付的实施范围，工程团队定制了种子库，这些包括了SPI种子库、S3D种子库、SPP&ID种子库及SPF种子库等。种子库的数据规则精心设计，以支持全系列数字化交付软件的需求。通过建立统一的设计环境，设计文件和相关数据能够在不同的工具软件中自动传输，确保了数据的一致性和准确性。这种高度定制的种子库极大地优化了数据集成过程，为整个工程设计提供了强有力的技术支撑。

二、数字化交付移交

1. 数字化信息校验

在数字化交付的过程中，信息校验是一个至关重要的步骤，确保交付物的质量符合预定标准。在竣工文件交付的不同阶段，如60%和90%进度点，执行严格的质量审核。根据既定的数字化交付规定，各类信息需要经过细致的审查，包括工厂分解结构的适用性、工厂对象的编号以及文档的命名和编号。此外，校验还包括数据的深度和文档的完整性，确保所有资料均按规范完成。在这一过程中，生成的质量审查报告详尽记录了各种潜在问题，如编号不符、属性不一致的现象，以及任何缺失的文件和断开的关联关系。

2. 信息移交

信息移交阶段是数字化交付流程中的关键环节，涉及将所有设计、采购和施工阶段产生的数字化文件系统地转移给建设单位。这一过程首先通过设计软件支持的备份功能来执行。之后，建设单位在本地部署的数字化交付服务器上恢复这些文件，确保数据的完整性和可用性。技术团队随后进行二次审查，这一步骤关键在于验证文件的准确性和完整性，确保它们能满足高质量完成工程的要求。最终，这一精确且系统的移交流程为工厂的顺利运营提供了坚实的数据基础，支持日后的运维活动。

三、数字化交付平台

1. 信息集成平台

信息集成平台，如SPF (Smart Plant Foundation)，扮演着一个关键角色，通过实现应用集成和数据集成来优化项目管理和运营效率。它支持设计工具软件发布的数据集成，实现数据的双向流转。这个过程中，如SPI (Smart Plant Instrumentation) 和 SPP&ID (Smart Plant P&ID) 等设计软件将仪表数据和工艺流程图的详细信息同步到SPF，而S3D (Smart 3D) 软件则可以从平台接收图纸信息，进而进行高效的模型搭建工作。此外，这些数据一旦发布，即可在平台上实现实时更新和比对，大大减少了因数据重复输入造成的错误和不一致问题。通过集成平台的高效协作功能，确保了数据在设计、审核和实施阶段的完整性和一致性，从而为整个项目的成功实施提供了坚实的数据支持。

2. 信息管理平台

作为信息管理的核心枢纽，SPF不仅集成了数据，还提供了一个功能强大的信息管理平台。在这个平台上，基于项目的主要任务表定制了工厂层级结构（PBS），如项目级、区域级、单元级和工段级，从而确保整个工厂设计的数据结构的一致性。此外，平台根据不同的交付阶段将文件和数据进行分类，如工程设计文档、工程采购文档和工程施工文档，每一类中都详细划分了包含具体专业的子类别。文件与数据共存于一个统一的数据库内，并建立了详尽的文件间关联关系，这大大便利了专业人员的文件查询和管理工作。通过这种综合性的信息管理，技术人员可以轻松定义和生成各类报表，如设备管理报表、工艺管线报表和仪表报表等，这些报表反映了项目的实时状态并帮助项目管理者做出准确决策，有效提升了工厂的建设和运维效率。

四、数字化交付应用

1. 隐蔽工程管理

在大型煤化工项目的建设中，管理隐蔽工程，如地下管线和电缆的布置，是一个挑战。数字化交付模型在这方面提供了极大的帮助。通过使用3D模型文件，项目管理者可以直观地查看地下设施的具体位置和分布情况。这种可视化方法不仅减少了对传统地下管网图纸的依赖，还提高了施工阶段的安全性和效率。例如，通过设置模型的高透明度或隐藏地面上的设备，施工团队能够清晰地了解管线和电缆的具体走向，从而在动土作业中避免误操作，降低了安全风险。此外，模型预演流程允许施工人员在实际作业前进行虚拟审查，确保每一步的安全性和准确性。

2. 员工培训管理

数字化交付在员工培训方面同样显示出其独特的优势。利用3D模型文件，生产试车阶段的工艺人员可以通过虚拟现实技术进行厂区漫游，这种“阿凡达”功能使员工能够在三维空间内直观地学习生产流程。这种交互式的学习方式不仅提高了培训的趣味性和实用性，还增强了员工对工厂设备和工艺流程的理解。通过模拟气体和液体的流动，员工可以更好地理解各种操作的影响，从而在实际操作中做出更加准确的判断。另外，结合三维模型文件和生产试车的联运方案，技术人员可以制作详细的应急演练和联动试车方案，这些方案的动画演示可以在培训中用于模拟外部操作，极大提升了操作人员的应急处理能力和安全意识。

五、结语

本研究深入探讨了大型煤化工项目中数字化交付的设计与实施。我们分析了项目从数字化设计到交付的全过程，包括标准制定、智能模型的构建以及数据的集成和管理。通过案例分析，我们发现数字化交付显著提升了设计精确度和项目管理效率，尤其在隐蔽工程管理和员工培训方面表现突出。笔者认为，虽然实施过程中存在挑战，但正确应用数字化技术可以极大地优化工程设计和施工流程，为未来工厂的运维提供坚实的数据支撑。

参考文献：

[1]严琰.化工项目数字化交付的实践与思考[J].硫磷设计与粉体工程,2023,(06):30-33+6.

[2]曾峥.基于正向数字化设计与交付的智能工厂建设[J].化工设计,2023,33(05):46-50+2.