淺析化工工程公司設計集成系統應用

施 超

（中國昆侖工程公司，北京 100037）

淺析化工工程公司設計集成系統應用

施 超

（中國昆侖工程公司，北京 100037）

化工工程項目具有投資規模大、建設周期長、多專業協作等特點，工程設計是項目整個生命周期中非常重要的一個階段。隨著工程項目建設的大型化、復雜化，數據信息的傳遞和交互成幾何倍數増長，現有“相互獨立的輔助工具設計軟件加人工數據整合紙質文件信息傳遞的設計模式”己無法滿足現代化工項目工程設計的需求。為了消除工程項目設計過程中各相關專業、部門間的數字鴻溝和信息壁壘，提高設計產品的準確與質量，減少在設計期間的時間與成本消耗，運用數字化管理進行實踐，基于軟件平臺的工程設計集成系統的應用十分必要。

工程設計；集成化系統；數字化工廠

1　化工工程公司設計集成系統應用的現狀

由于化工項目的高速發展，大型及特大型項目越來越多，項目規模越來越大，技術越來越復雜，產生的信息量也越來越大，信息交流問題成為影響工程項目管理效率的主要問題。數字化因其集成性和系統性成為解決上述問題的一個有效途徑。利用數字化的高度集成、遠程交流、知識管理等特性實現工程項目信息的快速高效交流，是提高項目管理效率的時代要求。在工業化和信息化“兩化融合”這一時代大背景下，化工行業的未來發展方向將是打造數字化工廠。數字化工廠是運用計算機技術對真實工廠進行虛擬現實的仿真；實現在工廠全生命周期下，本源與運行狀態的數字化。化工行業數字化的實現，設汁、制造、施工建設是靜態數字化工廠，工廠運行管理和維護過程是動態數字化工廠。正是由于化工行業實現數字化工廠的這種外部需求，使得化工工程企業構建設計集成系統成為當務之急。

2　工程設計集成系統的作用

通過對工程設計集成系統的應用研究，構建工程設計集成系統平臺。以工程數據和工程文檔為核心，用功能強大的數據庫管理系統，基于工作流集成，實現對工程設計過程中的數據、應用和行為進行集成。使得相關設計應用軟件、設計人員、項目數據及文檔均在此系統平臺進行統一集成。集成系統的應用，將大大提高設計質量，縮短設計周期，同時隨著知識庫的不斷開發，原型庫的不斷完善，為設計規范化奠定基礎。

工程設計的集成包含了協同設計、并行工程、工作流技術等相關技術。國外大型工程公司在設計集成的應用方面已經有多年經驗，形成了包括工藝、儀表、管道、電氣、材料等大部分專業的平臺系統。部分公司擁有多套系統，根據項目特點和業主的要求，選用不同的系統進行設計和數字化移交。建立了企業級工程數據庫，設計規范、材料編碼和工程數據等均包括在內。可以在全球多地實現跨專業的數據共享和協同設計。有的公司正研究和部署云系統，便更高效、便捷地管理和使用數據。

集成化的工程設計和項目管理系統是標準化運作的數字化集成平臺，可以實現標準化設計、采購和建設，信息流、工作流、資金流等若干流程的標準化，達到標準化管理的目的。各專業的工具軟件實現與大平臺的無縫對接，并在此平臺上完成設計信息的導入導出、資料互提、同源數據采集、設計文件雙向校驗、設計成品輸出和歸檔，完成設計、采購、施工、開車之間的工序連接，完成項目執行全過程的項目管理。

3　數據的重要性分析

設計集成系統中多個專業間的集成是以數據為基礎，通過數據流實現專業間共享，以位號為依據，傳遞其附帶的相關業務屬性，實現專業間數據的數字化分析和提取。可以達到一次提取、多次利用的目的，減少下游專業設計數據重復輸入的工作量，提高數據的完整性及正確性。集成系統就是將工作流的數據進行整合，并形成數據庫。系統集成利用數據倉庫技術聚集并整合各個來源的數據，并在數據流更新時重寫數據。各專業建立起本專業的“數據域”，通過“數據域”分離各專業的數據，也可分隔工作狀態的和己發布的數據。使用“數據域”技術，各專業的內容可為其他專業應用，但不可由其更改，明確數據訪問權限；各應用程序可將數據發布于中也數據庫，供其他專業共享；同時各應用程序在該庫內都具備一個專用數據部分，這樣就可以實現各專業間數據一致性檢查。

4　工程設計集成系統的建設內容

根據工程設計集成系統的需求分析與總體設計，建立數字化設計標準，為建立設計各專業模式及協同關系打下基礎。如：分析、梳理并確定設計工具軟件；核心專業業務流程分析與數據整合，包括需求定義、流程設計、構架設計、數據結構設計等；核心專業之間集成與協同業務流程分析與數據整合，包括需求定義、流程設計、構架設計、數據結構設計等；制定相關的數據與業務協同標準等。 崳？

建立主數據庫和工程項目數據庫及管理平臺，促進設計集成系統高效與高質量應用。如：與工藝設計及PID相關的工程數據庫，流體代碼、管道編號等；與儀表設計相關的工程數據庫，如儀表元件庫、電纜庫、IPD等；與設備相關的工程數據庫，如EQD等；工程材料數據庫，包括工程材料編碼規則、裕量庫、編碼庫、元件庫、請購單與材料表模板庫等；各專業的設計規則庫，如管道材料等級庫并與三維設計系統（PDS、PDMS等）集成、結構專業的鋼結構截面庫、儀表與電氣專業的電纜、橋架、接線等規則庫；工廠分解結構庫；工廠標識庫；文件編碼庫等。

根據集成和協同要求，開發應用、完善提升設計工具軟件或系統，支撐集成與協同的實現。如：智能PID系統，智能電氣設計系統，智能儀表設計系統，三維工廠設計系統等。

構建多專業設計集成平臺，實現協同工作。構建工廠分解結構、主數據和工程項目數據庫結構；實現版本管理、文擋管理等；實現主數據和工程項目數據管理；實現二、三維設計信息的共享和實時更新、版本管理等；通過標準工作流程完成數字化設計會簽，管理和跟蹤設計變更；設計系統集成；與智能PID、智能電氣設汁、智能儀表設計、三維工廠設計、材料控制與采購管理等系統的集成；與其他第三方設計軟件或系統的集成；實現二、三維協同設計和跨專業數據交換；對選擇的已有設計工具進巧集成接口的開發，并建立集成協同的流程，完成于集成平臺的集成；依據業務相關性，考慮與項目管理及企業運營管理系統的集成。如：人力資源管理系統、辦公自動化系統、檔案管理系統和項目計劃管理系統等。

利用上述標準、工程數據庫、設計軟件系統和集成平臺完成試點項目，驗證 嵣杓萍 成系統，初步實現協同工作。驗證并完善基本的集成設計標準、工程數據庫、數字化設計軟件系統和集成平臺；通過以上過程，應用設計集成平臺，初步建立數字化工廠。

5　工程設計集成系統的主要功能

5.1建立一套集成設計標準

設計集成標準是數字化設計集成系統基礎。主要涉及工作流程與程序、信息整合與管理等標準，包括：主數據與工程項目數據管理、工程文檔管理、基于設汁工具的專業內協同設升、基于集成平臺的專業間協同設計等。

5.2建立一套主數據庫和工程項目數據庫

實施設計集成系統的主要工作就是梳理工作流程，整合信息資源，使共享數據得到有效的組織與管理，減少冗余，保證唯一性，是數字化設計集成系統的核心。如：元件庫、編碼庫、設計規則庫、與項目相關的工程數據庫、數據模型。

5.3根據集成和協同要求，開發應用設計工具軟件或系統

實現設計集成，各專業和崗位首先要盡可能廣泛實現數字化設計，實現專業內設計數字化，優良的、滿足集成要求的專業設計工具與軟件系統的應用就成為重點。主要工程設計專業的設計工具如：智能PID系統，智能電氣設計系統，智能儀表設計系統，三維工廠設計系統等。

5.4構建多專業數字化設計集成平臺，實現協同工作

作為主數據與工程數據管理平臺，實現主數據和工程項目數據的集中管理；作為文擋管理平臺，實現工廠全生命周期文擋管理。如儲存、交換發布、版本、權限等管理，實現與DOCUMENTUM集成。

通過對公司工程設計集成需求進行分析，根據公司現有工程設汁軟件資源，結合集成方式和集成方法策略的比較，提出適合公司的工程設計集成整體框架方案。并在此基礎上，針對化工工程設計企業的實際需求，采用現有的商品軟件為基礎平臺、結合企業需求進行二次開發，著重對工藝設計集成系統的構建和應用進行研究，并在實例項目中加以應用驗證。實現工藝設計集成系統設計數據源的同一性、設計條件的一致性、設計產品的準確性和功能的多樣性，在化工項目工程設計的周期、成本、效率等方面實現良好的效果。

主要參考文獻

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.044

TH83

A

1673-0194（2016）20-0066-02

2016-09-20