基于石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的技術(shù)探討

＊孫英銘

（中石油吉林化工工程有限公司 吉林 132002）

引言

我國(guó)的石油化工行業(yè)發(fā)展速度比較快，經(jīng)過幾十年的不斷進(jìn)步，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)占據(jù)首屈一指的位置，特別是在先進(jìn)技術(shù)研究及應(yīng)用方面更是取得了突出成果，以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)趨向成熟。特別是在參考國(guó)際先進(jìn)案例的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)許多石油化工企業(yè)已經(jīng)開始了集成設(shè)計(jì)，這顯然能提升數(shù)據(jù)資源的標(biāo)準(zhǔn)化程度，并進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)石油化工行業(yè)發(fā)展。因此，對(duì)石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)行研究，具有突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

1.石油化工工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

石油化工工程具有技術(shù)復(fù)雜、工藝步驟多、涉及資金數(shù)額大等一系列特征，其設(shè)備往往具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布局緊密的特征，而其生產(chǎn)材料及副產(chǎn)品都具有極高的危險(xiǎn)性，在這種情況下，工藝設(shè)計(jì)一旦出現(xiàn)任何問題，都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的、不可挽回的后果。工藝設(shè)計(jì)是石油化工工程的重中之重，屬于基礎(chǔ)性、前提性工作，離開工藝設(shè)計(jì)其他工作都難以為繼，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)具體流程，可將石化工程工藝設(shè)計(jì)分成前期準(zhǔn)備、工藝包設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)等若干步驟，不同步驟之間有著密不可分的關(guān)系。工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容可分成計(jì)算、確定工藝操作條件、對(duì)工藝流程進(jìn)行說明及給出界區(qū)條件等，不難看出石油化工工藝設(shè)計(jì)幾乎涵蓋所有后續(xù)工作，因此可將其視為整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)，并采取措施提升石油化工工藝設(shè)計(jì)的水平。

2.石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的概念和構(gòu)架

石油化工行業(yè)中的工藝設(shè)計(jì)工作始終處在不斷發(fā)展和進(jìn)步的過程中，相比于過去的工藝設(shè)計(jì)，工藝集成設(shè)計(jì)顯然更加先進(jìn)，其主要的優(yōu)勢(shì)就在于數(shù)字化和集成化。其中數(shù)字化指的是，該設(shè)計(jì)模式的所有步驟都是以數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)的，具有極其可觀的設(shè)計(jì)效果；而集成化指的是，其能夠在擁有大量接口的平臺(tái)上利用設(shè)計(jì)工具軟件繪制圖紙、建成數(shù)據(jù)表格，同時(shí)與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成化運(yùn)行。石油化工工藝的集成設(shè)計(jì)具有突出的普適性，能夠在各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，除了能夠進(jìn)行專業(yè)數(shù)據(jù)共享之外，還具有文檔管理、條件往來、設(shè)計(jì)變更等一系列功能，能夠幫助設(shè)計(jì)人員快速準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比對(duì)，保證設(shè)計(jì)工作的效率。在集成設(shè)計(jì)平臺(tái)上，各種設(shè)計(jì)軟件都能夠穩(wěn)定運(yùn)行，以該集成平臺(tái)為基礎(chǔ)工作人員可順利完成信息導(dǎo)入、資料共享、設(shè)計(jì)輸出等一系列工作任務(wù)，并能夠?qū)ζ渲猩婕暗臄?shù)據(jù)進(jìn)行全流程管理。工藝集成設(shè)計(jì)的根本在于數(shù)據(jù)流，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合石化工藝設(shè)計(jì)的具體要求建立數(shù)據(jù)流，保證不同設(shè)計(jì)步驟產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠快速穩(wěn)定地傳輸?shù)较聜€(gè)階段，下一個(gè)階段的工作人員能夠準(zhǔn)確地接收到上游設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這樣一來就解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的問題。借助數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和管理，能夠起到自動(dòng)調(diào)整相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的作用，設(shè)計(jì)人員修改了某個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行改動(dòng)，這極大地提升了設(shè)計(jì)工作的效率，避免人為計(jì)算和輸入導(dǎo)致的一系列失誤，能夠從根本上提升石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3.石油化工工藝集成設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國(guó)石油化工工藝集成設(shè)計(jì)工作正在逐步成熟，但仍然存在各種軟件之間、各種工藝設(shè)備及管線之間數(shù)據(jù)不同步的問題、數(shù)據(jù)源不統(tǒng)一的問題，工作人員往往需要多次反復(fù)輸入數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)版本升級(jí)的情況下，設(shè)計(jì)軟件之間往往無法自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸失誤、丟失等一系列問題，給設(shè)計(jì)工作帶來巨大的負(fù)面影響。在這種情況下，一些石油化工企業(yè)開始了集成化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的建設(shè)工作。

(1)石油化工工程公司的集成化建設(shè)

在各種高新技術(shù)與具體生產(chǎn)相結(jié)合的今天，數(shù)字化工廠成為人們關(guān)注的重要課題之一，很多大型石化企業(yè)都開始采取集成化設(shè)計(jì)模式，而工藝集成設(shè)計(jì)是整體集成設(shè)計(jì)當(dāng)中最重要的組成部分，因此一些企業(yè)已經(jīng)投身其中進(jìn)行研究并切實(shí)取得了成果。比如中國(guó)石化集團(tuán)公司直屬的中石化煉化工程股份有限公司就屬于其中的佼佼者，早在2013年就已經(jīng)開始對(duì)基于系統(tǒng)軟件的工藝集成設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并收獲了較為豐碩的成果，同時(shí)還牽頭建立了《石油化工工程數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)》，有效地推動(dòng)了我國(guó)數(shù)字化建設(shè)的發(fā)展。

(2)石油化工項(xiàng)目業(yè)主的集成化需求

結(jié)合《中國(guó)制造2025》的精神，我國(guó)諸多大型國(guó)有企業(yè)、大型民營(yíng)企業(yè)逐步開始了智能工廠建設(shè)研究工作，基本都取得了很大的進(jìn)步，特別是中石油更是提出了模擬優(yōu)化、實(shí)時(shí)優(yōu)化、先進(jìn)控制的信息化建設(shè)目標(biāo)，并以此為基礎(chǔ)持續(xù)推動(dòng)信息化建設(shè)，一切以保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建了先進(jìn)的智能化工廠。同時(shí)以三維數(shù)字化為指導(dǎo)思想，開展了石油化工工藝集成設(shè)計(jì)工作。從大局來看，在數(shù)字化工廠、智能化工廠的建設(shè)背景下，業(yè)主對(duì)集成化設(shè)計(jì)的需求越來越突出，我國(guó)的石油化工工藝集成設(shè)計(jì)正面臨著前所未有的發(fā)展驅(qū)動(dòng)力，在未來必然步入發(fā)展的新階段。

(3)集成設(shè)計(jì)典型服務(wù)商

現(xiàn)階段我國(guó)常見的石油化工工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)服務(wù)商有鷹圖的SPPID、SPF集成設(shè)計(jì)，以及AVEVA的IE&D集成設(shè)計(jì)等，它們的市場(chǎng)接受度比較高且用戶群較為豐富，設(shè)計(jì)成功案例比較多，因此項(xiàng)目業(yè)主在開展石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的過程中，也大量選用這些服務(wù)商。它們的工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)主要是以數(shù)據(jù)為核心，以工程數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)為基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)規(guī)則為參考而進(jìn)行的，能夠?qū)崿F(xiàn)三維數(shù)據(jù)化集成設(shè)計(jì)。這些石油化工工藝集成設(shè)計(jì)都具有極為突出的應(yīng)用價(jià)值，功能水平也大致相當(dāng)，僅在細(xì)節(jié)處理和適用范圍上有一定的不同。

(4)石油化工工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)驗(yàn)收

石油化工工藝集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一種基于工程文檔和工程數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流，它能夠?qū)κ突すに嚿婕暗降母鞣N信息、文檔進(jìn)行統(tǒng)一管理和集成，具有非常突出的應(yīng)用效果，而做好石油化工工藝集成設(shè)計(jì)驗(yàn)收工作，則能夠保證設(shè)計(jì)的合理性。具體需要關(guān)注的驗(yàn)收要點(diǎn)如下：首先，確認(rèn)是否符合設(shè)計(jì)信息進(jìn)行了統(tǒng)一管理和統(tǒng)一交付處理；其次，系統(tǒng)數(shù)據(jù)必須要有固定數(shù)據(jù)庫(kù)源頭，同時(shí)應(yīng)具有唯一性、全面共享性，驗(yàn)收時(shí)應(yīng)對(duì)此進(jìn)行確認(rèn)；另外，系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)該具有石油化工工藝集成設(shè)計(jì)相關(guān)軟件的集成化運(yùn)行功能；同時(shí)，集成系統(tǒng)還需要具備項(xiàng)目復(fù)用等功能，從而提升設(shè)計(jì)的效率，驗(yàn)收時(shí)需要關(guān)注這一重點(diǎn)；最后，石油化工工藝集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)必須要具有標(biāo)準(zhǔn)化特征，整個(gè)設(shè)計(jì)過程穩(wěn)定可控，這也是驗(yàn)收過程中需要考慮的問題。

4.石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來中國(guó)的信息化建設(shè)不斷取得新成果，黨和政府也在數(shù)字化建設(shè)等方面提出了新要求和政策支持，工藝設(shè)計(jì)是創(chuàng)建和分析工程數(shù)據(jù)的過程，對(duì)石油化工工藝發(fā)展具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。工程企業(yè)務(wù)必要結(jié)合工程基礎(chǔ)工藝，對(duì)工藝的工程資料和工程信息進(jìn)行搜集、整理、比對(duì)和分析，從而提升企業(yè)工程數(shù)字化水平。這樣一來，以該平臺(tái)為基礎(chǔ)的其他信息化設(shè)計(jì)也將會(huì)有準(zhǔn)確信息作為參考，工廠信息化系統(tǒng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)支持不充足的問題就能夠迎刃而解。同時(shí)，以石油化工工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行模擬計(jì)算、開展文件資料統(tǒng)一管理，并將模擬計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)流集成到平臺(tái)上，能夠?qū)⑵髽I(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)集中起來，提升它們的整體性，能夠有效地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中所有設(shè)備、管道、儀表數(shù)據(jù)的連接和統(tǒng)籌，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合管理及優(yōu)化。另外，在石油化工工藝集成設(shè)計(jì)不斷發(fā)展的過程中，前端工藝設(shè)計(jì)必然會(huì)迎來新一輪的發(fā)展，數(shù)據(jù)交付的精確度將會(huì)大幅度提升，這樣一來石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的質(zhì)量將進(jìn)一步提升，項(xiàng)目落實(shí)速度會(huì)更高、項(xiàng)目所需時(shí)間會(huì)更短，整體的資金投入數(shù)額也會(huì)被控制在一定范圍內(nèi)。可以看出，石油化工工藝集成設(shè)計(jì)是未來石油化工工程企業(yè)發(fā)展的重要抓手。

5.結(jié)語(yǔ)

在新的時(shí)代背景下，石油化工工程企業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，能否快速實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，決定了其在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中能占據(jù)怎樣的地位，而石油化工工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)正在受到越來越多的關(guān)注，成為企業(yè)研究和探索的重要課題。石油化工工藝集成設(shè)計(jì)能夠提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、優(yōu)化設(shè)計(jì)成本、增強(qiáng)設(shè)計(jì)能力，對(duì)石油化工工程企業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，因此在今后的發(fā)展中，務(wù)必要對(duì)基于石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的技術(shù)進(jìn)行深入研究。