工厂材料编码及软件应用概述

何 慧

（胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司 机械设备设计所，山东 东营257000）

1 概 况

工程规模庞大和项目参与者众多是现代工程项目的主要特征之一。随之而来的是项目信息量的巨大和信息交互界面、信息传递界面的大幅增多和日趋复杂化。信息交互界面和传递界面的问题多发生在分属不同组织的项目干系人之间。造成这个现象的主要原因是组织内部采用统一的项目信息分类体系和传递标准时，信息传递畅通；而不同组织之间常常因为信息分类体系和传递标准的不同，产生界面障碍，造成信息传递不畅进而影响项目目标实现。

工厂材料编码技术的应用是实现材料标准化、规范性传递信息的有效手段，降低项目成本和项目信息的复用，满足设计（E）、采购（P）、施工（C）的管理需求。

随着工程信息化的不断发展，工厂材料编码技术的最终体现——材料数据库①应运而生。SPRD（smart plant reference data）是用于创建、维护材料数据库（材料编码库、标准尺寸库、管道等级库）的一套软件，通过该软件针对三维设计软件如PDS，PDMS，SP3D提供接口数据文件［1］，数据包括提供材料编码、材料等级等，并且为采购管理提供数据信息。材料数据库的作用体现在项目的全生命周期中，通过编码的基础作用，实现设计、采购及施工的材料管理。它不但能够保证设计的质量，还可以生成材料的唯一标识码，对材料实现精确管理，在项目中发挥着重要的作用。

国内一些大型工程公司系统性的研究工厂材料编码系统较早，已经在实际工程项目中的设计、采购、施工管理等各个方面展开了应用，并根据自身的业务特点在不同的工程阶段各有侧重点。国外大多工程公司都有自己创建的编码规则，在工程实际项目过程中按照确定的编码规则结合各种软件完成各种工程设计和材料管理的职能。到目前为止也已经有很多国外工程公司采用SPRD软件进行数据库建设，例如Doosan，Devon等。

2 主要技术

2．1 软件引入

随着工程信息化的不断发展，越来越多的工程公司的设计采用PDS，PDMS，SP3D等工程三维设计软件。PDS和SP3D是美国Intergraph公司开发的工厂设计系统，是目前智能工厂设计系统领域中的主流产品，他们都是以材料数据库为基础，集成各个专业，在同一平台进行协同设计，完成工程的三维模型建设，为工程现场施工提供保障［2］。

需要三维软件设计的项目越来越多，建立一个完整、系统且易于维护的材料数据库势在必行，建立数据库的直接目的是为三维设计软件提供标准的材料等级数据，以保证三维设计质量及数据的准确性，满足项目要求。材料数据库是全面的覆盖范围很广的可持续维护扩展的数据库，随着项目需求数据库不断补充完善，可供多个项目参考使用，所以建立数据库的另一个目的就是提高项目级材料等级数据库的复用率，提高工作效率，降低项目成本。

此外，材料管理在EPC项目中非常关键，而材料数据库可以为材料管理软件提供代表材料唯一的标识码，便于进行采购、施工等，所以标准材料数据库另一个重要目的是为材料管理软件提供标识码，便于EPC项目后期材料的采购及施工管理，这也是材料编码库的一大组成部分，而SPRD是用于创建、维护材料编码库、标准尺寸库、管道等级库的一套软件，它的基本功能就是创建并维护数据库，它可以根据需求建立公司级数据库和项目级数据库。

2．2 技术方法

标准数据库的建立需要遵循一定的规则，使材料等级表中的各种管子、管件及阀门等属性特征按照编码规则转换成带有特殊意义的字母／数字的组合，数据库将对这些编码进行维护和管理，规则主要包括以下几个方面：

（1）编码属性。材料编码主要属性信息／管理属性包括：材料标准、制造标准、压力等级、端面类型等。材料编码是一组有特殊意义的字母／数字的组合。

（2）编码规则。进行编码的前提是需要一套编码规则，国内外各个工程公司采用的编码规则不尽相同，但所起的作用都一样，规定了各个码所代表的属性，材料编码就是根据元件属性分类在编码规则中找出所代表的字母／数字组合形成的。

（3）编码结构。材料编码由各个属性按照编码规则进行排列，在建码的过程中，根据具体的元件属性从编码规则中找出代表这些属性的码，并将这些码组合在一起，就构成了材料编码。

根据一定的编码规则在SPRD中可以由系统创建生成材料编码，形成材料编码数据库，同时编码的描述在创建材料属性时同时建立，并且在生成编码的同时由系统根据规则组合，其中材料编码的短描述是对材料的简单描述，供专业技术人员使用；长描述是对材料的完整描述，供采购等其他人员使用。

材料编码可以表示某一类材料，但是细化到工程设计和采购时需要使用材料的标识码，而材料的标识码是由材料编码加公称尺寸（即公称直径和壁厚）组成，这样就可以应用到具体哪个管道元件以及挂接某一管道元件的外形尺寸信息。

SPRD中除了存有编码的数据库以外，还有一部分更为重要的满足三维配管设计的尺寸信息数据库，共包含以下类型：公称直径表、外径表、变径表、支管表、标准壁厚表、标准尺寸表、其他尺寸表、编码尺寸表、项目等级用管道元件规格过滤表。

材料的编码与上述各种尺寸表有各种规则和关联方式，构成各种复杂的关系。

根据工程设计的实际需要，应用已有的编码库和尺寸库建立管道等级，将设计成果数据化、标准化、规范化。建立三维配管数据接口，从数据库中调用基础数据，实现工程的复用设计。

2．3 技术优势

以工厂材料编码技术为基础所创建的材料数据库集编码信息、尺寸信息等各种数据为一体，按照各种规则进行存储和衔接，并根据项目不同阶段的需求可以随时从中提取数据信息，规范化的输入输出，满足工程项目的基础需求。

2．3．1 材料数据库是系统、全面、庞大的数据库

材料数据库是全面的、覆盖范围很广的可持续维护扩展的数据库，囊括了 GB，SH，SY，JB、HG，ISO，ASME，API，BS，EN，DIN 等国内国外多个标准体系的数据信息，随着项目需求数据库不断补充完善，供多个项目重复利用，材料数据库的完善和项目的重复利用是相辅相成的过程。

2．3．2 材料数据库信息贯穿EPC整个过程

以往数据库建立后只针对具体的单个项目使用，并且一般只给三维设计提供数据，便于三维建模，而在集成系统中材料数据库作为设计、采购及施工的数据基础，它不但能够为三维设计提供可靠系统的材料库，保证设计的质量，还能够根据要求生成代表材料的唯一标识码，并传递给采购和施工现场管理软件，对工程材料进行全生命周期的管理，在项目中发挥着重要的作用。

2．3．3 提高材料数据库的复用率

以往的设计都是遇到具体项目，根据具体项目情况从零开始创建数据库，不能很好地参考以前项目的数据信息，大大降低了数据库的复用率，降低工作效率，加大了人工成本，而集成系统的材料数据库是一个系统的、全面的数据库，遇到具体项目时可以根据项目要求参考数据库中的数据，在此基础上进行修改、补充，大大提高了材料编码和材料等级的复用率，提高了工作效率，节约了成本。

2．3．4 保证数据准确性、唯一性

以往数据库的建库都是单一的数据库，只能局限于本项目使用，并且数据都是根据具体项目重新录入，所以不能保证数据准确唯一，而集成系统的数据库是统一录入到数据库中，具体项目直接采用，大部分数据不用再重新录入，保证了数据的准确性，保证三维模型质量。

2．3．5 便于数据库的维护管理

随着项目的增多，材料标准的修改，材料数据库需要随时补充数据，完善数据库，物理尺寸库等，由于数据库非常庞大，所以管理维护至关重要，直接影响三维配管数据的准确性，需要专业人员进行维护，而SPRD作为一个专门创建与维护的软件，它能很好地管理、储存、录入数据，操作方便，安全性高，做到了数据维护的系统化、规范化。

2．3．6 SPRD软件建库规范系统

以往的建库（比如PDS建库），都是直接操作数据表，进行数据录入、关联及查询等工作，由于其不是图形化界面，建库、查错及修改等工作非常繁琐，并且容易出错，另外以代号编码为索引，关系查找复杂，而SPRD作为一个专门建库的软件，界面友好，能很好的做到管理、储存、数据录入工作，错误检查方便快捷，提高工作效率，并且可以在库中制定各种规则，采用规则驱动制约三维配管，保证配管质量。

2．3．7 配有其他三维设计软件接口

通过SPRD建立的材料数据库不但可以给SP3D软件提供所需数据，还开发了与其他设计软件的接口，例如国际上常用的三维设计软件PDS及PDMS等，可根据业主需求选择不同的三维设计软件使用同一个数据库进行建模，做到一库多用，既方便快捷，又节约成本。

3 软件技术水平及发展

材料编码体系的建设，主要在项目的整个生命周期内为设计、采购、施工提供统一的材料编码，对设计集成、多项目统一集中采购、施工管理均具有重要意义。

通过几个实际工程项目的检验，材料编码数据库已经得到了成熟的运用，从技术层面上讲已经完全适用于各种项目建立工程材料等级的需要，涵盖目前工程应用较多的各个标准体系，并且最重要的是由于材料编码规则具备唯一性和可扩展性的特点，可以根据各种不断涌现的新型项目的需要对材料编码数据库进行扩展和补充，软件数据库的设计理念也赋予了编码扩展使用的无限生命力，从而使材料编码技术具有无限的发展空间，也显示了软件强大的工程适用性。

随着信息化建设的不断加快，传统的设计模式势必将遭到淘汰，现在项目基本上都采用三维软件进行设计，优势越来越明显，并且随着软件不断地开发，集成化的要求越来越高，而数据库是设计、采购、施工的数据基础，贯穿整个流程，为其提供准确可靠的数据，并且材料编码数据库可以做到多个项目使用参考；在实际应用过程中，材料编码数据库根据项目类型的需求而不断地日益完善和扩充，以满足更多项目的需求；由于标准修订及工程需求，编码数据库信息可能修改或增加，故需要专门技术人员进行维护，以保证数据及时更新、全面、准确。由于编码数据库作为设计，采购及施工的基础，数据库的规范化、系统化及其维护管理也是至关重要的。

4 结束语

材料编码技术的应用与开发是三维设计软件及工程材料管理的基础，随着智能工厂设计系统的不断发展，材料编码技术作为基础性的技术根基也将得到广阔的发展空间。

注：

① 张 延 滨．Standard Database for Smart Plant Reference Data：11．

［1］ 陈曦．PDS和PDMS材料参考数据库的工程应用［J］．石油化工设计，2007，24（3）：40－43．

［2］ 张德姜，王怀义，刘绍叶．石油化工装置工艺管道安装设计手册：第一篇设计与计算［M］．北京：中国石化出版社，2009：478－480．