SPI软件在EPC项目仪表回路包管理和回路测试中的应用

魏玉洪

(中石化炼化工程(集团)股份有限公司，北京 100029)

随着科学技术的快速发展，信息、网络、控制和计算机等新技术不断在工业控制领域得到应用，石油化工工程的大型化、复杂化、智能化和联合化，石化装置工艺技术、控制技术和专利工艺包的复杂性，使得仪表回路包(Instrument Loop Package)管理和回路测试工作量巨大，管理较困难。在大型石化EPC承包项目仪表回路包管理和回路测试工作中依靠计算机辅助设计AutoCAD技术及Office办公自动化软件明显存在不足，基于数据库原理的SPI(SmartPlant Instrumentation)仪表工程设计与管理软件为核心的应用，满足了业主的要求和工程项目建设的需要，中石化炼化工程(集团)股份有限公司(SEG)在沙特大型石化EPC承包项目中仪表回路包管理和回路测试工作逐步得到广泛应用。

1 仪表回路包管理和回路测试的要点

1.1 仪表回路包的定义和内容

在国际石化工程建设管理中常使用仪表回路包这个术语，仪表回路包是每个仪表回路内所有相关的设计文件、安装检查记录、测试记录、更改及尾项清单、特殊仪表厂家数据表或说明书等组成的交工资料，内容涵盖全面。以远传仪表回路包基本内容为例，见表1所列。

1.2 仪表回路包的管理程序

一般由EPC承包商组织设计和工程技术人员提出回路包的定义、系统划分、基本包的组建内容，经项目业主或管理承包商(PMC)审定。项目建设各方都成立组织机构，形成回路包管理团队，进行人员分工、责任划分，按照主要工作流程有效运行，同时业主和承包商相应配备对应人员开展工作。仪表回路包管理和回路测试的主要工作流程如图1所示。

图1 仪表回路包管理和回路测试的主要工作流程示意

表1 远传仪表回路包基本内容文件

2 SPI简介

2.1 SPI软件组成和功能

Intools软件(以下简称“Intools”)，即现在的SPI软件，是美国Intergraph(鹰图)公司专门为工厂业主、运营商和工程公司设计的仪表工程应用软件，供用户进行设计和管理仪表。SPI通过软件数据库建立一个共同的信息交流与合作平台，通过网络技术做到信息数据的交换与共享，更好地实现工厂业主的综合管理，提高企业网络化、信息化的综合管理水平，工厂工作效率和工作质量。

项目设计最常用的两个基本程序为Administration(管理)程序和Intools主程序。Administration程序包含了系统管理员模块、项目管理员模块、仪表索引模块、工艺参数模块、计算模块等；Intools主程序包含了规格书模块、规格书Binder模块、接线模块、回路图模块、安装图模块等，是仪表详细设计模块的程序。其他的几个程序有： DB Setup Utility， Import Utility， Inserve， Intools Smartplant Report Generitor， Internal Setup Utility和Meenager Utility等。

Intools软件包对应于仪表设计的各个领域，包含了系统管理、仪表索引表、仪表规格书(工艺数据)、计算、接线、回路图和仪表安装图(材料库)等完整的功能模块。

2.2 Intools软件包的特点

1) 强大数据库功能。仪表设计与管理软件Intools的核心是基于数据库的能互相交换数据的公共平台，通过不同的导入模块和计算机辅助设计软件AutoCAD等外部程序模板连接在一起，专门为业主生命周期仪表工程管理及工程承包公司的仪表工程设计而开发的仪表工程管理软件包。在数据库管理方面非常便利，它可以把工艺数据模块中的工艺管道数据、仪表工艺参数数据，在计算模块、仪表规格书模块间进行互调和修正，减少了各专业间技术条件的多次变化更新和繁琐的校对，保证了各个图纸和表格数据的一致性[1]。

2) 方便的数据传输。在设计阶段，Intools以Sybase DB文件进行数据和信息的传递，使用通用的数据库可以与外部数据库连接，包括PDS、计算软件包、DCS和ESD控制系统[2]，从而实现了生产运营阶段的远程管理和工厂生命周期控制仪表管理。

3) 简单便捷的图纸生成。需要出图纸时只需从中提取所需的内容即可。

Intools实质上是个实时共享的数据库，最大的优点可以与工艺、安装等相关专业进行数据共享。工艺在设计过程中，每条管线、每个设备的设计参数输入后，仪表专业在生成仪表规格书时，只需将仪表所在管线、设备填好，相应设计参数就产生了。同样，仪表专业将调节阀等尺寸填好后，安装专业只需输入仪表位号，该仪表尺寸等参数都可一目了然。另外，工艺参数改变，仪表只需更新一下，参数也相应修改，实现了各专业的工厂协同设计。

3 基于SPI软件的仪表管理方式——回路包管理体系

3.1 数据库最终服务对象——项目业主的管理

EPC承包商应用Intools可以进行仪表工程设计，生成设计文档；在后期的施工生产阶段进行施工管理以及工厂生产中仪表的运营维护。同时，现在的SPI可以与上下游系统进行数据交换，比如，智能的工艺流程图PID(SmartPlant)，电气软件(SmartPlant Electrical, ETAP)，组态软件(DeltaV， CS3000， ExperionPKS & System 800xA)和管理软件(SAP)等。

随着Intools软件在自控设计中的日益普及，国外大型石油化工项目(装置)建成移交后，要以考评项目执行中形成的完整的Intools数据库来衡量项目完工证书的签发与否。

3.2 仪表工程的新管理方法

近年来沙特石化项目日趋大型化和联合化，由于工程的大型化、复杂性和艰巨性，单靠业主、管理方、总承包方来管理项目有些困难，该类项目建设采用了一体化项目管理团队IPMT(Integrated Portfolio Management Team)模式。

3.2.1IPMT定义

IPMT是指业主与项目管理承包商组织结构的一体化；项目程序体系的一体化；设计、采购、施工的一体化以及参与项目管理各方的目标及价值观的一体化。该模式是国际大型石油化工项目管理普遍采用的一种管理模式，在沙特大型石化项目中得到广泛应用。

3.2.2IPMT管理责任

根据国际上普遍流行的项目阶段划分方式，可把项目分为两个阶段： 前期阶段(又称定义阶段)和实施阶段(又称EPC阶段，即设计、采购、施工及执行阶段)。定义阶段指详细设计开始前的阶段，包含了详细设计开始前所有的工程活动。在项目定义阶段，IPMT的任务是对项目的定义阶段进行管理。主要负责以下工作： 1) 项目建设方案的优化；2) 审查专利商提供的工艺包设计文件，提出项目统一遵循的标准、规范，负责管理各承包商完成基础设计、初步设计和总体设计；3) 提出设备、材料供货厂商的名单，并据此制订该项目的“短名单”，对项目风险进行优化管理，分散或减少项目风险；4) 提出项目实施方案；5) 编制EPC(或EP+C， E+PC)招标文件，对EPC投标商进行资格预审，协助完成招标、评标。在项目实施阶段，由中标的各承包商负责执行各装置的详细设计、采购和建设工作。IPMT在该阶段里，负责全部项目的管理协调作用，直到项目完成。

3.2.3Intools管理团队

在项目定义阶段项目IPMT管理层建立专门的管理团队，保证Intools软件的最终服务对象的权益。在YanSab 1.2Mt/a乙烯联合项目中，在项目的定义阶段，IPMT管理层成立了一个高效的Intools专业管理小组，负责Intools外包服务商的选择和发布该项目的种子文件；提供Intools DB文件给参与工程的EPC承包商；建立工程设计开展的进程管理、对统一设计的版本以及EPC承包商提供Intools工程设计文档的DB文件归档格式等协调机制；协调项目各EPC承包商的进度，特别是严格EPC要求承包商增加修改种子文件和数据库的审批程序。从体制上保障了贯穿于整个工厂生命周期的Intools软件数据库前期工作的完整性、统一性和有效性。

3.2.4EPC承包商的管理团队

在上述项目中，SEG组织上海工程公司、南京工程公司、荷兰AK Solutions工程公司组成联合体参与聚烯烃项目的执行。联合(AK-SI)项目部在投标初期着手Intools软件和Document软件的管理，包括上海、荷兰朱兹米尔、沙特延布三地数据传输的策划。中标后，联合体成立了Intools专业小组，整个项目实施阶段的Intools应用提供全天候支持，保证全球多地跨时区的多家公司参与设计。

3.2.5数据核实和完整问题

实施阶段仪表工程施工和测试中与Intools数据库的一致性和完整性始终是业主、EPC承包商和分包商关注的焦点。

在Intools的后期服务对象——工厂业主看来，最有实用价值的是工艺专利商工艺包和专利设备控制部分数据。工艺包和专利设备控制部分，往往存在复杂的控制回路，需要EPC承包商根据工艺包的技术资料进行大量的前期工作，尤其是项目要求工艺包控制系统“拆包”的项目，是影响工期的重要因素，该类数据对数据库的完整性相当重要。该部分数据往往仅有接线室外部分，即只到了机柜室的Marshalling Terminals，控制室部分数据空着，而EPC承包商采取了空白的控制室内部接线，导致数据库的缺失，造成了整个数据库的不完整。

3.2.6仪表回路包管理保证数据库的完整性

IPMT Intools小组虽然解决了项目业主或者IPMT对Intools设计的深度、范围、数据的规范性等问题，但不能保证设计和施工资料的完全准确，对于上述的最终交付设计文件与原始的要求也相差甚远，数据和信息的无序导致数据库内容的缺少或者混乱。特别是工艺专利商工艺包和专利设备控制部分的录入混乱无序尤为突出，在没有“拆包”(取消专利自配控制系统)的项目上，更是无法控制，原因是独立的系统即使录入的错误也不影响装置开车投用。

伴随着Intools软件在设计管理中的应用，利用其强大的数据资源工具，采用类似管道专业试压包管理形式的仪表回路包管理办法，产生了独特的以仪表索引回路为线索的仪表回路包控制管理的程序和验收制度。通过仪表回路包管理制度，最终核实和确定Intools数据库的准确性和权威性。

在大型石化工程建设和运营过程中，全程使用Intools软件能充分提高该项工程设计的质量和效率，增强工程建设和工厂运营的管理水平。

4 基于SPI软件的仪表回路包管理和回路测试

4.1 沙特石化项目仪表回路包管理背景

SEG近5年来在中东和中亚地区石油化工工程市场承担了数十个大型石化工程项目。在步入沙特石化工程建设市场初期的项目执行过程中，仪表工程滞后于整体的进度控制计划。其主要原因： 1) 项目的综合回路包管理和回路测试程序是国内项目管理中闻所未闻的，对回路包的内容不清楚，不懂得如何组织回路包的“做包”和“消包”等管理工作；2) 回路包管理和回路测试工作量巨大，例如2005年作为联合EPC总承包中标承建的沙特沙比克聚烯烃项目，共有PP， PE， PHU 3套装置，其中仪表回路包11700个；3) 没有用好SPI软件的强大功能。过程控制中，仪表安装检查资料和测试资料划分得非常详尽，质量检查文件(QVD)数量之多超出了想象，造成整体进度严重滞后。同样，其他中资企业也普遍不适应该种管理体制。

经过沙特沙比克聚烯烃项目的锻炼，了解了仪表回路包管理和回路测试工作的重要性，掌握了仪表回路包管理和回路测试工作的管理程序和方法，懂得了SPI在仪表回路包管理和回路测试工作的重要作用和项目实施过程中如何充分发挥其强大功能，现在SPI在仪表回路包管理和回路测试工作的应用已逐渐走向成熟。目前，沙特项目业主和IPMT通过仪表回路包的管理来验收整个自控仪表工程核对工艺数据和Intools数据库完整性，完工后Intools数据库作为工厂运营基础。数据的核准是国外预试车的最后的关键控制点之一。

4.2 回路包管理程序

1) 回路包产生。在自控仪表专业设计过程中，Intools软件每生成1个回路索引时，1个仪表回路包就产生了；对于一次指示仪表和内部软点，则对应于各自的“软点回路包”。

2) 回路包建立。当分包商收到仪表初步设计图纸的仪表索引表(Index Sheet)时，就可以按照索引表目录内的仪表回路，对每一个回路建立1个仪表回路包文件夹(Folder)，每个回路包都是独立的存档资料，内容齐全，与回路相关的所有历史资料和更新信息全部都包含其中，归档查阅都较为方便。

3) 组建回路包管理团队。成立专门的回路包管理组织机构，设置Loop经理，由Intools管理小组、仪表专业的设计人员、现场工程师、质检员、数据库统计人员、做包人员、消尾项人员、调试人员、DCS组态人员等共同组成回路包管理团队，分承包商、PMC、业主相关人员参与，形成一个完整机构进行管理。

4) 回路包管理：

a) 做包管理。EPC承包商在图纸中心成立专门的“做包”小组来制作仪表回路包，在合同附件中有专门的“做包”小组职责的条款约定。

b) 消包管理。现场成立对应“消包”团队，即类似于国内的调试团队；对于不同的回路包则有各自的验收“消包”程序和方法，消包的结果就是Intools数据库数据最终确定，没有IPMT Intools专业管理小组的书面批准任何人不得修改。以前的每次修改均要求在回路包文件内有批准的记录痕迹。

c) 回路包更新完善管理。在该管理流程中，从设计阶段的数据表、接线图、逻辑图等设计文件问题，采购阶段的材料设备问题、DCS厂家的组态和数据参数问题等都必须和安装工程管理一样执行统一的管理方式，严格消项管理。在回路包资料整理过程中发现的所有问题都有记录和整改痕迹，不存在遗漏问题，工程质量得到了有效控制。项目管理中自控仪表工程的过程控制、进度计量和最终验收就转化成了仪表回路包的建立、形成、更新、维护和关闭(Close)、移交(Take Over)。仪表回路包的资料整理和Intools数据库更新工作成为仪表调试的重要环节，每一个仪表回路包就像一个工艺管道试压包一样，包括很多同步的信息，有许多工作要在之前完成。

在沙特执行的大型石油化工项目控制仪表设计施工进度的最终文件和验收文件基本上都是采用仪表回路包管理程序来核定Intools数据库的权威性和数据一致性、完整性。

4.3 仪表回路测试

仪表回路测试不但是自控仪表工程最后一道工序、工艺设备等专业的最终参数确定工序，也是整个建设项目进行联动试车的重要条件之一。由于仪表设计、采购、施工的工期较短，影响因素较多，仪表回路测试的时间往往小于进度计划中的时间。为了不影响总进度计划，利用SPI软件数据库功能进行数据查询、参数更新、组态检查、资料分析和纠错等工作，从而加快回路测试进度，并在施工阶段通常采取施工人员两班倒和已安装完成的仪表回路包提前作测试关闭的办法；同时工程执行过程中的主要尾项如设计资料尾项、施工过程尾项、Walkdown尾项等的消项工作也较为明晰彻底。在中型、大型、超大型石油化工建设项目实施过程管理中，该办法是行之有效的。

4.4 回路包管理的要点

建立仪表回路包管理体系，完善管理机制，加强信息管理和更新。在项目实施初期，建立与小组联动的管理小组。在详细设计的初期就开始着手完成回路包的制作，以回路包为基础，建立必要的数据统计和控制体系： 为完成回路包的管理工作，要求各EPC承包商成立专门的回路包管理工作团队，划分“做包”小组来制作仪表回路包，并现场成立对应“消包”小组，即类似于国内的调试团队；整个Intools管理团队每天更新信息，关注动态，重点解决急需解决的问题，合理安排人力资源。通过沙特东部沙比克卡杨1.3Mt/a乙烯联合装置K080(锅炉岛)项目和EO/EG项目的实践证明，设立专门的组织机构是保证按时完工的保障，临时的突击建包只能造成工期的拖延和无谓的工时损失及人工浪费。

采用仪表回路包状态汇总表，可以很容易地查看到设计施工试车状态，查看到工作完成和关闭移交情况，很容易分析未完回路包的症结所在。其他工作也有相应的数据统计系统，可以方便查询需要的数据，最好利用Intools软件二次开发出对应的管理表格。

5 结束语

近年来，从SEG作为总承包商参与沙特大型石化项目EPC总承包的发展过程来看，快速适应业主新的管理模式并熟练应用先进的管理软件是项目成功的关键。SPI软件在国外石油化工项目的应用历程与国内的大致相同，如何发挥SPI软件在工厂生命周期管理中的优势，是国内业主所需要关注的，特别是国外项目业主采用的新管理模式非常值得研究借鉴。

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