SPF在工程项目数据管理中的应用

彭 津

（中石化上海工程公司，上海 200120）

1 引言

近年来，随着信息技术应用的迅速发展，工程项目的交付方式出现了一种新的趋势，越来越多的海内外业主提出，承包商在物理工厂交付的同时，还要实现数字化工厂的交付，各工程公司的传统管理模式也都面临着巨大的挑战。如何建立工程设计集成平台和工程数据管理平台，实现工厂设计、运营和管理的集成化与智能化，增强工程公司的核心竞争力，更好地为总承包项目服务，已成为各工程公司都必须解决的燃眉之急。

2 SPF概况介绍

SmartPlant Foundation （简称 SPF） 是 Intergraph公司SmartPlant Enterprise体系下的软件之一，是专门为石化、医药等行业的各工程公司(EPC)、工厂业主/运营商设计的工程信息管理系统。SmartPlant Foundation 能够为工厂建立一个全面的电子化数据仓库，数据全面涵盖了厂结构、属性部件、设备和文件，贯穿了工厂设计、修改、改造、更新等各个阶段。

SmartPlant Foundation作为一款针对工程信息管理解决方案的基础平台，是SmartPlant Enterprise通用体系结构的主干，可根据项目需求进行模版化的、客户化的二次开发，为项目的实施提供了准确、有效的数据支撑，也为项目数据集成交付的实现创造条件[1]。

2.1 SPF与SmartPlant Enterprise体系

SmartPlant Enterprise（ 简 称 SPE） 体 系 是Intergraph公司针对工程设计领域开发的一系列软件包。对于SPE体系来说，所有的工程数据都是信息管理的对象，SmartPlant Foundation作为整个SPE体系最基础的部分，统筹管理工程生命周期中存在的各种数据对象，这些数据对象不仅仅是来自Intergraph公司的软件，还包括来自其它软件、其它分包商、其它供应商以及业主的各种相关信息。详见图1。

2.2 SPF基础功能

（1）可用户化的浏览界面

（2）批量数据校验和上载

（3）信息管理

①信息分类管理

工厂分解结构（Plant Breakdown Structure, PBS）；

文档类型结构；

位号（TAG）类型结构。

②快速查找、查询和检索

基于工厂结构或分类方式查询；

按文档编码、修订号、属性检索；

通过对象的关联关系查询。

③数据浏览

支持160种格式文件的浏览；

图形的智能浏览：图形到位号/位号到图形；

三维模型浏览。

④文档管理

图1 SmartPlant Enterprise 体系架构

自动编码；

版本状态管理；

Check In签入/ Check Out签出；

导入/导出。

⑤工作流管理

⑥资料传递管理（Transmittals）

文档分发正规化；

文档查阅日期及跟踪；

Email通知功能；

资料传送分发表。

（4）安全性管理

全程历史记录；

用户访问控制。

3 SmartPlant Foundation在工程项目中的应用方向

3.1 工程设计集成平台

SmartPlant Foundation利用适配器技术，通过文档和数据的收/发来实现应用系统间的实时通讯和数据交换，对工程中相关的各种工程工具加以集成。目前已经实现集成的应用系统包括SmartPlant P&ID(SP P&ID)、SmartPlant Instumentation(SPI)、SmartPlant 3D(SP3D)、 SmartPlant Electrical(SPEL)。

通过软件集成，各专业软件间的数据可实现自动传递、差异比对、自动更新和记录追踪。用户可通过更新列表(To-Do-List)查看数据差异，选择或放弃更新，无需手工输入，从而提高了数据的一致性、可靠性、及时性和可追溯性，实现设计过程的有效管理。

3.2 工程数据管理平台

作为一个工程数据管理平台（图2），SmartPlant Foundation能够为工厂建立一个全面的电子化数据仓库，数据全面涵盖工厂结构、属性部件、设备和文件，然后通过SPF的基础功能以及扩展功能来真正实现平台化管理。

图2 SmartPlant Foundation 文档及数据仓库管理架构

图3 以位号（TAG）为核心的关系网络

3.2.1 对象级工程数据（TAG）管理

与其他电子文档管理软件不同，SmartPlant Foundation对于工程数据的管理，是以面向对象的操作方式来管理预设的各类工程数据以及工程数据间关系，管理的核心是“关系”，而不仅限于工程文档管理。

作为工程项目中的核心对象：位号（TAG），在项目生命周期的各个阶段都起着重要作用，扮演不同角色。通过对于设计源头的位号信息的统一定义，位号信息可以作为设计专业间、EPC分包商间、与供应商以及业主之间进行信息交换的基本单位和信息关联的桥梁和纽带。

SPF系统中对于位号（TAG）信息的管理关注在以下几个方面：

统一的位号类型划分；

标准化的位号编码定义；

位号属性定义；

位号间关系的定义；

位号与其他工程数据（例如文档）之间的关系。

根据以上信息，SPF可实现位号（TAG）管理平台的搭建，用户可以非常便捷地按设备位号精确搜索相关数据，如查询某设备的相关联的所有设备、此设备的P&ID图、三维模型图、仪表设计图以及厂家文档等。

3.2.2 工程文档管理

文档作为工程项目最常见的要素，它是几乎所有信息管理软件的管理对象和要素。SmartPlant Foundation对于文档的管理主要通过以下方式来实现：

工程文档管理和分类 (承包商、供应商和业主)；

文档自动编码；

文档版本管理；

文档属性管理；

文档与位号之间关系管理；

文档与工厂结构之间关系管理；

文档与工作流结合，实现审批管理。

4 SmartPlant Foundation在项目数据管理中的应用

4.1 TEF和Non-TEF

SPE体系中，各工具软件生成并通过集成发布至SPF的位号和文件分别称之为TEF Tag、TEF Document；由手工上载的位号和文件分别称之为Non-TEF Tag、Non-TEF Document。

4.2 PBS工厂结构策划

SPF软件的工厂分解结构统一订制为Site→Plant→Unit三层结构，在SPF上完成工厂结构的配置的基础上，分别从SP P&ID、SPI、SPEL中收取逻辑结构、从SP3D收取物理结构，共同构建SPF系统集成平台。

4.3 专业划分结构

SPF软件采用业主和承包商两套代码进行专业划分。

4.4 文档类型结构

设计文档（Design Document）实行业主和承包商两套代码进行划分；供货商文档（Vendor Document）采用承包商的代码进行划分。

4.5 属性（Property）和关联（Relationship）

原则上，项目的实施要最大限度的使用SPE产品自带的功能和数据，但是不可避免地是为满足项目需求必须额外增加一些自定义属性或关联。

△ TEF Tag、Non-TEF Tag属性和关联

图4中所示位号（Tag）的属性包括名称、描述和来源，关联包括与位号类型（Tag Type）和采购订单（PO Number）之间的关联，见图中下划线标出的蓝色字体。

图4 位号属性/关联的展示（Non-TEF Tag为例）

△ TEF Document、Non-TEF Document属性和关联

文件的属性和关联的设置分为三个层次：DocMaster、DocRevision和DocVersion。针对设计文档（Design Document）和供货商文档（Vendor Document）分别定义了两套属性和关联，并在SPF系统中完成配置，基本覆盖项目实施过程中可能出现的各种需求。

△ 基于DocMaster的关联设定包括与设计文档相关的单元、专业类型、文件类型等；

△ 基于DocMaster的属性包括文档编号、标题、分工代码等；

△ 基于DocRevision的属性包括版本、图幅、页数、出版日期、传送单编号等。

图5是以某设计文件为例的部分属性和关联的截面，其中关联设置以蓝色字体显示。

4.6 关联网络Relationship Network

SmartPlant Foundation一个重要特征就是将对象的位号和相关的文档建立热点连接（ Hot-Spotted），形成多对多的关系。从某一个位号（Tag）可以直接看到和它相关的全部文档或某一类文档；反之，也可以从某一个文档直接查看到和它相关的全部位号或某一类位号。在Tag-Document基本关联的基础上，形成的关系网络如图6所示。

4.7 版本控制

SmartPlant Foundation可以存储文档全部版本，支持主版本号加小版本号的编号形式，版本号的结构形式可以由用户定义。如果文档发生修改，系统会自动根据用户定义自动为该文档升级版本号。系统通过用户进行Sign-off的操作发布正式版本，并以不同的颜色显示当前各版本的状态，便于用户查看。

4.8 工程数据信息的快速加载

Data Loader，是SmartPlant Foundation提供的一个数据和文档批装载的工具，如图7所示，用户可通过定制的模板生成xml格式的上载文件，并指定该上载文件存放的目录结构，一次即可将文件和文件包含的数据信息装载入SmartPlant Foundation。现已定制了14种上载模板，分别匹配采购信息、项目文档、位号信息、关联信息以及交付信息。

图5 文件属性/关联的展示（设计文件为例）

图6 Tag-Document关联网络图

4.9 项目数据交付

项目竣工阶段，需将设计阶段形成的SmartPlant Foundation系统作为一个数字化工厂的原始数据移交给业主。

△ TEF交付

通过SPE各设计工具和SPF的整体移交，完成设计过程中的数据、文件、三维模型等设计产品的集成交付，包括数据库及相关数据（如Schema，symbol，attribute，template等）。

△ Non-TEF交付

Non-TEF交付物包含Non-TEF Tag和Non-TEF Document/Drawing。在数据库集成交付的基础上，为

图7 上载界面

实现Non-TEF数据的交付，定制了11种导出模板，通过生成报表的方式将交付文件和文件相关元数据进行导出。通过配置，用户可由勾选索引表、元数据和电子文件，按模板格式在指定路径下完成导出任务。图8为设计交付文件的导出界面。

4.10 工程数据信息浏览

SmartPlant Foundation对信息，包括数据和文档进行分类管理，其浏览界面采用通用的树状结构，如图9所示，每一项都有相应的图标，方便分类浏览。整个浏览界面为多窗口结构，除结果列表窗口和树状分类窗口外，还有属性窗口可以直接查看用户点击所选择项的属性。在树形窗口中，SPF提供了9种树状结构，以方便用户查询。

图9 树状结构

4.11 工程数据信息查询[2]

对于各种信息用户除了可以依据分类原则在树状目录中直接查找，系统还提供了快速查找(Find)和详细查询(Query)。其中，详细查询(Query)可在弹出的窗体中输入限制条件进行查询，并可将用户使用的查询条件保存下来，供多次使用或其他人使用，见图10。

图10 详细查询(Query)窗体

5 SmartPlant Foundation在项目数据管理中的应用效果

5.1 数据的共享性、一致性

利用SPF这个工程设计集成平台，各工具软件之间可以通过发布和接收文档和数据，通过SPF的集成，实现各专业软件之间数据的自动传递，取代目前手工数据输入与传递方式，减少数据冗余，提高数据的共享性、一致性、正确性和安全性。

5.2 提升文档管理效率

通过SPF工程数据管理平台，实现文档的电子化管理，避免手工管理出现的一系列问题，通过统一的内容管理平台实现对分散的各类项目文档集中管理，并从文档分类、属性、关联等方面进行了统一规划及利用，大大提高了内部文档管理水平。

5.3 全生命周期管理模式

在集中存储基础上，对文档的制作、审批、发布、分发、接收、交付和归档的整个过程进行有效控制，实现了全生命周期工程数据的互用和协同。

5.4 实现数据的集成交付

SPF工程数据库的搭建将位号作为其核心处理对象，从这个核心延伸开来形成了一个庞大的位号、文档和设备的交互网络，加上良好的信息管理配置方案，为工程数据的集成交付的实现提供了强大的技术支持。

5.5 提升项目管理水平

SPF在项目中的应用大大提高我公司项目信息化建设的整体投资回报率，同时作为项目管理、知识管理体系的一部分，力求和其他系统整合，取得更大效益。

[1] Intergraph鹰图公司SmartPlant Foundation应用介绍报告[Z].2009.

[2] Intergraph鹰图公司SPF Introduction and Administration Course Guide (DSPF-TP-100012A)[Z].2008.