SPI在工程数据整合中的应用

徐博文

(中国昆仑工程公司，北京 100037)



SPI在工程数据整合中的应用

徐博文

(中国昆仑工程公司，北京 100037)

摘要：介绍了SPI软件导入和整合外部工程数据的模式和方法，重点阐述了利用Import Utility模块实现外部工程数据与SPI软件数据库之间的数据交换，并结合工程项目对其应用方法和模式进行了论述。实践证明，利用Import Utility模块实现SPI数据库与外部数据源之间的数据导入和整合，可优化设计流程，缩短设计周期，并明显提高了设计效率和质量。

关键词：SPI软件Import Utility模块数据导入数据整合SPI数据库

近年来，随着石油化工项目规模的不断扩大，工程设计参与对象日益增多，涉及的数据量呈现分散化、复杂化的趋势，对设计领域中工程数据整合及管理提出了更高的要求。在设计周期中，自控专业需要与工艺包厂商、各设计专业人员、最终用户以及供货商之间进行大量的数据交换[1]。传统设计模式需各设计对象通过纸质或电子文档进行数据传递，再人工整合至设计文件中，降低了工作效率及准确性。在这种情况下，基于高级数据库管理平台的专业工程设计软件逐渐成为工程公司及最终用户重点建设的方向[2]。其中SmartPlant Instrument(SPI)是美国鹰图公司针对自控设计需求开发，基于高级数据库平台的专业自控设计软件，能够满足现阶段自控设计的需要。SPI软件中的Import Utility模块可以将工程设计过程中各个参与对象和不同阶段所产生的数据整合至项目数据库中，极大地增强了自控设计的效率和质量。笔者结合自控设计流程，重点介绍如何使用Import Utility模块来实现外部工程数据的整合，并根据实践经验，对采用此模块开展工程设计的应用范围及注意事项加以总结。

1SPI软件及工程数据整合模式

SPI软件根据自控专业设计特点，将工程数据种类分为仪表索引(index)、安装图(hookup)、规格书(spec)、管道(process)、计算书(calculate)、接线(wire)和回路图(loop)等数据模块。如图1所示，在实际工程应用中，设计人员需将标准及仪表基础工作、工艺包、设备采购、控制系统及接线等来自不同对象及阶段的外部数据导入整合至SPI数据库中，再以此为基础在SPI软件中开展工程设计。此过程中，外部数据来源广泛，涵盖不同设计专业、工艺包提供商、供货厂商和最终用户，数据类型存在多样化问题，且在全部设计周期中，文件版次更新较快。早期的工程设计方式依赖于工程设计人员将数据手动整合至SPI数据库中，工作量庞大，效率和质量无法保障，同时无法有效快速地完成数据版次比对工作。

随着技术发展，鹰图公司推出了SmartPlant Enterprise(SPE)软件体系，并将SPI软件纳入其中，该体系基于高级数据库平台设计，涵盖工艺、自控、电气、配管等各专业设计软件。体系内各软件可通过SmartPlant Foundation(SPF)工程数据管理平台来实现软件间的数据连接、传递及管理的需求[3]。但实际应用中，工程公司必须购买SPE体系内的多种工程软件才能实现对SPF软件的支持，这在现阶段使用中还无法普遍实现。在这种情况下，设计人员更多是通过SPI软件自带的Import Utility模块来实现工程数据导入及整合的工作。Import Utility模块基于SPI数据库构架设计，支持连接、读取多种数据库类型或数据文件。因此，无需SPE体系作为支撑，即可实现灵活多样化的工程数据整合需求，提高了工程设计质量和效率。

图1　应用SPI软件进行自控工程设计的数据整合流程示意

2Import Utility模块及其数据整合方法

2.1Import Utility模块

SPI软件程序组中默认提供Import Utility模块，可实现仪表、工艺和订货等数据的导入和整合。同时此模块还可将外部工程数据与SPI数据库内数据进行对比分析，使不同版次间的数据变化一目了然，为设计提供了便利。

Import Utility模块可支持多种数据平台或文件，包括Oracle，SQL Server，Access，DBF，ASCII，Excel及Text等，几乎涵盖了设计过程中所涉及的所有数据源类型。此模块也内置了与PDS和SmartPlant P&ID软件的数据接口，可直接从这些平台读取工程数据。同时，支持FirstVue，ValSpeQ以及Flowserve Performance等阀门计算软件的数据文件，使数据传递更加便利。

2.2模块数据整合方法

鉴于SPI数据库的复杂性，需进行数据连接设置，理清数据之间的关系，确保数据相关性准确。应用Import Utility模块完成外部数据导入和整合，主要分为以下步骤，如图2所示。

1) 要建立外部数据源和SPI数据库间的连接。

2) 进行数据库及外部数据源间数据表和数据字段的关联，并同步回路、仪表及电缆等信息的命名规则，保证连接准确。

3) 制订导入及整合方式，主要包括数据导入、数据比较以及数据更新。

2.2.1建立数据连接

在工程设计中，自控专业需要接收其他专业或相关供货商提供的条件，借此展开后续设计工作，所接收的条件作为外部数据源，多以在线数据库、数据文件或者单表格文件的形式存在。因此，在数据整合前，Import Utility模块需要通过Link来构建SPI软件与外部工程数据间的连接，连接模式及范围可自由设置。Link归属于Group组，Group组根据用户数据整合需求和方式对Link进行排序和分类，以便于实现所需工程数据分步、批量导入，保证数据整合的定向、有序及准确。

图2　应用Import Utility模块进行工程数据整合的主要步骤示意

建立Link首先要选择连接模式，分为Single和Module。Single模式用于整合非关联性工程数据，只能同时处理单一数据表，适用于项目前期，用来定义仪表类型、I/O类型、管道等级等基础数据。Module模式(也称Multiple Table模式)用于处理以仪表位号、管道号、规格书号等为索引展开的多类别关联性工程数据，可以同时整合多个数据表数据。同时，Module模式根据工程数据的种类及用途提供了多个模板，包括仪表索引、工艺管道、规格书以及电缆接线等。其中工艺管道模板用于整合与工艺专业相关的工程数据，可以细分为控制阀、流量、压力、液位、管道等类别，为不同用途的工程数据提供了便利化的导入和整合途径。

在数据连接设置完成之后，需要与外部数据源实现连接，数据源类型主要分为两种： ODBC和Oracle。通过ODBC模式，可以连接SQL数据库平台以及DB，Excel，Text等文件数据，也可通过Oracle连接基于Oracle平台的数据库。在设置好数据源连接路径及口令信息后，通过Import Utility模块内置的View功能，可对数据源内的工程数据进行查看筛选，实现选择性导入。

2.2.2数据关联设置

SPI数据库中，工程数据按照用途归类于不同的数据表中。若同时调用不同数据表内的数据，就要首先设定数据表间的引用和连接关系，这种关系在数据表间通过主键字段(primary key column)和副键字段(foreign key column)的对应连接来实现。主键字段为数据表的索引，一般以顺序编码的形式存在。数据表中必须且只能含有1个主键字段，主键字段的数据必须唯一。除主键字段和普通字段外，各数据表中可以存在多个副键字段，副键字段起到引用其他数据表数据的功能，副键字段数据在数据表中可以重复。

Import Utility模块通过Table Definition来设置数据表间的引用和连接关系，可对主键字段和副键字段进行增加、修改及删除。通过此功能，设计人员可对数据表关系进行查询和更改，为工程设计修改提供了更多便利，满足了设计的多样性需求。

完成数据表及数据字段的对应关系设置后，还应对仪表、回路及电缆等命名规则进行同步，以满足数据库间关联数据的命名规则一致的要求，保证数据对应的准确性。

2.2.3数据导入及整合

Import Utility模块可实现导入、比较以及更新三种主要工程数据整合模式，以满足工程设计各个阶段的设计需求。在数据导入阶段，可选择连续导入和分步导入(Step-by-Step)方式。在分步导入方式下，每完成1个数据表的导入，会显示导入结果，在设计人员确认后，继续下一个数据表的导入。连续导入方式则忽略中间结果确认步骤，一次性完成所有数据表导入。在实际数据导入前，还可通过导入模块下的Test功能，进行预导入操作来检查导入设置，以便发现问题和错误。使用Test功能时，不会对数据库造成更改。导入时，Import Utility模块既可将外部数据导入至数据表中已存在数据条目的空白单元，例如仪表条目下的用途、功能及I/O类型等；也可新建数据条目，例如导入过程中新建仪表、管道、设备等数据条目。

Import Utility模块还提供了数据比较(Comparison)功能，通过此功能可将数据源和数据库中的数据进行比较。将数据变化按照更新(Updated)、插入(Inserted)、删除(Deleted)和刷新(Refreshed)四种模式予以区分，并对变化数据做颜色标识。通过数据比较，可使数据变化一目了然，并可在数据比较后生成报告，方便记录和查阅。

在数据比较完成后，可对数据进行更新。在Link连接设置中，可选择Insert，Insert和Update，Delete和Move模式。选择Insert和Update模式，会在数据导入的过程中，自动对变化的数据进行更新。同时如果设计人员想对特定的工程数据进行更新，也可指定目标数据，实现定向更新。Import Utility模块为数据导入和比较提供了详细的过程记录，可以精确到每组数据的详细比较和导入结果，方便设计人员在导入结束后进行核查，及时发现问题。

3基于Import Utility模块的数据整合应用

3.1增强工程数据整合效率

在工程项目整个设计周期中，每一阶段都需要大量的工程数据整合工作，且数据源间也存在构架和版本差异。因此，利用SPI软件中的Import Utility模块来完成数据导入和整合具有很大的实际意义。此数据整合模式已在中国昆仑工程公司多个精对苯二甲酸(PTA)装置设计中得到应用。此类装置仪表位号超过13000个，回路超过2300个，含有仪表的管线数量1680条，需计算的控制阀、流量计超过1000台，电缆数量近10000根。较早期采用人工整合的方式相比，使用此模块可减少一半以上的人工时，显著提高工作效率和设计质量。

在工艺包或基础设计阶段，设计人员根据设计习惯、项目要求等，在数据库中建立回路和仪表类型信息等基础数据。一般同类装置间的标准相似性较高，所以项目数据库的基础定义工作可通过Import Utility模块，利用已有项目数据库，通过在线数据导入，实现便捷的再利用；也可连接数据库备份文件，实现本地数据导入。另外，此模块支持读取Excel和Text等单数据文件，也可利用此类文件数据导入完成回路、仪表等的建立工作。

在详细设计阶段，通常仪表规格书及计算数据要以工艺条件为依据。多数情况下此类数据是通过Excel文件在工艺与自控专业间进行传递，通过人工输入到SPI软件中。数据规模庞大，版次变化多，对仪表选型及计算影响较大。利用Import Utility模块将仪表规格信息和计算数据导入数据库中，并利用比较更新功能，进行数据对比，列出详细的变更清单，方便设计人员及时掌握数据变化，保证数据库的实时与准确。

在自控专业设计中，控制系统的盘柜布置、接线以及现场仪表的设计，通常由不同的团队负责。现场仪表设计完成后会交由其他设计人员完善电缆表、回路图、接线等图纸，在数据交接的过程中，系统结构、地址表及接线等海量数据可通过Excel文件传递至SPI数据库中，包括系统结构控制器、控制箱卡布置、通道分配、接线端子等信息，这样可大量节省设计人工时，保证数据准确性，为电缆表及回路图等图纸的设计工作奠定基础。

同时，仪表订货也是设计工作重要的组成部分，涉及温度、压力、流量、阀门、分析仪等多种仪表。在订货结束后，订货数据要与询价书进行对比，并将数据更新至规格书中。供货商的订货数据大部分支持Excel文件形式，因而供货数据也可使用Import Utility模块批量导入数据库中。

3.2应用注意事项

在化工装置设计中，面对庞大的数据传递需求，Import Utility模块为SPI软件及其数据库提供了便捷、高效的数据导入和整合途径，取得了良好的效果。但在实际应用中也应注意，Import Utility模块的软件权限允许其对数据库内任何数据进行直接修改或删除。因此，在使用中，保证数据安全永远是首要任务。在使用此模块进行工程数据整合的过程中，应保证由数据库高级管理人员进行操作；在实施前根据自控专业设计流程、工程数据交换规律以及数据文件类型，详细制订整合策略；建立数据整合校审制度，规范使用流程，记录日志，以确保数据库安全。

4结束语

SPI软件满足了自控专业工程设计数据整合的需求，提高了自控专业工程设计效率和质量，为设计人员提供了多种设计模式的选择，优化了自控设计流程。应用SPI软件中的Import Utility模块实现数据导入和整合，提升了自控专业与工程公司其他专业的数据交换效率，也优化了自控专业与

工艺包提供商、自控设备供货商、控制系统集成商等协作设计对象的数据交换模式，为未来大型化、复杂化的化工装置设计奠定了技术基础。SPI软件提供了功能强大的数据整合平台，对其工作模式和使用策略的探讨也应不断深入，使其更好地融入自控专业设计流程之中，为化工装置自控设计带来更高层次的提升。

参考文献:

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Application of SPI in Engineering Data Integrating

Xu Bowen

(China Kunlun Contracting & Engineering Corporation, Beijing,100037, China)

Abstract：Models and methods for importing and integrating external engineering data with SPI software are introduced. Data exchange with Import Utility module between SPI database and external engineering data is stressed. Implementation and models are expounded with combing engineering. Practice has proved data importing and integrating between SPI database and external data source can be achieved utilizing Import Utility module with realization of optimizing design process, shortening design duration and improving design efficiency and quality as well.

Key words:SPI software; Import Utility module; data importing; data integrating; SPI database

作者简介：徐博文(1988—)，男，北京人，2011年毕业于北京化工大学自动化专业，获学士学位，现就职于中国昆仑工程公司，从事石油化工自动化设计工作，任助理工程师。

中图分类号：TP273

文献标志码：B

文章编号：1007-7324(2016)03-0055-04

稿件收到日期： 2016-01-18，修改稿收到日期： 2016-04-08。