数据库技术在提高工程设计质量中的应用

李楠　冯兆宇

摘要：针对自控专业工程项目设计文件在编制过程中出现的质量问题进行深入分析，根据分析结果引入数据库技术并且采用软件编程的手段对设计过程中的各个环节进行优化，不仅提高了设计文件的质量，同时也提高了设计文件的准确率与设计的工作效率。

关键词：数据库技术；设计文件质量；软件编程

中图分类号：TP 392 文献标识码：A 文章编号：1671-0460（2017）01-0149-04

中国寰球工程公司辽宁分公司是以工程设计为主的工程公司，自控专业的工作内容是工程项目中仪表相关的选型、接线、安装等的设计工作，主要的产品是各类图纸与文表。专业质量管理人员发现，近年来随着设计项目的数量增多，设计过程中出现的质量问题与相关错误的数量相对增加，过多的设计质量问题不仅会造成大量的检查与修改工作，导致设计文件无法按进度完成，同时也会影响部室日常的管理工作，所以这个问题必须得到解决。

1 现状及问题分析

首先，需要对问题的产生原因进行分析，经过查询质量检查及校审记录，2010年至2013年自控专业设计过程中质量问题出现的类型及数量汇总如图1。

文字错误主要包括设计人员的录入错误与设计过程中的笔误。基础数据错误包括设计人员计算、选型或绘图时参考的基础数据的错误。设计过程错误是指设计未按质量管理或校审程序进行而发生的错误，其他错误包括未按规定文件归档等。通过图表可以看出，文字错误与基础数据错误的数量逐年升高，而其余两类的错误数量基本未发生变化。文字错误与基础数据错误基本都是一些低级错误，这种情况有可能是由于设计人员的工作负荷增大导致的。

自控专业详细设计文件主要包括文表及图纸两种。2010年至2013年自控专业各年度所完成的详细设计文件数量统计如图2。

可以看出，随着公司业务的扩展及项目的增多，自控专业所完成的详细设计中，文表大约增加了44%，图纸增加了56%，而设计人员数量增幅却很小。设计人员工作量的大幅增加是不争的事实。

为了实际测算及比较2010年至2013年设计人员的工作量负荷变化，引入相关计算公式：

设计人员负荷值=（图纸设计文件数量×8+文表设计文件数量）÷设计人员数量

小时工作量=负荷值÷（年工作日数×日工时）

差错率=错误数÷图纸张数（折合A1）

通过公式对2010年至2013年部室内设计人员年均工作量负荷值进行计算，列表如下表1。

通过数据比对可以得出，设计人员工作量的增加与质量问题数量的增加趋势是相同的，工作量的增加是导致质量问题增多的根本原因。

2 解决方案的确定

为了减少错误率提高设计文件的质量，需要从减少每名设计人员的工作量入手。这可以通过增加设计人员数量或者是改进设计的方式方法来实现。

由于自控专业设计工作的特点及体制的制约，设计人员数量不可能在短时间内大量增加，所以考虑通过改进设计的过程与方法减少质量问题。

根据中国石油化工集团公司《石油化工装置详细工程设计内容规定》中要求，自控专业详细设计文件主要包括文表类（规格书、电缆表、接线表、材料表等）及图纸类（布置图、安装图等）两种，大致工作流程及关系如图3。

通过图3可以看出，自控专业设计网的过程繁琐且数据的连贯性高，各个环节及设计文件的数据相互引用关系复杂，一个环节或数据出现错误，会造成大量相关文件的错误，同时校审人员很难发现，核查与修改也十分不便。

现在设计人员在完成这些设计工作时使用的软件是WORD，EXCEL，AUTOCAD等基本办公及绘图软件，这些软件只能实现一些基本的文件编制功能，大量的设计内容仍需设计人员手动完成，在设计人员工作负荷小的时候这种方式还可以接受。但是随着工作量的不断增加，这种工作方式已经越来越不适应工作的需要，同时会产生大量的文字及基础数据错误。所以，需要对现有的设计的过程与方法进行改进。

这种大规模、关系复杂的数据处理工作正是计算机所擅长的，笔者决定引入数据库技术，将设计过程中各个环节设计的数据统一采集至同一个数据库中进行管理，保证数据的一致性与连贯性，同时，针对各个不同的设计环节使用软件编程编制独立的人机界面，设计人员在界面中即可完成设计工作并输出图纸，数据的引用、关联、比对与填写均由软件在后台完成。保证在实现设计人员设计理念的前提下，将人为造成错误的因素减少到最低。

3 具体实施过程

3.1 仪表安装位置核对工具软件

现场仪表的安装位置由管道专业提供给自控专业，自控专业在此基础上进行仪表电缆、接线箱及保护箱等现场仪表安装的相关设计，但是由于现场仪表往往数量很多，管道专业设计人员提供设计参数时遗漏与错误的情况很普遍，自控专业在设计后期发现问题时需要花费大量时间与精力去修改，使用此工具可以让设计人员在开始设计工作之前将仪表位置数据与后台数据库中的参数进行核对，找出其中的错误并在开始设计前通知管道专业进行修改或增补，坐标文件核对截图如图4。

3.2 仪表接线箱工具软件

接线箱是自控专业电缆连接与信号回路中的重要设备，根据信号类型、防爆形式以及系统功能的不同，接线箱也对应的包括各种规格型号，对于大规模的装置来说，接线箱往往需要上百或幾百个，如果手动填写仪表接线箱表，每个接线箱中所接的仪表位号、接线箱号、仪表电缆的长度、备用接点的数量、多芯电缆的长度等等海量的数据交织在一起，工作实施起来繁琐、枯燥、易出错、校核难。使用此工具后，设计人员可以通过软件界面很简单的实现接线箱的接线、查询、修改以及接线箱接线表的输出工作，如图5。

3.3 电缆作业表工具软件

电缆表是自控专业详细设计阶段最重要的设计文件之一，其中包括了现场仪表接线所需的电缆规格、长度、位号、起止点等信息，是接线施工时重要的参考文件，但是对于大型项目来说，电缆的数量往往多达数千根甚至上万根，如果设计人员手动将电缆信息录入表格，很难保证表格内容的准确性，除非再投入大量精力与时间进行核查工作，此工具软件可以基于已完成接线的接线箱等设备相关信息自动查找、分类、汇总，并将结果提供给设计人员。设计人员同时也可以在软件界面中进行检查、修改以及输出，极大的提高电缆作业表中的数据准确率与工作效率，如图6。

3.4 系统回路表软件

实际工程项目中自控专业所涉及的系统类型种类繁多，系统回路表是系统供应商配置系统方案及软件组态时的重要依据。而此表中包括的信息也是最多的，不仅包括仪表位号、信号类型等基本信息，还包括仪表的接线、选型、报警等相关信息，每个仪表逐条逐项的去查询、核对、填写会消耗设计人员大量的精力与时间。使用本软件后，而这些信息可以直接由后台数据库中查询得出，设计人员确认无误后直接输出即可，如图7。

3.5 安装材料统计工具软件

仪表安装图包括了现场仪表安装所需的材料信息与安装方式等内容，每张安装图包括材料几种至十几种不等。对于大规模装置来说，其中的仪表种类繁多，而安装要求依工况、环境、仪表种类等又不尽相同，仪表安装图往往几十张或上百张，而其中的安装材料项更是多达上千个，以往的安装材料汇总均采用手动统计的方式，这种办法汇料难度大、易出错、而且校核难。使用本工具软件自动完成材料的统计、分类、汇总，将设计人员从大量的低效率重复工作中解放出来。并且每次安装方案修改后重新统计即可，极大的提高了工作效率。

3.6 统一软件界面

各个工具软件模块编制完成后，为了方便统一使用及管理，又编制了统一的软件接入界面，将各个功能模块整个至其中统一调用，并根据不同的需求及时对各个功能模块进行升级与维护。后期又增加了流量计及套管震动计算等实用小工具，使其更加满足实际使用的需要。

4 使用效果

软件开发完成后，为了检验实施改进措施后的整体效果，选择软件使用前后的3组规模及流程相似的项目，对其设计过程中出现的质量问题数量进行对比分析。检查结果见表2。

根据表中的数据，三个规模及流程相似，文件编制工作量相近的设计项目实际过程中产生的质量问题明显减少，达到了预期的目的。

同时，由于设计的过程中采用了大量软件辅助进行设计工作，提高了工作效率，使得项目设计文件编制所需的人工时消耗也有所减少，可以说获得了意外的收获。

5 结束语

通过在软件使用过程中的经验及成果总结，编制了自控专业的工作流程的操作手册，并将相关文件上报公司相关部门，使得相关对策的实施得到标准化、程序化、体系化的要求。不仅实現了对设计文件质量的良好控制，同时也将设计人员从大量的低效率重复工作中解放出来，使其可以有更多精力投入到工程设计本身上去。

本软件工具从编制完成至今，已在寰球辽宁公司自控专业的工程设计项目中得到广泛采用，并获得了良好的效果。使用数据库技术辅助设计是一种利用现代技术的科学化、标准化方法，是提高设计文件质量的有效方法，也是提高社会效益和经济效益的有效措施。