石油化工项目前期工程信息系统的结构建设与开发流程实例

刘 洋，李 浩，祖 超，朱春田，孟祥武

(1.中国石化工程建设有限公司，北京 110101；2.北京邮电大学)

0 引言

石油化工设计是一个由多专业协同完成的庞大工程，按照实施阶段可以大致分为：可研和方案设计阶段（项目前期）、基础设计阶段、详细设计阶段、项目实施及运维阶段。通常，项目前期也可以称为项目的立项阶段，包括方案研究、预可研和可研的编制等，主要解决拟建项目在市场、技术经济和环保等方面的可行性，为了使项目建设得到批准。项目前期工作具有周期短，需求变化快的特点，如何构建能为前期工作提供有效支持的信息系统是当前石化设计企业普遍需要面对的问题[1-4]。本文中，我们以中国石化工程建设有限公司某前期部门的决策支持系统为例，从系统的整体构架、装置数据库、技术经济指标汇总表、报表生成系统四个模块的开发角度对石化前期信息系统的构建进行介绍,本项实践对于我国石化设计企业前期工程的数字化和信息化具有较强的参考意义。

1 整体构架

与基础设计阶段不同，前期工作中的大量的设计决策并不是靠精确的工艺计算，而是依靠工程师的经验和历史近似数据做出的判断。但由于各种原因，前期工作更多使用电子文件及纸质打印文件作为历史数据的载体，信息颗粒度过大、文件易损坏、容易出现信息丢失等问题，并且缺乏对数据的快速检索和查找能力，直接影响石化前期工作质量。可以看出，对于石化前期工作，数据的保存和使用方式是问题的核心所在，而解决问题的第一步是构建一个能保存石化前期设计所需要数据的历史数据库[5,6]。同时，出于对历史数据的统一性、安全性、易用性等问题的考虑，本系统采用B/S构架进行实现。

2 装置数据库

石油化学装置数据结构复杂，相关联性强，但长期以来，设计数据严重异构化问题降低了历史数据的可用性和数据价值。在本研究，我们中实现了完整的从数据上传→数据保存→数据使用的完整工作流程（图1），通过标准化模板实现了对工艺装置概况、原料性质、产品性质、物料平衡、操作条件、催化剂、公用工程、三废排放、主要设备、装置投资，的格式规范化，并将数据导入每个工艺装置所对应的相关数据库，提高了石化装置设计的可复用性，让前期设计工作从主要依赖经验判断，转为更多根据历史数据进行决策，提升了设计的可靠性，并让装置设计数据真正成为了企业的数据资产。

图1 炼化装置数据库工作流程

针对前期设计人员的实际需要，工艺装置数据可以按照所属项目（图2）或装置类型（图3）进行划分，同一个项目可以包括多个装置，通过树形结构，项目→装置类型→装置，可以项目为单位对装置数据进行访问，并查看一个项目中包含哪几种类型的装置。

图2 决策支持系统：工艺数据查询界面-按装置划分

图3 决策支持系统：工艺数据查询界面-按项目划分

同时，为了对不同项目同类型装置的数值进行比对分析，在系统中实现了提供了同类型数据比对功能，并用可视化图表进行辅助分析（图4）。决策支持系统能够对所选中的项目装置数据集，如原料性质、物料平衡等中存在于多于个装置中的性质数据分别进行数值比对，支持决策者的分析与决策，从而提高了石化设计前期工作的效率。

图4 决策支持系统：工艺装置数据比对界面（按装置划分）

3 技术经济指标汇总表

技术经济指标汇总表（图5），是技术参数的汇总集合，本系统将技术经济指标汇总表的数据按照装置品种（如乙烯、聚丙烯、乙二醇等）分类存储，通过查找与所输入规模参数最为接近的历史数据对象，计算出规模系数，然后根据规模系数根据原技术经济指标汇总表中数据进行重新运算，用所算出的新数值生成新的技术经济指标汇总表，用于单装置预可研、工程项目产品方案选择和公用工程条件估算。需要注意的是技术经济指标汇总表中定员，占地等相关的一些项目不参与运算，投资的数值生成则还与专门的算法有关。另一方面，不同装置的规模输入条件也有所差别，如乙二醇装置是计算EO/EG 当量来寻找最为适合的装置数据。

图5 技术经济指标汇总表局部截图

同时根据所选择的装置产品种类，本系统会从市场分析模块中调取该品种产品的市场报告文件，并提供了将市场报告与生成的技术经济指标汇总表一起下载的功能（图6）。

图6 决策支持系统：技术经济指标汇总表生成模块界面

4 报表生成系统

在前期总流程优化中，现在行业中多使用Aspen PIMS等线性规划软件，但由于这些软件多为单独开发的商业软件，缺乏能将生成的结果自动转化为我们实际工作所需要的各种图表的接口。每次模拟完成后工程人员都要手动画图并从PIMS 的输出结果（包括Excel、Access、网页等形式）中逐个摘取装置名称、物料名称、物料量，并手动计算物料比例，过程繁琐，极其影响效率。针对以上问题，我们自主开发了以读取PIMS 输出结果数据实现自动生成图表的报表生成系统（图7），可以读取PIMS 结果数据并自动生成总流程相关、公用工程相关、投资与财务相关、方案对比四大类28种常用图表。

图7 报表生成系统

总流程优化平台报表生成系统已被应用于超过60 个实际炼化项目的前期工作当中，使过去可能要花费几个小时的绘图操作可以在几秒钟内完成，大幅度提高了工作的速度和质量。报表生成系统于2017年6月8日通过国家版权中心认证，被授予软件著作权证书。

5 结束语

对于石化工程的前期阶段，计算机技术所提供的支持应该首先集中在对历史数据的保存和利用、标准模板的建立和使用，以及在这些基础上的快速成表成图，数据分析，辅助决策等功能上。目前的研究已经证明了本路线的可行性及实效性，而接下来的工作还将集中在对历史数据的收集和根据实际需求进行的功能开发上，并且希望可以在完成数据整理和集成后取得进一步的进展。