化工项目数字化交付的实践与思考

史 骐 张 剑

东华工程科技股份有限公司 安徽合肥 230024

1 数字化交付的概念

近年来，大型化工企业都在致力于数字化工厂建设。而建设数字化工厂需要的数据大部分由工程公司和供应商提供，包括三维模型、智能PID、智能仪表数据，以及建设期各类电子化的图纸文档资料。区别于传统工厂工程设计（以纸介质为主体）的交付方式，工厂数字化交付指的是通过数字化集成平台，将设计、采购、施工、调试等阶段产生的数据、资料、模型以标准数据格式提交给业主的交付方式。

数字化交付的资料按阶段分为设计文档，供应商文档，施工文档，设备安装、运行、维护文档，预调试、调试文档，培训文档及项目管理文档共七大类。详见图1。

图1 数字化交付的资料分类

按照数据源的类型，可以将交付数据分为智能数据和非智能数据两大类。智能数据是指由智能设计工具（例如SPPID、SP3D、S3D 等）建立的位号和文档，可以在发布到交付平台系统后依然保持数据间的关联，便于业主的后续使用。非智能数据是由非智能设计工具（例如WORD、EXECL 等）建立的文档，这部分数据需要标准化文件编号格式，通过工具加载到交付平台系统中，除了文档本身，还要向系统提交完整的关联数据表（Mapping table），以便系统查询关联数据。

数字化交付的核心是将工程项目建设期的各项成果数据，以及数据之间的关联关系最大限度地保留形成以位号为核心的数据库。以采用鹰图SP 系列软件进行工程设计和数字化交付为例，交付的主要数据是智能PID、SP3D三维模型、SPI 智能仪表数据等。正常的设计流程中，这些数据是各个专业分别设计和发布的，数据之间没有联系。而数据化交付的一个最重要目标就是将各类数据、图表、文档等建立起关联，方便在数字化工厂平台中调用。

2 数字化交付项目存在的问题

在化工行业工程公司的常规设计方法中，在完成项目设计工作后、数字化交付前，设计人员需要重新建立各种关联，但在关联时常会发现大量的位号、数据不一致等问题，由此带来了大量的修改和关联工作。另外，因为交付数据由数字化交付平台依据一定的规则进行识别，所以任何微小偏差都会造成关联的失败，例如位号细微的差别（字母大小写、符号不一致）、数据前后对应的数量不一致及缺失等。如果业主在数字化交付时建立较为完整的数据检查机制，工程公司就要花费大量人力和工时配合修改。由于以上种种原因，可能造成进度的拖延。

某个数字化项目，因为三维设计和智能PID 采用不同厂家的产品，数字化交付平台依据设备位号对所有专业成品文件（智能数据和非智能数据）进行自动检测时，任何数据的微小区别都会出现报错情况，对错误的修改占用了设计人员大量的时间。即使设计人员进行多次检查和修改，逐步减少了各种错误，但是要手动修改多个关联文件，有的问题可能是不同专业的文件不一致造成的，很难察觉，导致多次提交业主检查后，反馈的错误绝对数量仍然很多（如表1）。后续检查供应商文档和施工文档也存在大量问题，后期又经过多轮反复检查和修改，前后经过一年多的时间才完成交付，远远超过了正常的设计时间。项目甚至已经建成投产了，数字化交付仍然没有全部完成。另外，数字化交付项目规模较大，在配合完成项目施工图纸后，再单独组织人力对3D 模型与SPPID 的关联进行补充（如表2），利用三维设计平台中的功能进行手动后关联，建立关联关系和数据校验，二、三维关联过程中又发现不少问题，涉及工艺错误、配管错误、制图错误、反馈不及时、更新不一致，以及设计统一规定不满足数字化交付要求等。项目数字化交付的关联检查和数据修改同样占用了大量的人力和时间。

表1 某项目数字化交付业主检查问题反馈

表2 某项目数字化交付SPPID问题反馈

经过多个项目的实施，发现工程公司要想完成数字化交付，需要耗费大量的人工和时间，需要经过多次反复检查和修改，交付的质量才能逐渐提高至达标，其中重要的原因有以下几点：

（1）数字化工作缺乏质量把控：虽然工程公司有着完善的质量管理体系，但是针对数字化工作成果的质量把控缺乏足够关注。理论上质量管理体系是可以管控的数字化工作成果，但是无论是从执行层面还是人员安排上，数字化工作成果的质量管理都是缺失的。现在项目实施工期较短，专业人员在项目前期不能仔细研读数字化交付的统一规定，项目团队对相关编号统一性的要求执行不严格。另外，传统设计流程中的数据标准化程度不高，尤其是不同专业之间的数据不标准，造成大量基于位号的不同专业数据不一致，由此造成了相当大的困扰。因此，工程公司需要根据数字化工作的实际需要，进一步梳理公司的质量管理流程，并指定相关的数字化管理制度，保证数字化工作成果经过校审程序后再发布或者传递给下游专业。

（2）传统设计流程已经不适合数字化交付项目的运作，需要重新梳理并建立新的流程、接口和分工。在传统的质量检查流程下不易被发现的问题，却躲不过数字化交付的“火眼金睛”。例如在数字化平台统一的跨专业检查情况下，位号不一致的问题暴露无遗。利用数字化交付平台将不同设计平台的数据先关联和传递，从而解决了数据不一致的问题。例如利用正向设计的思路，上游工艺专业将工艺智能PID 数据发布到数据交付平台，设备和布置管道专业接收数据进行建模，这样完全确保上下游不同专业之间的位号、管道参数、设备工艺参数的一致性。同时，利用正向设计自动建立数据关联，可大幅度减少后关联工作量。

3 数字化交付的应用

相较于其他离散行业，化工行业的连续流程属性最契合数字化改造的深入，有着先天的空间和优势。然而由于多种因素，我国化工企业普遍存在数字化程度较低的问题。化工企业每天都在不断产生海量数据，但大部分企业由于未采用数字化技术，导致这些宝贵的数据无法发挥应有的作用。

现在很多业主在项目实施时要求工程公司提供数字化交付，但是数字化交付的数据如何利用，并没有真正做好规划。导致工程公司将模型等数据交付后，大量的数据并没有真正运用在后期数字化工厂建设和运营管理中。因此，工程公司应该和业主方积极沟通、密切合作，一方面明确数据的交付范围和深度是合理和充分的；另一方面，了解业主的运维需求、工程管理流程等，以及数字化交付的数据深度对数字化工厂的意义。

4 建立工程公司的数字化交付平台

工程公司应该认识到，数字化交付不应该是被动地接受业主提出要求，数字化交付的数据不只是对业主有用，对于工程公司提升工程质量，提高企业效益也有着积极的意义。因此，建议工程公司建立起自己的数字化交付平台。相对于业主的数字化平台，其主要作用是用来接受工程数据，以及后期的数据维护。工程公司建立数字化交付平台有着更大的用处，可利用数字化交付平台建立起跨设计平台的数据传递流程，支持正向设计的开展。同时，在数字化交付平台基础上开发数据校验和数据集成工具，在交付给业主前，进行内部的数字化交付质量检查，配合三维模型审查和三维数据质量管理，确保最终项目数字化交付的高质量。另外，工程公司可以利用数字化交付平台建立起统一的数字化成果管理系统，方便对数字化项目的各类数据进行统一汇总和管理，对于公司数据标准化也有着巨大的收益。

数字化交付平台的建立需要长期的规划方案，结合公司整体的数字化转型规划，也是对公司的设计流程和管理体系进行数字化改造的基础。利用数字化交付平台可以重新定义公司工程业务流程和接口，对于工程公司的数字化转型有着重要的意义。