石化项目工程设计集成系统应用研究——数字化在项目管理中的实践

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

在工业化和信息化"两化融合"这一时代大背景下,石化行业的未来发展方向将是打造数字化工厂。数字化工厂是运用计算机技术对真实工厂进行虚拟现实的仿真;实现在工厂全生命周期下,本源与运行状态的数字化。数字化工厂技术己在航空航天、汽车、造船、电子等行业得到了广泛的应用,特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益。石化行业数字化的实现,设计、制造、施工建设是静态数字化工厂,工厂运行管理和维护过程是动态数字化工厂。正是由于石化行业实现数字化工厂的这种外部需求,使得石化工程企业构建设计集成系统成为当务么急。

国内石化工程企业面临着日趋激烈的竞争和挑战。设计要求不断被提高,设计时间不断被压缩,设计费用不断被降低,市场环境日趋严酷。而且人员的频繁流动导致设计能为的不稳定,存档与交付的内容不断増加等,都要求工程公司必须提高自身的设计能力与效率,要求各专业之间的协同设计必须上一个新的台阶。目前基于纸质的信息交换形式使得设计协调难度较大,容易受时间约束而使协调工作无效导致设计效率低,出错概率高,影响项目进度、费用和质量。以更低的费用和更高的质量在更短的时间内完成工程设计,才能有效应对新的挑战。构建一个合适的工程设计集成系统",将各个工程作业程序进行有效的整合,也是石化工程企业生存发展的内在要求。

由于石化项目的高速发展,大型及特大型项目越来越多,项目规模越来越大,技术越来越复杂,产生的信息量也越来越大,信息交流问题成为影响工程项目管理效率的主要问题。

数字化因其集成性和系统性成为解决上述问题的一个有效途径。利用数字化的高度集成、远程交流、知识管理等特性实现工程项目信息的快速高效交流,是提高项目管理效率的时代要求。项目管理的信息化水平直接影响着石化行业的信息化水平,实现工程项目管理数字化对实现石化行业的信息化具有重要意义。

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1.2研究内容和方法

1.2.1研究内容

本文着重研究以数据库为核心的数字化设计工具及管理平台——工程设计集成系统在石化项目中的实现和应用。从以下方面对石化项目工程设计集成系统进行应用研究:

(1)公司工程设计集成需求分析

(2)公司工程设计软件现状

(3)集成方式、集成方法策略分析

(4)商业集成软件比较

(5)适合公司的工程设计集成整体框架方案

(6)工艺设计集成系统的构建

(7)工艺设计集成系统在项目实例中的应用

1.2.2研究方法

本文研究采用的主要研究方法包括:

系统分析方法

不是只研究某个专业在工程设计集成的过程和效果,而是在研究中综合考虑工程项目各主要参与专业,在工程项目管理的设计周期中的所有内容和技术,全面整体考虑设计集成的过程和效果。

规范研究和实证研究相结合的方法

规范研究和实证研究分析均是科学研究中广泛运用的方法。前者偏重于对研究对象的理性判断,后者偏重于对研究对象的客观描述。石化项目工程设计集成系统应用研究既注重于理论层面的研究,更注重于应用层面的研究。本文以数字化管理、集成化管理、知识管理等相关项目管理理论的知识体系为基础,以协同设计、并行工程、工作流技术等应用技术为手段,结合中石化宁波工程公司的基本特点,既需要通过规范分析,做出理性的判断,又需要对其进行实证分析,从而使得研究结果具有科学性和实用性。

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第2章相关理论及研究综述

2.1工程设计集成相关理论

2.1.1管理理论研究

工程设计的集成包含了数字化管理、集成化管理、知识管理等相关项目管理理论。

数字化,是指将各种数据、资料、文字、图像等真实世界的信息转换为计算机可以度量的数字、数据,实现信息快速储存、处理、加工和交流的过程。数字化管理,指利用计算机、网络、通信、人工智能等技术量化管理行为与管理对象,实现计划、组织、协调、服务创新等功能的管理方法和管理活动的总称。

工程项目管理数字化,指的是项目信息资源、现代信息技术在项目管理中的开发和应用。要实现项目管理数字化,必须完成以下三个方面:（1）数据和文件管理数字化;（2）沟通交流网络化;（3）项目过程数字化。

集成化营理,是指运用集成思维,保证管理对象和管理系统之间完整的内部联系,从而提高系统的整体协调水平,最终达到提升管理效益的目的。工程项目的集成化管理,包括纵向集成化管理和横向集成化管理。纵向集成化管理,是指对工程项目全寿命周期的集成管理。横向集成化管理,是指对工稽项目进度、费用、安全、质量、环保等目标的集成管理。

工程项目集成化管理,是指将集成理念和项目管理实践相结合,应用系统工程原理,从工程项目的全局出发,综合考虑工程项目全寿命周期内各阶段的要求和衔接、项目管理中各要素及项目执行过程中各方之间的动态影响,为实现项目各方的协调和整体优化而采用的项目管理模式。

知识管理,是指组织有意识采取,保证能在最需要的时间将最需要的知识传递给最需要的人的一种战略。其可以帮助人们共享信息,并通过不同的方式付诸实践,最终达到提高组织绩效的目的。

知识贯穿于工程项目的全寿命周期。由于工程项目团队多为临时性质,各方成员之间缺少默契和信任不利于知识的交流,且随着项目的竣工,临时性的组织机构随之解散,所产生的经验和知识随着项目的结束而丢失,造成知识浪费。因此,工程项目的管理过程需实现对知识的集成管理,在需要的时候获取所需的知识、并将所其应用在工程项目中以实现项目管理目标,完成工程项目知识的储存、共享与传递。

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2.2国内外研究现状

2.2.1国内研究现状

国内对集成设计的研究和应用起步较晩,发展较快。

2002年浙江工程设计有限公司的王涛提出建设工程数据库为基础、维模型库为核心的集成应用系统。分别从化工设计企业电子文档的标准化,专业软件的选择以集成化、网络化、智能化为标准,建立相关的工程数据库这三个方面进行了阐述。

2002年高学武以中国石化北京石化工程公司的实践提出基于数据库的集成化设计系统,包括:智能化自动化的工程前端(FEED)设计环境;以模型为对象的三维协同设计环境;以可视化技术为基础的智能化设计环境;工程设计信息服务管理子系统。

2007年郑东华阐述了三维模型为主的工厂集成化设计的实施分为两个部分:第一部分是以二维智能P＆ID为基础,包括工艺、仪表等专业的集成;第二部分是维模型为基础,包括管道、结构、设备、仪表、电气、给排水、暖通等专业的集成。并展望集成化设计利用专门智能平台无缝连接各专业应用软件,实现统一平台、异地实时工作,设计资料通过数据传输方式利用、提交,大部分专业能最大限度地利用二维智能P&ID和三维实体模型,各专业图纸及材料等施工图文件也可以在这套系统中实现自动生成。

国内工程企业对工程设计集成做了不少研究与尝试,积累了不少经验。在电力、海上油田建设行业等行业目前己实现设计集成,能够进行数字化移交。数字化设计有三个层次图纸数字化、设计数字化和设计过程数字化,并且还贯穿了经验数字化和规则数字化。

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第3章设计集成现状及问题分析............12

3.1企业简介..............12

3.2石化项目工程设计管理特点分析............12

第4章设计集成的研究和实现............15

4.1主要研究方案...............15

4.2技术路线..............15

第5章工艺设计集成系统实证研究.............43

5.1工艺设计集成需求.............43

5.2工艺设计集成分步实施.............46

第5章工艺设计集成系统实证研究

5.1工艺设计集成需求

设计工作的现状;从模拟输出文件和升算书中手动查找数据,操作不便,错误率高:繁兀的表格输入工作,大量数据重复填写,多次核对,效率低下;多人协作时文件更新不易同步,对接和校核工作费劲,难以保证数据更改后的一致;给下游专业的委托资料变更耗时费为,且易产生疏漏;低技术含量的重复工作亟待简化。

在没有使用ComosFEED前,工艺专业在基础设计工作中,首先用流程模拟软件FROM软件进行流程模拟,设计人员根据流程模拟报告用AUTOCAD绘制PFD图,再用MICROSOFTOFFICE2003填写数据表格:将表格中的有关数据提交给相关专业,作为其它专业继续进行设计的依据。在基础设计完成后,进行详细设计时,送些数据需由设计人员在PDS系统中重新录入,设计人员的重复性工作较多,工作效率低,增加了设计周期,另外数据的重复录入容易带来数据的不一致性。

针对基础设计阶段,工艺专业业务流程中存在的问题,通过调研,选取了西门子公司的软件产品Comos FEED。此软件是一个集工艺设计和工作流于一体的集成平台。能对工程设计过程中的数据、应用、和行为进行集成,实现数据的自动化管理,它同时也是一个多用户的软件系统,允许多人对同一张数据表和PFD图同时进行修改和管理。

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第6章结论与展望

6.1主要工作

本文以数字化在项目管理中的实践为视角,围绕设计集成系统在SNEC的应用为研究对象,做了如下工作。

首先,在SNEC现有工程设计模式,应用软件现状基础上,分析存在的主要问题,和对设i十集成系统的需求。

其次,探讨了设计集成系统的集成方式、集成方法策略,并对商业集成平台软件进行了比较，及设计集成系统在SNEC应用的可行性分析。

第三,提出了在SNEC实施设计集成系统的整体框架方案,并分别阐述了工艺设计集成系统、工程设计集成系统实施的主要内容。

最后,结合应用实例,梳理工艺设计集成系统的实施流程,总结经验。

参考文献（略）