基于石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的技術(shù)

　　摘要：上世紀(jì)60年代，我國(guó)開始研究化工工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的結(jié)合，信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)從原來的輔助設(shè)計(jì)發(fā)展到可以模擬、計(jì)算和繪圖的全面輔助設(shè)計(jì)，推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展。計(jì)算機(jī)全面輔助設(shè)計(jì)，必然導(dǎo)致在工藝設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)使用大量的軟件，如果各個(gè)環(huán)節(jié)的軟件都獨(dú)立使用，必定會(huì)形成信息孤島，導(dǎo)致各軟件的數(shù)據(jù)無法方便簡(jiǎn)捷的共享和傳遞，很難保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性，同時(shí)導(dǎo)致大量的重復(fù)數(shù)據(jù)輸入工作和數(shù)據(jù)一致性驗(yàn)證工作，使工藝設(shè)計(jì)工程師沒法把主要精力放在設(shè)計(jì)的創(chuàng)新上。借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，把各個(gè)設(shè)計(jì)階段應(yīng)用的軟件集成到同一個(gè)平臺(tái)上，并將各個(gè)軟件的數(shù)據(jù)以對(duì)象的方式保存在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，用以自動(dòng)生成PFD和相關(guān)的文檔，保證數(shù)據(jù)的一致性，極大地提高生產(chǎn)力。

　　關(guān)鍵詞：化工工藝設(shè)計(jì)，工藝集成平臺(tái)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

　　引言

　　目前國(guó)內(nèi)石油化工工藝的設(shè)計(jì)工作中，工藝專業(yè)設(shè)計(jì)使用到眾多的設(shè)計(jì)軟件，如AspenPlus、PRO/II、HYSYS、CHEMCAD、HTRI等,以及各種工藝設(shè)備、管線、流體計(jì)算軟件，軟件之間無法自動(dòng)同步和統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，在設(shè)計(jì)工作中，工藝人員存在大量的數(shù)據(jù)重復(fù)輸入工作。并且數(shù)據(jù)修改和版本升級(jí)時(shí)，各設(shè)計(jì)軟件彼此之間數(shù)據(jù)無法自動(dòng)更新，對(duì)下游專業(yè)發(fā)送條件、傳遞數(shù)據(jù)也容易產(chǎn)生遺漏，造成數(shù)據(jù)傳遞錯(cuò)誤，降低了設(shè)計(jì)質(zhì)量。此外近年來國(guó)內(nèi)外企業(yè)對(duì)于數(shù)字化交付的需求逐漸增大，數(shù)字化交付要求工藝數(shù)據(jù)和P&ID錄入集成設(shè)計(jì)平臺(tái)，也需要完成工藝設(shè)計(jì)的集成平臺(tái)建設(shè)。借鑒國(guó)際先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，許多國(guó)內(nèi)工程公司工藝專業(yè)啟動(dòng)了集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源和工作程序的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，并在此基礎(chǔ)上，建立和總結(jié)專有工藝技術(shù)模型，沉淀和積累工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，逐步建立企業(yè)級(jí)的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)。

　　1、石油化工工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　石化工程技術(shù)復(fù)雜，工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)連續(xù)性，工程投資大，裝置布置緊湊，設(shè)備、管道數(shù)量多，工藝介質(zhì)通常都具有易燃易爆、高溫高壓、有毒有害等危險(xiǎn)性。這些特點(diǎn)導(dǎo)致工藝設(shè)計(jì)處于十分關(guān)鍵的首要地位，將直接影響整個(gè)項(xiàng)目的成敗。工藝設(shè)計(jì)是石化工程建設(shè)的“龍頭”，是項(xiàng)目實(shí)施的必要前提。石化工程項(xiàng)目的工藝設(shè)計(jì)可分為項(xiàng)目前期研究、工藝包設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)、詳細(xì)工程設(shè)計(jì)等幾個(gè)主要階段，每個(gè)階段之間的連接非常緊密。工藝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有計(jì)算及確定工藝操作條件，通過物流數(shù)據(jù)表、工藝流程圖(PFD)、工藝管道及儀表流程圖(PID)對(duì)工藝流程進(jìn)行說明，給出界區(qū)條件，對(duì)物料、能量消耗進(jìn)行平衡，完成設(shè)備、儀表、管道等數(shù)據(jù)表，完成工藝手冊(cè)以及衛(wèi)生、安全、環(huán)保說明等工作。工藝設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)，工藝數(shù)據(jù)是下游專業(yè)的設(shè)計(jì)依據(jù)，其設(shè)計(jì)質(zhì)量，直接決定整個(gè)項(xiàng)目的品質(zhì)。

　　2、石油化工工藝集成設(shè)計(jì)的概念和構(gòu)架

　　在石油化工領(lǐng)域中，工藝集成設(shè)計(jì)對(duì)比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，最核心的內(nèi)容即為“數(shù)字化”和“集成”。數(shù)字化含義是從設(shè)計(jì)工具到管理都采用數(shù)字化的方法，集成則建立一個(gè)擁有豐富接口的平臺(tái)，把設(shè)計(jì)工具軟件、圖紙、數(shù)據(jù)表集成起來，與平臺(tái)的管理和功能模塊應(yīng)用集成，并能夠擴(kuò)展與其他系統(tǒng)的集成。石油化工工藝項(xiàng)目系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)用于工藝專業(yè)各設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)集成，在完成下游專業(yè)數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，可以進(jìn)行文檔管理，對(duì)設(shè)計(jì)中的過程文件、條件往來、版次升級(jí)及設(shè)計(jì)變更都可以記錄下來，供隨時(shí)查閱和數(shù)據(jù)差異的比較。

　　在集成設(shè)計(jì)平臺(tái)中，工藝各種軟件工具與集成平臺(tái)無縫對(duì)接，可基于該集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息導(dǎo)入、資料共享、數(shù)據(jù)采集、設(shè)計(jì)輸出、信息歸檔等功能的銜接，完成項(xiàng)目執(zhí)行全過程的數(shù)據(jù)管理。工藝集成設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)流，要按照實(shí)際工藝專業(yè)設(shè)計(jì)工作要求建立數(shù)據(jù)流向，即每個(gè)設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)都可以自動(dòng)傳遞至下一個(gè)階段，下游專業(yè)都可以正確地接收工藝專業(yè)發(fā)布的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的正確性和一致性。通過唯一的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，對(duì)于數(shù)據(jù)的更改，系統(tǒng)會(huì)直接自動(dòng)更新所有相關(guān)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，無需人工重復(fù)輸入，極大的降低了工作量，同時(shí)也有效的減少了二次輸入有可能帶來的人為錯(cuò)誤。同時(shí)通過集成平臺(tái)也可生成的所需文檔，可供發(fā)布，文檔與數(shù)據(jù)共存于一個(gè)系統(tǒng)中，之間相互關(guān)聯(lián)，便于管理和查詢。

　　3、工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應(yīng)有的主要功能

　　3.1提供工藝設(shè)計(jì)常用軟件的接口

　　提供與工藝設(shè)計(jì)中常用的工藝流程模擬軟件的接口，能快速準(zhǔn)確的從流程模擬軟件獲取工藝數(shù)據(jù)，并能生成對(duì)應(yīng)的設(shè)備和物流對(duì)象，實(shí)現(xiàn)各軟件間數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)傳遞。設(shè)備在獲取到從流程模擬軟件來的工藝數(shù)據(jù)后，能將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳遞給單體計(jì)算軟件(如HTRI和HTFS等)進(jìn)行設(shè)備選型計(jì)算，在設(shè)備選型計(jì)算完成后，能自動(dòng)將選型數(shù)據(jù)讀取回工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)，供出相關(guān)文檔和傳遞給接下來的設(shè)計(jì)階段使用。

　　3.2具有足夠的開放性

　　各企業(yè)在長(zhǎng)期的積累中都會(huì)有自己的設(shè)備選型計(jì)算軟件或EXCEl計(jì)算書，工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)需要具有足夠的開放性，能夠很容易開發(fā)接口，用于與企業(yè)特有單體計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，對(duì)EXCEL計(jì)算書可以通過拖拽的方式直接交互。

　　3.3工況的導(dǎo)入，分析和比較

　　在工藝設(shè)計(jì)中，一般會(huì)對(duì)幾種工況進(jìn)行模擬計(jì)算(如初期，末期工況等)，接下來從這些工況里找出經(jīng)濟(jì)性和安全性最好的工況進(jìn)行后續(xù)的設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)需要支持導(dǎo)入多種工況的工藝數(shù)據(jù)，并以對(duì)象的方式保存這些數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠方便快捷準(zhǔn)確地分析，對(duì)比所有的工況，找出最好的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

　　3.3數(shù)據(jù)變更和校審核管理

　　在工藝設(shè)計(jì)的過程中，在同一或不同的設(shè)計(jì)階段會(huì)有數(shù)據(jù)變更，工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)能夠方便追蹤數(shù)據(jù)的修改，同時(shí)以不同的顏色來顯示修改的方式(如：修改，增加或刪除等)，并提供版本管理。在工藝設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于設(shè)計(jì)的文檔，每個(gè)企業(yè)都會(huì)有自己的校審核程序，工藝設(shè)計(jì)集成平臺(tái)能很方便定制本企業(yè)的校審核流程工作流，并生成相應(yīng)的版本，供查閱和參考。

　　3.4石油化工工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)驗(yàn)收

　　石油化工工藝集成系統(tǒng)以工程文檔和工程數(shù)據(jù)為核心，基于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用以及設(shè)計(jì)工作流，將與石油化工工藝相關(guān)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)、項(xiàng)目文檔、設(shè)計(jì)人員，以及應(yīng)用軟件集成于該平臺(tái)中。在對(duì)整套集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注如下幾個(gè)方面的問題：第一，設(shè)計(jì)信息應(yīng)當(dāng)具備統(tǒng)一管理、統(tǒng)一流轉(zhuǎn)以及統(tǒng)一交付的功能;第二，系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)具有數(shù)據(jù)源唯一性且數(shù)據(jù)高度、全面共享性的特點(diǎn);第三，系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)當(dāng)支持與石油化工工藝相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)常見軟件的集成化處理;第四，集成系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)支持項(xiàng)目復(fù)用以及知識(shí)庫(kù)管理功能的實(shí)現(xiàn);第四，集成系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備用戶權(quán)限分配、石油化工工況管理的應(yīng)用功能;第五，整套集成化系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)過程應(yīng)當(dāng)具備標(biāo)準(zhǔn)化以及可控性的特點(diǎn)。

　　工藝設(shè)計(jì)論文投稿刊物：《信息系統(tǒng)工程》為科技類月刊，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，由天津市發(fā)展和改革委員會(huì)主管、天津市信息中心主辦、國(guó)家信息中心及各省市信息中心全力支持的國(guó)家經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)核心期刊。重點(diǎn)報(bào)道我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化建設(shè)的方針、政策，交流信息系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)劃、方案和成果，介紹信息技術(shù)和應(yīng)用的實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)，基本形成了信息技術(shù)多層次、多領(lǐng)域、多內(nèi)容匯集一刊的特點(diǎn)。

　　結(jié)束語

　　眾所周知，當(dāng)前石油化工企業(yè)所面臨的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系不斷加劇，石油化工企業(yè)正面臨著異常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，相應(yīng)的對(duì)石油化工技術(shù)的設(shè)計(jì)要求也不斷提高。項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)間并不充裕，價(jià)值設(shè)計(jì)費(fèi)用不斷降低，技術(shù)設(shè)計(jì)方面所面臨的市場(chǎng)環(huán)境更加嚴(yán)酷。為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，必須構(gòu)建一套合理且可行的工藝設(shè)計(jì)集成化系統(tǒng)，全面整合各個(gè)工程作業(yè)程序，從而為石油化工企業(yè)的生存發(fā)展提供可靠依據(jù)與支持。本文上述分析中基于對(duì)石油化工工藝集成設(shè)計(jì)特點(diǎn)的分析，對(duì)石化工藝集成設(shè)計(jì)技術(shù)路線進(jìn)行概括，最后對(duì)石化工藝集成設(shè)計(jì)中的技術(shù)驗(yàn)收要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，望能夠引起相關(guān)人員的關(guān)注與重視。

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　　[3]吉利.面對(duì)“數(shù)字化工廠”工程公司的業(yè)務(wù)拓展方向[J].信息技術(shù)與信息化,2016(8).

　　作者：孫志成

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