第1章緒論

1.1研究背景和意義

1.1.1研究背景

在工業(yè)化和信息化"兩化融合"這一時(shí)代大背景下,石化行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向?qū)⑹谴蛟鞌?shù)字化工廠。數(shù)字化工廠是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)真實(shí)工廠進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真;實(shí)現(xiàn)在工廠全生命周期下,本源與運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)字化。數(shù)字化工廠技術(shù)己在航空航天、汽車、造船、電子等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,特別是在復(fù)雜產(chǎn)品制造企業(yè)取得了良好的效益。石化行業(yè)數(shù)字化的實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)、制造、施工建設(shè)是靜態(tài)數(shù)字化工廠,工廠運(yùn)行管理和維護(hù)過(guò)程是動(dòng)態(tài)數(shù)字化工廠。正是由于石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的這種外部需求,使得石化工程企業(yè)構(gòu)建設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)么急。

國(guó)內(nèi)石化工程企業(yè)面臨著日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)要求不斷被提高,設(shè)計(jì)時(shí)間不斷被壓縮,設(shè)計(jì)費(fèi)用不斷被降低,市場(chǎng)環(huán)境日趨嚴(yán)酷。而且人員的頻繁流動(dòng)導(dǎo)致設(shè)計(jì)能為的不穩(wěn)定,存檔與交付的內(nèi)容不斷増加等,都要求工程公司必須提高自身的設(shè)計(jì)能力與效率,要求各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)必須上一個(gè)新的臺(tái)階。目前基于紙質(zhì)的信息交換形式使得設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)難度較大,容易受時(shí)間約束而使協(xié)調(diào)工作無(wú)效導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率低,出錯(cuò)概率高,影響項(xiàng)目進(jìn)度、費(fèi)用和質(zhì)量。以更低的費(fèi)用和更高的質(zhì)量在更短的時(shí)間內(nèi)完成工程設(shè)計(jì),才能有效應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。構(gòu)建一個(gè)合適的工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)",將各個(gè)工程作業(yè)程序進(jìn)行有效的整合,也是石化工程企業(yè)生存發(fā)展的內(nèi)在要求。

由于石化項(xiàng)目的高速發(fā)展,大型及特大型項(xiàng)目越來(lái)越多,項(xiàng)目規(guī)模越來(lái)越大,技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜,產(chǎn)生的信息量也越來(lái)越大,信息交流問(wèn)題成為影響工程項(xiàng)目管理效率的主要問(wèn)題。

數(shù)字化因其集成性和系統(tǒng)性成為解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效途徑。利用數(shù)字化的高度集成、遠(yuǎn)程交流、知識(shí)管理等特性實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目信息的快速高效交流,是提高項(xiàng)目管理效率的時(shí)代要求。項(xiàng)目管理的信息化水平直接影響著石化行業(yè)的信息化水平,實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目管理數(shù)字化對(duì)實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)的信息化具有重要意義。

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1.2研究?jī)?nèi)容和方法

1.2.1研究?jī)?nèi)容

本文著重研究以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的數(shù)字化設(shè)計(jì)工具及管理平臺(tái)——工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)在石化項(xiàng)目中的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。從以下方面對(duì)石化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用研究:

(1)公司工程設(shè)計(jì)集成需求分析

(2)公司工程設(shè)計(jì)軟件現(xiàn)狀

(3)集成方式、集成方法策略分析

(4)商業(yè)集成軟件比較

(5)適合公司的工程設(shè)計(jì)集成整體框架方案

(6)工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的構(gòu)建

(7)工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)在項(xiàng)目實(shí)例中的應(yīng)用

1.2.2研究方法

本文研究采用的主要研究方法包括:

系統(tǒng)分析方法

不是只研究某個(gè)專業(yè)在工程設(shè)計(jì)集成的過(guò)程和效果,而是在研究中綜合考慮工程項(xiàng)目各主要參與專業(yè),在工程項(xiàng)目管理的設(shè)計(jì)周期中的所有內(nèi)容和技術(shù),全面整體考慮設(shè)計(jì)集成的過(guò)程和效果。

規(guī)范研究和實(shí)證研究相結(jié)合的方法

規(guī)范研究和實(shí)證研究分析均是科學(xué)研究中廣泛運(yùn)用的方法。前者偏重于對(duì)研究對(duì)象的理性判斷,后者偏重于對(duì)研究對(duì)象的客觀描述。石化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)應(yīng)用研究既注重于理論層面的研究,更注重于應(yīng)用層面的研究。本文以數(shù)字化管理、集成化管理、知識(shí)管理等相關(guān)項(xiàng)目管理理論的知識(shí)體系為基礎(chǔ),以協(xié)同設(shè)計(jì)、并行工程、工作流技術(shù)等應(yīng)用技術(shù)為手段,結(jié)合中石化寧波工程公司的基本特點(diǎn),既需要通過(guò)規(guī)范分析,做出理性的判斷,又需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)證分析,從而使得研究結(jié)果具有科學(xué)性和實(shí)用性。

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第2章相關(guān)理論及研究綜述

2.1工程設(shè)計(jì)集成相關(guān)理論

2.1.1管理理論研究

工程設(shè)計(jì)的集成包含了數(shù)字化管理、集成化管理、知識(shí)管理等相關(guān)項(xiàng)目管理理論。

數(shù)字化,是指將各種數(shù)據(jù)、資料、文字、圖像等真實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以度量的數(shù)字、數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)信息快速儲(chǔ)存、處理、加工和交流的過(guò)程。數(shù)字化管理,指利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信、人工智能等技術(shù)量化管理行為與管理對(duì)象,實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、服務(wù)創(chuàng)新等功能的管理方法和管理活動(dòng)的總稱。

工程項(xiàng)目管理數(shù)字化,指的是項(xiàng)目信息資源、現(xiàn)代信息技術(shù)在項(xiàng)目管理中的開發(fā)和應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理數(shù)字化,必須完成以下三個(gè)方面:（1）數(shù)據(jù)和文件管理數(shù)字化;（2）溝通交流網(wǎng)絡(luò)化;（3）項(xiàng)目過(guò)程數(shù)字化。

集成化營(yíng)理,是指運(yùn)用集成思維,保證管理對(duì)象和管理系統(tǒng)之間完整的內(nèi)部聯(lián)系,從而提高系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)水平,最終達(dá)到提升管理效益的目的。工程項(xiàng)目的集成化管理,包括縱向集成化管理和橫向集成化管理�？v向集成化管理,是指對(duì)工程項(xiàng)目全壽命周期的集成管理。橫向集成化管理,是指對(duì)工稽項(xiàng)目進(jìn)度、費(fèi)用、安全、質(zhì)量、環(huán)保等目標(biāo)的集成管理。

工程項(xiàng)目集成化管理,是指將集成理念和項(xiàng)目管理實(shí)踐相結(jié)合,應(yīng)用系統(tǒng)工程原理,從工程項(xiàng)目的全局出發(fā),綜合考慮工程項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)各階段的要求和銜接、項(xiàng)目管理中各要素及項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中各方之間的動(dòng)態(tài)影響,為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各方的協(xié)調(diào)和整體優(yōu)化而采用的項(xiàng)目管理模式。

知識(shí)管理,是指組織有意識(shí)采取,保證能在最需要的時(shí)間將最需要的知識(shí)傳遞給最需要的人的一種戰(zhàn)略。其可以幫助人們共享信息,并通過(guò)不同的方式付諸實(shí)踐,最終達(dá)到提高組織績(jī)效的目的。

知識(shí)貫穿于工程項(xiàng)目的全壽命周期。由于工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多為臨時(shí)性質(zhì),各方成員之間缺少默契和信任不利于知識(shí)的交流,且隨著項(xiàng)目的竣工,臨時(shí)性的組織機(jī)構(gòu)隨之解散,所產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)隨著項(xiàng)目的結(jié)束而丟失,造成知識(shí)浪費(fèi)。因此,工程項(xiàng)目的管理過(guò)程需實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的集成管理,在需要的時(shí)候獲取所需的知識(shí)、并將所其應(yīng)用在工程項(xiàng)目中以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理目標(biāo),完成工程項(xiàng)目知識(shí)的儲(chǔ)存、共享與傳遞。

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2.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)集成設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用起步較晩,發(fā)展較快。

2002年浙江工程設(shè)計(jì)有限公司的王濤提出建設(shè)工程數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)、維模型庫(kù)為核心的集成應(yīng)用系統(tǒng)。分別從化工設(shè)計(jì)企業(yè)電子文檔的標(biāo)準(zhǔn)化,專業(yè)軟件的選擇以集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為標(biāo)準(zhǔn),建立相關(guān)的工程數(shù)據(jù)庫(kù)這三個(gè)方面進(jìn)行了闡述。

2002年高學(xué)武以中國(guó)石化北京石化工程公司的實(shí)踐提出基于數(shù)據(jù)庫(kù)的集成化設(shè)計(jì)系統(tǒng),包括:智能化自動(dòng)化的工程前端(FEED)設(shè)計(jì)環(huán)境;以模型為對(duì)象的三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境;以可視化技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化設(shè)計(jì)環(huán)境;工程設(shè)計(jì)信息服務(wù)管理子系統(tǒng)。

2007年鄭東華闡述了三維模型為主的工廠集成化設(shè)計(jì)的實(shí)施分為兩個(gè)部分:第一部分是以二維智能P＆ID為基礎(chǔ),包括工藝、儀表等專業(yè)的集成;第二部分是維模型為基礎(chǔ),包括管道、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、儀表、電氣、給排水、暖通等專業(yè)的集成。并展望集成化設(shè)計(jì)利用專門智能平臺(tái)無(wú)縫連接各專業(yè)應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一平臺(tái)、異地實(shí)時(shí)工作,設(shè)計(jì)資料通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸方式利用、提交,大部分專業(yè)能最大限度地利用二維智能P&ID和三維實(shí)體模型,各專業(yè)圖紙及材料等施工圖文件也可以在這套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成。

國(guó)內(nèi)工程企業(yè)對(duì)工程設(shè)計(jì)集成做了不少研究與嘗試,積累了不少經(jīng)驗(yàn)。在電力、海上油田建設(shè)行業(yè)等行業(yè)目前己實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)集成,能夠進(jìn)行數(shù)字化移交。數(shù)字化設(shè)計(jì)有三個(gè)層次圖紙數(shù)字化、設(shè)計(jì)數(shù)字化和設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化,并且還貫穿了經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化和規(guī)則數(shù)字化。

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第3章設(shè)計(jì)集成現(xiàn)狀及問(wèn)題分析............12

3.1企業(yè)簡(jiǎn)介..............12

3.2石化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)管理特點(diǎn)分析............12

第4章設(shè)計(jì)集成的研究和實(shí)現(xiàn)............15

4.1主要研究方案...............15

4.2技術(shù)路線..............15

第5章工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)實(shí)證研究.............43

5.1工藝設(shè)計(jì)集成需求.............43

5.2工藝設(shè)計(jì)集成分步實(shí)施.............46

第5章工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)實(shí)證研究

5.1工藝設(shè)計(jì)集成需求

設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀;從模擬輸出文件和升算書中手動(dòng)查找數(shù)據(jù),操作不便,錯(cuò)誤率高:繁兀的表格輸入工作,大量數(shù)據(jù)重復(fù)填寫,多次核對(duì),效率低下;多人協(xié)作時(shí)文件更新不易同步,對(duì)接和校核工作費(fèi)勁,難以保證數(shù)據(jù)更改后的一致;給下游專業(yè)的委托資料變更耗時(shí)費(fèi)為,且易產(chǎn)生疏漏;低技術(shù)含量的重復(fù)工作亟待簡(jiǎn)化。

在沒有使用ComosFEED前,工藝專業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作中,首先用流程模擬軟件FROM軟件進(jìn)行流程模擬,設(shè)計(jì)人員根據(jù)流程模擬報(bào)告用AUTOCAD繪制PFD圖,再用MICROSOFTOFFICE2003填寫數(shù)據(jù)表格:將表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)提交給相關(guān)專業(yè),作為其它專業(yè)繼續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的依據(jù)。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)完成后,進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí),送些數(shù)據(jù)需由設(shè)計(jì)人員在PDS系統(tǒng)中重新錄入,設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性工作較多,工作效率低,增加了設(shè)計(jì)周期,另外數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入容易帶來(lái)數(shù)據(jù)的不一致性。

針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段,工藝專業(yè)業(yè)務(wù)流程中存在的問(wèn)題,通過(guò)調(diào)研,選取了西門子公司的軟件產(chǎn)品Comos FEED。此軟件是一個(gè)集工藝設(shè)計(jì)和工作流于一體的集成平臺(tái)。能對(duì)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)據(jù)、應(yīng)用、和行為進(jìn)行集成,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化管理,它同時(shí)也是一個(gè)多用戶的軟件系統(tǒng),允許多人對(duì)同一張數(shù)據(jù)表和PFD圖同時(shí)進(jìn)行修改和管理。

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第6章結(jié)論與展望

6.1主要工作

本文以數(shù)字化在項(xiàng)目管理中的實(shí)踐為視角,圍繞設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)在SNEC的應(yīng)用為研究對(duì)象,做了如下工作。

首先,在SNEC現(xiàn)有工程設(shè)計(jì)模式,應(yīng)用軟件現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,分析存在的主要問(wèn)題,和對(duì)設(shè)i十集成系統(tǒng)的需求。

其次,探討了設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的集成方式、集成方法策略,并對(duì)商業(yè)集成平臺(tái)軟件進(jìn)行了比較，及設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)在SNEC應(yīng)用的可行性分析。

第三,提出了在SNEC實(shí)施設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的整體框架方案,并分別闡述了工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)實(shí)施的主要內(nèi)容。

最后,結(jié)合應(yīng)用實(shí)例,梳理工藝設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)的實(shí)施流程,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)（略）