基于石油化工工藝集成設(shè)計的技術(shù)

　　摘要：上世紀60年代，我國開始研究化工工藝設(shè)計與計算機軟件技術(shù)的結(jié)合，信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，計算機從原來的輔助設(shè)計發(fā)展到可以模擬、計算和繪圖的全面輔助設(shè)計，推動了我國工業(yè)化的快速發(fā)展。計算機全面輔助設(shè)計，必然導致在工藝設(shè)計的各個環(huán)節(jié)都會使用大量的軟件，如果各個環(huán)節(jié)的軟件都獨立使用，必定會形成信息孤島，導致各軟件的數(shù)據(jù)無法方便簡捷的共享和傳遞，很難保持數(shù)據(jù)的一致性，同時導致大量的重復數(shù)據(jù)輸入工作和數(shù)據(jù)一致性驗證工作，使工藝設(shè)計工程師沒法把主要精力放在設(shè)計的創(chuàng)新上。借助先進的計算機技術(shù)，把各個設(shè)計階段應用的軟件集成到同一個平臺上，并將各個軟件的數(shù)據(jù)以對象的方式保存在同一個數(shù)據(jù)庫中，用以自動生成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，工藝集成平臺，計算機輔助設(shè)計

　　引言

　　目前國內(nèi)石油化工工藝的設(shè)計工作中，工藝專業(yè)設(shè)計使用到眾多的設(shè)計軟件，如AspenPlus、PRO/II、HYSYS、CHEMCAD、HTRI等,以及各種工藝設(shè)備、管線、流體計算軟件，軟件之間無法自動同步和統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，在設(shè)計工作中，工藝人員存在大量的數(shù)據(jù)重復輸入工作。并且數(shù)據(jù)修改和版本升級時，各設(shè)計軟件彼此之間數(shù)據(jù)無法自動更新，對下游專業(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)傳遞錯誤，降低了設(shè)計質(zhì)量。此外近年來國內(nèi)外企業(yè)對于數(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)計平臺，也需要完成工藝設(shè)計的集成平臺建設(shè)。借鑒國際先進的經(jīng)驗，許多國內(nèi)工程公司工藝專業(yè)啟動了集成設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源和工作程序的標準化和規(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，沉淀和積累工程項目經(jīng)驗，逐步建立企業(yè)級的工藝數(shù)據(jù)庫和知識庫。

　　1、石油化工工藝設(shè)計特點

　　石化工程技術(shù)復雜，工藝流程長，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、有毒有害等危險性。這些特點導致工藝設(shè)計處于十分關(guān)鍵的首要地位，將直接影響整個項目的成敗。工藝設(shè)計是石化工程建設(shè)的“龍頭”，是項目實施的必要前提。石化工程項目的工藝設(shè)計可分為項目前期研究、工藝包設(shè)計、基礎(chǔ)工程設(shè)計、詳細工程設(shè)計等幾個主要階段，每個階段之間的連接非常緊密。工藝設(shè)計主要內(nèi)容有計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)對工藝流程進行說明，給出界區(qū)條件，對物料、能量消耗進行平衡，完成設(shè)備、儀表、管道等數(shù)據(jù)表，完成工藝手冊以及衛(wèi)生、安全、環(huán)保說明等工作。工藝設(shè)計是整個項目的基礎(chǔ)，工藝數(shù)據(jù)是下游專業(yè)的設(shè)計依據(jù)，其設(shè)計質(zhì)量，直接決定整個項目的品質(zhì)。

　　2、石油化工工藝集成設(shè)計的概念和構(gòu)架

　　在石油化工領(lǐng)域中，工藝集成設(shè)計對比傳統(tǒng)的設(shè)計模式，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)計工具到管理都采用數(shù)字化的方法，集成則建立一個擁有豐富接口的平臺，把設(shè)計工具軟件、圖紙、數(shù)據(jù)表集成起來，與平臺的管理和功能模塊應用集成，并能夠擴展與其他系統(tǒng)的集成。石油化工工藝項目系統(tǒng)集成設(shè)計用于工藝專業(yè)各設(shè)計階段的數(shù)據(jù)集成，在完成下游專業(yè)數(shù)據(jù)共享的同時，可以進行文檔管理，對設(shè)計中的過程文件、條件往來、版次升級及設(shè)計變更都可以記錄下來，供隨時查閱和數(shù)據(jù)差異的比較。

　　在集成設(shè)計平臺中，工藝各種軟件工具與集成平臺無縫對接，可基于該集成平臺實現(xiàn)信息導入、資料共享、數(shù)據(jù)采集、設(shè)計輸出、信息歸檔等功能的銜接，完成項目執(zhí)行全過程的數(shù)據(jù)管理。工藝集成設(shè)計的實質(zhì)是數(shù)據(jù)流，要按照實際工藝專業(yè)設(shè)計工作要求建立數(shù)據(jù)流向，即每個設(shè)計階段數(shù)據(jù)都可以自動傳遞至下一個階段，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)庫進行管理，對于數(shù)據(jù)的更改，系統(tǒng)會直接自動更新所有相關(guān)的設(shè)計數(shù)據(jù)，無需人工重復輸入，極大的降低了工作量，同時也有效的減少了二次輸入有可能帶來的人為錯誤。同時通過集成平臺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)計集成平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和應有的主要功能

　　3.1提供工藝設(shè)計常用軟件的接口

　　提供與工藝設(shè)計中常用的工藝流程模擬軟件的接口，能快速準確的從流程模擬軟件獲取工藝數(shù)據(jù)，并能生成對應的設(shè)備和物流對象，實現(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)自動傳遞給單體計算軟件(如HTRI和HTFS等)進行設(shè)備選型計算，在設(shè)備選型計算完成后，能自動將選型數(shù)據(jù)讀取回工藝設(shè)計集成平臺，供出相關(guān)文檔和傳遞給接下來的設(shè)計階段使用。

　　3.2具有足夠的開放性

　　各企業(yè)在長期的積累中都會有自己的設(shè)備選型計算軟件或EXCEl計算書，工藝設(shè)計集成平臺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)特有單體計算軟件進行數(shù)據(jù)傳遞，對EXCEL計算書可以通過拖拽的方式直接交互。

　　3.3工況的導入，分析和比較

　　在工藝設(shè)計中，一般會對幾種工況進行模擬計算(如初期，末期工況等)，接下來從這些工況里找出經(jīng)濟性和安全性最好的工況進行后續(xù)的設(shè)計。工藝設(shè)計集成平臺需要支持導入多種工況的工藝數(shù)據(jù)，并以對象的方式保存這些數(shù)據(jù)，同時能夠方便快捷準確地分析，對比所有的工況，找出最好的設(shè)計數(shù)據(jù)。

　　3.3數(shù)據(jù)變更和校審核管理

　　在工藝設(shè)計的過程中，在同一或不同的設(shè)計階段會有數(shù)據(jù)變更，工藝設(shè)計集成平臺能夠方便追蹤數(shù)據(jù)的修改，同時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)計過程中，對于設(shè)計的文檔，每個企業(yè)都會有自己的校審核程序，工藝設(shè)計集成平臺能很方便定制本企業(yè)的校審核流程工作流，并生成相應的版本，供查閱和參考。

　　3.4石油化工工藝集成設(shè)計技術(shù)驗收

　　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，基于對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的應用以及設(shè)計工作流，將與石油化工工藝相關(guān)的項目數(shù)據(jù)、項目文檔、設(shè)計人員，以及應用軟件集成于該平臺中。在對整套集成設(shè)計系統(tǒng)進行驗收時，應當著重關(guān)注如下幾個方面的問題：第一，設(shè)計信息應當具備統(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)應當具有數(shù)據(jù)源唯一性且數(shù)據(jù)高度、全面共享性的特點;第三，系統(tǒng)平臺應當支持與石油化工工藝相關(guān)專業(yè)設(shè)計常見軟件的集成化處理;第四，集成系統(tǒng)應當支持項目復用以及知識庫管理功能的實現(xiàn);第四，集成系統(tǒng)應當具備用戶權(quán)限分配、石油化工工況管理的應用功能;第五，整套集成化系統(tǒng)工藝設(shè)計過程應當具備標準化以及可控性的特點。

　　工藝設(shè)計論文投稿刊物：《信息系統(tǒng)工程》為科技類月刊，國內(nèi)外公開發(fā)行，由天津市發(fā)展和改革委員會主管、天津市信息中心主辦、國家信息中心及各省市信息中心全力支持的國家經(jīng)濟信息系統(tǒng)核心期刊。重點報道我國國民經(jīng)濟和社會信息化建設(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)和應用的實例和經(jīng)驗，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。

　　結(jié)束語

　　眾所周知，當前石油化工企業(yè)所面臨的競爭關(guān)系不斷加劇，石油化工企業(yè)正面臨著異常嚴峻的挑戰(zhàn)，相應的對石油化工技術(shù)的設(shè)計要求也不斷提高。項目設(shè)計時間并不充裕，價值設(shè)計費用不斷降低，技術(shù)設(shè)計方面所面臨的市場環(huán)境更加嚴酷。為了應對上述挑戰(zhàn)，必須構(gòu)建一套合理且可行的工藝設(shè)計集成化系統(tǒng)，全面整合各個工程作業(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石油化工工藝集成設(shè)計特點的分析，對石化工藝集成設(shè)計技術(shù)路線進行概括，最后對石化工藝集成設(shè)計中的技術(shù)驗收要點進行了闡述，望能夠引起相關(guān)人員的關(guān)注與重視。

　　參考文獻

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

　　作者：孫志成

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