摘要：随着工程项目数字化设计、智能化管理的能力提升，传统氯碱行业顺应发展潮流，也开启了智能工厂的建设。文章从实现氯碱智能工厂建设的需求出发，分析数字化设计与交付互为支撑的关系和对设计工作方式的改变，探索了一套适合氯碱工厂的数字化交付内容、数据格式和交付流程，形成一套基于氯碱智能工厂建设需求的数字化设计和交付方法论，为氯碱智能工厂建设提供数据支撑，助力氯碱工厂实现智能化管理。
关键词：氯碱工厂,数字化设计,数字化交付,智能工厂
0引言
氯碱生产企业在生产管理中，具有实现生产过程协同、生产信息数据收集整理、分析并转化为经营决策管理信息的能力，为企业经济效益提升获取了帮助，因此，部分企业便纷纷着手探索氯碱车间的智能化管理，积极打造数字化车间[1]。目前，石油化工企业的各种项目的数字化设计已较为广泛，氯碱企业在数字化设计时借鉴行业经验的同时，结合氯碱生产企业的需求，剖析氯碱工艺数据，搭建符合自身行业特点的数字化设计和交付体系，对于氯碱行业的设计提升、运营管理提升都具有推动作用。
1数字化设计和交付的概念
数字化设计是指多专业并行设计，工程设计中各专业间数据互联互通、三维可视化进行，实现所见即所得。通过数据的标准化、结构化处理，将各专业间的数据进行关联，减少设计错误，降低成本。数字化设计具有信息对象化、信息标准化、信息结构化、信息集成化、过程数字化、文档结构化的特点[2]。
数字化交付是以工厂对象为核心，对工程项目建设阶段产生的静态信息进行数字化创建，直至移交工作全过程，涵盖信息交付策略制定、信息交付基础制定、信息交付方案制定、信息整合与校验、信息移交和信息验收[3-4]。数字化作为智慧化工厂建设的必经阶段之一[5]，已逐渐被国内外各种行业的企业选择并正在逐渐接受与应用。
2数字化设计与交付的相互支撑关系
数字化设计和交付在数据的对象化、标准化和结构化概念上相近，具体实施上有所区别，前者是后者实现的源头[6]，两者的统筹融合是工厂实际运行后实现智能化管理的根基。
2.1实施主体协同
数字化设计以工程设计公司为实施主体，在设计过程中协调各专业数据一致性、关联性，关注各单体设备设施在三维布置中的布局合理、吊装检修便捷，实现设计过程中设计数据的相互流转校验、信息及时传递。数据集成、多专业协同设计、二三维关联及校验、简化投资过程、检查三维模型碰撞等问题是数字化设计的优势[7]。
数字化交付着眼于服务工厂用户，讲究工厂用户收到的不只有一套实体的工厂装置，还有一套与装置信息完全一致的技术数据资料。随着交付工作的推进，工作主体逐渐由工程公司转移至工厂用户，从而获得全厂数据快速检索、运维便捷的效果。
通过数字化设计和交付的有效协同，所有参建方和运维方，面对的是同一套标准、同一份数据、同一个模型，可视化沟通，表述原则相同，实现实施主体间的有效协同。
2.2时间进度配合
数字化设计始于基础设计阶段，重点在详细设计阶段，该阶段各专业设计深度逐渐加深，相关数据校验工作也大大增加。通过有效的数字化设计可以缩短工期，提高设计质量。竣工图阶段的数字化设计，主要服务于现场，调整设计结果，到项目竣工，该项目的数字化设计结束。
数字化交付的时间：(1)重点阶段在90%详细设计至设计入库后3～6个月，该阶段主要对设计数据进行检查。(2)在供应商资料到场至竣工图交付后3～6个月，该阶段主要完成采购资料的检查、施工资料的编制及竣工图的检查。完成前面工作后，数字化交付成果移交工厂用户，在运维期才开始体现其具体价值。
数字化设计和交付在时间上有充足的衔接性，通过它们的融合，可以实现工程全过程数字化管理，为工厂建成后智能化运营奠定基础。
2.3数据资料融合
数字化设计的数据范围主要为实时的工程设计数据，关注设计过程中的位号编码、设计参数、元件顺序、材料材质等信息，需要对不同专业的关联数据做结构化处理，建立等级库、元件库、描述库，集成各专业设计数据。其管理的是过程信息，所以要求数据可以实时修改，如图1所示。
数字化交付需要将工程设计数据与生产运维产生关联，传统交付难以与生产运维期间形成“动态信息”协调配套使用，不能转化为数字化成果[4]。因此数字化交付的数据范围还包括采购文档、施工文档等，对设备、仪表等位号编码的合规性、一致性更加关注，严格要求各类文件的准确性和齐全性。其管理的是结果文件，要求文件齐全、可以热点化，在交付完成后输出为带关联关系的文档库。对比分析，数字化交付在数据内容、范围、深度上都比传统化设计多，其范畴关系如图1所示。
通过数字化设计和交付的融合应用，工程数据一脉相承，从源头上确保数据的一致性和齐全性，保证工程交付的数据质量，使工厂智能化管理能更高效、可靠地建立。
3数字化交付驱动设计工作方式的改变
考虑到数字化交付与传统交工方式的异同[4]，需调整传统设计工作的方式，通常在选择合适的设计工具、建立新工作模式和实施新管理方法三个方面做改变。
3.1设计工具
三维模型设计软件是数字化交付的必备条件，以AVEVA E3D Design软件为化工设计领域的主要选择，其强大的可视化、无冲突、多专业的3D设计能力，强大的设计平台数据构建能力、图纸和报告的快速准确生成能力，不但有助于提高设计效率，还能为智能工厂建设提供详细数据支撑。根据以往石化行业实践经验，AVEVA NET的数字化交付系统方案在数据传输、交付系统权限配置等方面都可实现交付目的并能取得良好效果[8]。
3.2工作模式
新设计工具的性能得以施展，有赖于新工作模式的建立。例如，设计团队组建进程由工艺专业先行、后续专业随项目进程边干边定成员的方式，转变为项目启动阶段确定好团队中各专业设计、校对、审核人员，尽早确定项目团队的完整性；设计图纸绘制由以往的边干边调边改编号规则、设计统一规定反复工作量的方式，调整为项目启动阶段把好设计统一规定质量关、深度关，保证编制内容的完整性，并在项目团队内落实宣贯。工具使用上，不宜各工序设计人员各自管理制图模板和模型库，宜统筹规划，设定专门的管理人员、建立全项目统一的制图模板和模型库，其升级版由专门的管理人员执行并负责宣贯。
3.3管理方法
在管理方法上，需确立项目团队成员分工和职责，明确专门的标准化和信息化管理人员，在各节点上对这一部分工作内容进行专项总结。基于相关调研，数字化交付由工厂用户审查、组织和管理，工厂用户将审查后的不一致性报告返给工程公司，工程公司再依次整改[9]。因此，若需减少与工厂用户之间的分歧、误解和错误，有必要设定专门的岗位人员与工厂用户沟通确定需求、协调进度、保持信息畅通。
4氯碱工厂数字化设计及交付成果展示
石化工程领域近年来在数字化设计上取得了不少进展，特别是提出了在信息化与工业化深度融合背景下，基于数字化工厂基础继续延伸构建智能工厂，使其具备高度“自动化、数字化、可视化、模型化、集成化”的特征[10]。
氯碱行业随着生产技术和管理技术的不断创新，数字化设计和交付也应运而生，制定及完善氯碱工厂全生命周期数字化交付方案，对于推动氯碱领域的智能化技术发展具有实际意义。
4.1数字化设计及交付内容方案
基于数字化设计和交付在时间进度、数据资料上的内容重叠与穿插，项目初期需对整个工作做好需求调研分析，结合需求整体进行内容规划和进度安排。
为方便氯碱智能工厂的搭建，常规推荐的氯碱领域数字化设计和交付内容如图2所示。
4.2项目资源调配及进度管理
数字化设计阶段，需以工艺、设备、管道、仪表、水暖电等专业的工程实体为核心，对项目设计及建设阶段产生的静态信息建立数据组织模型。在此期间，是设计资源大量投入的阶段。进入设计阶段后期，采购及施工工作开始逐步进行，出于为建设智能工厂储备数据信息的目的，各参建方需同步介入各项资源整合中，配合进行相应参数、技术文档的规范化编制、整理，到采购施工的后期。主要资源由以数字化交付为主体的工厂用户方来投入，进行信息校验与整合、数据信息移交、资料验收确认。以持续运营约22个月的某氯碱项目为例，其数字化设计及交付的实施进度如图3所示。
4.3数字化对象数据交付信息展示
数字化设计工具以AVEVA E3D Design三维设计软件为基础，数字化交付平台以AVEVA NET系统为基础，形成以工厂设备等对象为核心的数字化交付信息如图4所示。如以设备为核心时，数据组织上包括设备设计参数、尺寸等数据集，还包括所属区域信息、各项关联图纸文档(所在PID、采购数据单、管口信息、设备装配图纸等)或模型。经数字化交付，全厂工程数据集中整合，为运维期工厂的数字化管理、过程监视控制管理、设备预测性维护管理提供便利，提高工厂运行的整体效率，实现项目建成后工厂的智能化运行。
整体过程中，考虑设计数据属性的关联性和继承性，兼顾设计需求和运维要求，将工厂对象进行分类，尤其对关键设备进行重点详细的分析，梳理关键设备的设计属性，如设计压力、设备内部介质、设计液位信息等，便于智能化运行时信息获取便捷高效、信息归纳的分析系统更加专业。同时也需增加运维相关信息，如设备材质、试验介质、使用年限等，力求对象信息从设计到运维保持一致性和连续性，从设计根本上保证智能工厂建设的实现。
5数字化交付的作用
5.1数字化三维模型为智能工厂提供数字双胞胎
数字化设计有效地将设备、管道、电气、仪表及水暖电模型进行三维建模，在实现施工图设计的同时，生成了可视化的工厂三维模型用于交付。交付模型信息将转化为用户的资产，让用户拥有数字双胞胎工厂，在运营维护中高效获取决策信息。
5.2数字化数据为智能工厂建设提供可信依据
数字化设计使多专业进行集成设计，对数据格式、命名规则、三维碰撞等进行了检查，图纸以集成化平台为基础进行出图，保证了图纸与模型数据的一致。以数字化设计的文件作为数字化交付的输入，相对传统设计可以大幅提高数字化交付数据质量，为工厂管理、实现智能化提供更可信的数据依据。
5.3数字化交付模型在智能工厂运行中的作用
数字化三维模型在设计阶段需要投入较大的人力资源，可以做到毫米级的精度。在此阶段，模型更多是为最后出施工图服务。一旦施工完成，模型的价值就大幅降低，模型的有效价值集中在设计阶段的1～2年内。以智能工厂建设为目的的数字化交付，着力于数据的系统、全面、准确，使模型数据可以用于后续工厂运维，模型的价值可以延伸至工厂运维的10～20年。
5.4数字化交付反向推动了整体设计能力的提升
数字化交付数据在广度和深度上都要求更高，从而对数字化设计提出更高要求，尤其大幅提高给排水、暖通、电气等专业的模型要求。多专业的加入，会扩张数字化设计数据的交付范围，反向推动整体设计能力的提升，助力后续的工厂智能化。
5.5智能工厂建设过程将提升工程公司与用户间的黏性
传统工程设计在项目竣工后，工程公司对工厂运维的参与程度逐渐降低。以氯碱智能工厂建设为导向的数字化设计和交付，增强了工程公司与工厂用户的数据互动，互动时间从设计建设期延长至运维期，部分工厂还可能委托工程公司长时间维护数字化交付数据，工程公司的用户黏性得到了极大的提升。
6结语
数字化设计贯穿设计规划、执行、监控、交付全项目生命周期，在服务对象、数据范围、应用时间上与数字化交付相互交叉、支撑，探索了氯碱行业智能工厂数据基础的新模式，可为同行业工程项目提供借鉴。
参考文献：
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[8]吴春晖.基于Aveva net的数字化交付系统方案的研究[J].上海化工，2019，44(11)：18-20.
[9]吴青.智慧炼化建设中工程项目全数字化交付探讨[J].无机盐工业，2018，50(5)：1-6.
[10]孙丽丽.创新构建集成化设计与数字化交付平台助推智慧城市建设[J].科技进步与对策，2018，35(24)：86-92.
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