基于PMC模式的石化工程数字化交付研究

寰球工程项目管理(北京)有限公司 北京 100029

0 引言

近年来，在“中国制造2025”、“工业4.0”的大背景下，国家对石油化工行业两化深度融合提出了明确的建设要求，提出了智能工厂的基础架构、核心内容和初步评估体系。智能工厂建设是提升工厂全生命周期管理水平的有效方法，也是国际石化企业、工程公司、工程软件厂商共同关注的焦点。其中，数字化交付作为智能工厂的前提和重要基石，近年来被国内外企业研究和热衷。由于国内石化工程的数字化交付仍处于探索和积累经验阶段，行业内对于数字化交付的理解各有千秋，数字化交付实施时出现诸多问题。为此，本文基于PMC承包商的角度对数字化交付进行探讨。

1 数字化交付概述

石油化工工程行业作为“中国制造2025”中两化融合、智能制造、绿色发展的排头兵，在研发和应用最前沿的信息化技术的同时，编制了《GBT51296-2018石油化工工程数字化交付标准》。其对数字化交付定义如下：“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的工作过程。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[1]。”

数字化交付内容为竣工版的数字化资产，通常包括数据、文档、三维模型以及以工厂对象为核心的关联关系。数据是指项目建设阶段关于工厂对象的结构化和非结构化数据，文档是指与项目交工技术文件对应一致的电子文档，三维模型是指项目竣工图阶段形成的3D模型[2]。其实质是以工程对象为核心，通过三维模型，实现工程数据的全关联，构建一个物理工厂全生命周期的完整、准确、可用的虚拟镜像。

数字化交付平台是指用于承载和管理数字化交付信息，可与多种工程软件集成并兼容多种文件格式的信息系统。数字化交付包括交付方移交和接收方接收两个过程，交付方在移交平台完成交付物的收集、整合、校验后移交，接收方在接收平台完成交付内容的验收后接收。

2 国内外数字化交付的现状

数字化交付在国际企业已广泛实施，目前国际行业平均水平达到80%以上，部分国家和地区新建工厂数字化交付比例已经达到100%；国内的数字化交付在近几年才逐步快速发展，包括镇海炼化、茂名石化、广东石化等企业已陆续开始在新建项目中探索和尝试使用数字化交付[3]。

工程建设企业中，中国石化工程建设有限公司(SEI)是国内数字化交付的先行者，在国内外均已有若干成功的案例。中国寰球工程有限公司，中国天辰工程有限公司在内的国内大、中型工程公司或设计院也开始陆续承接数字化交付设计项目。目前除个别设计院外，大部分设计院牵头来做的数字化交付都定位于接收设计和采购阶段的现有成果，形成具备三维可视化能力的“工程数字档案系统”后再移交给业主，便于其信息查询，尚处于数字化交付的初级阶段。仅仅对文档做了电子化处理，同时提供了一套设计的Review模型[4]。而多数成套设备供应商不具备数字化设计和交付能力，国内的数字化集成交付平台由于设计端软件的缺失，不能全面的接收设计阶段产生的静态信息

石油化工工程项目交付设计依托的平台主要有SPF平台(Intergraph SmartPlant Foundation)、AVEVA 平台(Aveva.Net)以及西门子数字化平台COMOS等。

3 当前国内数字化交付过程的主要问题及原因分析

数字化交付是一个信息从产生到收集再到校验的系统性工作，涉及到总体院、承包商、监理、制造商、以及业主等相关方。通过对多个数字化交付项目的调研及实践，国内数字化交付项目普遍存在的问题概括为：数字化交付执行不受控，交付物信息一致性、完整性及信息准确性不足，后期大幅追加数字化交付费用等，从而导致业主对于数字化交付认可度偏低。

经分析，这种现象主要有以下三个原因构成。

3.1 业主对于数字化交付了解不够 尽管业主对于数字化交付意识不断提升，但是从策划准备、过程管控、人员能力等方面都存在明显的不足。一是数字化交付必须在项目初期开始谋划，明确各参建方在交付过程中的责任和义务，如果规划实施滞后，必然影响交付质量和进程；二是数字化交付定义必须清晰，在邀标阶段就要对基础软件平台、集成发布平台、应用软件平台的软件和版本做出明确的约束，否则后续工作将不可控执行；三是无法有效评估总体院提交的统一规定，GB/T51296-2018《石油化工工程数字化交付标准》，只是框架性的指导，没有相关具体细则，无法指导实际工作。而对于总体院提交的详细交付规定，包括模型精细度要求、配色要求、智能P&ID要求、文件关联要求等前期无法做出有效评估，执行过程中出现偏差。四是数字化交付与文档管理密切相关，需要档案管理人员从数字化交付之初就参与进来，实现从传统的归档者到发布者的转变，而大部分档案管理人员对通过数字化交付手段实现文档收集并自动组卷及归档的过程缺乏实施经验，意识提升也有一个过程。

3.2 设计院惯性不易转变 按照《原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年)》的目标要求：“到2018年，大中型石化企业数字化设计工具普及率90%”。虽然国内大多数设计院均采购了集成设计平台，并开展了集成设计平台的培训，但用集成平台的开展设计还未达到理想的水平。各专业设计人员平时工作比较繁重，通过数字化工具进行设计无法满足设计进度的要求，为保证项目进度，设计人员更习惯使用AUTOCAD进行设计，先用AUTOCAD先完成设计，再让熟练人员将设计成果在集成设计平台进行转化，既增加了设计院的工作量，并且由于不是集成设计的结果，数据的一致性、准确性都无法保证。

3.3 数字化交付内容覆盖度及深度缺乏共识 普遍来说，业主和设计院对于数字化交付内容有不同的理解，如果前期不能达成共识，后续会大幅追加交付费用，主要体现在：一是对于项目竣工图阶段形成的3D模型，往往与实际施工存在偏差，需要三维扫描、测绘，这项工作如无前期约定，设计院不愿意承担此项工作，或者要求追加额外费用，而业主认为本身就是数字化交付的范畴，执行存在困难。二是对于成套包数据的数字化交付，业主通常要求其P&ID和仪表设计采用统一集成设计软件，并对主要设备进行精细化建模，而设计院习惯于成套包在装置上P&ID内以黑盒表示、成套包三维模型表示出大致外形即可，制造商又不具备集成设计能力，矛盾频发。三是业主会利用甲方优势，要求设计院交付可编辑交付物，如图纸DWG文件、三维模型种子库等，而总体院因为知识产权问题，通常拒绝此要求，仅提供Review文件和数据库备份。在集成设计过程中，承包商无法拿到三维模型种子库，只能采用逻辑形状替代，对于碰撞检查等工作造成不利影响，直接影响交付质量。

4 引入PMC模式推进数字化交付

针对数字化交付中出现的常见问题，项目启动前引入数字化PMC承包商是很好的解决方案。项目管理承包(PMC)是指具有相应的资质、人才和经验的项目管理承包商，受业主委托，作为业主的代表或业主延伸，帮助业主在项目前期策划，可行性研究、项目定义、计划，以及设计、采购、施工、试运行等整个实施过程张有效的控制工程质量、进度和费用，保证项目的成功实施。随着数字化交付的发展，PMC承包商与时俱进，在数字化交付领域也在不断探索和实践。

数字化PMC承包商的主要职责是代表业主执行数字化交付项目管理工作。包括组织数字化交付相关各项标准规范的编制、评估、维护及发布，统一管理种子文件，负责推进执行进度和质量要求及最终验收。

4.1 数字化PMC模式的优势

1)提高数字化交付项目整体水平。PMC承包商专业从事工程建设管理，技术实力强，对“数字化交付”工作有深刻的理解以及实践经验，有效弥补业主的项目管理知识与经验不足。PMC承包商充分利用自身的技术、经验、人力资源方面的优势，对数字化交付方案进行技术经济分析，保证功能适用、经济合理、技术先进。同时，PMC需要承担进度控制、质量控制、成本管理等关键目标，会对各项条件进行全面优化，确保数字化交付项目成功，有助于提高项目整体管理水平。

2)缩减组织规模、降低后期成本。业主通常面临项目资源、人力等各方面配套不足的问题，如采用PMC模式，业主仅需保留小部分的基础管理力量对数字化交付的关键问题进行监督、决策、其余数字化交付管理工作由PMC执行，可以规避项目组织复杂和人数庞大问题，解决竣工后人员安置矛盾，降低人力资源成本。

3)推进多方协作，取得合作共赢。目前国内数字化交付项目，设计院仍处于主导地位，业主对于数字化交付的不同诉求，往往给双方之间的合作关系带来隐患，引发连锁反应。由于整个工程项目投资成本高、项目周期长，执行界面复杂，只有各方加强相互协调、合作，才能更好的实现项目工程建设目标。PMC承包商拥有丰富的管理经验和技巧，可借助多方认同的处理方式有效协调好相互之间的矛盾分歧和利益冲突，用最小的代价取得多方合作共赢。

4.2 数字化PMC承包商的主要工作

1)收集数字化需求及培训。在项目开始之前，就必须对资料收集整理，开展多频次交流和产品培训，调研国内现有石化装置数字化情况，分析现有技术水平现状。开展数字化交付的相关培训，深化业主对于数字化交付的理解和观念转变，在按照数字化交付统一规定进行相关工作的过程中，收集项目业主思路，设计院执行数字化交付过程中遇到的问题，在项目实施过程不断修正要求，推进项目进度。

2)主导数字化交付前期策划。数字化PMC负责大型石化项目从立项到启动对数字化的全过程策划，包括：工作内容、工作要求、工作方法、软件工具的选用、投资多少。在邀标阶段即协助业主对基础软件平台、应用软件平台等做出详细的定义，以此来筛选总体院、承包商，厘清各参建方的工作界面和职责。按照国内的实际情况，还是由总体院编制数字化交付统一规定和数字化交付质量审核规则及验收标准，负责提供初始化类库(或种子文件)，PMC根据自身参与多个项目的实际经验，结合业主的实际需求，共同制定适合于项目的可落地的数字化交付统一规定。包括数字化交付策略、项目数字化交付管理规定、工厂对象分类及属性内容规定、项目文档编码规定、设备编码和命名规则、三维模型内容规定、施工工程交付内容规定、数字化交付质量审核方案等内容。

3)推动数字化交付执行、充分协调多方关系。数字化交付实施阶段，PMC负责全厂各工艺装置三维模型30%、60%、90%审查，智能P&ID与三维模型的二三维校验、制定开发各设计成果模板，比如平面图、管道轴测图、材料报告等。管理各装置模型、数据、文档的设计进度、深度，质量。收集需要数字化交付的采购、施工类文档。在此基础上，编制具有可操作性的、全面详实的数字化交付实施管理手册。

数字化PMC引导业主理解交付深度和交付成本的相关性，在交付内容及工作量上与设计院取得共识。项目竣工图阶段3D模型，由总体院牵头完成最终校正，这部分费用列入数字化交付预算。成套包数据的数字化交付，如业主预算紧张，其P&ID及仪表可不做详细要求，成套包三维模型由设计院为主体责任完成，撬装设备外形做精确要求，大型包单元表示出有位号的设备和框架结构建筑外形。可编辑交付物，因涉及设计院知识产权，业主可不做强制要求，但是对于三维模型种子库，如总体院不愿意给设计院使用，业主可支付一定的价格购买，如果总体院不同意，则业主在数字化交付合同中扣除一定费用，由PMC协助业主找第三方公司构建种子库。同时为保证数据的一致性和准确性，PMC协助业主对设计院工作进行检查，推动设计院采用集成设计工具设计。

5 结语

采用数字化PMC模式可有力推进数字化交付的执行，近年来在国内多个在建项目中都取得良好的效果。目前国内还是以总体院提供的数字化交付平台为主，为减轻总体院的工作压力，易于业主接手，为业主培养合格人员，PMC可在数字化交付职责中做进一步拓展，提供数字化交付平台，在关键阶段执行校验及质量审核，为自己创造新的盈利增长点，值得思考和研究。