工程总承包项目中实施全过程的计算机应用

本文总结了中国石化工程建设公司在工程总承包项目中实施全过程计算机应用的一些情况，提出了在工程总承包项目管理中应用计算机的一些观点和方法。文章对于类似公司进行工程总承包项目管理具有一定的指导意义。 

1.引言 

　　作为从事石油化工工厂设计、工程总承包的先进工程公司之一，中国石化工程建设公司（SEI），不仅在工厂设计和施工中，而且在整个项目的控制和管理中已经广泛应用了IT技术。在应用多种信息技术工具和系统成功地实施工程总承包项目方面，我们有着较为丰富的经验。 　　近几年来，我公司结合十余个工程总承包项目，特别是上海石油化工股份有限公司20万吨/年聚丙烯总承包项目的实施，不断地探索在工程总承包项目中充分利用信息技术提高管理水平和工作效率的方法和措施，同时注重吸收国外工程公司在这方面的先进经验，逐步形成了一整套行之有效的计算机管理系统。我们认为，在工程总承包项目的EPC各阶段全方位、全过程、一体化利用信息技术，特别是网络、远程通信、多媒体、数据库等基础技术，推行以工程数据库和三维模型设计为主的集成化设计系统，以物资流和数据库为主线的、以资金流和工作流为核心的项目管理系统，以群件和WEB技术为基础的项目协同工作平台，是提高工程总承包项目管理水平的重要手段和基础，也是解放生产力、提高设计质量和水平、降低固定资产投入、缩短基建周期的重要方面。本文总结了中国石化工程建设公司在工程总承包项目上充分利用信息技术，促进工程总承包项目管理上新台阶，加快国际接轨步伐的一些情况。 　　我们采用引进和开发相结合的方法，并结合工程总承包项目的执行，逐步建立了公司的集成项目信息技术系统，以确保在多个地点从事同一个项目的成员能够共同使用先进的信息技术工具并协同工作，以提高工作效率和管理水平。图1是我公司建立的集成项目信息技术系统框架。 　　SEI集成项目IT系统已是项目执行策略的一个重要组成部分。目前，主要由平台系统（网络通信系统），工程设计集成系统（包括工艺集成系统，工程数据库系统，3D工厂设计系统），项目管理系统（主要包括综合项目管理系统，材料控制与采购管理系统，施工管理系统等），项目电子文档管理系统，以及项目管理信息协同工作平台等多个系统组成，并在不断完善和扩充之中。下面几节重点介绍主要的系统和主要的一些做法。

2．建立具有国际水平的平台系统是深化工程总承包项目管理的基础 2.1网络系统概况 　　公司本部、业主、其它项目分包商和项目现场之间建立及时有效的通信联系是项目实施中的一个关键因素。一套先进的网络通信系统应包括声音、传真、和数据通信，通过无线或有线链路将公司本部、制造厂和项目现场办公室联系起来。网络通信系统的设计应能实现公司本部和施工现场间所有数据的传输，应包括二维、三维和EDMS应用，并且广泛应用文件压缩工具，以保证系统的高效率运行。 　　成功的项目管理需要充分、准确、快速的沟通。沟通就是信息交换。发送信息者有责任保证信息清晰、明确、完整，以便接受者收到正确的信息。接受者有责任确保接收到的信息的完整和正确理解。我们在项目管理中除利用通常意义上的沟通方式和媒体外，目前已经更多地利用信息技术进行沟通，信息技术沟通的好处是不言而语的，但其基础是网络。为此，我们建立的网络系统为项目提供全方位的信息服务，该系统使位于公司本部、业主、其它项目分包商和项目现场不同地域的从事项目的团队协同执行项目更为有效，可以提供Email、FTP、数据库、WWW、视频会议、文件与外设共享及特殊的应用服务。也就是说，该系统是一个真正以本部为中心的广域网系统，实现从事项目的所有人员的远程通信和信息共享。图2.1SEI网络概念图。 2.2局域网 　　公司本部已建成了连接2000余台计算机的强大交换式网络系统（见图2.2），该网具有如下特性：18条主干互为冗余且带宽为1000M,采用HSRP协议，装备了两台互为备份的核心交换器和十余台楼层交换器，所有交换器支持第三层交换.客户端100M交到桌面，网络采用TCP/IP协议，整个网络分成若干个虚拟网（VLAN）管理。 　　我们采用租用线路（DDN，ISDN，帧中继等）支持WWW/SMTP、E-MAIL及网络间互连；采用共享租用线路支持数据和声音多路复用应用。同时在远程访问或数据通信量少的现场采用技术。多台16口的远程访问服务器和一个ISDNPRI（30B+D）线路来支持远程访问用户。配备多台防火墙和路由器以确保网络的安全和有效。图2.3SEI广域网。该系统实现了远程通信和远程访问，使得任何一台移动微机可通过电话线访问公司本部网络，就如同本部的微机一样，可共享本部网上的信息，公司员工可以在全球范围内收发电子邮件和浏览万维网上浩瀚的资源。， 2.4特殊的项目网络 　　根据项目的需求和公司的策略，我们以公司现有的局域网和广域网为基础，为特定的项目建立满足特殊需要的项目网络系统，如：根据项目或业主的需求，我们也可以在本部提供物理隔离的项目网络。项目网络一般由公司本部、分部、分包商、项目现场、业主、供货商等多部分互连构成。图2.4.1SEI项目网络。 　　对于EPC项目，在本部网络的基础上，在现场建立局域网并实现与本部的网间互联。 　　在每个工程总承包现场项目部同样建立连接几十台计算机的局域网，并通过电话线或数据专线实现与本部网的网间互联，使得现场各管理岗位之间能够共享信息，同时也可使本部与现场任一台微机都能够相互通信和共享资源，甚至将施工单位的微机直接连至现场局域网，实现了现场项目部与施工单位间的信息共享和通信，可将设备/材料到货信息、质量信息、安全信息、进度/费用综合检测信息、领料申请等多项信息通过网络进行交换和共享，也带动了施工单位管理水平的提高。到目前为止，我公司本部与现场的通信方式已经历三种方式：远程访问（低于33.6K）；PSTN网（33.6K-56K）；ISDN网（128K-384K）；DDN网（512K-2M）。 目前，EPC现场都实施了现场的综合布线，建立了现场局域网，并通过384K的ISDN通信线路实现了本部与现场之间的网间互联和数据通信，一方面提高数据传输速度，另一方面实现电视会议，进一步改善异地办公环境。同时配备适量外设，提供现场打印、出图及备份服务。 2.5视频会议系统 　　视频会议系统又称为电视会议系统，是指两个或两个以上不同地方的个人或群体，通过传输线路及多媒体设备，将声音、影像及文件资料互传，达到即时互动的沟通。 　　SEI选择了PictureTel在业界领先的基于ISDN技术的全线视频会议产品：Venue2000，SwiftSiteII，PT550及Montage570A来组建自己的视频会议系统，分别实现基于H320协议、H323协议的视频会议。目前公司拥有两台VENUE2000，两台便携式终端SWIFTSITEII，一台多点控制单元MCU，本部内的各类视频终端经过MCU与ISDNPRI相连，实现与外地的通信，外地的便携式SWIFTSITEII通过ISDNBRI与本部的通讯。图2.5SEI视频会议系统。 　　在工程总承包项目中，我们采用视频会议系统，其一，实现异地多媒体信息的实时传递，召开电视会议；其二，实现异地实时电子文档交互修改，进行异地实时技术研讨，多媒体异地协同工作。其三，同时配置实物投影仪，可很好地实现异地图纸交底。 　　我们认为利用该系统进一步改善了异地办公环境，可大大节约成本，增强异地沟通的实时性，从而提高工作效率。 　　在工程总承包项目中不断建立和完善起来的将公司本部、分部、分包商、项目现场、业主、供货商、施工单位联于一体的网络系统，达到了国际工程公司的水平。这一系统的建立有力地支持了工程数据库系统、三维模型设计、项目管理系统的广泛应用，为异地办公打下良好的基础。 3.建立项目管理协同工作平台实现异地办公 　　在近几年使用Note的基础上，进一步利用Notes文档管理功能，建立项目管理协同工作平台，提高协同工作水平，实现异地办公。 　　公司已建成了办公自动化系统，初步实现了无纸化办公，有力地促进了管理水平的提高。主要有以下三方面内容：第一，用于信息发布、浏览查询、文件传送的WWW服务，存贮公司与各部门的各种管理与技术手册、样图等；第二，用于文档管理、电子邮件的Notes服务，存贮会议纪要、简报、通知、行政等公告信息及共享文档、个人文档、讨论信息和管理信息；第三，用于领导查询和机关管理的人事、财务、培训、行政等管理信息服务。这些日常的办公信息怎样让现场人员查询和直接利用，同时现场的办公信息和日常管理信息，怎样让本部的领导及相关人员查询和利用，也就是说，让本部和现场人员不要感到有地域和时域的影响而能方便地实现异地办公，是值得研究的课题。 　　在建立广域网的基础上,在工程总承包项目中大力推行群件产品--Notes，就是解决这一课题的有效方法，为此，在现场安装Notes服务，并开发现场管理专用的台面，使其与公司总部保持同步。现场人员与本部人员一样可方便地访问如电子邮件（世界范围内）、讨论园地、电子公告（会议纪要、通知、简报等）、个人文档库及其它现场的信息等，将办公室延伸到了现场，本部人员也可访问现场的专用数据库。专为现场开发的现场管理数据库用于现场的日常管理，主要包括如下一些信息。第一，总部信息，用于存放公司经理指示、工作联络、相关文件（本部人员）等内容；第二，现场综合报告，用于存放各种会议纪要、施工经理工作周报、现场管理日志、现场管理制度等内容；第三，设计联络，用于存放设计交底资料、材料表、设计资料等内容；第四，现场信息，用于存放进度、费用、材料、质量、合同、安全、信息、采购、工程财务、行政管理、总务等各岗位的实际管理信息，在授权范围内实现共享。只要有权限的管理人员可查看这些信息，如进度控制有现场图片（形象进度）、进度月报、进度检测、进度计划等信息。通过该数据库把现场与公司紧密地联系到一起，本部管理人员可随时了解到现场情况，并且可实施异地指挥，对于减少现场管理人员、提高办事效率有积极的作用。 　　利用E-mail、视频会议系统，为项目提供了一种先进的现代化的信息传递和交换手段，使项目信息共享更及时、更灵活、更广泛，并具备了实时异地交互讨论的环境，因此，我们称利用Notes软件和视频会议系统构建的这个平台为“项目管理协同工作平台”，从事项目的各地人员一样可方便地共享各种资源和信息，这样可理解将办公室延伸到了全球，创造了一个异地协同工作的环境，并可实施异地指挥和控制，提高了办公自动化水平，极大地提高了工作效率，使管理不受时域地域的限制，跟上了现代化管理的步伐。 4．推行以工程数据库和三维模型设计为主的集成化设计技术是缩短周期提高质量降低投资的关键手段 4.1概述 　　经过多年的实践和认真研究，我们确立了集成化的设计思想，在操作层面上理解，应该是：以唯一的工作模型（而非图纸）贯穿整个工程设计的全过程，并使之成为综合的信息载体。我们应该在这个原则的指导下，重新组织设计工作的流程，探索新的工作方法，并以新方法来组织设计活动。 　　我公司初步建立了以带有数据库的智能PID为核心的，覆盖工艺、仪表、设备等专业的集成化二维协同设计环境，以及以PDS为核心覆盖配管、结构、建筑、电气、仪表、HVAC、水道等专业的集成化三维设计环境，同时已将二维和三维集成起来，实现工程设计全过程的集成化，材料统计尽一步细化和准确。到目前为止已在50多个工程项目中使用PDS进行了三维配管和钢结构设计。 　　图4.1.1为一个典型的项目设计实施简图。如图所示的工厂设计系统是一个集多个专业设计活动的集成系统，并且能使项目控制和管理系统对项目的管理与监控与设计系统保持同步。由于各专业全面采用了CAD技术，并且所有专业在一个网上工作，信息共享和复用不仅在本专业发挥具大作用，而且在专业之间也得到了充分的利用，提高了设计质量和水平，缩短了设计周期，而且对于实施科学化的全过程项目管理提供了基础。 在近期的项目设计执行中，集成信息和集成系统以及电子文档处理是IT的核心思想，为满足这一需要，应该采用基于数据库的系统，以便使系统有一个共同的数据结构，系统的全部数据也能够传递给客户，同时客户可以通过计算机直接访问工厂中的所有相关信息，便于有效地进行工厂的操作和维护。每个专业对这些数据的访问应受EDMS—电子文档管理系统的控制，这样就能使项目应用和分发电子数据非常灵活。为了将信息传递给客户，在项目的整个实施过程中也需要使用客户的软件工具。 4.2工艺集成系统与工艺数据库 　　作为设计工作的起点，工艺信息如工艺流程图（PFD）、物料/热量平衡、设备工艺数据表等，都应该在工艺数据库中生成和维护，对其下游系统来说，这个数据库将作为唯一的工艺数据源，并且它也决定了所有工艺设计的结果，我们采用基于知识库技术的国际著名软件Zyqad作为工艺集成系统的基础数据库，用来管理这些数据，该工作台是一个复杂的数据库支持的PFD设计工具，Zyqad的工艺数据库同许多工艺计算软件都有接口，如工艺流程模拟系统、单元操作设计程序、压力计算程序等。这个数据库还可作为智能P&ID的基础。 4.3智能P&ID设计 　　对于工厂设计和缩短设计周期来讲，管道和仪表图（P&ID）是最为重要的文档之一。 　　P&ID中的信息与许多设计专业有关，如工艺、配管、仪表和控制、设备等专业，因此，重要文档的改变和修订不仅极大地影响了许多专业的设计工作，而且对项目的费用和进度也影响极大。一个典型项目的P&ID所包含的特征指标如下：250张A1图，500台设备，4000条管线，5000台有位号的仪表。为包含上述内容，必须要采用数据库支持的二维CAD系统开发智能的P&ID系统。采用二维CAD系统和三维CAD系统进行辅助设计已经成为行业标准的项目执行程序。 　　我公司采用Intergraph公司PDSP&ID、SmartplantP&ID以及Cadcentre公司的ASPECT智能P&ID系统，这些软件包含有许多关于管线、管件、仪表、设备等的设计信息，抽取这些信息为下游系统形成数据库，该数据库中的数据将与P&ID中的数据保持一致。同时，也可使P&ID数据库的数据与使工厂模型中的数据保持一致。 4.3工程设计系统与工程数据库（EDB） 　　对于每个设计专业来讲，EDB是一个综合的设计数据仓库，它可以处理相应的设计数据以生成数据表和规格书。EDB是由各个专业的工程数据库组成的，这些设计工具包括设备数据库、管道数据库等，EDB与工艺数据库（DB）和智能P&D数据库连在一起。 　　为给项目提供唯一的详细材料数据库，设备数据库应包括项目中所有的机械设备，如机泵、容器、储罐等，所需要的工艺数据从工艺数据库传递过来。设备数据库系统主要生成设备表和设备规格书。设备表是从项目设备数据库中抽取，并在项目使用的文件服务器上发布。 　　仪表数据库包括项目中所有的仪表信息，并能由此生成仪表索引表、仪表回路图、仪表安装图（hookup）、仪表数据表、电缆表、以及接线图等。为生成上述设计产品，应在客户/服务器环境中使用具有数据库和CAD计算辅助设计功能的仪表设计系统。仪表回路信息从智能P&ID传递给这个系统，仪表所需工艺数据从工艺数据库中获得。目前，我公司采用INTOOLS软件作为仪表数据库管理工具。 管道表数据库包括所有必要的管线设计数据，如管线号、管路等级、设计压力、设计温度等，这些数据包含在P&ID中，为项目提供唯一的管线设计数据库，并作出管线数据表（规格书）。管线数据将从智能P&ID中抽取，工艺数据从工艺数据库中获得。 　　今年，我公司已经引进了Cadcentre公司的VANTAGEPE工程数据库产品，目前正在组织开发，该系统的应用将会提升我们基础设计的水平和效率。 4.3三维工厂设计系统与3D模型数据库 SEI以PDS、PDMS为核心建立了覆盖配管、结构、建筑、电气、仪表、HVAC、水道等专业的集成化三维设计环境；同时已将二维和三维集成起来，实现工程设计全过程的集成化。三维CAD系统具有： §建立管线、设备、电气、仪表、建筑等的三维工厂模型。 §检查设计的一致性。 §检查三维模型之间是否发生碰撞。 §抽取和生成管线施工图，如管道布置图（GA）和单线图（Isometric）。 §统计配管、电气等专业的散装材料。 §通过设计校审软件（DesignReview）确认工厂设计的正确性。 §在现场利用三维模型，可以制定施工计划和研究安装方案以及操作人员培训。 还可进一步应用于： §在特定的设计阶段，深化研究设备布置和工厂方案。 §在特定的设计阶段，研究并确定关键管线的走向。 §集成和控制各专业的设计。 §通过下列途径可提高设计质量： §消除或减少人为的错误 §能够产生精确的施工图和相应的管线材料表 §保证设计进度和设计的高质量。 　　有效地采用三维模型设计技术，在施工阶段，管线的重复焊接工作可由常规设计的12~14%降低到3~5%，并且在采用三维模型的项目执行中，客户可以在任何时候对三维模型进行访问、浏览和审核，而不是仅仅在设计审查会时才进行，为了避免设备布置图在工程设计的后期有改动，客户可以根据工厂的可操作性、可维修性和安全性，对工厂的设计方案尽早进行检查，并就所发现的设计问题在设计阶段立即商讨和解决，不至于耽误工期。 　　三维工厂模型设计主要有以下几个步骤：工厂平面布置，三维建模和材料统计，三维模型审核，现场利用三维模型。 根据设计惯例，应由各相关专业从工艺、施工、安全性、可维护性和可操作性的角度，对三维模型不断地进行审核。对三维模型进行深入细致的审核尤为重要，可以在设计的初期，就能够优化和确定设备布置图和工厂各部分的空间定位，以便减少重复工作，从而确保项目的进度。 通过增加占用很大空间的工厂元件，如电缆托架，分析仪器室，操作台等来建立一个三维模型，从中体现工厂的设计思想，合理分配空间。在这个设计阶段，即使设计资料是简略的和初步的，通过建立三维模型对工厂空间进行管理是相当必要的。 　　每个设计专业都负责模型数据的来源、设定、和更新。因此，建立在不确定信息上的模型将以一简单的形状表示，以便获得准确数据之后可以方便快捷的更新模型。 三维模型能够可视化地确认主要设备在设备布置图中的位置，以及主电缆托架、分析化验室、主要的操作台、所有地下压力管线、主要工艺和公用工程管线等在设备布置图中的布置。 在建立模型阶段，主要有下列工作： 1)按照最初的工厂布置，完成工厂布置的详细设计工作，根据管架、结构、土建、仪表、电气、供货商的数据等详细资料，建立三维模型。 2)在模型中应建立所有的设备模型，同时应将维修通道的预留空间、设备的拆卸空间等全面考虑。在初期布置阶段，如1）所述为了满足工厂布置的需要，基于初步得到的信息的基础上建立的设备模型，一旦供货商的信息得到进一步确定，就要立即更新设备模型。 3)所有管线（包括小直径的管线）和管件（包括在线仪表）都应基于适当的详细规格库建立模型。 4)对管系、结构、管架和设备都要进行碰撞检查，以确保工厂设计的正确合理性。从无碰撞的三维模型中可以抽出地下管网图、管道布置图、单线图、管道材料表，管道加工图可以通过专用的软件来生成。 5)为了便于控制管道材料，应把管道材料统计数据传到管道材料控制系统。 6)一般来说，下列各项应建模： ·钢结构，地基，电缆槽，地沟，地下设施如排污系统、排放口和下水道。 ·主电缆垫板和桥架。 ·主要电气设备，如变压器和电机等。 ·所有现场定位的仪表和接线箱。 ·在线和离线仪表及连接仪表的设备。 由于各设计专业全面采用了CAD技术，并且所有专业在一个网上工作，信息共享和复用不仅在本专业发挥具大作用，而且在专业之间也得到了充分的利用，对于实施科学化的全过程项目管理提供了基础。在所有设计专业中推行集成化的三维模型设计技术，更易于实施模块设计、交叉设计、多版次设计和复用设计，对于提高设计质量和缩短基建周期意义重大。所有专业材料均由计算机统计，并全部传入材料库，直接送至后续的物资管理软件，为采购、材料控制、工程财务、费用控制及施工管理提供了基础数据，并使工程总承包全过程实施计算机管理成为可能，大大提高工作效益和管理水平。