彭 津

（中石化上海工程公司，上海 200120）

1 引言

近年來，隨著信息技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展，工程項目的交付方式出現(xiàn)了一種新的趨勢，越來越多的海內(nèi)外業(yè)主提出，承包商在物理工廠交付的同時，還要實現(xiàn)數(shù)字化工廠的交付，各工程公司的傳統(tǒng)管理模式也都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何建立工程設(shè)計集成平臺和工程數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)工廠設(shè)計、運營和管理的集成化與智能化，增強工程公司的核心競爭力，更好地為總承包項目服務(wù)，已成為各工程公司都必須解決的燃眉之急。

2 SPF概況介紹

SmartPlant Foundation （簡稱 SPF） 是 Intergraph公司SmartPlant Enterprise體系下的軟件之一，是專門為石化、醫(yī)藥等行業(yè)的各工程公司(EPC)、工廠業(yè)主/運營商設(shè)計的工程信息管理系統(tǒng)。SmartPlant Foundation 能夠為工廠建立一個全面的電子化數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)全面涵蓋了廠結(jié)構(gòu)、屬性部件、設(shè)備和文件，貫穿了工廠設(shè)計、修改、改造、更新等各個階段。

SmartPlant Foundation作為一款針對工程信息管理解決方案的基礎(chǔ)平臺，是SmartPlant Enterprise通用體系結(jié)構(gòu)的主干，可根據(jù)項目需求進行模版化的、客戶化的二次開發(fā)，為項目的實施提供了準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)支撐，也為項目數(shù)據(jù)集成交付的實現(xiàn)創(chuàng)造條件[1]。

2.1 SPF與SmartPlant Enterprise體系

SmartPlant Enterprise（ 簡 稱 SPE） 體 系 是Intergraph公司針對工程設(shè)計領(lǐng)域開發(fā)的一系列軟件包。對于SPE體系來說，所有的工程數(shù)據(jù)都是信息管理的對象，SmartPlant Foundation作為整個SPE體系最基礎(chǔ)的部分，統(tǒng)籌管理工程生命周期中存在的各種數(shù)據(jù)對象，這些數(shù)據(jù)對象不僅僅是來自Intergraph公司的軟件，還包括來自其它軟件、其它分包商、其它供應(yīng)商以及業(yè)主的各種相關(guān)信息。詳見圖1。

2.2 SPF基礎(chǔ)功能

（1）可用戶化的瀏覽界面

（2）批量數(shù)據(jù)校驗和上載

（3）信息管理

①信息分類管理

工廠分解結(jié)構(gòu)（Plant Breakdown Structure, PBS）；

文檔類型結(jié)構(gòu)；

位號（TAG）類型結(jié)構(gòu)。

②快速查找、查詢和檢索

基于工廠結(jié)構(gòu)或分類方式查詢；

按文檔編碼、修訂號、屬性檢索；

通過對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系查詢。

③數(shù)據(jù)瀏覽

支持160種格式文件的瀏覽；

圖形的智能瀏覽：圖形到位號/位號到圖形；

三維模型瀏覽。

④文檔管理

圖1 SmartPlant Enterprise 體系架構(gòu)

自動編碼；

版本狀態(tài)管理；

Check In簽入/ Check Out簽出；

導(dǎo)入/導(dǎo)出。

⑤工作流管理

⑥資料傳遞管理（Transmittals）

文檔分發(fā)正規(guī)化；

文檔查閱日期及跟蹤；

Email通知功能；

資料傳送分發(fā)表。

（4）安全性管理

全程歷史記錄；

用戶訪問控制。

3 SmartPlant Foundation在工程項目中的應(yīng)用方向

3.1 工程設(shè)計集成平臺

SmartPlant Foundation利用適配器技術(shù)，通過文檔和數(shù)據(jù)的收/發(fā)來實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)間的實時通訊和數(shù)據(jù)交換，對工程中相關(guān)的各種工程工具加以集成。目前已經(jīng)實現(xiàn)集成的應(yīng)用系統(tǒng)包括SmartPlant P&ID(SP P&ID)、SmartPlant Instumentation(SPI)、SmartPlant 3D(SP3D)、 SmartPlant Electrical(SPEL)。

通過軟件集成，各專業(yè)軟件間的數(shù)據(jù)可實現(xiàn)自動傳遞、差異比對、自動更新和記錄追蹤。用戶可通過更新列表(To-Do-List)查看數(shù)據(jù)差異，選擇或放棄更新，無需手工輸入，從而提高了數(shù)據(jù)的一致性、可靠性、及時性和可追溯性，實現(xiàn)設(shè)計過程的有效管理。

3.2 工程數(shù)據(jù)管理平臺

作為一個工程數(shù)據(jù)管理平臺（圖2），SmartPlant Foundation能夠為工廠建立一個全面的電子化數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)全面涵蓋工廠結(jié)構(gòu)、屬性部件、設(shè)備和文件，然后通過SPF的基礎(chǔ)功能以及擴展功能來真正實現(xiàn)平臺化管理。

圖2 SmartPlant Foundation 文檔及數(shù)據(jù)倉庫管理架構(gòu)

圖3 以位號（TAG）為核心的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

3.2.1 對象級工程數(shù)據(jù)（TAG）管理

與其他電子文檔管理軟件不同，SmartPlant Foundation對于工程數(shù)據(jù)的管理，是以面向?qū)ο蟮牟僮鞣绞絹砉芾眍A(yù)設(shè)的各類工程數(shù)據(jù)以及工程數(shù)據(jù)間關(guān)系，管理的核心是“關(guān)系”，而不僅限于工程文檔管理。

作為工程項目中的核心對象：位號（TAG），在項目生命周期的各個階段都起著重要作用，扮演不同角色。通過對于設(shè)計源頭的位號信息的統(tǒng)一定義，位號信息可以作為設(shè)計專業(yè)間、EPC分包商間、與供應(yīng)商以及業(yè)主之間進行信息交換的基本單位和信息關(guān)聯(lián)的橋梁和紐帶。

SPF系統(tǒng)中對于位號（TAG）信息的管理關(guān)注在以下幾個方面：

統(tǒng)一的位號類型劃分；

標(biāo)準(zhǔn)化的位號編碼定義；

位號屬性定義；

位號間關(guān)系的定義；

位號與其他工程數(shù)據(jù)（例如文檔）之間的關(guān)系。

根據(jù)以上信息，SPF可實現(xiàn)位號（TAG）管理平臺的搭建，用戶可以非常便捷地按設(shè)備位號精確搜索相關(guān)數(shù)據(jù)，如查詢某設(shè)備的相關(guān)聯(lián)的所有設(shè)備、此設(shè)備的P&ID圖、三維模型圖、儀表設(shè)計圖以及廠家文檔等。

3.2.2 工程文檔管理

文檔作為工程項目最常見的要素，它是幾乎所有信息管理軟件的管理對象和要素。SmartPlant Foundation對于文檔的管理主要通過以下方式來實現(xiàn)：

工程文檔管理和分類 (承包商、供應(yīng)商和業(yè)主)；

文檔自動編碼；

文檔版本管理；

文檔屬性管理；

文檔與位號之間關(guān)系管理；

文檔與工廠結(jié)構(gòu)之間關(guān)系管理；

文檔與工作流結(jié)合，實現(xiàn)審批管理。

4 SmartPlant Foundation在項目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

4.1 TEF和Non-TEF

SPE體系中，各工具軟件生成并通過集成發(fā)布至SPF的位號和文件分別稱之為TEF Tag、TEF Document；由手工上載的位號和文件分別稱之為Non-TEF Tag、Non-TEF Document。

4.2 PBS工廠結(jié)構(gòu)策劃

SPF軟件的工廠分解結(jié)構(gòu)統(tǒng)一訂制為Site→Plant→Unit三層結(jié)構(gòu)，在SPF上完成工廠結(jié)構(gòu)的配置的基礎(chǔ)上，分別從SP P&ID、SPI、SPEL中收取邏輯結(jié)構(gòu)、從SP3D收取物理結(jié)構(gòu)，共同構(gòu)建SPF系統(tǒng)集成平臺。

4.3 專業(yè)劃分結(jié)構(gòu)

SPF軟件采用業(yè)主和承包商兩套代碼進行專業(yè)劃分。

4.4 文檔類型結(jié)構(gòu)

設(shè)計文檔（Design Document）實行業(yè)主和承包商兩套代碼進行劃分；供貨商文檔（Vendor Document）采用承包商的代碼進行劃分。

4.5 屬性（Property）和關(guān)聯(lián)（Relationship）

原則上，項目的實施要最大限度的使用SPE產(chǎn)品自帶的功能和數(shù)據(jù)，但是不可避免地是為滿足項目需求必須額外增加一些自定義屬性或關(guān)聯(lián)。

△ TEF Tag、Non-TEF Tag屬性和關(guān)聯(lián)

圖4中所示位號（Tag）的屬性包括名稱、描述和來源，關(guān)聯(lián)包括與位號類型（Tag Type）和采購訂單（PO Number）之間的關(guān)聯(lián)，見圖中下劃線標(biāo)出的藍(lán)色字體。

圖4 位號屬性/關(guān)聯(lián)的展示（Non-TEF Tag為例）

△ TEF Document、Non-TEF Document屬性和關(guān)聯(lián)

文件的屬性和關(guān)聯(lián)的設(shè)置分為三個層次：DocMaster、DocRevision和DocVersion。針對設(shè)計文檔（Design Document）和供貨商文檔（Vendor Document）分別定義了兩套屬性和關(guān)聯(lián)，并在SPF系統(tǒng)中完成配置，基本覆蓋項目實施過程中可能出現(xiàn)的各種需求。

△ 基于DocMaster的關(guān)聯(lián)設(shè)定包括與設(shè)計文檔相關(guān)的單元、專業(yè)類型、文件類型等；

△ 基于DocMaster的屬性包括文檔編號、標(biāo)題、分工代碼等；

△ 基于DocRevision的屬性包括版本、圖幅、頁數(shù)、出版日期、傳送單編號等。

圖5是以某設(shè)計文件為例的部分屬性和關(guān)聯(lián)的截面，其中關(guān)聯(lián)設(shè)置以藍(lán)色字體顯示。

4.6 關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Relationship Network

SmartPlant Foundation一個重要特征就是將對象的位號和相關(guān)的文檔建立熱點連接（ Hot-Spotted），形成多對多的關(guān)系。從某一個位號（Tag）可以直接看到和它相關(guān)的全部文檔或某一類文檔；反之，也可以從某一個文檔直接查看到和它相關(guān)的全部位號或某一類位號。在Tag-Document基本關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上，形成的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)如圖6所示。

4.7 版本控制

SmartPlant Foundation可以存儲文檔全部版本，支持主版本號加小版本號的編號形式，版本號的結(jié)構(gòu)形式可以由用戶定義。如果文檔發(fā)生修改，系統(tǒng)會自動根據(jù)用戶定義自動為該文檔升級版本號。系統(tǒng)通過用戶進行Sign-off的操作發(fā)布正式版本，并以不同的顏色顯示當(dāng)前各版本的狀態(tài)，便于用戶查看。

4.8 工程數(shù)據(jù)信息的快速加載

Data Loader，是SmartPlant Foundation提供的一個數(shù)據(jù)和文檔批裝載的工具，如圖7所示，用戶可通過定制的模板生成xml格式的上載文件，并指定該上載文件存放的目錄結(jié)構(gòu)，一次即可將文件和文件包含的數(shù)據(jù)信息裝載入SmartPlant Foundation?，F(xiàn)已定制了14種上載模板，分別匹配采購信息、項目文檔、位號信息、關(guān)聯(lián)信息以及交付信息。

圖5 文件屬性/關(guān)聯(lián)的展示（設(shè)計文件為例）

圖6 Tag-Document關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖

4.9 項目數(shù)據(jù)交付

項目竣工階段，需將設(shè)計階段形成的SmartPlant Foundation系統(tǒng)作為一個數(shù)字化工廠的原始數(shù)據(jù)移交給業(yè)主。

△ TEF交付

通過SPE各設(shè)計工具和SPF的整體移交，完成設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)、文件、三維模型等設(shè)計產(chǎn)品的集成交付，包括數(shù)據(jù)庫及相關(guān)數(shù)據(jù)（如Schema，symbol，attribute，template等）。

△ Non-TEF交付

Non-TEF交付物包含Non-TEF Tag和Non-TEF Document/Drawing。在數(shù)據(jù)庫集成交付的基礎(chǔ)上，為

圖7 上載界面

實現(xiàn)Non-TEF數(shù)據(jù)的交付，定制了11種導(dǎo)出模板，通過生成報表的方式將交付文件和文件相關(guān)元數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出。通過配置，用戶可由勾選索引表、元數(shù)據(jù)和電子文件，按模板格式在指定路徑下完成導(dǎo)出任務(wù)。圖8為設(shè)計交付文件的導(dǎo)出界面。

4.10 工程數(shù)據(jù)信息瀏覽

SmartPlant Foundation對信息，包括數(shù)據(jù)和文檔進行分類管理，其瀏覽界面采用通用的樹狀結(jié)構(gòu)，如圖9所示，每一項都有相應(yīng)的圖標(biāo)，方便分類瀏覽。整個瀏覽界面為多窗口結(jié)構(gòu)，除結(jié)果列表窗口和樹狀分類窗口外，還有屬性窗口可以直接查看用戶點擊所選擇項的屬性。在樹形窗口中，SPF提供了9種樹狀結(jié)構(gòu)，以方便用戶查詢。

圖9 樹狀結(jié)構(gòu)

4.11 工程數(shù)據(jù)信息查詢[2]

對于各種信息用戶除了可以依據(jù)分類原則在樹狀目錄中直接查找，系統(tǒng)還提供了快速查找(Find)和詳細(xì)查詢(Query)。其中，詳細(xì)查詢(Query)可在彈出的窗體中輸入限制條件進行查詢，并可將用戶使用的查詢條件保存下來，供多次使用或其他人使用，見圖10。

圖10 詳細(xì)查詢(Query)窗體

5 SmartPlant Foundation在項目數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用效果

5.1 數(shù)據(jù)的共享性、一致性

利用SPF這個工程設(shè)計集成平臺，各工具軟件之間可以通過發(fā)布和接收文檔和數(shù)據(jù)，通過SPF的集成，實現(xiàn)各專業(yè)軟件之間數(shù)據(jù)的自動傳遞，取代目前手工數(shù)據(jù)輸入與傳遞方式，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)的共享性、一致性、正確性和安全性。

5.2 提升文檔管理效率

通過SPF工程數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)文檔的電子化管理，避免手工管理出現(xiàn)的一系列問題，通過統(tǒng)一的內(nèi)容管理平臺實現(xiàn)對分散的各類項目文檔集中管理，并從文檔分類、屬性、關(guān)聯(lián)等方面進行了統(tǒng)一規(guī)劃及利用，大大提高了內(nèi)部文檔管理水平。

5.3 全生命周期管理模式

在集中存儲基礎(chǔ)上，對文檔的制作、審批、發(fā)布、分發(fā)、接收、交付和歸檔的整個過程進行有效控制，實現(xiàn)了全生命周期工程數(shù)據(jù)的互用和協(xié)同。

5.4 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成交付

SPF工程數(shù)據(jù)庫的搭建將位號作為其核心處理對象，從這個核心延伸開來形成了一個龐大的位號、文檔和設(shè)備的交互網(wǎng)絡(luò)，加上良好的信息管理配置方案，為工程數(shù)據(jù)的集成交付的實現(xiàn)提供了強大的技術(shù)支持。

5.5 提升項目管理水平

SPF在項目中的應(yīng)用大大提高我公司項目信息化建設(shè)的整體投資回報率，同時作為項目管理、知識管理體系的一部分，力求和其他系統(tǒng)整合，取得更大效益。

[1] Intergraph鷹圖公司SmartPlant Foundation應(yīng)用介紹報告[Z].2009.

[2] Intergraph鷹圖公司SPF Introduction and Administration Course Guide (DSPF-TP-100012A)[Z].2008.