构建智能工厂的前提是数字化工厂的建设，而工程项目数字化交付是数字化工厂建设的基础，在工程项目中开展数字化交付会对工程公司现有的项目执行模式带来一定的改变。介绍了数字化交付的现状、模式和核心要求，结合某工程公司在工程建设过程中实施数字化交付的应用研究，深入分析了工程项目数字化交付的必要性、交付原则、交付深度等内容，同时对工程公司如何高效执行项目数字化交付进行实践应用研究。
近些年，中国石化企业在探索和尝试数字化工厂建设，如中国石化为实现两化融合、智能制造，建立世界一流能源化工公司，积极推进智能工厂的建设来提高企业管理水平，在镇海炼化、燕山石化、茂名石化、九江炼化4家企业试点建设智能工厂，但由于在工程建设期未进行数字化交付，均采用逆向建模及数据补录的方式来实现工厂数字化，建设过程存在难度大、周期长等方面的问题。
1.数字化交付与建设档案交付
就石化行业而言，企业都在着力推动智能工厂建设，要求新建工厂以数字化形式交付，即物理工厂与数字工厂同步建设。但在实际项目执行数字化交付过程中由于建设方及承建方对数字化交付的理解不同，因而对交付的内容、方式、阶段等方面产生分歧，认为数字化交付是一项新业务、新产业，设计的角度不同，在认识程度上也存在较大差异。
从工程公司项目执行情况分析，无论是设计项目还是总承包项目均要求交付建设档案即竣工资料移交，而且交付的方式随着信息技术的发展在持续变化，因此可以说项目的数字化交付是工程项目竣工资料整编移交方式的变革，只是在交付方式、交付深度等方面进行了扩展延伸，数字化交付的非结构化文件、结构化数据等主要内容也主要来源于竣工资料，交付的三维模型等又未包含在竣工资料中。
两者的区别主要在于交付数据信息的应用领域不同：竣工资料的移交涵盖项目建设的全过程，以满足工厂后期改扩建等工作的资料重复利用；而数字化交付主要是为建设数字化工厂提供数据基础，目的是为进一步提高生产装置运维效率，主要移交数据、文件仅是项目竣工资料的一部分，并不包括建设过程的管理类资料。因此，项目数字化交付完全不能代替建设档案交付，现阶段因电子签名合规使用、档案纸质保存要求等各种原因，完全实现工程项目建设档案的数字化存在诸多困难，但随着国家、地方及企业对档案管理相关要求的调整，实现工程项目建设档案移交的数字化是大势所趋。
工程项目建设档案交付的发展历程及发展方向如图1所示。从传统的纸质文件交付到目前的电子化文件交付，将会向各承包商建设档案数字化交付方向发展。未来的发展方向是业主为各项目承包商、供应商等提供工作云平台，并制定电子文档编码、文档格式、文档传输及范围等管理策略，工程建设过程中各类资料线上实时可视化、数字化管理，实现各类交付信息实时移交。
2.数字化交付现状
近年来，由于工程项目数字化交付无标准支撑，或标准在交付范围及深度等方面细化程度不足，因此给工程项目执行数字化交付带来诸多困难。从目前执行情况分析，总体核心要求基本相同，即以三维模型为载体，强化各阶段数据的集成，但国内外项目在交付数据细化度、交付方式、交付数据质量控制等方面还存在一定的差异。
2.1 交付核心要求
国内石化行业目前主要依据GB/T 51296—2018《石油化工工程数字化交付标准》为基准开展工程项目数字化交付。交付的核心要求主要包含如下几方面：1) 工厂三维模型。使用三维设计软件完成工厂三维模型，模型深度满足交付要求，与物理工厂深度一致，同时模型工厂对象应包含交付属性。2) 非结构化文档。涵盖工程建设期EPCM各阶段的竣工文档，同时交付文档应与模型工厂对象进行关联。3) 管道仪表流程图。需使用建设方指定设计软件及种子文件完成管道仪表流程图的设计，图中工厂对象应包含主要工艺参数。4) 部分工程建设方会要求仪表专业使用仪表设计软件完成仪表相关设计工作并交付。海外项目主要依据业主编制的数字化交付规定开展工程项目数字化工作，交付的核心内容要求与国内项目基本相同，如三维模型、非结构化文档、智能软件应用等，但海外项目对设计软件应用范围及模式与国内项目要求不同。要求工艺、配管、仪表、电气及电信等专业需使用设计软件，如以鹰图系列软件SPP&ID，S3D，SPI及SPEL开展设计工作，基于SPF的集成化设计系统如图2所示，满足P&ID图基于工厂对象与三维模型之间的智能关联，实现二维、三维互动，确保专业间的数据一致性。
2.2 交付模式
目前国内工程项目主要采用系统整体交付的模式，工程建设方委托数字化交付总体设计院负责项目数字化交付系统的建设工作，并依据GB/T 51296—2018编制工程项目数字化交付的相关规定，各工程、采购、建设承包商将其合同范围内的交付内容提交总体设计院，总体设计院负责审查交付内容的完整性且最终实现数据、文档同三维模型间建立关联关系，然后以平台交付业主。交付流程如图3所示。 图3 工程项目数字化交付流程示意海外项目交付模式与国内有所不同，首先，海外项目对设计、采购等最终交付内容加强文件格式、文档编码等标准化检查，各承包商将规定交付内容通过文档合规性检查后上传至项目文档管理系统，但对交付文档并不要求基于模型工厂对象进行关联性处理；其次，海外项目更加关注设计数据的一致性及准确性，通过设计集成确保设计数据的完整性，最终各智能软件、集成系统SPF以数据库的形式整体移交。
2.3 交付执行存在难点分析
目前国内石化行业根据GB/T 51296—2018开展工程项目数字化交付，该标准明确了项目数字化交付的交付流程、交付范围等内容，但在具体的交付数据深度、交付文档范围、交付阶段、交付控制等方面，建设方与承包商仍存有分歧，交付数据并不能完全满足建设方应用需要，分歧主要体现在如下几个方面。2.3.1 交付核心要求交付核心要求的方面问题主要如下：1) 工厂对象分类不同。主要是工程建设方与承包商工程对象的应用纬度不同，导致细化深度不同。2) 三维模型深度不足。因为设计模式转变及施工过程变更的信息反馈不畅等原因，所以导致目前项目交付的模型深度及细化度不够，影响后期数字工厂建设，对数字工厂应用有所制约。3) 交付数据范围不足。目前项目依据GB/T 51296—2018进行数字化交付的范围尚不能完全满足业主运维期数据应用需求，也无法实现交付数据开箱即用的应用效果。4) 交付文档关联性不强。目前项目依据GB/T 51296—2018进行非结构化文档交付，并按要求与模型工厂对象进行关联，但交付文档未按可关联性进行细化，对明确交付文档与工厂对象关联无法落地执行。2.3.2 交付过程控制国内项目数字化交付的过程控制缺乏相关系统和有效的支撑方案，交付进度及数据质量等方面难以把控验证，主要体现在以下几个方面：1) 目前项目对数字化交付阶段的界定不清晰。项目交付并非建成后一次性移交，交付信息应支撑建设单位在工程建设阶段、中交阶段、竣工验收阶段不同的应用需求，数字化交付的数据信息应分阶段按需交付。2) 数字化交付过程的进度控制和质量控制手段不足，无法满足交付过程控制的需求。大多数项目采用人工统计的方式进行过程控制，该方式难以在交付过程中准确、客观、随时地掌握数字化交付的进度情况和质量情况，难以确保交付数据的合规性、完整性和一致性。3) 在工程建设阶段，工程公司对于包设备和成套设备是作为整体进行识别和管理，而在生产运维阶段，需要对包设备中的每个单体设备进行单独识别和管理。4) 数字化交付平台与建设单位的应用系统间缺少衔接，不能做到信息高效共享，无法实现数据开箱即用，需要建设单位进行额外的数据处理和加工。
3.数字化交付应用研究
某工程公司结合试点装置数字化交付的实践，按照建设方数字化工厂的需求，探索性研究了工程项目执行数字化交付的内容、方式、阶段等。1) 分析研究了工程期设计、采购、施工全过程数字化交付过程中的各类技术问题，形成了数字化交付解决方案与应用方案。2) 结合数字化工厂的建设需求，细化、深化了数字化交付工厂对象分类、交付内容等。3) 针对数字化交付过程控制薄弱的问题，在应用中研究有效提高交付质量控制、交付进度控制的方法，实现数字化交付的过程控制，形成质量和进度管控要求和检测方法。4) 探索数字化交付与工程建设数字化、数字工厂的有机结合。5) 对数字化交付的数据信息在工程建设期、生产运维期的智能化应用进行探索和实践，通过数字化交付，更好地支撑工程建设项目管理的信息化、数字化，支撑企业数字工厂的建立以及智能工厂应用的实施，充分发挥数字化交付的应用价值，创造更高效益。
3.1 工厂对象分类重构
工厂对象包括设备、管道、构建物等物理存在的实体及某类特定的逻辑系统，在数字化交付中工厂对象是核心要素，是交付数据及关联文件的重要载体，交付过程对象的分类是否合适将直接影响交付数据的应用效果。各阶段对工厂对象分类有所不同，细化程度存在差异，应用需求不一致也无法完全统一。确定工厂对象的分类首先要了解数字化交付目标是满足工程建设方数字工厂建设的需求，是为智能工厂相关应用提供静态数据。但目前工程项目交付执行过程中工厂对象分类基本依据工厂设计的分类进行划分，无法真正体现数字化交付的数据应用成效，因此需充分考虑工程建设方运维期应用需求重构工厂对象分类。
3.2 交付内容细化
根据镇海炼化公司POX装置数字化交付的实际情况，根据建设方相关运维期数据应用的需求，对工厂对象属性交付范围及关联性文档等进行了扩展和细化。结合目前石化行业的工厂对象标识码应用深度、工程建设期基于工厂对象的管理细化度等实际情况，为保证基于工厂对象的各项交付工作能够落地执行，目前数据结构化及关联性文档应仅仅基于有标识码的工厂对象开展，如设备，管道，仪表有设备位号、管线号、仪表号等。3.2.1 交付数据扩展目前项目执行的规定中工厂对象交付属性范围无法支撑工程建设方的数据应用需求，为此在保留原有交付数据的基础上，结合运维期数据需求扩展了交付数据，扩展后数据范围涵盖资产域管理EM系统所需的主数据、特性值等数据，交付的工厂对象类别也在原有基础上进行了扩展细化。在确定交付数据基础上明确数据的产生过程和来源，按工厂对象最小分类确定交付数据，最终实现交付数据的开箱即用的数据应用效果。3.2.2 关联性文件细化以不替代档案管理为原则，以提高工厂运维期文档查阅效率为主要目的，基于工程项目竣工资料，研究了与工厂对象进行相关联的非结构化文件。梳理设计、采购、施工及试运行各阶段的非结构化文件的内容、格式，以有标识码及最小分类工厂对象为梳理原则，明确可与工厂对象相关联的非结构化文件，实现非结构化文档基于工厂对象进行关联性交付目标。3.2.3 交付模型细化交付的三维模型是工程建设方构建数字工厂的基础，应与实体工厂保持一致，据此需求细化及明确数字化交付的三维模型交付深度、打包设备模型要求、模型着色、模型交付格式等内容，如明确交付的三维模型中，可不对打包设备进行拆分建模，但需体现打包设备的整体外形等内容。重点研究了模型焊点的完整性，探索了完善模型焊点位置等信息的方法。该方法主要技术路线流程：项目施工现场基于模型生成的管道IDF文件进行管道焊接系统及现场二次设计后，明确管道焊点在相应管线的位置、编号等信息，再以IDF文件形式修正三维模型数据，确保管道焊点的位置、数量、编号等与物理工厂保持一致，同时基于编号可结构化处理焊点的类型、焊接方式及焊接人员等信息。
3.3 过程控制方法
数字化交付过程中，控制内容更多的是阶段性成果，如工厂对象交付数据及关联性文档、模型的完整性等内容，因此在整个交付过程控制中交付进度、交付质量的控制均围绕工厂对象开展。交付过程控制应与设计相关质量、进度控制有所区分，不应有设计过程控制的检测节点，应随着交付过程采用实时监测与阶段性检测相结合的方法。交付相关控制方法及目标如下。1) 首先交付控制需确定控制基准，即确定工厂对象范围及相应的工厂对象分类。在工程建设期控制基准也会发生变化，即工厂对象的数量会有增减，承包商应分基础阶段、详细阶段及竣工阶段提交工厂对象清单。2) 基于交付基准可确定工厂对象交付的数据及相关联的非结构化文件，可实现相关交付过程的控制。针对各承包方提供的交付属性表非结构化文件进行文件名称一致性检查，包括文件名称的正确性及工厂对象标识码的准确性检查。3) 基于项目交付数据及关联文件等实时检查完整性，包括工厂对象属性交付及关联性文件完整性并生成相关完整性检查报告。4) 基于工厂对象完整性检查结果可实时监测各交付内容的交付进度，即工厂对象相关交付数据及文件的完成百分比，实现交付进度实时控制。5) 基于控制基准进行模型工厂对象完整性检查，确保项目三维模型的准确性。
3.4 交付阶段及方式
依据工程建设各阶段应用需求及建设档案管理现状，目前工程项目数字化交付应按建设期交付—中交交付—竣工交付三个阶段，见表1所列。依据项目各装置建设进度，结合交付阶段制定项目数字化交付总体实施进度，确保数字化工厂与物理工厂同步建设。
面对不同的工程建设方，工程项目数字化交付标准及建设方的智能工厂运维系统应用需求均会有所不同。建设方应该建设数据接收平台，而非数字化交付平台，为此工程公司应开展数字化交付平台的建设，最终交付建设方数据接收平台。主要交付内容包括：数字化模型深度与物理工厂一致(竣工模型)，智能P&ID(满足P&ID与三维模型的智能关联)，文件涵盖设计、采购、施工试开车全过程，基于模型对象文件关联关系，属性包括设计、采购、施工阶段工厂的数据。该工程公司在开展集成化设计的基础上，与第三方合作研发了工程数据移交管理系统(EDHS)。基于EDHS进行工程项目数字化交付，能够满足不同建设方数字化交付需求，交付路线如图4所示。
镇海POX装置交付执行过程如下：1) 集成化设计系统产生的设计信息完整移交到EDHS，系统完全继承其PBS结构，模型、数据、文档及关联关系。2) 采购信息移交至EDHS，通过系统实现采购信息同模型工厂对象建立关联关系。3) 施工试车信息移交至EDHS，通过系统实现施工试车信息同模型工厂对象建立关联关系。4) 中交时通过EDHS直接导出属性参数，自动填写EM主数据及特征值模板，以高质量交付数据支撑EM系统应用。5) 完成竣工图及交工资料后，相关信息移交到EDHS进行修正、整合及组织，保证交付信息同物理工厂一致，最终以交付物形式交付至业主平台，完成装置数字化交付。
4.结束语
本文结合某工程公司在试点装置数字化交付的实践应用，阐述了对工程项目数字化交付存在的问题，并研究分析了相关如何解决方案，对炼化工程行业项目数字化交付工作具有较强的技术指导作用。
