101关于中石化石油工程设计有限公司：中石化石油工程设计有限公司（SLECC）位于山东省东营市，始建于1965年，是国家甲级勘察设计单位，全国石油系统油田注水及采出水处理、滩海油田地面工程技术指导性设计院，注水及水处理技术中心站站长单位，中国石化重点科研院所，胜利油田博士后科研工作站分站，全国百强勘察设计单位。所属行业：石油和天然气摘要：随着工程信息化的不断发展，越来越多的工程公司的设计采用三维设计软件进行设计，例如SmartPlant 3D（SP3D），PDSPDMS等，它们都是以材料数据库为中心，完成工程的三维模型建设，为工程现场施工提供了很好的保障。SmartPlant Reference Data（SPRD），是用于创建、维护材料编码库、标准尺寸库、管道等级库的一套软件，并通过该软件针对SP3D的接口程序为SP3D提供材料等级数据，并且为项目管理软件提供可靠准确的数据，发挥着重要作用，本文重点介绍基于SPRD建库软件谈标准数据库的创建及工程应用。涉及的鹰图PP&M产品：■SmartPlant Reference Data1. 前言随着工程信息化的不断发展，越来越多的工程公司的设计采用PDS，PDMS，SP3D等工程设计软件，PDSSP3D是鹰图PP&M开发的工厂设计系统，是目前智能工厂设计系统领域中的主流产品，他们是以材料数据库为基础、集成各专业在同一平台进行协同设计，完成工程的三维模型建设，为工程现场施工提供了良好的保障。材料标准数据库作为设计，采购及施工的数据基础，它不但能够为三维设计提供可靠系统的材料库，保证设计的质量；另外它还能够根据要求生成代表材料的唯一标识码Ident码，并将Ident码传递给采购管理软件，对材料进行管理，在EPC项目中发挥着重要的作用。SPRD软件能很好的用于创建、维护材料编码库、标准尺寸库、管道等级库，所以本文就基于SPRD建库软件谈标准数据库的创建及工程应用。2. SPRD软件介绍及建库目的2.1 SPRD软件介绍SPRD是用于创建、维护材料标准数据库（材料编码库、标准尺寸库、管道等级库）的一套软件，并通过该软件针对SP3D的接口程序为SP3D提供材料等级数据，并且为采购管理提供数据信息。2.2 建立标准数据库的目的（1）随着工程信息化的建设，需要三维软件设计的项目越来越多，建立一个完整、系统且易于维护的材料数据库势在必得，所以它直接目的是为三维设计软件提供标准的材料等级数据，以保证三维设计质量及数据的准确性，满足项目要求；（2）标准数据库是全面的、覆盖范围很广的可持续维护扩展的数据库，随着项目需求数据库不断补充完善，可供多个项目参考使用标准数据库，所以另一个目的就是提高项目级材料等级数据库的复用率，提高工作效率，降低项目成本；李其锐，关晓龙（中石化石油工程设计有限公司）设计集成系统材料数据库的创建及工程应用设计集成系统材料数据库的创建及工程应用

102（3）材料管理在EPC项目中非常关键，而材料数据库可以为材料管理软件提供代表材料唯一的标识码Ident码，便于进行采购，施工等，所以建库另一个目的是为材料管理软件提供Ident码，便于EPC项目后期材料的采购及施工管理。3. SPRD材料数据库建库的基本原则标准数据库的建立需要遵循一定的规则，使材料等级表中的各种管子，管件及阀门等属性特征按照编码规则转换成带有特殊意义的字母/数字的组合的编码，数据库将对这些编码进行维护和管理，规则主要包括以下几个方面：3.1 编码属性CC码（Commodity code）主要属性信息/管理属性包括：材料标准（Materials STD）；制造标准（Manufacture STD）；压力等级（Rating）；端面类型（Ends）；其它（Alias）等。3.2 编码规则进行编码的前提是需要一套编码规则（如图3-1所示），国内各个工程公司采用的编码规则不尽相同，但所起的作用都一样，规定了各个码所代表的属性，CC码就是根据元件属性分类在编码规则中找出所代表的字母组合形成的。图3-1 编码规则示意图3.3 编码结构CC码由各个属性按照Commodity Rule规则进行排列，如下图所示，一般是由Group（大类）+ Part（小类）+ P_SYSTEM+…（Table Detail）组成，在建码的过程中，根据具体的元件属性从编码规则中找出代表这些属性的码，并将这些码组合在一起，就构成了CC码（如图3-2所示）。图3-2 编码结构示意图这样元件的属性就可以由具体信息转化成编码，例如CC码：PPPABQPEAT1AAC所代表的含义如图3-3所示：图3-3 CC码实例分析图4. SPRD创建编码的基本方法及创新4.1 SPRD创建编码的基本思路基于上述编码规则，所有材料等级表上涉及到的元件编码规则转化成编码，然后进行建库，利用SPRD软件建立管道材料等级数据库编码的基本步骤如下图4-1所示：图4-1 编码步骤示意图4.2 SPRD创建等级库的基本方法SPRD建立材料等级库分以下几个主要步骤：4.2.1 管道材料等级表在SP3D中放置各种管件是通过材料等级来控制的，所以在编码之前需要管道材料等级表，根据等级表的规定及提供的信息，对管子，管件，阀门等元件属性按照编码规则进行整理汇总。

1034.2.2 建立材料编码库根据材料等级表提供的信息，建立Commodity Rule，将元件的属性按照Commodity Rule进行组合，并在SPRD中创建CC码，如图4-2所示。图4-2 CC码创建界面截图4.2.3 建立几何尺寸库几何尺寸库是数据库重要的组成部分，其中主要包括一下几部分：（1）Standard Geometrics（标准尺寸库），其中包括美标，英标等标准尺寸信息及重量信息；（2）Commodity Geometrics（公称尺寸），其中包括元件的公称尺寸信息；（3）公用外形尺寸，主要包括Piping Generic Data Bolted、Female End Generic Data、Plain Piping Generic Data等外形尺寸信息；（4）Valve Operator数据，主要是阀门的操作形式的尺寸信息。元件尺寸数据参考模型如图4-3所示。图4-3 元件尺寸数据参考模型图根据材料等级表中所涉及到的标准规范，将元件的尺寸数据进行整理，并录入到数据库中。并且还要设置Geometric Rules，将已建好的CC码通过条件过滤与尺寸表进行关联，使CC码和尺寸信息组合，从而形成代表材料的唯一标识码，即Ident码。Ident码也叫标识码，标识码的是材料的唯一标识，可以这样表示：标识码（Ident Code）=材料编码（Commodity Code）+公称尺寸（Geometric）标识码是系统中自动产生的机器码，Ident码创建过程示意图如图4-4所示：图4-4 Ident码组合示意图创建Ident码的优点：1. 减少编码的数量；2. 易于编码的维护。4.2.4 建立材料等级库根据材料等级表规定在SPRD中创建Nominal SizesBranches，并且在Filter Geometrics中录入过滤表，在Specification Management中按等级的不同，将等级下所涉及到的管子，管件，阀门等数据信息进行抽取，分别创建SPEC并且Build Ident。4.2.5 导出材料等级表SPEC就是该等级所包含元件的Ident码的组合，导出的SPEC如下图4-5所示：设计集成系统材料数据库的创建及工程应用

104图4-5 SPEC Report针对SP3D或PDS三维设计软件所需信息对接口进行配置，然后从SPRD导出3D所需文件，如Specification及CodeList表。如图4-6所示：图4-6 SPRD导出3D所需数据表截图并将两个文件导入3D软件中进行测试，看是否能够准确画出各等级下的所有元件，检测无误后即可导入3D软件进行建模。4.3 SPRD建库过程中创新由于使用SPRD创建材料等级库的工作量非常大，并且涉及到的表格非常多，里面关系复杂，针对过程中遇到的具体问题，开发了一些操作快捷实用的模块。（1）CC码创建模块将等级表中所有元件的属性与编码规则对应成编码的过程是个非常复杂的过程，不但工作量大，而且需要具备一定的专业知识及计算机水平，才能保证编码的准确性。如图4-7所示；图4-7 CC码创建模块工作示意图而这些属性在Excel表中整理完后，我们要提取CC码，这个过程非常重要，如果人工提取，工作量非常大，针对这一问题我们利用基于Office的VBA程序开发了CC码创建模块，让分散的属性代码直接汇总，快捷，方便，大大较少了工作量，提高了效率，并且保证了数据的准确性。（2）分支表转换模块分支表是等级表中比较重要的一部分，它在等级表中的形式如图4-8所示：图4-8 材料等级表中Branch格式而建库所需要的格式是将原有格式分解开，一一对应排列，信息量大，为了提高效率及数据准确性，我们开发了分支表转换模块，这样我们只需要一键式操作就可以得到所需格式，大大提高了工作效率，并且能保证数据的准确性，如图4-9所示：

105图4-9 SPRD所需Branch导入格式（3）标准尺寸数据格式转换模块材料库中标准尺寸信息数据庞大，囊括美标，欧标，国标及英标等标准规范的尺寸信息，而这些数据大多来源于PDF版，无法直接使用，而数据库需要具体的数据，所以首先将PDF数字化，利用软件转换成数据（Word或Excel），然后把数据进行整理，整理后的数据要转换成SPRD所需录入的CSV格式，工作量非常大，并且容易出错，一旦出错，直接影响三维建模准确性，针对这一问题，我们开发了标准尺寸数据格式转换模块，利用该模块可以很快捷的转换成CSV格式，大大提高了工作效率。图4-10 标准尺寸整理表图4-11 模块转换CSV格式5. 数据库的建库模式与维护SPRD是用于创建、维护材料编码库、标准尺寸库、管道等级库的一套软件，基本功能就是创建并维护数据库，可以根据需求建立公司级数据库和项目级数据库。建库模式如下图所示：图5-1 材料等级库建库模式公司级等级库是将项目中常用的、涵盖了公司大部分业务范围的等级信息提取出来汇总而成，能被项目级等级库进行复用。通过建立公司级等级库，把常用的SH、HG、ASME等标准体系等级通过SPRD建立到标准数据库，不仅完善了材料编码库，更重要的是完善了标准尺寸库，使国标，美标，欧标等标准尺寸信息得以补充，一般项目可以直接使用该数据库进行建模，为以后等级建立提供充分的数据保障。另外项目级等级库以直接满足公司各设计及集成项目对材料等级的要求为目标，在公司级等级库的基础上建设完成。并且可以多个项目根据不同需求同时使用数据库，既保证了数据的准确性，又节约了人力资源成本。设计集成系统材料数据库的创建及工程应用

106随着项目的增多，材料标准的修改，数据库需要随时补充数据，完善数据库，物理尺寸库等，由于数据库非常庞大，所以管理维护至关重要，直接影响3D配管数据的准确性，需要专业人员进行维护，而SPRD作为一个专门创建与维护的软件，它能很好的管理、储存、录入数据，操作方便，安全性高，做到了数据维护的系统化、规范化。6. 标准数据库工程应用材料等级库的建设，主要在项目的整个生命周期内为设计、采购、施工提供统一的编码体系，对设计集成、多项目统一集中采购、施工管理均具有重要意义。标准数据库在工程应用中起着举足轻重的作用，使工程更加科学化、合理化，结合渤中19-4项目阐述其工程应用，主要有以下几个方面。6.1 为3D软件提供材料等级数据标准数据库能够提供给SP3D软件所需的数据，是3D软件建模的数据基础，并且可以保证数据的准确性，唯一性；当等级建成后，根据3D软件所需数据设置接口，导出包括Specification（图6-1）和CodeList（图6-2）等文件，这两个文件中包括上百张表，例如PipingCommodityFilter，PipingCommodityMatlControlData ，PipeStock等， 3D建模所需数据全部囊括其中。图6-1 Specification文件图6-2 CodeList文件将数据表导入到3D软件并加载，启动3D程序，即可创建模型，进行三维设计。如图6-3所示：图6-3 三维设计模型通过SPRD建立的数据库不但可以给3D软件提供所需数据，还开发了完成与其他设计软件的接口，例如国际上常用的三维设计软件PDS及PDMS等，可根据业主需求选择不同的三维设计软件使用同一个数据库进行建模，做到一库多用，既方便快捷，又节约成本。到目前为止已经有很过国外工程公司采用SPRD软件进行数据库建设，例如Doosan，Devon等。6.2 为采购管理提供数据信息在材料控制系统，很多工程公司采用SmartPlant Materials系统等软件对材料进行管理，这些软件可以与数据库相连，由于在三维设计及采购管理都采用的是同一个标准数据库，所以它的数据具有唯一性。三维设计软件经过建模后会抽出单管图，其中包括单管图，材料清单及下料清单，如图6-4所示：

107图6-4 SP3D单管图及材料清单软件会根据模型计算并统计出施工所需的各种主材，其中包括管子，阀门，法兰，管件，紧固件及特殊件等，其中包括材料名称、规格描述、数量、CC码等信息，其准确率大大超过了人工统计材料数量，如图6-5所示：图6-5 SP3D生成的材料表示意图将材料表等数据传递到材料管理软件中去，其工作数据流如图6-6所示：图6-6 数据流示意图数据库可以向采购管理提供代表材料唯一性的标示码（Ident码），这样材料管理软件就可以根据数据库提供的Ident码进行后期的采购，运输，现场管理等。7. 结论随着信息化建设的不断加快，传统的设计模式势必将遭到淘汰，现在项目基本上都采用三维软件进行设计，优势越来越明显，并且随着软件不断地开发，集成化的要求越来越高，而数据库是设计，采购，施工的数据基础，贯穿整个流程，为其提供准确可靠的数据，并且数据库可以做到多个项目使用参考；数据库建库过程非常复杂，而使用自主开发的实用程序模块，快捷方便，大大减少了工作量，提高了工作效率；数据库根据项目类型的需求而不断地日益完善和扩充，以满足更多项目的需求；由于标准修订及工程需求，数据库信息可能修改或增加，故需要专门技术人员进行维护，以保证数据及时更新、全面、准确。由于数据库作为设计、采购及施工的基础，数据库的规范化、系统化及其维护管理是至关重要的。参考文献：[1] 陈曦. PDS和PDMS材料参考数据库的工程应用. 石油化工设计北京，2007, 24 (3).[2] 张德姜等. 工艺管道安装设计手册. 第5篇，设计与计算北京：中国石化出版社，2009.[3] 张德姜，王怀义. 工艺管道安装设计手册.第5篇，设计施工图册北京：中国石化出版社，2009.设计集成系统材料数据库的创建及工程应用