数字设计与制造在流程工厂中的应用 李 有 （中国石化工程建设有限公司，北京 100101） 摘要：石油化工厂属于典型的流程工厂,其生产装置的设计与施工有严格要求。在石油化工厂的设计与制造中， 数字化技术的应用有其自身特点和要求。 关键词：流程工厂；数字化设计与制造；集成化设计 Application of Digital Engineering and Construction in Process Plant LI You (Sinopec Engineer ing Incorporation Limit, Beijing 100101, China) Abstract: Digital technology plays an important role in the process of engineering and building a petrol chemical plant. The paper will highlight the specified applications and requirements of digital technology in the design and construction of a chemical plant, as well as the challenges it has confronted in the new era. Keywords: process plant, digital engineering and construction, integrated design 流程工厂指原料不间断地通过一系列加工装置，进行预定的化学反应或物理变化，最终得到预期产品 的生产装置。石油化工厂属于典型的流程工厂，且其工艺流程复杂、物料易燃易爆、运行周期长、建造成 本高，对其生产装置的设计、制造与施工，国家、行业及各级政府和监管部门都有严格要求。随国内石化 行业不断的发展，工厂的规模不断扩大，大型化一体化的装置、安全与环保的要求不断提高，对工厂的建 设提出了更高的标准。 随之而来的是，流程工厂设计、施工、控制和管理的数据成几何级数膨胀，且这些数据在工厂整个生 命周期中不断产生、变化、迁移和相互作用。对这些海量数据处理的能力与数字化技术的应用水平，直接 关系到工厂的设计和建设质量，也直接影响工厂的生产运行和维护时的稳定和安全。 1 数字化技术在工厂生命周期内的应用 从设计、施工建造到运营维护的整个工厂生命周期，不同阶段的数字化应用各有特点。 1.1 初步设计——计算模拟 初步设计阶段，参照常规的工程设计方法和步骤，设计工艺流程，进行全系统的物料衡算、热量衡算 和设备工艺计算，确定工艺操作条件及主要设备的型式和材质，进行参数的灵敏度和生产安全分析，确定 三废治理措施，计算基建投资、产品成本等主要技术经济指标[1]。 这个阶段主要使用的是流程模拟与计算类的软件，其数据量不大，图形也不复杂。其数字化应用核心 是二维的工艺流程图 PFD(Process Flow Diagram)和各种计算数据。 1.2 基础设计——二维系统和逻辑设计 基础设计阶段，工艺专业需根据初步设计的成果，根据项目的具体情况和要求，进一步细化完善，加 入仪表控制信息成为管道及仪表流程图 P&ID（Piping & Instrument Diagram）。其他相关的系统（逻辑）设 计专业如仪表、电气及初步的方案性布置专业也参与到基础设计中来。基础设计的成果将是后续工程设计 的依据。 这个阶段主要使用的是流程图绘制和逻辑设计类软件，以二维的图纸为主，辅以简单的三维图形布置。 数据量比初步设计阶段大了一个数量级。如一个乙烯装置的数十张 PFD 将会细化成数百张 P&ID。 本阶段的数字化应用核心是 P&ID 和其他系统设计图纸和各种数据表和规格书。 1.3 详细设计——三维布置设计 详细设计阶段是将工艺设计的成果进行工程化，主要对各种管道、设备、构建物及在装置中需要进行 空间占位的工程对象进行布置设计与协调。 本阶段的核心任务是工程实体的布置设计，三维设计软件是主要的设计工具。参与到其中的专业有管 道、设备、结构、建造、给排水、暖通、电气、仪表等，三维模型十分复杂并且相互之间需要参考，协调 解决空间冲突与矛盾。最终形成的施工图纸数量庞大，如大型乙烯装置由管道专业生成的施工用单管图