1、综述石油化工设计PetrochemicalDesign2023，40(2)61 65采用 APID 实现 PID 轻量智能化及其数字化交付实践廖斯达1，闫靓2，冯桦林2(1 中国石化工程建设有限公司，北京 100101;2 北京绥通科技发展有限公司，北京 100081)摘要:在梳理了 石油化工工程数字化交付标准 与 PID、智能 PID 相关条文的基础上，回顾了国内近几年报道的石化装置的数字化交付应用情况，探讨了智能 PID 的在数字化交付后应用的角色，提出了智能 PID 的需求的探讨尚在起步阶段的看法。因此使用 AutoCAD PID 进行 PID 的轻量智能化，具有低投入、高收效的优势，能
2、以更小的代价快速助力已建装置的数字化。将 AutoCAD PID 生成的带有必要信息的 dwg 图纸及数据信息文件一起转换为网页浏览器可直接查看的格式，实现了用户端轻量化理念下的数字化应用。最后介绍了数字化交付实践中，智能 PID 在智能盲板管理、腐蚀管理等业务场景中的应用。关键词:AutoCAD PID 智能 PID 轻量智能化 数字化交付实践doi:10 3969/j issn 1005 8168 2023 02 0141石化装置 PID 数字化交付概述1 1国家标准中的相关条文国家标准 GB/T 512962018石油化工工程数字化交付标准1(下称数字化交付标准)的发布，标志着国内石化工
3、程在设计文件的数字化交付已从最初的探索提升至势在必行的规范化。为了研究该标准中与智能 PID 直接有关的要求，摘录相关条文:条文 5 1 1:“交付内容应包括数据、文档和三维模型”;附录 D 中条文 D 0 2:“工艺设计类(AB)文档的交付清单宜符合表 D 0 2的要求”;附录 D 中表 D 0 2:编号 12、13 为工艺管道及仪表流程图(PID)、公用工程管道及仪表流程图(UID)，均属于文档;条文 5 2 1:“交付的数据宜包括工厂对象属性的值和计量单位等信息”。由上述条文可看出:与三维模型被单独列出不同，PID 仅作为文档的一种，并未在数字化交付中得到重视。而作为 PID“升级版”的
4、智能PID，因其在文档的基础上承载了数据，功能更加丰富;故从数据的角度，与 数字化交付标准 中的条文“宜提供其中的工厂对象属性的值和计量单位等信息”也发生了联系。故此，因智能 PID 承载了“工厂对象属性的值和计量单位”，则即可认为它以文档和数据的双重角色同时满足了数字化交付标准。1 2智能 PID 在数字化交付后的应用情况1 2 1应用需求不强烈在国内近几年报道的石化装置数字化交付应用中，叶锋等2 介绍了“搭建三维协同设计集中管控平台”、“三维可视化管道施工管理”，并未提及智能 PID 的应用;马明等3 介绍了“PID 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
5、数据一致性”，这是在设计过程中更有价值的特性，但也并未提及这样的特性在交付后有何应用;马时霖等4 介绍了三维模型的信息展示、设备管道管理等应用，还提及文档与三维模型关联，认为这是快捷高效的访问收稿日期:2022 10 27。作者简介:廖斯达，男，2014 年毕业于清华大学化学工程与技术专业，硕士，高级工程师，主要从事石化工程设计及设计集成化工作。联系电话:010 84877789;E mail:liaosida sei com cn 62 石 油 化 工 设 计2023 年第 2 期(第 40 卷)文档的手段;赵志建等5 介绍了三维模型用于隐蔽工程管理、员工培训管理等，未提及智能 PID的应用
6、;罗辑6 提出了未进行数字化交付的项目在改造时 PID 修改困难，更突出的难题是，三维模型不可编辑致使其无法更新，导致在多次改造后新实施的改造项目面临材料短缺、进度拖延的窘境。从上文可看出，拟建的石油化工工程在数字化交付后，最受关注的是围绕三维模型的各种应用，而对智能 PID 的应用需求并不强烈，也未有企业用户提出对智能 PID 应用的期待，仅将其视作与三维模型关联的众多文档之一。也可以说，当前的智能 PID 以文档的角色与三维模型实现关联，以及智能 PID 承载了图上工厂对象的属性值和计量单位，已能满足当前企业用户对数字化交付中智能 PID 的需求，甚至是潜在需求。1 2 2应用的角色探讨1
7、)在石化装置的技术管理中，早已形成了设备台账、盲板台账等管理制度，这些对象数量相对较少，作用又相对重要，一次性汇总后很少发生变化，因此现有的台账制度已很好地满足了需要，而后出现的智能 PID 虽然也能轻松实现相关的汇总台账的功能，但能发挥的作用或节约的工时在技术管理工作中几乎可以忽略。2)虽然法兰、焊口等对象数量众多，在技术管理中也需关注，但不论是 PID 还是智能 PID，都无法提供完整的法兰、焊口清单;因此智能 PID面对法兰、焊口的信息方面的要求是束手无策的。3)智能 PID 作为文档与三维模型发生关联的媒介，可实现二维、三维互动的功能，可以帮助初次接触装置的 PID 和设备、管道布置的
8、人员快速熟悉与项目相关的装置现状。但石化装置的技术、操作人员相对固定，他们常年面对同一套图纸、同一个装置，对于要查询的工厂对象在哪页图纸，在现场的哪个位置等都较熟悉，对电子文件的查询需求并不强烈，或者说有需求的时期较短暂。综上，智能 PID 对于石化企业的作用与价值，往往是需要与三维模型，或者与其它文档发生关联时才能体现，即其经常是配角。且因其反映现场实况的能力远不如三维模型，因此其用于统计、查询的功能也受到限制。所以，已颁布的相关国家标准以及用户侧均对智能 PID 需求的探讨尚停留于起步阶段，在还提不出更多细节要求或应用目标的情况下，盲目地为了实现数字化交付而大干快上地推广 PID 的智能化
9、应用，则很可能导致事倍功半。2AutoCAD PID 用于图纸轻量智能化对于在设计时未采用智能 PID 绘图和数字化交付的装置，在装置投产后如果出于提高装置数字化水平等考虑，希望从设计单位获得智能PID 时，通常需要设计单位为此耗费较多的工时。因为原有的设计图纸通常是采用 AutoCAD 等软件绘制的 dwg 格式文件，而市场上与 dwg 文件相匹配的智能 PID 软件又很少，所以每张图都需要在智能 PID 软件里重新绘制，故需要追加的工时数量巨大。因此迫切需要研发一种低投入、高收效的技术路径，以便经济实惠地快速助力已建装置的数字化。所幸 Autodesk 公司在 2010 年推出了智能PID
10、 软件 AutoCAD PID(现已合并进 AutoCADPlant 3D 软件中，以下简称 APID)，经过多年的功能升级，该软件现已可以利用 dwg 格式的 PID 图纸实现 PID 的轻量智能化。PID 的轻量智能化具有的特点是:1)充分利用 dwg 格式的 PID 图纸，图中绝大多数与工厂对象属性无关的文字信息、图形均不需要重新输入或绘制。2)仅将图纸上有位号的工厂对象智能化，因为有位号的对象通常较为重要，无位号的普通闸阀等则可暂时在图上原样保留，仅作为不携带数据的普通图形，在人员阅读图纸时可见，但不对其智能化，留待后续有需要时再进行。3)所谓智能化具体指图形热点化，即图形可被选中，选
11、中时可弹出属性窗口，在其中查看其位号等属性，也可根据其位号跳转至关联的三维模型、其它文档，或从三维模型、其它文档反向跳转回智能 PID。4)图形复杂的设备不需要重新制作图例，使2023 年第 2 期(第 40 卷)廖斯达等 采用 APID 实现 PID 轻量智能化及其数字化交付实践 63 用 APID 软件可在选中图形后直接将其转化为指定类型的设备，即:既有图纸的智能化过程几乎不需要软件管理员的配合，减少了人力投入。5)重要的(即有位号的)工厂对象有连接关系信息。例如管道有起止点信息;管件有其所属的管道信息;仪表亦有其所属的管道、设备信息;OPC则有成对信息等。6)图 纸 连 接 符(Off
12、Page Connector，简 称OPC)是否智能化，即具备在其所连接的图纸之间跳转的功能，可视企业需求而定。由上述特点可知，使用 APID 进行图纸的轻量智能化，可大幅减少设计单位对于 PID 智能化的工时投入;同时在数字化交付后，企业用户可获得装置 PID 智能化的全部优势功能。这对于人力紧张的设计单位和数字化预算有限的企业用户而言，都是优选方案。3APID 图纸用于数字化交付的形式3 1APID 图纸的形式对于布署了 APID 的石化企业，设计单位可以直接将可编辑的 APID 图纸交付给企业用户，企业即获得了完整的继续编辑 PID 的功能的权限。但由于使用 APID 的人员需经培训才能
13、上岗，企业在软件运营维护、软件使用人员操作能力保持高水平投入的成本则高于下文中的另两个方案。3 2AutoCAD 图纸的形式对于布署了 AutoCAD(或其它支持 dwg 格式文件的软件)但未布署 APID 的石化企业，直接交付用 APID 绘制的智能 PID 可能在图纸内容呈现上出现不兼容问题，工厂对象的属性也将无法查看。此时可借助 APID 内置的 ExportToAutoCAD命令导出，之后再使用 AutoCAD(或其它支持 dwg格式文件的软件)即可正常打开图纸。导出的 AutoCAD 图纸中，设备、仪表、管件等工厂对象以块参照的形式呈现，其数据也以块参照属性的形式记载和呈现，即满足上
14、文提及的图形热点化的特点。该方法唯一的不足是管道在拐弯、有管件处会被打断成多截相互无关的直线，从而不满足热点化的要求。这种情况可以通过APID 官方提供的应用程序接口(Application Pro-gramming Interface，简称 API)，从 APID 中获取管道的几何信息及其工厂对象数据，然后在导出的AutoCAD 图纸中，将符合上述几何信息的直线重新整体转化成块参照，并将其工厂对象数据作为块参照的属性写入块参照中。在 dwg 文件之外，可以另外提供一份数据信息，可以是 xml 或 csv 等格式;可在不打开图纸的情况下对整个装置范围内的工厂对象进行高效的全量数据检索。3 3以
15、 SVG 格式在网页上浏览相关信息石化企业的信息系统应用提倡用户端轻量化，它是指在绝大多数用户端的计算机上不需要安装各类专业软件，而是仅通过浏览网页即满足用户查阅信息的需要。将智能 PID 转换为可供浏览器直接访问的格式，从而实现用户在网页端轻量化交互访问条件，即是用户端轻量化的体现。面向这一需求，技术人员经过摸索分析，明确了 APID 软件输出标准图形文件(*dwg 格式，以下简称“dwg 图纸”)及数据信息文件(xml 或 csv格式)的基本规则:图形文件中设备、仪表、管件等工厂对象以块参照的形式呈现;数据信息文件涵盖工厂对象清单、对象类型、对象标识(即位号)、特性参数和连接关系等。运用基
16、于 Microsoft Visu-al Studio 2019 开发的图纸解析程序可以将 dwg 图纸转换为网页浏览器可直接查看的 svg 格式图纸，并可在浏览器的 svg 图纸上实现对象拾取、OPC 跳转、标注、检索、定位等交互内容，且不需依赖外部控件。基于 dwg 图纸及数据信息文件(xml 或 csv格式)转换成 svg 图纸包括的处理内容是:1)解析 dwg 图纸的图元数据，图元数据包括:基本图形数据(点、圆、椭圆、直线、多段线、多边形、圆弧、椭圆弧、填充块、文本、曲线等)，图块、图层、线型、颜色数据。2)解析 csv、xml 格式文件的对象数据，对象数据包括:设备、仪表、管线、管件、OPC 数据，建立相应的对象数据台账。3)解析 csv、xml 格式文件的对象关联关系数据，关联关系数据包括按连接对象划分的设备 管线、管线 管件、OPC OPC 关系数据，按类型划分的连接、包含和成对关系等。64 石 油 化 工 设 计2023 年第 2 期(第 40 卷)4)将 dwg 图纸解析出的图元数据按照类型分别转换为 svg 格式数据，包括图形、颜色、线形等，输出为可供浏览器直接查看的
