管道工程設(shè)計和管理體系對比-中石油和國外雪佛龍公司

1項目管理體系

近年來，在油氣田地面工程領(lǐng)域，中國石油的設(shè)計單位紛紛開拓國際管道地面工程建設(shè)市場，無論是工程設(shè)計還是工程總承包項目，均得到了長足的發(fā)展，取得了較大的成效，提升了綜合實力和競爭力，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。但是，由于開展國際化業(yè)務(wù)較晚，并且，承擔的工程項目多為中方業(yè)主主導(dǎo)，或工程所在地為欠發(fā)達地區(qū)，雖然在工程設(shè)計形式上大多按照國際通行做法，但在內(nèi)容和水平上與國際先進水平還有一定差距。

為提升中國石油設(shè)計及管理水平，提高地面工程的安全性、可操作性及可維護性，從項目管理體系、人性化設(shè)計、前期工程設(shè)計、詳細設(shè)計、設(shè)計審查、設(shè)計變更管理、安全評估、價值提升做法等幾個方面，對國際大型石油公司在工程設(shè)計和管理方面的先進理念、經(jīng)驗和做法進行了總結(jié)，以期對石油行業(yè)相關(guān)設(shè)計及管理人員有所參考和借鑒。

應(yīng)用全球統(tǒng)一的項目管理體系是國際各大石油公司的共有特點。制定完善、細致的規(guī)章制度，無論任何員工，無論項目所在地，均需嚴格按照公司統(tǒng)一的工程項目管理體系規(guī)范開展工作。如，雪佛龍公司的卓越作業(yè)管理體系(OperationalExcellenceManagementSystem，OEMS)、殼牌的卓越作業(yè)管理體系(OperationalExcellence，OE)、�？松�美孚公司的作業(yè)完整性管理體系(OperationsIntegrityManagementSystem，OIMS)和英國石油公司的作業(yè)管理體系(OperatingManagementSystem，OMS)。

雪佛龍公司的卓越作業(yè)管理體系是雪佛龍的標準方法體系，是對工藝安全、人員安全，以及健康、環(huán)境、可靠性和效率的系統(tǒng)管理，以實現(xiàn)卓越的績效要求。OEMS包括3部分，即，領(lǐng)導(dǎo)責任、管理系統(tǒng)程序和預(yù)期工作。領(lǐng)導(dǎo)層發(fā)揮決定性作用，負責運作卓越作業(yè)管理體系，推動并實現(xiàn)卓越作業(yè)；管理程序用來把卓越作業(yè)的目標、計劃和行為集成到日常作業(yè)中，驅(qū)動項目走向卓越;通過開展47項預(yù)期工作解決13個領(lǐng)域的主要風(fēng)險問題。

殼牌公司的卓越作業(yè)管理體系的核心目的是確保人人都要明確自己所操作的資產(chǎn)是完整的、安全的。OE管理體系將油氣田開發(fā)及生產(chǎn)管理分為人員可靠性、流程可靠性、工廠可靠性和生產(chǎn)可靠性四大系統(tǒng)及28個子系統(tǒng)。每一個子系統(tǒng)的工作內(nèi)容都有詳細的崗位描述和專門負責人，28個負責人通過管理相應(yīng)子系統(tǒng)的工作，調(diào)動項目各種資源按照統(tǒng)一的標準程序運行，為項目建立一套規(guī)范可靠的標準化操作流程。

相比較而言，中國石油目前的項目管理體系還不夠細致、完善。在工程設(shè)計方面，安全意識仍然相對不足，安全分析能力不足，這些因素都會不同程度地影響安全生產(chǎn)。

2人性化設(shè)計

國際大型石油公司注重在基礎(chǔ)設(shè)計和詳細設(shè)計中引入“安全設(shè)計”、“操作準備與保證”等人性化設(shè)計要求。如，雪佛龍公司的“SID(Safety　In　Design，安全設(shè)計)”，結(jié)合人機工程學(xué)原理，對生產(chǎn)場所各類設(shè)施的設(shè)計提出最低設(shè)計要求，以滿足各類生產(chǎn)場所對安全的要求。SID共包括12章，分別為人形通道、作業(yè)空間及設(shè)備和物料的運輸通道，欄桿，樓梯、坡道、走道和操作平臺，爬梯，機械傷害、燙傷及化學(xué)品噴濺傷害的防護，電氣設(shè)備，無障礙設(shè)計，安全淋浴、洗眼器及化學(xué)風(fēng)險，標識設(shè)計，設(shè)備和材料搬運安全設(shè)計，海上設(shè)施，施工行為。

中國石油的工程設(shè)計單位往往對可施工性、可操作性、可維護性考慮不足，因此，常常導(dǎo)致設(shè)計圖紙在施工前、施工過程中、調(diào)試和試運過程中頻繁修改，甚至在工程竣工后，生產(chǎn)運行團隊還要進行整改。

3前期工程設(shè)計

前期工程設(shè)計(Front　End　Engineering　Design，FEED)是一個工程項目的前期規(guī)劃與設(shè)計階段，包括可行性研究階段和基礎(chǔ)設(shè)計階段，在工程建設(shè)程序上，可以分別對應(yīng)中國石油的可行性研究階段和初步設(shè)計階段。國際上對FEED的范圍和深度沒有一個明確的定義，各公司一般根據(jù)項目要求定義工作范圍與深度，但能夠確定的是，FEED無論從開展方式，還是在范圍和深度上均大幅度超過中國石油初步設(shè)計的要求。

3.1參加人員范圍

國際上，在FEED階段，項目管理、設(shè)計、質(zhì)量控制、施工、生產(chǎn)維護等方面的專業(yè)人員就全面參與，對基礎(chǔ)設(shè)計提出各方面針對性的意見。中國石油在開展初步設(shè)計過程中，只有設(shè)計單位的人員參與，在設(shè)計單位完成設(shè)計后，建設(shè)單位才組織對設(shè)計圖紙資料進行一次性的集中審查，參加審查的人員通常是建設(shè)單位的各專業(yè)人員，通常不包括施工單位人員及運行維護人員。

3.2專項研究

國際上，FEED要求開展專項研究指導(dǎo)和優(yōu)化設(shè)計，如，危險與可操作性分析(HAZOP)，安全目標分析(SOA)、控制分析(COA)，定量風(fēng)險分析(QRA)、健康、安全、環(huán)境評估(HSE)，設(shè)備、閥門噪音計算和評估，放空評估等。中國石油的設(shè)計對專項研究開展較少，重視不夠。

3.3設(shè)計深度

FEED文件包中基礎(chǔ)設(shè)計的深度大大超過了中國石油的初步設(shè)計要求，主要體現(xiàn)在工藝方案和PID(管道及儀表流程圖)更細化，同時，為了滿足現(xiàn)場施工準備和采購的需要，公用工程方案、總平面布置、裝置設(shè)備布置、場區(qū)平整、征地圖、道路資料、管架資料、設(shè)備和材料表等方面的設(shè)計基本達到了中國石油施工圖的深度要求。在FEED階段結(jié)束時，所有技術(shù)參數(shù)將全部確定下來，詳細設(shè)計階段不再對PID、工藝參數(shù)、管道尺寸、設(shè)備數(shù)據(jù)等進行變化和調(diào)整。

4詳細設(shè)計

詳細設(shè)計(Detailed　Design，DD)經(jīng)審查批準后即可發(fā)布用于施工，同中國石油的施工圖設(shè)計階段相對應(yīng)。但，詳細設(shè)計與中國石油施工圖設(shè)計在設(shè)計手段、設(shè)計深度等方面存在較大差異。

4.1設(shè)計手段

詳細設(shè)計階段，國際大型石油公司的慣例是要求建立完善的站場三維模型，交付文件全部為三維設(shè)計出圖并自動開料，以保證設(shè)計質(zhì)量和工程量的準確性。詳細設(shè)計提供ISO圖(單線圖)直接用于施工預(yù)制，不需要施工單位再畫預(yù)制圖。

目前，中國石油大部分設(shè)計單位仍然采用二維平面設(shè)計。部分已經(jīng)開展三維設(shè)計的設(shè)計單位，三維設(shè)計基礎(chǔ)庫建立還不夠完善，設(shè)計效率不高;同時，三維設(shè)計模型抽取的單線圖還不能直接用于施工預(yù)制，施工單位必須進一步繪制加工管段圖用于施工。

4.2設(shè)計深度

按照國際慣例，詳細設(shè)計的PID不但包括了所有開停工需要的吹掃、置換用管道和采購設(shè)備的詳細PID，而且，儀表控制連接及邏輯更加完整，達到操作實物與PID完全一致，以確保操作維護的方便和快速響應(yīng)。同時，詳細設(shè)計在以下方面開展了細致的工作：一是，全部管道和管嘴均須進行應(yīng)力分析;二是，設(shè)備表內(nèi)容操作參數(shù)全面，甚至包含制造廠家信息;三是，選用的標準圖集均需轉(zhuǎn)化為設(shè)計文件，包括支架、吊架;四是，儀表專業(yè)的索引表、數(shù)據(jù)表、因果圖等編制格式詳細。

而中國石油常規(guī)設(shè)計的施工圖，設(shè)計深度和范圍與國際上的詳細設(shè)計有較大差距，典型的如：一是，僅對高溫、高壓、大口徑的管道和管嘴進行應(yīng)力分析;二是，PID中，廠家成橇范圍內(nèi)不需表示詳細信息;三是，設(shè)備表填寫內(nèi)容僅需包括名稱和規(guī)格等典型參數(shù);四是，選用的標準圖集直接給出檔案號即可，不再重新繪制;五是，同一類電機繪制統(tǒng)一的控制原理圖;六是，不需要繪制管架的側(cè)立面圖及細部詳圖。

5設(shè)計審查

國際石油公司對工程設(shè)計質(zhì)量的審查極為嚴格，典型的審查范圍包括：一是，基礎(chǔ)設(shè)計所有文件，包括PID、總圖、設(shè)備及材料表、計算書等;二是，詳細設(shè)計所有專業(yè)文件，包括3D模型、應(yīng)力分析模型、設(shè)備計算書、邏輯控制圖、設(shè)備及儀表和電氣安裝布置圖、采購包文件等;三是，設(shè)計和施工變更審查;四是，供貨商設(shè)計文件、制造工藝驗證(MPQ)、檢驗測試計劃(ITP)、工程接受測試(FAT);五是，各項安全及技術(shù)專項研究文件。

其中，每項審查均嚴格細致，如，3D模型審查要點包括：一是，在模型完成30%、60%、90%、100%分階段審查;二是，由專人管理模型數(shù)據(jù)庫，并確保所有專業(yè)在一個軟件平臺上工作;三是，管道和結(jié)構(gòu)專業(yè)緊密溝通，確保結(jié)構(gòu)參數(shù)準確，如，鋼結(jié)構(gòu)尺寸和次梁的位置;四是，PID一定要完整，根據(jù)PID對管道逐根進行檢查，確保管道和閥門沒有遺漏;五是，根據(jù)PID，確保管道連接的最小距離和傾斜度要求，以及高點排氣和低點排污要求;六是，檢查閥門類型、尺寸、安裝高度、操作通道和空間;七是，檢查管道走向和支撐是否合理、是否阻礙通道和與結(jié)構(gòu)碰撞、檢查保溫間隙、計量直管段長度;八是，巡檢通道是否合適、設(shè)備檢修空間(如換熱器抽芯、人孔)是否足夠，梯子及平臺設(shè)置是否合理、吊車通道和檢修空間是否預(yù)留;九是，模型完成90%階段的審查應(yīng)確保管道支撐形式和應(yīng)力分析模型一致;十是，模型后期應(yīng)把一次儀表和電氣操作柱、電纜橋架等放入模型。

而中國石油常規(guī)的初步設(shè)計審查和施工圖設(shè)計審查，參加審查人員數(shù)量有限、專業(yè)不全，對設(shè)計文件的研究深度有限，因此，往往不做較大范圍、較深入的審查，并且，基本不對計算書、3D模型、各種分析模型、供貨商設(shè)計文件、專項研究等文件進行審查。

6設(shè)計變更管理

按照國際慣例，設(shè)計變更審批人包括交付經(jīng)理、商務(wù)經(jīng)理、作業(yè)經(jīng)理、HSE經(jīng)理和MCP(重大投資項目)經(jīng)理等相關(guān)負責人。重大變更必須報設(shè)計團隊、施工團隊、質(zhì)量管理團隊、操作團隊等，得到各團隊的確認后方能實施。

而部分中國石油的工程建設(shè)項目，對于工程設(shè)計變更的管理不夠嚴格，甚至連簽字、費用、印章等關(guān)鍵內(nèi)容都缺失，帶來較大隱患。

7安全評估

安全評估是國際石油公司開展工程建設(shè)項目的必要手段。國際石油公司特別重視安全評估，通常聘請第三方開展各項安全評估，如，HAZOP、FEA(火災(zāi)與爆炸分析)、QRA、RAM(可靠性和可維護性研究)、應(yīng)力分析等。

中國石油的設(shè)計單位和設(shè)計管理單位對工藝安全的專題研究認識不夠，對如何開展這些研究、如何跟進這些研究的結(jié)論不夠重視。特別是對相應(yīng)的評估工具和軟件，或配置不足，或由于應(yīng)用水平和經(jīng)驗有限導(dǎo)致評估的結(jié)果不盡如人意，因此，在工程設(shè)計中往往不積極開展安全評估。即使已經(jīng)較廣泛開展的HAZOP研究，在參加人員范圍、研究深度等方面還是難以與國際水平相比較。

8其他提升工程價值的做法

國際石油公司通常采用很多工具和研究來提高和優(yōu)化設(shè)計，其中，很重要的一個工具就是VIPs(價值增值方法)。價值增值方法是在價值工程理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，能給項目帶來增值的價值工程方法。國際石油公司在項目的不同階段，利用價值增值方法發(fā)揮參建各方集體智慧，群策群力，得到最佳方案。在工程項目各階段，應(yīng)用價值增值方法，可使工程項目的功能更加合理，并有效控制工程總投資和項目生命周期成本，節(jié)約工期和提高項目的可靠性。通常，VIPs包括12個方面：項目功能性目標研究(Project　Functional　Objectives);工藝技術(shù)選擇(Technology　Selection);利用價值工程進行工藝簡化(ValueEngineering(Process　Simplification));利用價值工程進行設(shè)施優(yōu)化(ValueEngineering(Facility　Optimization));設(shè)計能力評估(Design　to　Capacity);優(yōu)化能量(水、電、風(fēng)、蒸汽)的使用(Energy　Optimization);廢棄物最小化研究(Waste　Minimization);工藝可靠性及可實施性模擬(Process　Reliability　and　Availability　Modeling);項目執(zhí)行標準研究和制定(ProjectStandards);提高可施工性和可操作性研究，包括執(zhí)行策略、設(shè)計理念和執(zhí)行具體內(nèi)容(Construct　ability);預(yù)防性維護研究(Predictive　Maintenance);采用標準化、模塊化、系列化的定型設(shè)計，采用3D模型設(shè)計(3-DCAD)。

9建議

在工程設(shè)計和工程設(shè)計管理方面，與國際先進水平相比，中國石油的設(shè)計和設(shè)計管理還存在一定的差距。為了從設(shè)計源頭上做好方案優(yōu)化、提高設(shè)計質(zhì)量、做好投資成本控制、提升本質(zhì)安全及環(huán)保水平，有必要學(xué)習(xí)和借鑒國際先進理念和做法，并有效應(yīng)用于工程建設(shè)實踐中，促進油氣田地面工程建設(shè)質(zhì)量和水平的提升。

建議加強幾個方面的工作：一是，建立統(tǒng)一、完善的工程項目管理體系和安全管理理念;二是，重視人性化設(shè)計，開展可施工性、可操作性、可維護性研究;三是，參照國際基礎(chǔ)設(shè)計和詳細設(shè)計，制訂適應(yīng)中國石油的公司級基礎(chǔ)設(shè)計和詳細設(shè)計編制規(guī)定，并逐步推廣實施，提升初步設(shè)計和施工圖設(shè)計水平;四是，全面推廣應(yīng)用三維設(shè)計;五是，加強設(shè)計審查的范圍和深度，確保審查質(zhì)量;六是，嚴格管理設(shè)計變更;七是，重視安全評估的作用，積極推行安全評估，必要時聘請第三方開展相應(yīng)的評估