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1、数字化协同设计对智能油气田建设的支持宋光红1陈亮2成岩3（1.中国石油工程建设有限公司西南分公司；2.中国石油西南油气田分公司蜀南气矿；3. 鹰图中国）摘 要材料编码是工程建设项目开展精细化管理的重要基础工作。本文分析了材料编码工作的意义与编码要素，对国际上常用的编码结构和物资材料管理软件进行了介绍，以及对我公司将集团ERP系统物资分类码应用于企业级材料编码的方案进行的说明，供业内学习和参考。关键词 ERM 材料编码 编码原则 编码结构 材料管理 54970 引言随着石油天然气化工项目信息化建设的不断深入发展，工程设计普遍采用三维设计软件。随着软件技术的进步，以及工程项目信息化管理的需要，以管
2、道安装设计为主要目标的传统三维设计逐步向多专业的三维协同设计方向发展，实现多专业设计成果输出，同时形成了工程项目完整的虚拟资产模型【1】。无论是传统的三维设计，还是三维协同设计，均是以材料数据库为基础，驱动三维建模，并为工程建设提供全流程数据支持。采用专业的材料管理软件，对多专业三维材料数据库进行编码，并进行材料管理，能有效提高物资材料的管理质量和效率，并能有效节约项目建设成本【2】。1材料编码及意义材料编码也称物资编码，通过一串简短的数字、字母、符号来代替材料的名称和其他属性。通过对材料进行编码，能确保材料进入材料数据库后具有唯一性【3】。以材料编码为基础建立的材料数据库，可以驱动产生带材料
3、编码的工程物资材料清单，以便于在项目建设过程中通过以编码为材料的唯一标识来进行物资材料的计算机管理。通过对工程材料进行统一编码，可以在工程设计阶段加强专业设计与材料控制之间的协调性，更能促进项目全生命周期内设计、采购、施工、成本管理的有效沟通，进而实现规范法、一体化、精细化材料管理的目标【4】；同时，还能够整合、集成公司的知识和经验，形成高水平的公司级信息资源库和知识资产，并形成一个优良的信息资源和知识生长机制与平台，不断提升全公司的工作质量、水平和效率。2工程材料编码体系的选择【5】由于工程项目形式的多样性，不同企业、不同项目对工程材料编码的需求重点也有所不同。因此，并不存在一套适用于所有企
4、业和项目的最佳工程材料编码方案，企业或项目在建立工程材料编码时，需要结合自身在项目生命周期中所承担的角色和企业的发展定位选择最适合于自身的材料编码方式。同时，工程材料编码为了满足不同阶段和不同业务单元的需求，需要考虑多种管理要素。由于不同的管理要素对材料提出不同的分类要求，因此，一套完整的工程材料编码体系通常会包括一个材料识别码和多项属性码，分别满足不同的管理区分要求。一般来说，材料编码需要考虑到以下管理要素：1）专业区分即材料所属的设计专业。从设计的角度考虑，对材料按照专业进行区分，有助于分专业开展企业级材料库管理，统计不同专业的材料用量，并追溯材料的设计来源。但是，由于不同设计专业可能应用
5、相同的材料，如果在材料识别码和属性码体现设计专业，有可能会造成一些材料出现一物多码的情况。一种替代的方式是通过材料所属的设计对象（如材料所属的MTO或图纸）来确定材料的专业。这种方式通常需要借助计算机软件进行材料管理，以便快速追踪材料对应的设计对象。2）功能区分即材料的用途，是设计和施工识别材料的最明显方法，例如，法兰、弯头、阀门、泵等，每一项材料都有不同的用途。因此，在材料识别码中体现功能区分有助于快速识别材料类型。但如果材料功能区分划分过细，则同样可能造成一物多码的情况。例如，焊接钢管、镀锌焊接钢管可能包括相同类型的钢管。3）形态区分形态区分是与材料自身相关的属性，用于区分物理、化学、加工
6、、连接等方面的特性。对于形态的区分，在设计阶段可以辅助定位到工程对象所使用的具体材料，也可以在采购和施工阶段辅助区分和识别具体的材料。由于材料的形态区分属性众多，确定工程对象的各个材料形态区分属性的过程也是设计深化的过程。因此材料形态区分属性也需要根据设计所能够达到的深度进行确定。在材料编码体系中需考虑不同项目环境对材料形态属性的深度要求，但在实际工程项目中则根据项目需要确定所需的属性，避免添加过多不必要的属性。4）采购区分用于对材料进行采购分组。从采购的角度需要对材料进行归类，以便把同类材料归并请购后进行询价和采购处理。采购区分通常需要综合考虑材料的功能区分和形态区分特性，同时与项目组或企业
7、的采购职能划分有密切关系。5）项目区分从项目管理的角度，一项基本要求就是考虑如何对材料所属的项目进行识别。对于具备通用性的大宗材料，项目区分一般不必直接体现在材料编码中。而对于不具备通用性的项目专属材料，例如项目专用的大型设备，可以考虑在材料识别码中体现项目信息，这样可以突出材料的项目专属性，便于识别和管理。在材料编码中，通常需要重点考虑的是功能区分、形态区分、采购区分这三方面的管理要素。另外，材料编码体系在融合以上的各种区分原则的同时，需要关注和避免一物多码和多物一码的情况发生。3常见工程材料编码结构和方式3.1 常见工程材料编码项的划分当前，国际上先进的工程公司通常采用材料管理系统（或软件
8、）辅助建立工程材料编码。在这些材料管理系统中，每个材料通常包括一个识别码和多个属性码。材料识别码用于定位到唯一的工程材料，各项属性码中则体现了上述的各项管理要素，用于辅助不同目标的材料分类和统计。以目前工程行业常用的AVEVA公司的ERM（原VPRM）和INTERGRAPH公司的MARIAN（已更新为SPRD和SPM两个软件）材料管理系统为例，其软件系统中为每项材料设置如下主要编码：材料识别码：ERM/VPRM中称为PART NO,MARIAN中称为IDENT。材料的功能区分和形态区分码：在ERM/VPRM系统和MARIAN系统中，这些属性大多集中体现在Commodity Code中。采购区分
9、码：可以建立单独的采购区分编码（如ERM/VPRM中的MRID），也可以采用材料的属性码中的部分属性码组合达到采购区分的目的。3.2 各项常见工程材料编码的形式对于材料编码体系中的各项编码，有以下三种编码方式：有含义编码、流水码、组合码。结合不同编码的用途，每一项编码可以采用不同的编码原则。1)材料识别码对于材料识别码，重在材料的唯一性识别，可采用流水码或组合码的形式。例如：对于材料“4” x Sch40 Pipe Seamless BE CS ASTM A106-B Dim to ASME B36.10”，其编码可以表达为： 有含义编码：P1AAD2BE2DD（每位具备具体含义参见图，最后两
10、位代表尺寸）或，流水码：1000027或，组合码：PP00027（PP代表管子，00027为流水码）2)材料的功能区分和形态区分码对于材料的功能区分和形态区分，重在材料的属性识别，多采用有含义编码的形式。可以从采购角度进行顶层分类，之后再追加各种功能区分和形态区分的属性信息。这种结构的优势是便于元件与采购包的对应。也可以从设计角度按照功能区分（元件类型）进行顶层分类，之后再追加各种形态区分属性信息。这种结构的优势是便于设计人员快速检索具体的元件。如下例：图1：材料的功能区分和形态区分码举例3)采购区分码采购区分码重在材料的采购相关的属性识别，多采用有含义分级编码的形式。例如：02石油专用管材0
11、204套管及接箍、短节020401套管02040101无缝套管采购区分码即可以单独体现，也可以与材料的功能区分和形态区分码组合在一起。如图、图3所示。图2：材料的功能区分和形态区分码举例24工程材料管理系统对材料编码管理的支撑工程材料管理系统为材料编码管理提供了强大的工具，借助于工程材料管理系统，不但可以进行材料编码的生成与维护，还可以把材料编码应用于工程设计、采购、施工整个过程，从而实现工程材料在整个项目生命周期内的精细化管理和控制。考虑到企业间、项目间管理目标和重点不同，对材料编码提出的要求也将有所差别。因此，工程材料管理软件系统必须能够根据不同的需求灵活地构建材料编码规则，以便根据需要支
12、持工程设计、采购、施工部分或所有阶段的管理要求。除了灵活性之外，工程材料管理系统在编码管理方面还应该具备以下特点：1) 支持规范的编码规则、支持编码规则配置；2) 支持多角度的材料分类体系；3) 支持各阶段统一的材料命名和描述；4) 支持避免一物多码或多物一码；5) 支持设计系统对编码的复用；6) 能够快速建立编码，渐进式的编码库扩充与完善；7) 易学、易用、易操作；8) 支持对现有编码或材料分类的利用。5某项目中的工程材料编码应用实践5.1应用背景项目为加强物资材料的设计、采购、运输、仓储及安装一体化管理，建立工厂资产明细，提出物资材料编码要求。为满足项目要求，同时也为了能够以大型项目带动企
13、业的技术进步，以项目为依托，对项目所用材料进行统一编码，进而形成企业级材料编码库。项目实施过程中借助国际先进的管理软件系统，实现材料管理系统与三维设计系统对接，实现基于三维模型的材料统计，促进设计过程与材料请购、采购过程的顺畅衔接，为最终实现一体化工程材料控制以及工厂的数字化移交奠定基础。5.2 工程材料管理系统选择经综合调研，我方选择了AVEVA公司的企业资产管理系统（Enterprise Resource Management，简称ERM）作为材料管理系统。AVEVA ERM是AVEVA公司在其原有VPRM【6】系统基础上推出的新一代工程管理系统，该系统全面支持整个项目执行过程，包括项目规
14、划、材料编码、设计、采购与物流、施工工作包、计划与控制等。AVEVA Catalogue Manager是ERM系统的材料编码模块，可以批量创建、维护材料编码与管道等级，生成规范的材料描述。与三维设计系统集成，把生成的材料编码传递给三维设计系统，并从三维设计系统抽取BOM（材料明细）和MTO（材料统计），进而确保材料信息工程全过程的一致性。除了上述功能之外，灵活性和易用性是AVEVA Catalogue Manager的突出特点。该系统允许工程公司根据自身需求，灵活定制所需要的材料编码结构，同时具备通过模板快速建立等级的能力。5.3 编码要素在构建编码结构时，结合我公司的发展目标和本项目需求，
15、考虑以下要素：1）项目总包方为系统内部单位，要求我方（设计单位）各专业提出的材料清单能够匹配集团ERP系统的材料分类体系，即我方所提出的材料清单需要标明各项材料的分类编码（集团内的8位材料品名编码）。这样可以使设计阶段提出的材料清单很方便地转换成采购阶段所需要的请购单和采购单。2）项目规模大，装置数量和材料数量众多，物资材料编码必须满足复杂的材料采购分包要求。3）由于该系统内的项目较多，必须考虑整个编码结构在其他项目上的通用性和扩展性。5.4 编码方案基于以上编码原则，最终决定综合考虑集团ERP系统的材料分类体系和国际化材料编码规则，形成即符合集团ERP系统管理要求，也满足设计需要的编码结构，确定的编码方案如下：1）采用了组合码形式形成材料的识别码：集团位材料品名码位流水号（简称“8+5”）。表1 “8+5”材料识别码结构举例描述材料识别码集团位材料品名位流水号流体用无缝钢管 A53 GR.B ASTM A53 ASME B36.10M 坡口夹套外管 DN400-Sch 200309010100491通过编码的前位品名码（代表“流体用无缝钢管”），材料控制负责人可以借助系统快速确定材料所属的采购类别，通过筛选功能开展请购、分包、采购等业务。同时，通过ERM系统生成的材料描述也以位品名码对应的描述开头，帮助业务人员直观了解该材料的分类。2）借助ERM系统内的
