摘要：目前，管道预制工艺制约了海洋工程装备建设项目的大规模、精细化发展。基于"智能生产"理念，围绕"一线三环"的框架规划操作方式，管线与信息通过电子标签合成"信息物理包"，在事件驱动下柔性流动，收集事件和数据，监控实际生产进度，优化人员，设备和材料生产负荷和生产能力。
关键词：海洋工程；管线预制；智能生产；信息物理包
引言
"工业4.0"是德国政府推动的基于信息物理系统的新一代智能工厂规划。"智能生产"和"智能工厂"是其核心理念。因海洋工程设备的定制化，多样化和复杂化，在信息化，自动化及管线管径不一、组成复杂的需要，形成管道预制"智能车间"软硬件平台，满足项目大型化和管理精细化发展。
一、海洋工程管道预制工艺优化的必要性
从客观的角度来看，目前，管道预制的海洋工程过程包括加工、组对、焊接等，各方面的信息无法独立实现跨跨环节联动，"信息孤岛"现象普遍。管道各工序完成后，获得的重要信息数据与检查报告和日常工作秩序紧密相连，信息数据复杂，同一数据容易多次输入，信息数据不正确，工艺管道预制效率和质量不高。4.0模式在此背景下具有多样化优势，可以多层次科学创新海洋工程管道预制工艺，使数据高度集中，各方面信息收集、分析、处理等，同时大大提高信息数据的准确性，改进管道预制工艺，符合新时期的客观要求，提高工艺管线信息化及自动化水平。
二、海洋工程工艺管道预制工艺要点
1.图纸会审
开工前进行识图、审图，再会审。以下是本人的识图、审图经验，供参考。
2.绘制并确认单线图
单线图，称为管段图，使用正等轴侧投影法绘制的管道图或以单线表示的管道空视图。易识别，立体感强，便于编制施工进度计划，有效控制管道安装材料和质量。单线图有三部分：图形，表示施工管段的组成构件及其位置；工程数据，管道设计参数、标高、管道标志、编号等标注；材料清单：构成单线图的管段各部件的型号、规格、数量和使用规范。此外，还应包括图例、指南针和标题框等相关内容。
由于预先预制需要在预制管段上标注即将使用的部位，单线图的准确性与后续安装密切相关。单线图应根据不同的管道工程、工艺系统、设备以及不同的介质和物流运输形式划分管道单元。明确管道单元起止点、设计压力、温度、介质、敷设方式、防腐形式等。在管道安装文件中应预先设计管道编号方法。
3.管段预制
尽量在预制厂完成管道预制，减少现场焊接施工量。严格按单线图进行管道预制、标记预制件管线编号、安装位置和调整余量。按照支撑和吊架预制清单预制工艺管道的支撑和吊架，支撑和吊架的标识应包括型号、规格和安装位置。在管墩制作完成和主罐沉降后根据实际情况预制罐区管件支撑吊架和罐体前部管件支撑。封堵敞口处壁厚相同的管道及弯头、弯管组对时应平齐内壁且错边量不超过壁厚10%和不大于1mm。
4.预制管墩的保存和管理
管道焊接的无损检测要求应在预制车间进行试验。如果工程部门较多，相同尺寸和材质的管段较多，则预制管段应标注汉字（字体大小取决于实体），以防止运输过程中产生混淆。预制构件应放置在托架或临时桥墩上，不得直接放置在地面上。预制并检验合格的管段应及时堵在管口处，防止碎片进入管内。管道支架的预制是根据本设计提供的标准图纸和管道支架的专用图进行。完成的托架要求在托架所在的区域代码、管段图号、托架型号和安装位置上用白色标记。
三、海洋工程管道预制工艺优化
1."一线三环"连接"信息孤岛"
现有的管道预制工艺经过了加料、落料、组配、焊接和各项检验等步骤。环节之间的连接是面向过程的，信息不能独立实现跨环节与多个环节之间的链接，形成一个"信息孤岛"。此外，目前的生产信息管理工作是延迟的，即在完成一个工序后，在管道中通过检查报告、日常工作订单收集相应的数据，存在重复录入，不相吻合问题。
基于智能生产的协作方概念，生产信息管理系统可以定义为信息传播，协调，涵盖各工种、各工序等，用项目进程线连接各工序和部门，建立实时协调业主、协作方、供应商的环节，即"一线三环"的通信框架。
借助"一线三环"，从设计，来料时管道预制信息就进入项目进程线，各方根据下料、组对、焊接、检验等需要在同平台获取同一数据，生成物料清单，检查表格、统计报告，用同标准确定完成量、工作量，以沟通"信息孤岛"，消除信息差异。
2.柔性流动的"信息物理包"
目前，顺利实现信息沟通的管道预制过程中海洋工程是基于料单上，这是体现在许多方面，如材料清单和检查列表，和交接过程的管道预制过程与BOM紧密相连。交接时操作人员需要进行核对、检查，工作量大，BOM存在缺陷、精度低、可读性差等，这些操作都会影响工艺管道预制工艺信息和数据的准确性。信息物理系统概念在工业4.0模式下应运而生，工人可以使用电子标签，使BOM与管道两种交互过程，建设一个新的"信息物理包"，管道预制过程中，信息物理包的基本单位灵活生产链不断循环，极大地简化了操作，作业人员工作量大大减少。借助于代码扫描设备，技术人员可以对大量的电子标签数据信息进行准确的扫描和识别。工艺管线预制工艺的标识码明确独特，使各方面信息数据得以顺利传递。
四、事件驱动的进程间协调机制
根据事件驱动流程链的概念，将信息物理包需要经过的每个流程的状态变化抽象为一个事件。一旦事件发生，订阅事件的各方平行接收通知，完成信息物理包的作业、交接、退回或锁定。如图纸信息发生图纸升版准备，订阅机制通知钳工，管道工和检查员停止当前管道运行，直到图纸升版完成，再按最新版图纸进行处理。
五、实时数据采集和过程控制
1.实时数据采集
在工业4.0模式的作用下，海洋工程过程管道预制工艺顺利实现，有利于提高管道预制工艺的改造效果。在信息物理包的作用下，大量的生产信息同时出现在相应的生产信息系统中。系统将对这些信息数据进行客观的统计和分析，进行合理的处理，传递到"虚拟车间"过程管控系统，并对管线位置信息数据进行汇总。
2.合理的过程控制
采集信息数据后，企业可以明确特定的存储数量，不同地区管线呈现不同的形式，如图表，报表，便于决策者了解管道预制的过程，科学安排员工，搞好设备原材料采购，动态控制过程管道预制成本，使经济效益最大化。在此过程中，操作者可以随时了解生产设备的负荷和管道预制中存在的问题，优化和改进预制方法，合理改造管道预制工艺，提高管道的运行效率。因此，在改造过程中，工业4.0模式的作用促进了海洋工程管道预制工艺的优化和改进，实时信息数据的收集、分析和处理，操作者可以随时控制管道流程，提高预制效果。
结束语
总之，在工业4.0模式下总结了一套适应海洋工程的未来发展趋势的管道预制优化新方法，在"一线三环"框架上以"信息物理包"为载体，由"事件驱动"完成管线、信息、工序的精细控制，连接信息孤岛，为决策层提供实时生产信息。
参考文献：
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论文作者:李鸿飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
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