本篇论文目录导航：
【题目】石化项目油品储运工程BIM平台构建探究
【第一章】基于BIM的石化项目油品储运系统创建绪论
【2.1 2.2】石化项目油品储运安全影响因素分析
【2.3】石化项目油品储运安全管理分析
【3.1】BIM技术研究
【3.2】油品储运的工作流程及安全需求
【3.3】油品储运工程的BIM平台设计
【4.1】油品储运工程的BIM平台系统
【4.2】BIM平台在油品储运工程运维管理中的应用
【4.3】BIM平台的应用拓展
【结论/参考文献】石化油品储运工程安全管理系统研究结论与参考文献
1 绪 论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
石化行业作为国民经济的重要物质生产部门，对加速我国工业化进程和城市化发展，满足住房、交通等对能源、原材料大规模的发展需求具有重要影响。据石化工业“十二五”规划，未来五年，石化工业规模将继续稳步壮大，总产值年均增长率将达到 10%以上。到 2015 年，全国炼油企业平均能力提高到 600 万吨/年以上，形成若干个 2000 万吨级以上的大型炼油基地，国内新建炼油项目起步规模也将提高到1000 万吨/年。届时，全行业总产值增长到 14 万亿元左右[1].可以预见，未来相当长的时期内石化工业将迎来更好的发展势头，项目建设具有广阔的发展空间。
同时，石化行业又是一个高温高压、易燃易爆、介质有毒有害、工艺流程复杂、生产条件苛刻、连续化大生产的高风险行业，具有比其他产业更多的危险因素和不确定因素，发生事故的几率较高[2].这些特点决定了石化项目在建设过程中面临着严峻的安全生产形势。表 1-1 列出了石化项目全寿命建设中的部分危险化学品/毒害物质。上表列示的是建设项目中涉及的主要危险化学品和毒害物质，它们本身具有危害性，为第一类危险源；另外，还存在一系列容易引发火灾、爆炸等事故的危险程度高的油品储运装置或设备，具体如表 1-2 所示。不难理解，石化项目一旦发生事故，容易造成事态扩大，可能引发更为复杂或更大范围的问题，所造成的公众危害、环境破坏、经济损失和政治影响巨大。近年如 2010 年 4 月墨西哥湾漏油事件便给世界各大石油化工企业敲响了警钟；国内中海油蓬莱、绥中油田发生的溢油事件，中海油惠州炼厂泄漏着火事件，中石油大连石化接连 4 次事故等引发了全社会对石化行业安全生产的高度关注和深刻思考。石化企业安全生产关系到广大职工的生命财产安全，直接影响着企业的社会形象和发展，因此，安全能力已成为石化企业的核心竞争力而倍受重视。关注构成该行业基础的石化项目的安全，把安全管理贯穿于石化项目建设的全生命周期是实现石化行业健康发展的必然要求。
1.1.2 研究目的及意义
安全是最大的效益，不安全是最大的浪费。石化企业要想实现健康快速发展，就必须在安全管理上下功夫，把安全视为企业的“生命线”.石化项目开展安全管理，应立足于行业的建设现状和安全发展需求，借鉴国内外现有石化项目、石化企业安全管理的理论方法和实践经验，识别影响石化项目安全的风险因素，从问题出发，运用主动防御和系统管理的思想，综合采取组织、技术、管理等手段和方法，对各类隐性和显性的问题提出针对性措施，最大限度的消除或减少隐患，切实提高石化项目的本质安全能力。
石化项目安全管理的问题在于信息尤其是安全信息在各参与方间不对称，没有形成信息集成与交互共享的平台，信息利用效率低。因此，加强安全管理，除了目前已有的理论和方法外，还应把其他行业先进的技术手段与本行业项目的安全生产需求结合起来，如建筑工程中的 BIM 技术和世界范围内蓬勃发展的物联网技术，通过引进这些技术创新安全管理方法，打造安全信息集成与共享平台，为实现项目良好的社会效益和经济效益提供技术支撑。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
1、健康、安全和环境（HSE）管理体系近年来，HSE 管理体系作为一种从系统层面解决人、安全及环境关系的安全管理理念获得格外重视，越来越多的石化企业主动将其纳入安全战略目标，视其为提高企业本质安全能力的着力点。众多企业在长期的管理实践中积极探索，借鉴同行的成功做法，结合自身发展的特点和需要，总结形成了符合自身发展需求的安全管理模式。
（1）中国石油中国石油在安全管理上的努力主要体现为对 HSE 管理体系制定和全力推进上，其主要做法表现为：贯彻上下一致的 HSE 承诺；严格实施 HSE 标准；追求“零事故、零伤害、零污染”的总体目标。通过十多年的探索，中国石油安全管理体系不断完善和发展，并形成了两种模式，一是双层次的运行模式，即 HSE 管理方案与 HSE“两书一表”;二是监管分离的执行模式，即管理、监督相对分开的安全监督机制[3].
（2）中国石化作为中国石化企业三大巨头之一，该公司早在上世纪末就探索并建立 HSE 管理体系，并于 2001 年 4 月向全社会发布 HSE 标准，由此在中石化系统内部进行全面推广。中石化在体系整合、工艺安全管理和行为安全管理方面做了大量研究和实践，目前正在实施“我要安全”的活动[4].
（3）宁夏石化公司宁夏石化公司作为中国石油的一员，在开展安全管理方面走在同行的前列，成功摸索出一整套高效的管理体系。该公司坚持将安全工作摆在优先考虑的位置，博采行业内外安全管理的先进经验和优秀成果，结合自身发展的需求，充分融合了HSE 管理体系、杜邦安全管理思想、精益安全理念和安全链管理方法，找到了一条成功的管理之路[5].在转变对安全认知的基础上，努力塑造行为安全模式，同时积极引进和吸收安全管理的技术方法，如运用工艺危害分析（PHA）、工作安全信息技术（JSI）、故障概率评价、设备完整性分析（MI）等为安全管理提供技术支撑。
（4）其他相关研究马玉龙（2008 年）指出石化项目开展 HSE 是提高安全管理的有效途径，应该将当前石化企业生产运营阶段的 HSE 方法运用到建设阶段中去，全面引入预防为主、领导承诺、全员参与、持续改进等做法，注重把健康、安全与环境作为一个整体来管理[6].辛平（2010 年）在研究大型石化工程建设项目安全管理时指出，要真正落实HSE 管理体系，就需要建立一支 HSE 专业管理团队，一方面能熟练掌握现代的管理理念和方法，另一方面，他们具有丰富的工程建设管理经验，有利于提高对项目HSE 管理的掌控力[7].曲非（2010 年）针对我国大型石化建设项目的特点，指出施工现场风险管理应建立系统化、完善的控制和预防措施，突出培训的重要性、强化作业过程控制、坚持彻底的事故调查和报告，努力拓宽 HSE 第三方专业化管理的领域[8].
2、工程建设领域相关安全理论及方法刘志华（2006 年）通过对工程项目管理的研究，认为可以把风险管理的思路和理念运用到石化项目中去，把安全作为与质量、进度和成本同等重要的目标，通过统筹管理以提高项目的经济效益和社会效益[9].罗云（2004 年）等提出用目标管理的方法来加强石化项目的安全管理，实施流程为：提出安全目标→分析存在的问题→找出主要问题→制定实施方案→落实方案→评价→新的目标，它既是一种主动的事故预防对策，也是一种定量的管理方法[10].侯崇毅（2008 年）指出，石化项目在开展安全管理活动时，可以借鉴建筑工程质量管理中 PDCA 循环管理，确保每一项作业活动都有安全方面的策划、行动、检查和改进，同时根据组织内外条件的变化对系统做出实时的调整和完善，达到安全可靠、持续提高的目的[11].
3、信息技术与安全管理作为典型的流程型工业企业，石化项目建设过程涉及大量的生产装置和设施，区别于人的行为安全，设备、设施的完好性及安全状态对石化项目运行有着极为重要的影响。加强设备设施的管理主要体现为对信息的管理。目前，信息技术主要涉及分散型控制系统（DCS），物联网技术和建筑信息模型（BIM）等，从这些角度提高设备安全性是安全管理的方向之一。
李宵等（2004 年）指出，设备的安全、稳定和长周期运行是确保石化项目安全目标的重要条件，综合运用计算机技术以提高信息化决策水平对实现设备设施的安全状态有着重要影响。分散型控制系统（DCS）具有数据采集、模拟量控制和顺序控制等功能，可以提高系统的安全水平和运行效率[12].韩钊（2010 年）指出，可以通过把传感器、无线射频识别、移动通信等技术运用于石油行业重大危险源的识别与监测，从而建立完善的安全监测网络系统，提升石油生产过程的监控和应急管理水平[13].何懿等（2010 年）在分析物联网对石化行业的作用时指出，运用物联网技术，可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的“泛在感知”,获取传统方式无法在线监测的重要工业过程参数，并以此为基础实施优化控制，达到提高产品质量和节能降耗的目标[14].张洋（2009 年）研究了基于 BIM 的建筑工程信息集成与管理，建立了 BIM 体系结构、信息描述和扩展机制，为面向建筑全生命期的 BIM 信息的创建和应用，探索了新途径，这对加强全寿命周期安全管理提供了技术平台[15].胡振中等（2010 年）指出，基于 BIM 技术可以实时动态地对场地设施之间、场地设施和主体时变结构之间可能发生的物理碰撞进行检测和分析，从而对施工现场进行合理规划和实时调整，在全过程动态检测中消除或减少安全隐患[16].陈伟峰（2011 年）在研究石化项目可视化管理中指出，运用 BIM 模型，通过与时间维匹配，可以开发建设 4D 可视化动态管理系统，既能有效的展示项目现场的 3D 模型和流程布局，又能全方位反映资源信息和施工进度信息，大大提高项目的安全管理水平[17].
国内关于石化行业安全管理的理论和方法相对集中在项目的运营阶段，从项目全寿命周期角度看，策划及设计、施工阶段的研究较少，因此有必要将运营阶段行之有效的管理方法延展到其他阶段，以及油品储运装置、配套设施的相应阶段。BIM的发展为项目安全管理提供了很好的技术平台，而目前这主要限于一般的建设工程项目，还没有对大型石化项目安全管理产生重要影响，因此，探索 BIM 技术在石化项目安全管理中的应用是本文的研究要务。
1.2.2 国外研究现状
1、主要安全管理理论及体系石化工业在国外发展的时间相对较早，通过无数次惨烈事故的血泪洗礼，众多石化企业已逐渐探索出安全管理的规律，安全管理已上升到“第一管理”的高度，安全管理模式/体系日渐成熟，概括起来有如下三种表现：
（1）安全管理系统该方法把安全管理同其他管理要素融为一个系统，形成了完整的流程体系和实施评价标准，适合在同类行业推广应用[18].在现有已成型的系统中，影响较大的有：英荷壳牌公司健康安全环境（HSE）管理系统[19];通用电气安全健康环境（SHE）管理模式；埃克森美孚完整性运作（OIMS）管理系统[20]等。
（2）基于行为安全的管理活动该方法的主要理念是人的行为失误是造成事故的最主要原因。据有关调查，90%以上的事故可归结为人的不安全行为[21].其中，杜邦公司行为安全培训观察计划（STOP）[22];住友公司伤害预知预警活动（KYT）；拜耳公司行为观察活动（BO）；道氏公司基于行为的绩效活动（BBP）；丰田公司“防呆法”和“零事故六程序”等方法在安全管理实践中得到了充分的验证[23].
（3）安全策略和方法该方法由政府或非官方机构主导制定的、经部分跨国企业采用，包括日本劳动安全协会推行的清洁、清扫、整理、整顿及素养（5S）运动[24];英国、澳大利亚、新西兰、挪威等 13 国标准组织制定的职业健康及安全管理体系目录（OHSAS18001）[25];国际劳工组织主导建立的职业健康安全管理系统（OSH-MS ）[26];南非安全五星管理评价系统（NOSA）[27]等。
2、典型企业的安全管理方法（1）杜邦公司杜邦公司在安全管理方面堪称行业典范，该公司的安全管理体系立足于行为安全和工艺安全管理，并针对各自特征提出了独到的管理流程和措施，主要包括有感领导；行为安全观察培训（STOP）；安全审核；工艺安全信息（PSI）；工作安全分析（JSA）；平衡计分卡；启用前的安全检查等[28].
（2）英国石油（BP）公司该公司的安全管理的核心可概括为三个方面：基于人类行为的“ABC”模型，建立一个有效的应急程序，以解释人们的冒险行为或规避行为；使用基于网络的事件报告系统-“Traction”软件来收集世界各地分公司的数据和相关信息，实现对各个商业领域和分公司的 HSE 监控；在公司的网站上设置“HSE 工具箱”,为分公司管理体系的发展提供参考，并鼓励员工提供好的建议和做法[29].
（3）壳牌公司的 HSE 管理体系荷兰壳牌公司的“风险和危害评估”是该公司 HSE 管理体系中关键的一环，强调危害及其影响管理（HEMP）是风险管理系统的心脏[30].同时，壳牌非常重视安全文化建设，提出了“文化阶梯”（Culture Ladder）的概念，将 HSE 管理发展为一种企业文化，以文化促进员工价值观和信念的转变。
（4）挪威国家石油公司的“零”思维模式挪威国家石油公司采取“零事故、零伤害、零损失”思维模式，始终将安全置于企业文化的显着位置，强调所有事故和伤害都是可以避免的[31].
（5）斯伦贝谢（Schlumberger）公司的 QHSE 管理体系斯伦贝谢公司强调，质量、健康、安全和环境是构成企业良好管理体系不可分割的部分，这些内容需要融入到每天的商业活动中[32].通过采取措施预防问题来降低风险、以创造价值并带来增长。
3、其他相关安全管理方法Allbaugh Joe M（2003 年）在探索危机管理方法时指出，开展安全管理要立足于全过程的系统管理思想，从减灾、准备、响应及恢复等阶段采取针对性措施，以提高整体安全能力[33].Ten Brinke W（2008 年）总结了荷兰洪水治理经验，提出了从主动行动、预防、准备、响应及恢复五个阶段综合治理的措施[34].Zhang Wenyu（2010 年）等提出恰当运用目视化管理技术可以扩大生产现场的监管范围，提高对生产对象状态的时效性把握，进而加强管理的针对性，以达到消除或减少风险[35].Yong Ruisheng,Luo Hanbin （2011 年）等借鉴荷兰洪水治理方法和国内安全链思想，提出从人、设施设备、环境、管理、技术、信息等要素角度和从主动行动、预防、准备、响应及恢复等流程角度来采取安全措施的安全链管理方法，实现对影响安全的要素进行精确定位[36].Aslani P 等（2009 年）认为，BIM 模型对建造师的重要作用主要体现在准备阶段的计划和评价，跟踪和变更管理，现场物流管理和临时建设和服务，以及对现场的安全管理上，这些构成了项目管理的重要方面[37].Zhou Ying,Ding Lieyun （2010 年）通过对地铁信息化建设的研究指出，在建设过程中可以运用 BIM 技术将 3D 几何属性和投资、进度、安全管理融合一体，帮助决策者指定计划、协调和有效管理，提高项目的综合管理效率和安全水平[38].Fernanda Leite a, Asli Akcamete et （2011 年）在研究 BIM 对项目不同层次影响时指出，运用 BIM 技术可以使建筑的建模效率明显提高，在设备、电气及管道协调设计时，碰撞检测的自动化水平显着提高，从而使设计和决策获得更好的支持，为后续安全管理提供技术支撑[39].国外对石化项目安全管理研究相对成熟，很多理念和方法在生产实践中得到了验证，这些科学的安全管理理论和方法对提高我国石化项目建设的安全管理水平具有借鉴意义。
1.3 主要内容、方法和技术路线
1.3.1 主要内容
本文以石化项目油品储运工程全寿命周期安全管理为研究对象，从系统的角度分析了影响石化项目建设的安全因素，指出了油品储运工程的安全管理对整个石化项目安全运行的极端重要性，在此基础上运用安全链模型对油品储运工程的安全需求做出了明确界定。针对石化项目安全管理特点及存在的问题，基于 IFC 标准，应用 BIM 技术构建安全信息模型为实现项目全寿命周期安全管理提供技术支撑。主要内容如下：
1、明确石化项目油品储运工程安全管理中存在的问题及安全需求总结国内外石化行业安全管理的主要理念、方法和技术措施，分析石化项目油品储运工程的发展状况及特点，找出当前在安全管理中存在的主要问题和影响因素。运用安全链分析方法，系统分析油品储运工程全生命周期的安全生产信息，明确了安全管理需求。
2、分析 BIM 技术对石化项目安全管理的作用总结 BIM 技术的发展现状、主要功能及特点、目前的主要应用领域。针对石化项目全寿命周期安全管理中存在的问题，分析了 BIM 技术在这些问题中的重要应用，在此基础上提出了融合物联网技术的观点。
3、构建油品储运工程的 BIM 平台依据模型的构建原则和思路，结合油品储运工程的安全管理需要，基于 IFC 标准分析 BIM 模型框架和层次结构，研究模型的体系内容和数据结构设计，分析了石化项目油品储运工程 BIM 平台的建设方案。
4、展示了油品储运工程 BIM 平台系统在运维管理中的应用针对构建的油品储运工程 BIM 平台系统，展示了平台对该工程运维作业活动的应用效果，论证了 BIM 模型在其他领域安全管理的可行性。
1.3.2 主要方法
1、安全链方法。运用该方法分析影响石化项目安全的要素，从信息集成管理角度找出油品储运工程全寿命周期的安全需求。
2、建筑信息模型（BIM）技术。在获知安全需求的前提下，集成相关系统及结构信息构建 BIM 模型，发挥信息模型信息集成、协同设计、信息关联、交流共享等优势；3、工业基础标准（IFC）。借助 IFC 的标准实现 BIM 平台的相应功能。
1.3.3 本文的技术路线本文的技术路线如图 1-1 所示。【1】
