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【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
2 石化项目油品储运全寿命期安全管理研究
当前，石化项目的安全管理主要集中在运营维护阶段，国内几家主要的石化企业构建的安全管理体系，如 HSE 管理体系也是围绕生产运营展开的，从这一角度看油品储运工程是石化项目生产运营的核心，因为它是直接创造价值、产生效益的环节。然而，石化油品储运工程前期策划及建造阶段的安全管理却相对薄弱，通过对系列安全事故分析可知，事故的发生往往与策划及设计缺陷、施工质量问题等有必然联系！因此，把以运营维护阶段为主的安全管理拓展到以运营维护为导向的石化油品储运工程全寿命周期对提高项目的本质安全能力具有重要意义。
2.1 石化项目全寿命周期分析
2.1.1 建设项目全寿命周期分析
建设项目是一种创造性、独特产出物的一次性工作，有确定的起始时间。建设项目从开始到结束的整个过程构成了其全寿命周期，即包括整个项目的建造、使用及最终清理的全过程。关于建设项目全寿命周期阶段的划分有不同的标准，但基本上大同小异。根据 ISO 的技术报告《ISO/TR14177》，建设项目全寿命周期由建造阶段、使用阶段和废除阶段构成，其中建造阶段可以细化为开始、设计和施工[40].按主要工作活动内容，建设项目的全寿命周期，从项目构思到项目结束，一般可分为四个阶段，即决策阶段、开发阶段、实施阶段和运营阶段。在项目的建设过程中，涉及不同的参与方，主要有投资方、开发方、设计方、施工方、供货商、经营单位、监理咨询公司等，他们在项目的不同阶段扮演不同角色，如图 2-1 所示[41].【1】
2.1.2 石化项目全寿命周期安全管理分析
1、石化项目的全寿命周期石化项目是石油化工项目的简称，主要包括石油和化工两大领域，涵盖了诸多子行业，其中采油、炼油、农药、化肥、橡胶制品和合成材料等是主打业务。
作为建设项目的一种，石化项目的全寿命周期同样涵盖决策、开发、实施及运营四个阶段，为便于分析，这里把开发阶段并入实施阶段，统称为实施阶段。从业主方管理的角度来说，以上阶段可分别对应不同的管理，即开发管理（DM）、项目管理（PM）和设施管理（FM）[42].石化项目全寿命周期阶段如图 2-2 所示。【2】
2、石化项目全寿命周期安全管理安全管理是项目管理的重要目标，不注重安全的项目必然是失败的项目。尤其对石化这种流程型、高危型项目来说，没有安全就没有项目的生存空间。因此，石化项目全寿命周期安全管理，是以生产运营目标为导向，统筹决策、实施和运营阶段的安全管理，通过集成化管理手段整合全寿命周期各方管理信息，形成统一的管理语言和规则，最大限度地消除“信息孤岛”,打破信息不对称困境。具体地，在决策阶段充分考虑项目策划和设计对后续实施和运营阶段的影响，体现项目的整体安全观；在项目的实施过程中充分考虑运营阶段可能出现的各种情况，严格执行有关安全规范和标准；在运营阶段全面推进企业的安全运营体系，整合生产运营环节的各种资源，实现项目的综合目标，使项目创造出最大的经济效益和社会效益。
2.2 石化项目油品储运安全影响因素分析
油品储运工程指储存和输送原油、石油产品、稳定轻烃、凝析油等原料或产品的装置设备及配套的基础设施，通常包括储油罐（组）、输油管道、机泵、阀门、灌区排水等设备和装卸油设施，其占据了石化项目的主要部分。原油从输入到各类产成品输出的整个流程都经由其装置系统，其中的原辅材料、中间产品或产成品，如直馏、催化柴油，直馏煤油，直馏石脑油、加氢石脑油，加氢柴油，加氢航煤，苯，甲醇，混合芳烃 C6-C7,轻污油，重污油，催化油浆，燃料油等物料大都具有毒有害、易燃易爆性质，它们在装置储存、装卸、运输等环节一旦发生跑、冒、滴、漏等现象，不但会造成给环境造成污染，还可能引发爆炸等严重事故。在某种程度上讲，加强石化项目的安全管理关键在于强化油品储运工程全寿命周期的安全管理。
2.2.1 石化项目油品储运工程的特点
石化项目往往是国家重点投资建设的项目，是典型的庞杂动态系统工程。此类项目除常规建筑工程外，还包括管道工程、设备工程，这两项主要涉及的油品储运工程。该工程装置种类多，形式复杂，工艺技术标准高，明显增加了项目管理的难度和复杂性。从石化项目油品储运全寿命周期考虑，其各阶段的特点主要有：
1、项目决策和实施阶段的特点
（1）参与专业多，协调复杂，现场组织难度大油品储运工程是一个多专业、多工种联合作业的过程，除了土建、电气、给排水、消防等一般建设项目共有的专业外，还涉及钢结构、设备安装、储罐及管道焊接、热处理、仪表、防腐等专业，不同专业有不同的设计要求，而最终整合起来往往面临较大的协调难度，这也增加了现场管理的难度[3].
（2）工艺标准严苛，作业流程复杂工业化和自动化程度较高是石化项目的一个显着特点。在项目实施阶段，面临大量而复杂的设备装置以及设施的制造、安装，这就需要在设计阶段遵循严格的工艺技术标准，做好设备质量保证，确保设备设施的完好性；在施工环节遵循规范流程，实施全过程管理，提升项目的本质安全能力。中国石油大中型项目建设流程如图 2-3 所示。【3】
（3）施工精度要求高由于储运装置大多处于高温、高压的环境，原辅材料大都易燃、易爆或有毒，加上生产工艺特殊，各类基础工程及罐装设施的工艺标准明显比一般土建设施苛刻。
如对输油管线进行焊接作业时，其工艺要求及工序比一般的管道施工要求更为严苛，不但要求焊工等操作工人具备相应的作业许可资质，还对施工队伍的整体协调能力要求高。因此，在项目建设过程中，必须严格按照设计文件要求及相应标准规定，提高施工质量，避免留下安全隐患。
2、石化项目储运工程运维阶段的特点石化项目生产运营具有典型的连续流程特性，一旦投产，生产装置保持连续运转。这一环节包含着复杂的物理、化学甚至复合变化过程，如化学反应、分离、合成、传热、传质过程等。其主要特点有：
（1）生产原料及产品的危害性石化生产过程中所使用的原辅助材料、半成品和产成品，绝大多数是易燃、易爆物质，如原油、液态烃等；许多物料是高毒和剧毒物质，如苯、甲苯、氰化钠、硫化氢、氯气等；另外，生产过程中使用或产生的强腐蚀性的酸、碱类物质，对设备、管线腐蚀大；甚至一些物料还具有自燃、易爆特性等[43].这些给原料或物料的使用、储存和运输提出了较高的要求， 稍有不慎可能造成重大的人员伤亡。
（2）生产过程的危害性石化产品生产过程的工艺条件极为严苛， 很多化学反应都在高温、高压下进行，部分则要在低温、高真空度等条件下进行。从原料输入到产品输出，往往需要经过繁多工序和复杂的加工单元，以及多次反应或分离才能完成[44].生产过程的这些特点，对生产设备的设计、制造、安装维护以及人员素养都提出了严格要求。
（3）生产设备、设施的复杂性石化项目一般采用专用设备或装置，流程和能力都相对固定。如今的生产装置规模很大，各式各样的管道纵横交错，大大小小的压力容器遍布生产现场。在这种生产布局下，潜在的危险程度大，事故造成的后果非常严重[45].
（4）生产方式的先进性目前的生产方式， 已经从过去落后的手工操作、间断生产， 转变为高度自动化、连续化生产， 生产设备由敞开式变为密闭式， 生产装置从室内走向露天， 生产操作由分散控制变为集中控制[45-46].石化项目生产容器中的储量、管道中的流量、各种装置的出产量、各种能源的消耗量等都实现自动监控，自动采集数据[44].这些生产方式的变化进一步要求操作严格周密， 不能有丝毫的大意。
2.2.2 油品储运工程安全管理现状及事故分析
1、油品储运工程安全管理现状分析油品储运工程全寿命周期涉及的安全责任主体多，生产装置种类多，技术要求严格，项目各阶段的关联性强，前一阶段对后续环节往往有决定性作用，而后一阶段是对前面环节的贯彻与落实，所有这些给项目建设的安全管理增加了难度。
从全寿命周期的角度出发，油品储运工程不同阶段的安全表现如下：
（1）决策阶段决策阶段在项目全寿命周期中所需时间相对最短、费用最小，但决定了整个项目的建设方向，关注此阶段的安全管理对项目的整体安全意义重大。然而，在实际工作中，投资方重生产安全而轻建设安全的现象还比较常见，主要原因在于对项目建设的安全价值没有充分认识，认为安全不是增值活动，只是辅助性的工作，只要按设计完成土建工程和设备安装工程及相关配套而不出现重大安全事故就满足要求了，把安全当做是设计院、承包商、供货方及监理方的责任。如此一来就难以对全过程的风险因素做到有效识别，预案不得力，这给后续工作中留下了安全隐患。
（2）实施阶段实施阶段是项目物化的过程，期间资源投入量最大，涉及的安全影响因素集中，不同作业相互交叉，安全隐患多，安全管理的具体表现如下：
① 对施工现场的危险因素识别不清，重视不够大型石化项目面临比一般建设项目更为复杂的现场环境，存在的风险因素多，对质量形成的影响大，应该开展全过程安全管理，找出其中的危险因素，做好安全评估工作，并采取相应的安全措施，如表 2-1 所示。然而，实际工作中人们往往偏重建筑安装中前期的建设管理，对后面的试车及试生产工作不够重视。进入设备调试，试生产阶段，施工现场仍有施工、设计、设备制造、供货、监理等单位的人员，这时的生产现场往往存在大量易燃、易爆、有毒、有害物料，而部分参与施工的人员往往对施工现场存在的这些危害物缺少应有的知识，没有对其危险危害性引起足够的重视，因而缺少有效的防御措施[11].
② 管理权责不明、施工队伍素质低在部分项目的安全管理过程中，仍然存在着参建各方管理界面不清晰、安全责任没落实的问题，“以包代管”、“包而不管”的现象没有根本杜绝，这与石化企业安全管理的直线责任和属地管理原则是相违背的。此外，在建设过程中分包队伍庞大，而大部门分包商开展的安全教育、安全监督、业务培训等针对性不强，真正具备相应岗位技能和安全素养的员工严重不足，这无疑加大了管理难度，埋下了安全隐患。
③ 建设工程的安全投入有待进一步提高由于安全防护、文明施工等措施费的相关实施细则还不尽完善，尽管有关法规强化了对建设安全的资金投入，但相比石化建设项目的复杂性，投入的安全专项资金仍然不够，以致承包商无法完全落实所必须的安全措施，容易造成安全隐患，对安全施工造成了不利影响。
④ 行为安全引发的事故呈多发态势从人的角度来看，安全事故发生的主要原因是管理人员在安全管理中存在思想误区，直接原因是施工人员在具体的操作过程中所出现的失误。人的不安全行为导致事故的发生，如高处作业没有正确系挂安全带，脚手架搭设不符合安全要求，电源接引不规范，所使用的施工机具、设备破损严重或改动设备破坏其安全性能，现场安全监督不到位，安全监护人缺位等。中石化某工程建设企业安全事故资料显示，在 2002-2009 年 8 年里发生的 34 起事故中，除 1 起因工艺质量问题造成的事故外，其余 33 起都是行为安全导致的伤害事故[47],具体如表 2-2 示：【4】
（3）运营阶段运营阶段作为项目价值创造和产生直接效益的阶段，是投资方最为关心、最为重视的阶段，此阶段的安全管理相对完善，不同企业都制定有安全管理实施细则，集团公司配有严格的安全条例，行业直至国家有相关的法律法规，总的来说，运营阶段的安全管理实施效果最好。
2、油品储运工程的主要安全事故根据我国《企业职工伤亡事故分类标准》的规定，职业伤害事故共分 20 类，其中与建筑业有关的就有 12 类，包括：物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、火药爆炸、中毒和窒息及其他伤害[48].在石化项目油品储运工程中这些伤亡事故是同样存在的，并且某些种类还特别严重，如机械伤害、灼烫、火灾、爆炸、中毒和窒息等事故相对频发，主要缘于建设现场化工设施设备多，安装复杂，涉及动火的环节多，危险介质多等。
针对石化项目的特点及事故发生的具体形式，可以归类如表 2-3 所示：
2.2.3 石化项目安全管理的理论方法
1、安全链管理理论安全链管理就是用系统论的思想对项目全寿命周期潜在的所有相关安全风险进行关联性分析，对安全要素归类并纳入相关环节，环节之间按一定的关系串接形成一条完整的事故链，通过对前后环节影响的追溯提出整套流程控制的方法。
国外关于安全链的研究体现了事前预防、事中处理和事后管理的安全管理理念，强调从事故防治的流程出发进行针对性管理，把事故分为五个阶段：主动行动；预防；准备；响应和恢复[33].国内对安全链的研究注重从系统角度对影响事故的因素进行考虑，如对工程项目质量管理时侧重对人、机具、物料、方法、环境的综合管理。强调要充分考虑系统的总体设计、使用或运行状况，强化整个与之相关环节的安全性，用“改善整个系统”的方法从根本上防范事故的再次发生[49-50].
雍瑞生等在分析石化项目安全管理时把上述关于流程和要素角度分析的思想统一起来，构建了全新的安全链模型，该模型把安全管理要素进一步划分为人、施工设施、运营设施、环境、信息、技术、管理等 7 类，实现了形式与内容的统一和协调，把“以人为本”的安全理念贯穿到建设项目的全寿命期[33].模型如图 2-4 示：【5】
2、影响油品储运工程安全的因素分析
（1）要素类因素依据安全链理论及油品储运工程与石化项目的关系，可以得出影响安全生产的因素有人、施工设施、运营设施、环境、技术、信息、管理等，它们的不同表现或相互作用将对安全生产带来影响。针对本工程的特点，这些要素界定如表 2-4 所示：显然，在工程实施过程中涉及的要素至少有其中的一种，有的甚至是七种要素的不同组合，各要素在不同安全链中发挥的作用不尽相同，只有明确各自需求及其相互关系，才能采取相应的对策，以确保系统稳定[5].
（2）流程类因素流程类因素包括：主动行动；预防；准备；响应和恢复[34].其相互关系见图 2-5.结合石化项目油品储运工程特点，对不同流程特点及工作内容分析并列表如2-5所示：【6】
