几种常见的工程材料编码方式对比分析与实践11.21

精品文档 1欢迎下载 数字化协同设计对智能油气田建设的支持数字化协同设计对智能油气田建设的支持 宋光红宋光红 1 1陈亮 陈亮 2 2成岩 成岩 3 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 摘摘 要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 关键词关键词 ERM 材料编码 编码原则 编码结构 材料管理 5497 0 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 精品文档 2欢迎下载 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 精品文档 3欢迎下载 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 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 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 精品文档 4欢迎下载 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 精品文档 5欢迎下载 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 Pipe Material Type Material Grade Dimensional Std End Connection Component Type Standards AuthorityAttribute Attribute Attribute Attribute Attribute Manufacture ProcessAttribute Pipe USUS ComCode CSCarbon Steel A106 BASTM A106 B B36 10ASME B36 10 BEBevelled End SMLSSeamless ASTM A106 BCSBESMLSPipe Long Descriptions Short P1A A B E 2 D 2 P1AABE2D2 Pipe Seamless BE CS ASTM A106 B Dim to ASME B36 10 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 0204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 精品文档 6欢迎下载 元件结构 大类 52 管道配件1管道配件 元件结构 中类 5201 钢法兰 法兰盖2钢法兰 法兰盖 元件结构 小类 520101 带颈对焊法兰3带颈对焊法兰 元件品名52010110 品名 4突面带颈对焊法兰 材质分类 P 5CS 材质牌号材质分类 CS 材质牌号6 P1 20 标准分类 A 7PRC 材料标准中国标准 PRC 材料标准8 1B JB 4726 尺寸标准9 C HG T 20595 2009 公称压力10 F 1 6MPa 制造工艺11 D 特殊要求12 Z 52010110 PP1A1BCFDZ 突面带颈对焊法兰 1 6MPa 20 JB4726 HG T20595 2005 采购分类码 功能和形态区分属性码 图2 材料的功能区分和形态区分码举例2 4 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 据需要支持工程设计 采购 施工部分或所有阶段的管理要求 精品文档 7欢迎下载 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 包括项目规划 材料编码 设计 采购与物流 施工工 精品文档 8欢迎下载 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 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 精品文档 9欢迎下载 材料识别码描述 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 20 0309010100491 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Commoditiy Code 表达材料的功能区分和形态区分 在ERM系统中 Commoditiy Code具有多重作用 一方面用来表达材料的功能区分和形 态区分的各种属性 另一方面Commoditiy Code结合具体的尺寸参数可以定位到一项具体的 材料 3 利用ERM系统中的Commoditiy Code中的代码可以部分或全部被用于生成具体的材料 识别码的功能 把集团 位品名码作为Commoditiy Code的顶层分类 之后按照再追加各种 功能区分和形态区分属性信息 如图 4 采购分类码 直接采用集团ERP系统中的 位材料品名编码 5 5 编码方案评价 8 5 编码结构采用了集团公司ERP系统的物资材料编码8位分类结构 该分类结构及 分类代码由 石油工业物资分类及代码 SY T 5497 2000 进行规定 因此8位分类码在 集团内也简称为 5497 码 SY T 5497将石油工业物资划分为60个大类 原则上按原材料 制品 设备 配件进行排序 其分类代码结构可参见图2 采购分类码 部分 直接使用 5497 码减少项目建立物资材料分类过程 同时由于 5497 码已经融合到了材料识别 码中 故在ERM中创建材料识别码时 系统将按照规则自动产生该材料对应的采购分类码 减少了从功能区分和形态区分向采购区分转化的过程 解决了工程物资与集团ERP系统对接 的问题 但该编码方案推广应用后 材料工程师发现以下问题 精品文档 10欢迎下载 1 5497 码对应的材料品名采用了国家标准 行业标准名称 以及行业俗称 导致 其不能与国际上通用材料一一对应 另外过多采用标准中的材料名称进行分类导致的另一 个问题是一些特殊的设备 材料无法找到对应的材料品名 2 分类太多 其中大部分非公司业务范围内的材料 分类不符合设计专业划分 导致 查找和管理维护不方面 如普通钢材包含了各类型材 板材和钢管 结构用和石油天然气 化工用钢管 3 5497 码对阀门的分类采用了高压 中压 低压分类 不符合材料管理分类需求 分类虽包含了压力信息 但无法准确定义阀门的压力等级 导致补充属性中需重复定义压 力等级 同时材料描述出现冗余 中压手动球阀 PN25 4 分类中无法找到市场上习惯成套供应的物资材料 如 螺栓螺母 等 5 以 5497 码分类建立的材料编码体系 存在一物多码的现象 这种现象更容易发 生在不同项目或不同材料工程师之间 以及使用非中国标准制造材料当中 6 受标准主编单位业务的局限性和工程物资种类持续更新的影响 部分物资无法找到 对应的分类和品名 但受标准及集团ERP系统限制 材料分类扩展周期长 难度大 5497 分类标准方法满足了集团ERP系统对企业资产统计和管理需要 同时为物资采 购提供分类基础 但其分类方法和分类结构并不能很好满足工程建设设计 采购过程对物 资材料编码分类的需要 并未充分考虑工程物资的市场属性 价格属性 应用范围 三维 设计辅助 企业材料管理等要求 导致实际使用效果不佳 5 6 编码方案改进 在总结 8 5 编码结构的优缺点基础上 公司开发和部署了第二套编码系统 在实施 第二套编码系统之前 系统的开展了物资材料分类和编码属性结构研究工作 1 物资材料分类 根据公司业范围 专业划分以及材料类别 将工程物资材料分为16个大类 并根据材 料形态 专业 功能和编码结构不同建立了材料2级 3级分类 并作为材料采购区分 表2 物资材料1级分类 精品文档 11欢迎下载 序号材料分类序号材料分类 1 管道类 9 静设备类 2 普通钢材类 10 热 动力设备类 3 电线电缆类 11 机械设备类 4 防腐绝热类 12 水处理及环保设备类 5 电气类 13 成橇设备类 6 仪表通信类 14 分析化验类 7 建筑设备及材料类 15 劳保办公类 8 动设备类 16 施工耗材 表2 物资材料2级分类 示例 管道类 序号材料分类序号材料分类 1 管子 5 紧固件 2 管件 6 阀门 3 法兰及安装件 7 管道特殊件 4 垫片 8 管道支吊架 表3 物资材料3级分类 示例 管子 序号材料分类序号材料分类 1 PPSSP 无缝钢管 8 PPSSA 螺旋缝埋弧焊钢管 精品文档 12欢迎下载 2 PPSST 无缝钢管 Tube 9 PPDSA 双面埋弧焊钢管 3 PPLEF 直缝电熔焊钢管 10 PPLHF 直缝高频焊钢管 4 PPLER 直缝电阻焊钢管 11 PPCMP 复合管 5 PPSEF 螺旋缝电熔焊钢管 12 PPNMP 非金属管 6 PPSER 螺旋缝电阻焊钢管 13 PPCRP 铸铁管 7 PPLSA 直缝埋弧焊钢管 2 大宗材料类物资编码方案 新的大宗材料类物资编码方案仍采用国际上通用的组合编码方式 以CC码 Commodity Code 体现材料属性 ID码 Identification Code 作为材料唯一的显性标识 CC码由材料的完整属性代码构成 编码库建设过程中 在完成物资材料三级分类的 基础上 对每一类物资的属性构成进行分解 建立每一类物资的编码规则 以及属性的数 据字典库和属性代码 通过在CC码中附加了 5497码 属性建立了新编码与集团公司ERP系统之间的联系 但 5497码 并不影响材料属性的完整性和简化ID码生成 并且允许缺失和后期补充 精品文档 13欢迎下载 图3 CC码结构举例 ID码是编码软件通过读取材料CC码和材料尺寸 自动编译成一串等长的 带流水号 的编码 并能逆向生成CC码 ID码采用19位定长组合码 也称 8 5 6 编码规则 8 为集团ERP系统 5497码 5 为公司物资材料三级分类码 参见表3字母 作为编码的采购区分 6 为数字流水码 形成了材料的唯一标识 5 6 形成了物资唯一的编码 在设计图纸上一般只输出 5 6 编码 通过生成ID码 能有效减少编码长度 规范编码格式 加密编码信息 精品文档 14欢迎下载 图4 ID码结构及生成过程举例 3 其他物资设备编码方案 针对品种单一 规格型号较少的物资或设备 在完成物资的三级分类后 参考 石油 工业物资分类及代码 SY T 5497 2000 中的描述 直接根据每一类对应的具体物资名 称 在ERM系统中按流水编制ID码 如机械设备类 分析化验类等 针对项目特定的带位号的设备和材料 通过定义了价格关键属性和工艺关键属性形成 CC码 通过项目实施过程中CC码关联 设备数据表 编号产生ID码 因此此类设备的ID码 仅作为项目级编码使用 不进入企业级编码 但对应的CC码进入企业级编码库 当带位号 的设备或材料关键信息不需要进入企业知识库时 可直接使用设备位号 TAG 代替ID码 进入项目级材料管理系统 开展下一步的材料控制工作 5 7 物资材料编码库建设流程 物资材料编码作为工程建设物资管理的基础 其建设过程必须保证全面 规范和严谨 以ERM材料管理平台为例 编码库建设过程可参考图5流程 CC码元件尺寸 PPSSP BEA1A1RSAAZZDN15 SCH80 03090101ID码PPSSP 000001 5497 码 映射 无缝钢管 坡口 ASTM A106 Gr B ASME B36 10M 抗硫 DN15 SCH80 Seamless Steel Pipe BE ASTM A106 Gr B ASME B36 10M NACE MR0175 DN15 SCH80 精品文档 15欢迎下载 建立物资材料 分类 建立各类物资材料 编码结构 建立物资材料属性 数据字典库 ERM读取三维软件 材料数据 三维软件获取等级 库 开展建模 创建带材料编码的 工程材料等级库 ERM搭建企业级材 料编码结构库 ERM输出MTO BOM 材料等级表 工程材料规定 ERM采购 计 划 控制 图5 ERM物资材料编码及应用流程 5 8 应用效果 目前 上述编码结构与工作流程已普及到公司所有项目 应用效果如下 1 通过统一的物资材料属性数据字典和物资材料编码结构 材料编码和描述全部由系 统自动生成 确保不同项目相同物资编码和描述的规范性和一致性 2 通过多个项目的应用和完善 初步形成了企业级物资材料库 3 通过ERM系统和PDMS SP3D系统间接口 形成带有材料编码的工程材料表 为采购 施工提供准确的设计材料基础数据保证 4 通过