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主题：【原创】话说“全套图纸和技术资料” -- 晨枫
前些日子和四一说起全套图纸和技术资料的时候，就起了这个心，把想法写下来。总算写完了。贴上来，供西西河众批判。
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在谈及引进先进技术的时候，常常有引进全套图纸和技术资料的说法。有人就开始遐想：既然我有了全套图纸和资料，就可以反向设计，掌握这其中的奥秘。其实“全套图纸和技术资料”的说法的准确性很值得商榷。引进（或自建）一个化工厂时，通常包括过程流程图（Process Flow Diagram，PFD）、仪表管线图（Piping & Instrumentation Diagram，P&ID）、机械设备详细图纸（mechanical drawings）、平面图（plot plan）、三视图（isometric drawings），基本技术手册、基本操作规程和设备使用手册。各种技术文件有各自的用处，比如PFD相当于过程的概念设计，自包括主要设备和物料流向；P&ID具体到所有的管线、容器、设备、阀门、仪表，但还是没有设备的具体形状和尺寸；机械图纸标明设备的具体形状和尺寸，有时还标明材料，但是没有加工或安装要求；平面图标明所有设备的平面位置；立体图进一步，表明管线的空间走向；基本技术手册描述过程的设计概念；基本操作规程描述主要设备和工艺的操作方法；设备使用手册描述设备的具体使用方法和使用条件。别的工业部门的情况有所不同，但道理应该是一样的。这是很大的一套技术资料，但远不是“全套资料”。
技术资料的核心不是设备尺寸、材质，而是设计的思维过程。在设计化工厂时，假定工厂的基本性质已经确定，比如这将是一个液相聚乙烯工厂，接下来首先要确定的是所谓基准产能（rate table）和产品范围（product slate，），这决定了主要设备和管线的特征，如温度、压力、流量。基准产能和产品范围不是首长意志或者拍脑瓜拍出来的，而是由很多小试、中试数据决定的。有的产品价值高，但是生产困难；有的产品生产容易，但是不赚钱。最后的总体产能和产品范围要由对生产成本和市场潜力的综合平衡决定，产能过高或者产品范围不切实际，将导致不必要的浪费，闲置的生产能力的维修和运营成本进一步恶化成本效益，可能工厂一辈子也出不了效益；产能过低或者产品范围太短视，要么坐失市场良机，要么日后花大代价挖潜改造。尽管最终用户可能可以见到最后的基准产能和产品范围数据，但这些数据是怎么来的，就不一定知道了。
基准产能和产品范围确定之后，就要确定工艺的基本概念设计和过程流程图。这时要确定主要设备的类型，比如对于超临界状态的乙烯，到底是深度冷冻后用泵输送，还是升温气化后用压缩机输送？精馏塔是用侧线出料还是用串联的精馏塔？泡罩式还是浮阀式塔板？或者用填料塔？每一个选择都有优劣之处，不经过科学的评估，难以轻易地摒除，而用于这些比较的计算，就是非常重要但用户（也就是最后建成的工厂）一般见不到的重要技术资料。基准产能、产品范围和主要设备选型构成了设计基础（design basis），至此，过程流程图一般已经确定，仪表管线图也形成第一稿。同时要确定的还有基本的控制方案，以确保最后的工艺过程能够安全、可靠、有效地运行。
设计基础确定后，接下来就是至关重要的能量-物料平衡计算（Heat and Mass Balance），也就是对仪表管线图上所有重要节点的物料组成、温度、压力、流速、气液固相平衡等关键参数进行计算，这将决定所有管线、阀门的口径和耐压要求，泵机、压缩机的压头，容器的容量、耐压要求等。计算只是简单的一句话，实际上这里面艺术的成分可能比科学还多，不是到市面上买一个最先进的软件、装到最新的计算机上就解决问题的。现代科学对很多现象已经有了相当的了解，但还有更多的现象即使科学的最前沿也不甚了了。随着生产技术的发展，工艺条件越来越向“超常”的领域进军，经典科学的条件被不断打破，现成的科学工具常常不再能照搬，这时就要用各式各样的经验公式、经验因子来填平补齐科学还没有结论的地方，有时甚至要用不同寻常的假设，把一个完整的容器载逻辑上划分为几个工作条件非常不同的“子容器”，分别计算，然后在界面上再协调。这些都没有章程可循，很多是靠经验，也有不少是靠“灵机一动”。这些关键的技术资料是用户肯定见不到的。第一轮能量-物料平衡计算完成后，通常要重新评估原先对主要设备选型的结论，说不定计算结果大大超出原来打算用的设备的最优工作范围，坚持原方案可能要承担很大的风险，正所谓leading edge or bleeding edge，说不定需要另辟蹊径，承受一点效益或投资上的损失。如果这导致仪表管线图的更改，甚至过程流程图的更改，那很多东西就要重来一遍。这里的思维过程有的公司要求把决策过程用技术文件记录下来，有的公司不那么严格，在有关人员的笔记和通信记录中能找到蛛丝马迹就不错了，但用户一般是看不到的。
仪表管线图和能量-物料平衡计算“冻结”后，接下来是跟具体的设计和计算，每一个容器、每一台设备、每一个阀门的所有具体参数都要确定，包括材料、工作条件和极限等。同时要设计工厂平面图和三视图，以确定所有设备的具体安装位置。设备和管线的位置不光要考虑工艺要求和避免物料运输上的浪费，还要考虑维修、人员巡视等，要是一台经常需要维护的设备安装的人和吊车进不去的地方，坏了怎么办？安全是一个非常重要的考虑因素。主要设备都要经过防爆计算，包括爆炸半径、耐火时间等，要是有可能发生连锁爆炸，工艺和维修上再有利也不行。
这些只是和工艺过程有关的设计步骤，还有结构和土木方面的设计，电气、仪表方面的设计等。
基本设计完成了，接下来要考虑生产和运行问题了。这里有三个大的方面：操作性和危害评估（Hazard and Operability Review，缩写HAZOP）、操作规程（Standard Operating Procedure，简称SOP）和基准工艺条件（Standard Operating Conditions，简称SOC）、控制系统设计。
HAZOP只是安全操作评估的一种，还有过程危害分析（Process Hazard Analysis，简称PHA）、安全性和整体性（？）水平分析（Safety Integrity Level analysis，简称SIL）等，对于简单的项目也可以用小项目定性危害评估（Small project Qualitative Risk Assessment，SQRA），其基本目的都是分析过程在局部失效、故障、泄露、起火、爆炸时，是不是会引起更大范围甚至全局性的灾难性事故，如果有这样的可能，需要如何用更改设计、自控或连锁保护系统或操作规程来避免灾害。这是一个极其繁琐、枯燥的过程，工业界的人听到HAZOP像判了徒刑一样避犹不及，但这是安全生产的第一步：从设计上保证安全，绝对不可或缺。HAZOP、PSA、SIL有关的文件应该是最后用户的技术资料的一部分，但其中结论是怎么来的的思维过程就不会在文件里了，也不是总是容易反推出来的。
SOP和SOC是现代工业操作的灵魂。工人的主观能动、积极创造精神一定要鼓励，但这是有条件的：通过严格控制条件的现场试验，总结出最合理的操作方法和参数，然后严格按照SOP和SOC操作，否则一不能保证安全、高效的操作，二不能保证产品的质量。SOC的数据是基于多年的操作经验，由于实际过程即使是相同的基本设计，总是会有一些细微的差别，这些细微的差别常常就在SOC中体现出来。粗看好像小数点后面多少位的数字应该没有关系，实际上，奥妙常常就在这细微的差别里。SOP包括主要操作步骤和意外情况的处理。SOP不光是经验的累积，对每一个SOP还要进行安全操作评估，通常是SQRA，以确保没有忽略或遗漏的地方，确保安全操作。成套引进工厂的时候，一般会提供一些SOC，但这些SOC只覆盖若干基准产品，也是以基准工厂的条件来设定的。如果原料来源、催化剂来源、工厂所在地的气候条件等等改变了，按照原SOC条件可以保证产品的大目标大体到位，但还是要靠工厂人员作精细调整，才能保证产品真正达到质量标准。SOP更需要工厂人员自己动手充实和完善。
SOC和SOP是面向操作工的，实际生产中，还需要大量的自控系统和连锁保护系统的辅佐，在相当程度上将SOC和SOP的实现自动化。这不仅降低工人的工作强度，而且保证反映及时、操作动作一致，是挖掘生产过程潜力、保证生产安全和产品质量的重要手段。引进成套装置时，一般都有基本的自控和连锁保护系统。但是，所谓“先进过程控制”系统一般要用户自己动手，而控制水平的差别就在这里。一般来说，除了流量、液位、压力、温度等基本回路外，80%以上的先进过程控制系统（包括成分、质量、产量、物料管理、最优化等）都是用户自己构建的。同样一个工厂，不同的控制水平可以导致产能和成本上天差地远的差异。
显然，“全套图纸和技术资料”是一个很有问题的说法，成套引进技术和真正掌握全套技术是两回事。局限于有限的图纸和资料最多只能照样画葫芦地反向设计，反向设计的最大问题在于没有办法推断出原来的设计思路和技术依据，如果能够推断出来，那根本就有实力正向设计，不必费那个事了。在技术层次上已经掌握正向设计但依然进行反向设计，这是在打破对方的技术保密，了解对方的真实技术实力，而不是在学习或仿冒。由于没有了解设计思路和技术依据，对反向设计作改动是有很大风险的事，因为并不知道更改后到底有什么副作用。解放牌卡车、歼-6战斗机等老产品是按苏联图纸制造的，再技术上相当于人家帮助完成了反向测绘，但中国并没有设计思路和技术依据的资料，改进自然艰难万分，难怪几十年一贯制。所谓“吃透”的过程，其实就是补课的过程，从头学习技术思路和技术依据这才有了今天成飞可以同时进行歼-10和FC-1，还可以迅速改进设计和保证投产的事。所谓中国今天的技术成就大多靠反向设计得来，这些人要么是不懂装懂，要么别有用心。
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&花！
购买设备基本都经过bid, rebid, purchase,change as noted,conformed,也许rebid几次,change as noted 几次.这些更改多数是因为process, mechanical数据变化了造成的.
那个管图纸的还真如41说的, 都是mm.我们这里归document control
最近遇到一个问题: 在1/2"的carbon steel管道上用thermocouple测温(heater 出口, 管道外还有heat tracing) 这个1/2"cs pipe只能扩管到2", 而安装thermowell的最小管道要求3",thermowell怎么装? 有什么好建议?
马鹿别生气：到了EPC（Engineering，Procurement，Construction，工程承包公司的简称）手里时，虽然还有很多内行的门道，但真正的核心技术秘密已经不多了，大多是细节设计的活，也就是和印度的软件工业等价的活。比如说，催化剂的机制甚至成分都不一定让知道；EPC只知道一些流程设计（hydraulics和thermodynamics）所需的物理性质（密度、沸点、雾点、黏度……）；反应条件只知道温度、压力的设备上下限范围，离真正的反应条件还差得远；反应器内部的CFD模型EPC也只看到结果，设计基础和求解过程都没有。
中国现在新装置建的那么起劲，要不了多久，中国应该抓紧自己的EPC的成长，替代外国的EPC。由于中国的实践机会多，中国EPC不是没有可能像印度的软件工业一样吃掉世界EPC的一大块市场。说到底，EPC是工程设计里的力气活，真正的脑力劳动不是在EPC里做的。
如果能做一个L肘，在端点插进去，或许可以。
问题是研发制造水平如何提高
汽车发动机中测量油气流量是通过测量内外温差得到的。我记得好像是一条金属丝，横在进气管中，有没有保护套什么的都忘了。
就这些了，希望能有帮助
我手上的项目小，做到第四次。听说过作六七次的。
第一次是确定项目本身，有必要上吗？同行业情况，根据经验，有什么危害，环境的人身的都要问。这些东西都不需要什么技术资料，基本上是个背景调查。
第二次是确定潜在危险。都有什么化学品，都有什么危害，有没有高温高压真空高尘这些物理的危害，潜在危害的后果是什么。这时候需要对整个生产流程有比较详细地了解就好了，不需要知道细节。当然了，需要知道大约的温度压力范围之类的。
这两个基本上就是确认风险，对于某个行业基本上是通用的。
这两个做起来都比较快，几个人一两个小时就好。
第三次是在基础设计期间，PID和基本的操作规程大体定下来的时候。这个就比较费劲了，因为这一次需要确认所有的可能的危险。有一个对照表格，对于所有的环节，都考虑各种可能的状态，温度高了，温度低了，压力高了，压力低了，浓度变化等等等等。要分析会不会产生，可能产生的原因，产生以后的后果，是不是需要采取措施，需要采取什么样的措施。这是个非常全面地分析。参与的人员，是概念设计的主要人员，基础设计的相关专业，详细设计的主要人员，最好能有操作人员参与。经过这样的分析，基本上所有可能出的事情就全在里面了。然后设计单位再根据结果改设计。然后定稿。
这个定稿以后，原则上就不能再改了。理论上，是除非发现了重大危险或者有非常重大的节省或者发现原设计不可行，否则PID就冻结了。
这个文件需要包括在基础设计包里面。
这个步骤非常重要，因为后来的厂子的安全性和可操作性基本上是以次为依据的。这个步骤进行的时间可能很长，我知道有两三周的。
详细设计阶段，需要在一定时候把第三次的东西拿出来，挨个对照，看看是不是所有的问题都得到了解决，确认新的问题。
我手上的小项目只有四个阶段。
如果项目大，那么还会有几次。
可惜，我手上的项目，基础设计是一家美国公司做的，详细设计拿到国内做。HAZOP放在基础设计包里面，没人看。
HAZOP4我们是自己做的，没有国内设计单位参与，使用的是详细设计材料。目的是为了保证这个厂子还是安全的，我们还敢把人往里面放。
但是后来发现施工的时候又在改来改去的，很多都没让我们参与。已经不知道我们设计的建成以后是什么样子了。
这种安全意识，还是非常吓人的。
这些才是真家伙，不是管道、容器、阀门的sizing和选材。
在P&ID出来之前，我们都叫PHA，Process Hazard Analysis。P&ID出来后，才谈得上HAZOP中的OP。HAZOP要作为警报、操作过程、……的基础，是非常重要的“纲”性质的文件。你们2-3个星期就能做完HAZOP？要么速度特别快，要么装置规模小，我们2-3个月还没完呢。定稿后，不能随便改，但每隔N年要重新审核。
中国的安全生产概念十分糟糕，不吃点苦头看来是劣习难改。我们在抚顺有一个licensee聚乙烯厂，十多年前帮助开工时，减压安全阀经常跳起来。这是工艺条件高度不稳定的表现，需要的是尽快把工艺条件稳定下来。但是减压安全阀跳起来后，压力下去了不能很好地回位，每次都要飞一些功夫才能回位，结果抚顺方面嫌麻烦，把减压安全阀统统关死，免得它们跳起来。这在加拿大是不可思议的，哪个人胆敢这样做的话，当场开除的处分。所以我们的人都拒绝进厂工作，最后忘了是怎么解决的了。