建廠先期概念設計

簡介

將以往眾多專案life cycle內所需用到之設計知識，有規律的整理至資料庫內，有效利用此設計經驗及知識，協助參與新廠設計專案之工程師，在不同專業領域能同步作業且符合多數之設計規範。如此一來，即可加速新廠設計效率，甚至以往細部設計階段才能產生設計決定，在先期設計階段就可產出，如材料選用、設備規格或廠房Layout等…，如圖一所示。要能達成以上之工作流程，需克服現行模式下所面臨之挑戰

圖一、 先期規劃設計工作流程

系統設計規範及資料管理不易

製程設計流程，需仰賴經驗豐富之資深工程師，使用不同製程模擬軟體，如熱交換器計算軟體、設備管線Sizing軟體及眾多不同之CAD軟體，最後方能產生流程圖PFD。在先期設計評估階段，又需配合能夠迅速產生不同之設計，作為評估之選項，如何能管理這設計選項，且在不同設計軟體間，提供一個共通的介面，將會是個挑戰。

初期設計概念傳達不易

一般而言，最佳的設計溝通工具，必須能夠視覺化，也就是3D Model，但初期設計評估階段，並無細部設計，相對3D Model更無法建立。

大宗材料初期估算不易

初期設計評估階段，Cost為重要評估參數，但細部設計未完成前，主要設備規格及材料數量，估算不易。

不同系統間之整合不易

除了系統間有設計介面存在，還需維持不同設計方案同步性，避免因版次不同所造成之設計錯誤。細部設計資料無法於初期提供。

Bentley FEED系統之解決方案

利用同步設計工作流程，在設計規範資料庫之導引下，可確保設計的正確性及即時性，如圖二所示。在此流程下

圖二、 Bently同步工程流程圖

• 製程工程師可迅速產生不同之設計Case，且完成模擬計算。
• 設備工程師可迅速完成關鍵設備之設計，如熱交換器。機械工程師亦可迅速產生相關設備之Data Sheets。
• 廠房Layout可依不同設計Case迅速產生。
• 建廠Cost可依初估之大宗材料，迅速算出建廠成本。

不同之設計案，在此工作流程下，可迅速產生且有清楚的評估指標，讓決策過程能精準有效率。此系統架構下，包含了三個主要之軟體AXSYS.Process、PlantWise及Integrating FEED，接著將分別介紹。

軟體一：Bentley AXSYS.Process for Conceptual Process Design

Bentley AXSYS.Process 能增加較多的設計評估案例，這將有益於降低建廠成本。此系統在Central化之設計資料庫導引下，可直接自動產生設備規格、圖面及製程之模擬結果。結合以往使用單位之最佳應用，可迅速獲得符合使用單位需求之PFDs及P&IDs。如圖三所示。

圖三、 Bentley AXSYS.Process - for process design

軟體二：Bentley PlantWise for 3D Conceptual Plant Design

Bentley PlantWise 能依PFDs及P&ID自動產生layout且能Auto Piping，快速產生3D layout，作為最佳化設計之檢討。如圖四所示。

圖四、 Bentley PlantWise for 3D conceptual design

軟體三：Bentley’s Approach for Integrating FEED Activities

為了整合眾多之設計工具，Bentley引進ISO 15926資料交換規範，建立整合介面，完成了不同設計環境之整合工作，如圖五所示。

圖五、 Bentley’s Approach to integrated FEED solution

結論

綜上所述，FEED系統於化工領域之成功經驗，帶來許多效益，包含

1. 3D視覺化廠房設計，清楚傳達設計構想，能更有效率溝通。
2. 對於概念設計階段，成功節省將近40%的時間。
3. 最佳管線設計，有效節省總成本約4%,。
4. 能夠在前期概念設計階段，就即時產生細部設計時之P&ID圖。