مقدمه
پکیج طراحی فرآیند (Process Design Package یا PDP) شامل یک مجموعه جامع از مستندات و اطلاعات فنی است. که به تفصیل تمام جوانب طراحی و اجرای یک فرآیند صنعتی خاص را شرح می‌دهد. این مستندات برای مهندسان، مدیران پیمانکار و سهامداران پروژه بسیار حائز اهمیت است و تشکیل یک مرجع اصلی برای تمامی فعالیت‌ها و تصمیم‌گیری‌های مرتبط با پروژه را می‌دهد. و FEED نیز به معنای مهندسی پایه است. که پس از اتمام طراحی مفهومی یا مطالعه امکان سنجی انجام می شود. در این مرحله، قبل از شروع EPC (مهندسی، تدارکات و ساخت)، مطالعات مختلفی برای پی بردن به مسائل فنی و برآورد هزینه‌های اولیه سرمایه‌گذاری انجام می‌شود. این کار معمولاً به عنوان یک قرارداد اختیاری یا از طریق مناقصه با پیمانکاران EPC بسته می شود. کار FEED در مورد یک پروژه بزرگ مانند کارخانه LNG حدود 1 سال طول می کشد.
در واقع FEED یا Front End Engineering Design به بخشی از طراحی پایه فرایند گفته می شود. که پیش نیاز طراحی تفصیلی در بسیاری از واحدهای فرایندی است. در واحدهای بزرگ فرایندی “FEED” نقش مهمی در شکل گیری طراحی تفصیلی بازی می کند.
FEED
FEED یک مرحله مهندسی اولیه است که مهندسان قبل از انجام طراحی دقیق، نقشه مهندسی اولیه را انجام می دهند. این مرحله درست بعد از طراحی مفهومی اما قبل از ترسیم مهندسی دقیق در مدیریت پروژه می آید. مطالعات مختلفی به عنوان بخشی از FEED برای تعیین بودجه مورد نیاز برای پروژه انجام می شود. وظیفه انجام این مطالعه به یک پیمانکار EPC (مهندسی، تدارکات و ساخت و ساز) یا یک مشاور FEED اختصاص داده شده است. با این حال، در اغلب موارد، یک پیمانکار EPC مطالعه FEED را انجام می دهد، زیرا FEED توسط مرحله EPC دنبال می شود. بنابراین، یافته های FEED، که به عنوان بسته FEED شناخته می شود، برای اعطای قرارداد نیز EPC ضروری است.
PDP
در واقع در حالت کلی، بسته طراحی فرایند (PDP: PROCESS DESIGN PACKAGE) به معنای فعالیت‌هایی است که به منظور ارائه نقشه‌ها و اسناد مربوط به طراحی و ساخت از طرف ارائه دهنده تکنولوژی شامل:
- داده‌های اولیه طراحی (Basic design)
- نمودار جریان فرایند (PDP)
- نمودار لوله کشی و ابزار دقیق (P&ID)
- برگه اطلاعات فرایند تجهیزات + لیست تجهیزات
- لیست تجهیزات آزمایشگاهی (Laboratory)
- توضیحات اینترلاک
- چیدمان کارخانه و چیدمان کلی تجهیزات
- معیارهای طراحی ایمنی
- لیست سیالات و کلاس لوله کشی
- الزامات ابزار
ورودی‌های مورد نیاز و محصولات FEED
دقت پروژه FEED به ورودی های ارائه شده به پیمانکار مهندسی FEED بستگی دارد. تیم مهندسی که FEED را انجام می دهد به ورودی های مختلفی برای یک مطالعه موفق FEED نیاز دارد. این شامل:
محدوده کار مهندسی، گزارش مطالعات امکان سنجی، جزئیات محل پروژه، جزئیات استانداردها و دستورالعمل های عملیاتی، شیوه های فنی مشتری
تحویل‌های FEED شامل خروجی‌های مختلفی است که Front End Engineering Design در پایان مطالعه ارائه می‌کند.
-
طرح پلات نهایی
-
برگه های داده ابزار و شیر
-
MDS (برگ اطلاعات مکانیکی)
-
P&ID (نمودار لوله کشی و ابزار دقیق)
-
ترتیبات کلی نقشه های تجهیزات اصلی و لوله کشی اصلی.
-
برآورد هزینه
-
لیست خط
-
گزارش HAZOP
-
طرح اجرای پروژه، طرح HSE
-
فلسفه های عملیاتی
اجزاء و جزئیات پکیج طراحی فرآیند PDP
1.توصیف کلی فرآیند
هدف و دامنه، عملکرد کلی، تحلیل بازار و نیازها
2. نمودارهای فرآیند
نمودار جریان فرآیند (PFD)، نمودار کنترل (P&ID)
3. تعریف تجهیزات
شرح تجهیزات، معرفی سازندگان
4. مشخصات عملیاتی
شرایط محیطی، تابع کنترل
5. متریال و مواد ساخت
انتخاب مواد، گزارشات آزمایشات مواد
6. تجزیه و تحلیل ایمنی و زیست‌محیطی
تحلیل خطر و ارزیابی ریسک (HAZOP)، مطالعه اثرات زیست‌محیطی
7. محاسبات مهندسی
محاسبات حرارتی و موازنه جرم، شبیه‌سازی کامپیوتری
8. برآورد هزینه
تحلیل هزینه‌های اجرایی، برنامه‌های مالی
9. نحوه تست و راه‌اندازی
برنامه تست و راه‌اندازی، تست عملکرد
10.مستندسازی و نگهداری
سندهای نگهداری و تعمیر، مدارک آموزشی
کاربرد FEED در صنایع
طراحی مهندسی فرانت اند کاربرد خود را در صنایع مختلف به ویژه قبل از راه اندازی تاسیسات تولید دارد. در اینجا بخش هایی وجود دارد که از FEED در مراحل مختلف برنامه های خود استفاده می کنند.
-
ساخت و ساز
-
نفت و گاز
-
اتوماسیون
-
پردازش شیمیایی
-
صنعت فرآیند
-
تولید
-
EPC
-
EPCIC
-
طراحی تجهیزات
-
طراحی سیستم فرآیند
-
داروسازی
-
پتروشیمی ها
-
پالایش
-
طراحی خط تولید
PDP (برنامه‌ریزی توسعه پروژه)
برنامه‌ریزی توسعه پروژه (PDP) به طور کلی شامل مراحل زیر است:
-تعریف اهداف و نیازها:در این مرحله اهداف پروژه، نیازهای بازار و الزامات قانونی و محیطی مشخص می‌شود.
تجزیه و تحلیل فنی و اقتصادی: بررسی و تحلیل فنی و اقتصادی طرح‌های پیشنهادی برای اطمینان از قابلیت اجرا و سودآوری.
مطالعات اولیه: شامل بررسی‌های اولیه فنی، ارزیابی منابع و مواد اولیه و پیش‌بینی چالش‌های ممکن.
ارزیابی ریسک: شناخت و ارزیابی ریسک‌های پروژه شامل ریسک‌های مالی، فنی و محیطی.
تحلیل بازار: بررسی نیازهای بازار و پیش‌بینی تقاضا برای محصولات نهایی.
برنامه‌ریزی سرمایه‌گذاری: تخمین سرمایه لازم و تدوین برنامه زمان‌بندی برای تأمین مالی.
FEED (طراحی مهندسی مقدماتی)
طراحی مهندسی مقدماتی (FEED) مرحله‌ای است که جزئیات پروژه را پیش از مرحله اجرایی مشخص می‌کند و شامل موارد زیر است:
تدوین مشخصات فنی: تهیه مستندات فنی شامل مشخصات محصول، فناوری‌های مورد استفاده، و سیستم‌های مورد نیاز.
طراحی جزئیات: شامل دیاگرام‌های ساده (P&ID)، چیدمان تجهیزات و مشخصات ضروری برای تأسیسات.
تحلیل هزینه: تعیین هزینه‌های دقیق‌تر برای پروژه و تهیه پیش‌بینی‌های مالی.
مدیریت ریسک: در این مرحله، استراتژی‌های مدیریت ریسک برای جبران مشکلات احتمالی پیش‌بینی می‌شوند.
برنامه زمان‌بندی: تعیین زمان‌بندی دقیق‌تر برای مراحل اجرایی پروژه و کارهای مربوط به تأسیسات.
ایمنی و رعایت استانداردها: بررسی و پیاده‌سازی معیارهای ایمنی و انطباق با قوانین مربوطه
عملگرها و مزایا
ایجاد شفافیت: PDP و FEED باعث شفاف‌سازی و مستندسازی کلیه مراحل و نقاط ضعف و قوت پروژه می‌شوند.
کاهش ریسک: با شناخت بهتر ریسک‌ها و مشکلات احتمالی، می‌توان از بحران‌ها پیشگیری کرد.
بهینه‌سازی منابع: بهینه‌سازی استفاده از منابع مالی و انسانی را در پی دارند و به کاهش هزینه‌های پروژه کمک می‌کنند.
افزایش احتمال موفقیت: با طراحی جامع و دقیق، احتمال موفقیت پروژه‌های نوآورانه افزایش می‌یابد.
ارائه PDP و FEED برای طرح‌های نوآورانه و نوین در صنعت نفت و گاز پتروشیمی
در صنعت پتروشیمی، به دلیل نیاز به بهبود مستمر و تطابق با الزامات زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی، طرح‌های نوآورانه و جدید در مراحل PDP (بسته طراحی فرآیند) و FEED (طراحی مهندسی مقدماتی) نقش کلیدی ایفا می‌کنند. در زیر به برخی از این طرح‌ها و نوآوری‌ها اشاره می‌شود:
1. فرآیندهای سبز و پایدار
– طراحی فرآیندهای کاتالیستی: استفاده از کاتالیزورهای نوین و بهینه برای کاهش دما و فشار عملیات، منجر به مصرف انرژی کمتر و کاهش زباله‌های تولیدی می‌شود.
– استفاده از مواد اولیه تجدیدپذیر: تقویت تلاش‌ها برای تولید مواد اولیه پتروشیمی از منابع زیستی (مانند بیودیزل و الیاف طبیعی) به جای منابع فسیلی.
2. فناوری‌های پایش و کنترل پیشرفته
– پیاده‌سازی سیستم‌هایی برای نظارت بر عملکرد تجهیزات و بهینه‌سازی مصرف انرژی و مواد در زمان واقعی.
– سیستم‌های مدیریت داده: استفاده از تحلیل‌های پیشرفته و هوش مصنوعی برای پردازش داده‌های مربوط به عملکرد فرآیندها و شناسایی الگوهای بهینه.
3. ظرفیت‌سازی و مدلسازی دیجیتال
– مدلسازی دیجیتال و شبیه‌سازی: ایجاد مدل‌های شبیه‌سازی دقیق از فرآیندها به‌منظور تحلیل و بهینه‌سازی عملکرد، شناسایی نقاط ضعف و پیشنهاد اصلاحات.
– واقعیت مجازی و افزوده (VR و AR): استفاده از فناوری‌های واقعیت مجازی و افزوده برای آموزش کارکنان و تجزیه و تحلیل فرآیندها به‌صورت بصری و تعاملی.
4. طراحی فرآیندهای مدرن برای کاهش مصرف انرژی
– دما و فشار پایین: در برخی مواقع طراحی فرآیندهایی که با دما و فشار پایین‌تری کار می‌کنند، منجر به صرفه‌جویی در انرژی و هزینه‌ها می‌شود.
– سیستم‌های حرارتی و برودتی بازیافتی: بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های حرارتی و برودتی برای استفاده مجدد از حرارت ضایعات.
5. توسعه محصولات جدید و خاص
– پلیمرهای تخصصی و ترکیبی: طراحی فرآیندهایی برای تولید پلیمرهایی با خواص خاص و کارکردی به‌منظور پاسخ به نیازهای تخصصی بازار.
– محصولات بیولوژیکی: تولید محصولات بیولوژیکی از نظر زیست‌محیطی سازگار و با کمترین اثرات منفی.
6. طرح‌های مدیریت و حذف پسماند
– تجزیه و بازیافت زباله‌ها: طراحی فرآیندهای بازیافت برای استفاده مجدد از مواد زائد پتروشیمی و کاهش تولید زباله.
– استفاده از تکنیک‌های شیمیایی برای بازسازی: ایجاد روش‌های شیمیایی جدید برای بازیافت جزئیات به دست آمده از فرآیندها.
7. استانداردهای ایمنی و زیست‌محیطی ارتقا یافته
– طراحی با توجه به ایمنی از ابتدا (Safety By Design): طراحی فرآیندها و تجهیزات به گونه‌ای که ایمنی در سطح بالایی حفظ شود. این شامل شبیه‌سازی‌های ایمنی و ارزیابی خطرات می‌شود.
– روش‌های پیشرفته کاهش آلودگی: اعمال روش‌های نوآورانه برای کنترل و کاهش آلودگی ناشی از عملیات پتروشیمی.
