油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用

王軍鋒，李錄兵，辛 盛，王建龍，刁海勝

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

智能油化工程

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用

王軍鋒，李錄兵，辛 盛，王建龍，刁海勝

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

本文通過(guò)將二維碼識(shí)別技術(shù)結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入設(shè)備資產(chǎn)管理，以設(shè)備臺(tái)賬管理為核心，以設(shè)備日常運(yùn)維管理為基礎(chǔ)，以設(shè)備預(yù)防性、預(yù)警性管理為重點(diǎn)，以設(shè)備計(jì)劃性、項(xiàng)目性管理為依托，以設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)級(jí)為導(dǎo)向，建立一個(gè)系統(tǒng)化、立體化、動(dòng)態(tài)化的設(shè)備管控體系，將原來(lái)靜態(tài)的、片面的設(shè)備臺(tái)賬管理上升到動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)化的設(shè)備健康檔案管理，將原來(lái)事后搶救、疲于奔命式的設(shè)備管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防性、預(yù)警性的設(shè)備管控，并與預(yù)算管理、物資管理實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，將設(shè)備管理統(tǒng)一納入公司價(jià)值鏈管理之中，對(duì)設(shè)備全生命周期進(jìn)行規(guī)范化、流程化、痕跡化、智能化管理，不斷提升設(shè)備健康水平，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，支撐保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

油氣生產(chǎn)；物聯(lián)網(wǎng)；資產(chǎn)管理

設(shè)備管理是以企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)為依據(jù)，通過(guò)一系列的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織措施，對(duì)設(shè)備的全過(guò)程進(jìn)行科學(xué)管理，即實(shí)行從設(shè)備的規(guī)劃工作起直至報(bào)廢的整個(gè)過(guò)程的管理。這個(gè)過(guò)程一般可分為前期管理和使用期管理兩個(gè)階段。設(shè)備的前期管理是指設(shè)備在正式投產(chǎn)運(yùn)行前的一系列管理工作，設(shè)備在選型購(gòu)置時(shí)，應(yīng)進(jìn)行充分的交流、調(diào)研、比較、招標(biāo)和選型，加強(qiáng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，充分考慮售后技術(shù)支持和運(yùn)行維護(hù)，選用綜合效率高的技術(shù)裝備。

某油田油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)管理的方法、理念都很成熟，但由于管理軟件缺乏實(shí)時(shí)有效的管控手段，導(dǎo)致當(dāng)前設(shè)備管理及物料管理存在好多問(wèn)題，具體表現(xiàn)在：

（1）現(xiàn)有系統(tǒng)的物資計(jì)劃管理業(yè)務(wù)只覆蓋到作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)下屬各組室各井區(qū)的需求計(jì)劃填報(bào)需要通過(guò)傳統(tǒng)的EXCEL表格進(jìn)行收集、匯總，工作效率較低；

（2）各生產(chǎn)單位的物資領(lǐng)用流程還需要通過(guò)手工填報(bào)和人工簽字的方式進(jìn)行。

（3）庫(kù)存管理業(yè)務(wù)也只包含到料庫(kù)一級(jí)，對(duì)于作業(yè)區(qū)下屬的組室、井區(qū)的庫(kù)房管理，還需要依靠電子表格進(jìn)行管理。

（4）設(shè)備管理粗放，未實(shí)現(xiàn)設(shè)備管生命周期管理。

設(shè)備完全出庫(kù)后，運(yùn)行于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的物資設(shè)備，除去抽油機(jī)、鍋爐等一些大型設(shè)備有ERP管理外，其余的都靠各單位用手工臺(tái)賬或者EXCEL電子表格進(jìn)行單機(jī)管理。粗放的設(shè)備管理形式，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)依靠人為經(jīng)驗(yàn)判斷，故障現(xiàn)象層出不窮；生產(chǎn)單元設(shè)備采購(gòu)及領(lǐng)用依靠人工審批，速度慢，時(shí)間長(zhǎng)；設(shè)備臺(tái)賬缺失或臺(tái)賬記錄不健全，未及時(shí)更新；設(shè)備定期工作執(zhí)行不規(guī)范，應(yīng)做不做，做未做好現(xiàn)象比較普遍；點(diǎn)檢管理不到位，無(wú)法根據(jù)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)防性管理；重結(jié)果管理，輕過(guò)程管控，重事后搶救，輕事前預(yù)防，設(shè)備健康水平始終難以得到提升；各項(xiàng)設(shè)備管理活動(dòng)相互獨(dú)立，無(wú)法在設(shè)備檔案中集中反映，無(wú)法建立設(shè)備健康檔案；設(shè)備管理沒(méi)有與物資管理、預(yù)算管理關(guān)聯(lián)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈管理等，難以滿足采油廠快節(jié)奏、精細(xì)管理的需要。

面對(duì)這些問(wèn)題，為了解決設(shè)備管理存在的空檔期，在設(shè)備管理中亟需建立一套切實(shí)有效的管理軟件來(lái)支撐現(xiàn)實(shí)中的管理工作。該項(xiàng)目需要結(jié)合當(dāng)前比較流行并且安全可靠的技術(shù)來(lái)解決上述管理中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保了設(shè)備資產(chǎn)管理的有效性、及時(shí)性與可控性，以達(dá)到設(shè)備資產(chǎn)全生命周期內(nèi)的信息可查可控，實(shí)時(shí)追蹤設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，減免設(shè)備因管理疏忽導(dǎo)致?lián)p壞、降低使用壽命的可能。

通過(guò)將二維碼識(shí)別技術(shù)結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入設(shè)備資產(chǎn)管理[1，2]，以設(shè)備臺(tái)賬管理為核心，以設(shè)備日常運(yùn)維管理為基礎(chǔ)，以設(shè)備預(yù)防性、預(yù)警性管理為重點(diǎn)，以設(shè)備計(jì)劃性、項(xiàng)目性管理為依托，以設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)級(jí)為導(dǎo)向，建立一個(gè)系統(tǒng)化、立體化、動(dòng)態(tài)化的設(shè)備管控體系，將原來(lái)靜態(tài)的、片面的設(shè)備臺(tái)賬管理上升到動(dòng)態(tài)的、系統(tǒng)化的設(shè)備健康檔案管理，將原來(lái)事后搶救、疲于奔命式的設(shè)備管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防性、預(yù)警性的設(shè)備管控，并與預(yù)算管理、物資管理實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，將設(shè)備管理統(tǒng)一納入公司價(jià)值鏈管理之中，對(duì)設(shè)備全生命周期進(jìn)行規(guī)范化、流程化、痕跡化、智能化管理，不斷提升設(shè)備健康水平，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，支撐保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3-5]。

1 總體設(shè)計(jì)方案和技術(shù)實(shí)施過(guò)程

1.1 軟件設(shè)計(jì)

通過(guò)一套軟件，從在線端到移動(dòng)端共同配合，形成設(shè)備管理從采購(gòu)到報(bào)廢全過(guò)程監(jiān)控體系（見(jiàn)圖1），并且連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量及維護(hù)質(zhì)量大數(shù)據(jù)，明確分析出設(shè)備質(zhì)量參數(shù)。

系統(tǒng)采用基于Java EE技術(shù)體系的ePlanet3.0技術(shù)平臺(tái)，本平臺(tái)完全遵循SOA開發(fā)模式設(shè)計(jì)。將數(shù)據(jù)訪問(wèn)及業(yè)務(wù)邏輯集中部署在油田公司的服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一部署，并通過(guò)服務(wù)頁(yè)面發(fā)布應(yīng)用接口。服務(wù)頁(yè)面采用DIV+CSS架構(gòu)。客戶端則無(wú)需安裝任何程序，通過(guò)瀏覽器（IE8.0 以上版本、Chrome、Safari、Firefox等主流瀏覽器）即可使用系統(tǒng)，若本平臺(tái)需要使用在線Office進(jìn)行操作，需要使用Office客戶端插件，使軟件的維護(hù)與升級(jí)簡(jiǎn)便，用戶使用系統(tǒng)不依賴于地理位置和時(shí)間限制，操作簡(jiǎn)單方便。

系統(tǒng)框架采用模塊化設(shè)計(jì)，包括：界面表現(xiàn)層模塊、系統(tǒng)服務(wù)層模塊、平臺(tái)框架層模塊、工作流引擎模塊以及擴(kuò)展接口服務(wù)層模塊五大部分：

（1）界面表現(xiàn)層：向應(yīng)用系統(tǒng)用戶界面層提供統(tǒng)一的界面組件，如Office導(dǎo)入導(dǎo)出模塊等。系統(tǒng)用戶界面可以直接調(diào)用此類模塊來(lái)完成對(duì)應(yīng)的客戶對(duì)界面操作需求，而不用自己重新實(shí)現(xiàn)。

（2）系統(tǒng)服務(wù)層：向應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能層提供基礎(chǔ)功能和服務(wù)，包括統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一授權(quán)、統(tǒng)一消息、統(tǒng)一數(shù)據(jù)安全等。應(yīng)用系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能邏輯時(shí)，通過(guò)對(duì)上述模塊進(jìn)行調(diào)用實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求并且通過(guò)數(shù)據(jù)交互對(duì)象自動(dòng)映射界面表現(xiàn)層所需要的JSON格式數(shù)據(jù)對(duì)象。

（3）工作流引擎：工作流引擎用來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)層業(yè)務(wù)邏輯之間的流轉(zhuǎn)規(guī)則與關(guān)系，是系統(tǒng)服務(wù)層業(yè)務(wù)邏輯流轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器，可以方便的對(duì)流程進(jìn)展情況進(jìn)行管理與監(jiān)控，并且可以在必要時(shí)候用最小的代價(jià)恢復(fù)流程狀態(tài)以及使用最小的代價(jià)變更流程的步驟，大大降低系統(tǒng)擴(kuò)展以及業(yè)務(wù)變更的成本。

圖1 ePlanet3.0平臺(tái)的架構(gòu)圖

（4）平臺(tái)框架層：平臺(tái)框架層并不直接實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，而是為業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)平臺(tái)，使相關(guān)的業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化、規(guī)范化。包括系統(tǒng)日志與緩存、業(yè)務(wù)規(guī)則引擎、加密解密組件、通用功能組件、索引檢索引擎、數(shù)據(jù)訪問(wèn)引擎、權(quán)限管理服務(wù)、異常處理組件等。

（5）擴(kuò)展接口服務(wù)：擴(kuò)展接口服務(wù)內(nèi)部主要以插件化原則為標(biāo)準(zhǔn)，制定接口規(guī)則，集成業(yè)務(wù)邏輯層與平臺(tái)層相關(guān)業(yè)務(wù)服務(wù)與數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)統(tǒng)一的調(diào)用方式與嚴(yán)密的安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)外提供系統(tǒng)服務(wù)。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則

1.2.1 先進(jìn)性 設(shè)備選型要求達(dá)到一定的先進(jìn)性：未來(lái)5～10年，關(guān)鍵設(shè)備不會(huì)被淘汰，設(shè)備性能仍能滿足系統(tǒng)正常使用的需求。

1.2.2 高可用性 服務(wù)器采用雙機(jī)熱備的模式部署，在其中一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障的情況下，不影響系統(tǒng)的正常使用。

1.2.3 可靠性 系統(tǒng)設(shè)計(jì)部署，包含災(zāi)備策略，當(dāng)遇到不可抗力使系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，可方便快捷地通過(guò)災(zāi)備恢復(fù)策略恢復(fù)系統(tǒng)，并且不會(huì)造成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)丟失等惡性后果。

1.2.4 擴(kuò)展性 系統(tǒng)設(shè)備選型預(yù)留冗余擴(kuò)展空間，通過(guò)增加內(nèi)存、CPU、硬盤等組件的方式可以快速擴(kuò)展硬件性能

1.2.5 安全性 通過(guò)數(shù)據(jù)加密等方式加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

2 系統(tǒng)具體功能設(shè)計(jì)

2.1 在線端總體模塊

油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、設(shè)備管理系統(tǒng)建設(shè)和系統(tǒng)移動(dòng)客戶端建設(shè)三部分。

設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)：設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)字化設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、設(shè)備檔案、設(shè)備安裝信息、設(shè)備調(diào)試信息、設(shè)備維修保養(yǎng)信息、設(shè)備資產(chǎn)化數(shù)據(jù)（關(guān)聯(lián)物資系統(tǒng)及ERP）、報(bào)廢設(shè)備臺(tái)帳、備品備件庫(kù)等；設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)主要分成靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源于物資系統(tǒng)及ERP系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)從計(jì)劃、采購(gòu)、合同、入庫(kù)過(guò)程數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源于設(shè)備資產(chǎn)管理活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)，如設(shè)備安裝、調(diào)試、點(diǎn)檢、運(yùn)維等。

設(shè)備在線管理系統(tǒng)建設(shè)：設(shè)備檔案管理、設(shè)備安裝信息管理、設(shè)備調(diào)試記錄及參數(shù)配置記錄、設(shè)備維修保養(yǎng)計(jì)劃/記錄、設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備報(bào)廢、備品備件庫(kù)管理、備品備件臺(tái)帳、出入庫(kù)管理等。

2.2 移動(dòng)端功能設(shè)計(jì)

設(shè)備管理系統(tǒng)移動(dòng)客戶端建設(shè)：移動(dòng)客戶端通過(guò)在線版功能和移動(dòng)客戶端功能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)線上線下一體化管理。另外結(jié)合移動(dòng)客戶端GPS定位、拍照取證、數(shù)據(jù)離線存儲(chǔ)等功能優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)設(shè)備資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)信息進(jìn)行全過(guò)程記錄和痕跡化管理。移動(dòng)客戶端功能主要包括：日常點(diǎn)檢、定期保養(yǎng)、設(shè)備維修、設(shè)備檢定、隱患上報(bào)、數(shù)據(jù)同步六大模塊。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果展望

3.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

系統(tǒng)自2016年10月在某采油廠上線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了全廠油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的全生命周期管理。梳理導(dǎo)入庫(kù)存信息共23 580項(xiàng)，包括數(shù)字化組：液位計(jì)、電腦；修井組：管閥配件；設(shè)備組：注水泵、輸油泵；工程組：穩(wěn)流配水。料庫(kù)期初庫(kù)存：13 650項(xiàng)；井區(qū)期初庫(kù)存：5 011項(xiàng)；數(shù)字化組室期初庫(kù)存：400項(xiàng)；組織機(jī)構(gòu)：1 146項(xiàng)；系統(tǒng)用戶：1 550項(xiàng)；系統(tǒng)角色：9項(xiàng)；數(shù)據(jù)字典：670項(xiàng)；庫(kù)房信息：13項(xiàng)；罐信息：532項(xiàng)；井信息：6 987項(xiàng)；外部單位：1 143項(xiàng)；物資分類：35 663項(xiàng)；物資編碼：131 485項(xiàng)；物資價(jià)格：25 843項(xiàng)。審批流程：12項(xiàng)。

3.2 效果展望

3.2.1 實(shí)現(xiàn)了井區(qū)與作業(yè)區(qū)之間需求計(jì)劃和領(lǐng)料申請(qǐng)的無(wú)紙化辦公，提高了審批效率 實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)單元到作業(yè)區(qū)的物資領(lǐng)用申請(qǐng)及撤銷流程，通過(guò)網(wǎng)上的流程審批實(shí)現(xiàn)了“物料領(lǐng)用申請(qǐng)及撤銷過(guò)程的重建”，進(jìn)一步合理簡(jiǎn)化和合理深化物料管理工作流程，形成了逐級(jí)負(fù)責(zé)、縱橫交叉的空間立體管理體系，提高了物資領(lǐng)用申請(qǐng)審批效率。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)管理信息化，實(shí)時(shí)化 動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)物料狀態(tài)，有計(jì)劃的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行管理，點(diǎn)檢、保養(yǎng)、檢定，根據(jù)不同設(shè)備設(shè)置不同周期，提前報(bào)警，并現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，確保設(shè)備保養(yǎng)、檢定到位，從源頭上杜絕設(shè)備點(diǎn)檢、保養(yǎng)、檢定走馬觀花，甚至虛假資料現(xiàn)象。

3.2.3 庫(kù)存管理，實(shí)時(shí)，客觀的在線顯示了庫(kù)存狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)盤庫(kù) 全廠每次盤庫(kù)，物資管理部門為了做到來(lái)源清、去向明，核實(shí)庫(kù)存，確保ERP系統(tǒng)物資模塊、財(cái)務(wù)賬、統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)，“帳、卡、物”，“三對(duì)口”。需要耗費(fèi)大量的人力物力，時(shí)間緊，工作量大，通過(guò)該系統(tǒng)，所有設(shè)備從計(jì)劃、合同、入庫(kù)、領(lǐng)料、安裝、運(yùn)行、報(bào)廢是一個(gè)閉環(huán)管理，系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)、客觀的顯示庫(kù)狀態(tài)。

3.2.4 設(shè)備選型及服務(wù)商維護(hù)質(zhì)量標(biāo)定 在應(yīng)用一段時(shí)間后，可以對(duì)設(shè)備應(yīng)用情況進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，可以確認(rèn)不同生產(chǎn)廠家、不同設(shè)備的維護(hù)周期、維護(hù)質(zhì)量以及生產(chǎn)質(zhì)量等，定性的指導(dǎo)采油廠設(shè)備安裝選型，服務(wù)商維護(hù)質(zhì)量標(biāo)定等。

［1］馬鳴，李海波.基于Android的二維碼的生成與識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，8（26）：6353-5356.

［2］林宇洪，胡連珍，等.基于二維碼的農(nóng)超對(duì)接供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，27（6）：83-87.

［3］胡連珍，林敏敏，李正紅.物流配送車載定位儀及裝卸記錄儀的設(shè)計(jì)［J］.雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，16（3）：42-45.

［4］趙雅文.SOA 框架及產(chǎn)品介紹［J］.科技風(fēng)，2016，（6）：31-32.

［5］中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司.東方地球物理公司條碼ERP集成解決方案介紹［R］.2017.

TP315

A

1673-5285（2017）11-0126-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.029

2017-10-20

王軍鋒，男（1975-），油田開發(fā)高級(jí)工程師，2000年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)任長(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠數(shù)字化與科技信息中心主任，從事油田開發(fā)、科技管理和油田數(shù)字化建設(shè)工作。