石油工程計量管理信息系統設計與開發

萬 利，王曉鄂

（中石化中原石油工程有限公司錄井公司，河南濮陽457000）

計量管理業務是企業生產管理中的重要組成部分。現今主要發達國家都把計量投入作為科技戰略性投入，國外大的油服公司普遍建立了計量信息化系統，實現了“就地精確測量”、“智能和互聯式測量”、“嵌入式和普及式測量”[1]。中國的計量管理系統建設起步較晚，中國石化集團公司最先在煉化板塊引入計量管理信息技術，金陵石化、天津石化等8家企業相繼建立了各自的計量管理信息系統，2011年發布了Q/SH 0381—2010《中國石油化工集團公司煉化企業計量管理信息系統技術規范》[2]。2016年針對油田板塊的《油田企業計量管理信息系統》[3]也已經開發完成。前些年，中石化工程板塊勝利工程[4]、江漢工程等單位也陸續開發了本單位的計量管理系統[5]。然而，這些軟件由于缺乏頂層設計，且受限于當時的開發技術和數據格式等原因，在功能和流程上不能滿足石油工程公司的整體管理需要。因此，有必要建立適用于石油工程板塊統一管理需要的計量管理信息系統，依靠信息化技術提升石油工程計量管理質量和效率。

1 石油工程板塊計量管理需求分析

1.1 石油工程板塊計量管理難點

1)專業跨度大、施工隊伍分布廣，現場計量管理難度大。中國石化集團石油工程公司的業務領域涵蓋地球物理、鉆完井、測錄井井下特種作業、海洋石油工程、油田綜合服務、工程建設設計與施工等。施工隊伍分布在國內560多個勘探區和海外38個國家，專業類型多、跨度大，市場分布廣、隊伍流動性強，計量器具種類和數量多，且調動頻繁。加之大量智能化的儀器儀表在施工現場的使用，很多石油專用計量器具的量值傳遞[6]和量值溯源能力存在空白。因此，石油工程板塊的現場計量管理工作難度非常大。

2)基層計量管理工作效率低。工程板塊的基層計量管理人員配備不足，多數都是兼崗，而且缺乏專業計量知識。目前，基層計量管理中信息收集、處理和傳遞多是依靠手工臺賬或簡單的電子表格形式，計量管理部門需要用大量的時間處理各種報表，采集到的信息很難做到規范、準確和及時，且無法提供信息查詢，信息的可靠性更是無法保證。

3)計量基礎數據管理不規范。計量數據來源于被測對象的計量檢測，經采集、分析處理、報表和反饋等環節，直到數據輸出，報告到有關部門。計量數據管理就是對這些環節的管理，而這些環節的關鍵就是基礎數據管理，也稱“數據中的數據”[7]。長期以來，由于專業和管理制度的差異，工程板塊各單位計量基礎數據存在定義不規范、數據標準不統一、格式千差萬別等問題。這些都使得數據在出具、統計、傳遞、使用、反饋等環節難以快速流轉，更無法實現數據共享。

1.2 石油工程板塊計量管理信息化建設目標

1)建設目標。建立既能在整個板塊內通用，又可在細分專業擴展的計量管理信息系統，達到計量工作流程信息化、計量數據統一共享化、計量人員操作簡單化。

2)建設范圍。覆蓋石油工程公司所有管理單位的計量管理層級。

1.3 需求分析

石油工程公司按照管理層級劃分，包括：石油工程公司總部、地區（專業化）公司（局級）、二級管理單位（處級）、基層計量管理單位等四個大的層級，各層級根據單位設置的不同又分為若干個小的層級。根據管理職責和實際工作需要，石油工程計量管理信息系統需求分析見表1所列。

表1 石油工程計量管理信息系統需求分析

2 計量管理信息系統設計

2.1 系統設計原則

1)靈活性。采用自主研發的可復用柔性構件的軟件技術開發平臺，系統主界面、系統管理模板等均可靈活配置，適用于企業機構等的動態重組，針對流程的轉變可以及時地調整，不需要重復開發。

2)易用性。具有良好的操作界面，使用方便、操作簡單，使普通操作人員可迅速掌握并熟練操作系統，滿足了石油工程公司基層計量管理人員的使用需要。

3)通用性。系統的功能模塊設計要覆蓋石油工程各級計量管理層主要管理業務，管理流程設計既要符合通用業務流程需要，又要支持用戶對于表單、窗體、報表等的自定義。

4)安全性和容錯性。保證數據安全一致，可靠性高。提供防篡改、備份和恢復功能，防止SQL注入攻擊；提供詳細的系統操作日志、Web服務軟件日志、系統操作管理后臺日志來保證系統的安全性；建立基于角色的權限分配機制，提供運行狀態的監控手段。支持系統主機、操作系統、網絡、數據庫長期平穩運行。

5)可擴展性。支持多個層面的可擴展性，能夠實現快速開發、重組、業務參數配置、業務功能二次開發等，使得系統可以支持企業未來不斷優化升級的管理需求。

6)開放性。具有標準的外部接口集成機制，依據標準的數據傳輸協議和數據格式，方便與外部系統集成共享，實現企業內數據有效聯通，避免信息孤島問題發生。

7)先進性。系統的設計開發應遵循標準化、模塊化、組態化，并具有前瞻性[3]，保證系統有良好的升級和功能擴充能力，能適應計量業務的變化和計算機技術的發展，并能保證系統較低的維護成本。

2.2 系統架構設計

系統采用基于MVC（model view controller）框架的J2EE技術設計開發，系統架構為解耦合的三層架構，如圖1所示，使用標準的JSON（java script object notation）及 XML（eXtensible markup language）數據包格式交互數據，應用主流數據庫Oracle 和 J2EE（java 2 platf or m enterprise edition）中間件以及HTML5（hyper text mark-up language）技術，并在系統的穩定性、可靠性、易用性、可擴展性等方面進行了強化設計。

圖1 石油工程計量管理信息系統架構示意

2.3 系統部署方式設計

針對石油工程板塊施工范圍廣、計量管理業務量大的特點，系統部署在多臺物理服務器和Web服務器上形成集群式應用，以此來提高并發能力，增加吞吐量，提高系統的數據處理能力，增加了服務的可用性，集群式部署方式如圖2所示。

2.4 管理業務標準化設計

以Q/SH 0100.1—2013《中國石油化工集團公司計量管理與考核規范》[7]和《石油工程計量管理辦法》的要求為依據，設計了計量人員取證管理、器具檢定管理等6大通用業務流程及20個關鍵性節點的信息化管理方案，實現了管理流程的統一化和信息化；建立了2個包括21類基礎數據的石油工程專業數據字典集，實現了數據的規范化和標準化管理及數據共享；設計了計量標準化管理通用角色權限，共4大層級8組，并支持個性化角色權限擴展，實現了管理業務通用、功能個性配置，充分滿足了各單位的不同需求。

3 系統主要功能模塊開發

石油工程計量管理信息系統是針對工程板塊計量管理需要設計開發的綜合管理軟件，包括法規體系文件管理、計量人員管理、計量器具管理、計量標準管理、實驗室管理、交流中心、通知管理、權限管理、基礎數據管理等9大功能模塊62個子模塊，系統功能模塊結構如圖3所示。該軟件國家軟件著作權登記號為2017SR496193。

3.1 首頁頁面結構及主要功能

系統首頁頁面由登錄入口、通知公告、政策法規查詢、交流中心、下載服務、系統幫助、計量業務相關機構的快速導覽等模塊構成。主要功能包括：通知公告的快速瀏覽；法規體系文件的快速模糊查詢、瀏覽、下載；交流中心的發帖信息、更新瀏覽；使用工具、操作手冊下載服務；國家計量局、各省市質量技術監督局等30個計量相關機構的快速訪問入口。

圖2 集群式部署方式示意

3.2 法規體系文件管理模塊主要功能

分類、分級管理國家法律法規、集團公司計量文檔、單位管理文檔；提供文檔的上傳、瀏覽、更新、檢索和下載等功能。

3.3 計量人員管理模塊主要功能

計量人員信息管理包括：錄入、查詢、證書查看、修改、刪除、導出Excel，臺賬數據模板的下載等；計量人員證書管理，證書到期和超期提示和預警；年度培訓計劃的一鍵生成、編輯、查詢、導出Excel等；人員按職稱、崗位等可視化圖表匯總展示。

3.4 計量器具管理模塊主要功能

計量器具按照通用和石油專用計量器具[8]分別建立臺賬，實現臺賬信息的分類、分級、分項管理、維護、編輯、統計、查詢、導出等；計量器具年度、月度檢定計劃的一鍵生成、編輯、查詢、導出等；器具分類統計的可視化圖表展示；計量器具配備率、受檢率/周檢率、周檢合格率的實時和階段統計匯總，待檢信息的提示等；計量器具檢定證書信息到期、超期提示和預警、功能限用器具提示等；計量器具的檢定、維修、更新改造、報廢等動態信息記錄及查詢等。

3.5 計量標準管理模塊主要功能

計量標準臺賬建檔管理，包括計量標準器具、主要配套設備、計量標準考核授權及開展的檢定項目等信息的錄入、查詢、更新、導出等；計量標準考核申請相關資料的自動生成、自主編輯等；計量標準考核申請、審批、上報等流程運行；標準考核（復審）信息的提示與預警；臺賬信息的匯總分析的可視化圖表展示。

圖3 系統功能模塊結構示意

3.6 實驗室計量管理模塊主要功能

實驗室臺賬信息建檔管理，包括實驗室人員、儀器設備、檢測能力、證書等數據的錄入、查詢、更新、導出等；實驗室評審/復審申請資料的自動生成、自主編輯等；實驗室評審/復審流程的線上審批等實驗室證書復審信息的提示與預警；實驗室臺賬信息匯總分析及可視化圖表展示等。

3.7 基礎數據管理模塊主要功能

基礎數據管理包括：計量管理網絡圖查詢、編輯、更新、上傳；各類基礎數據字典的查詢、添加、編輯、導出；通用字典數據的編輯、添加、導出；機構變動時各類臺賬數據的批量調撥。

3.8 權限管理模塊主要功能

權限管理包括：組織機構信息建檔和維護；在組織機構框架下系統用戶的查詢、添加、修改、刪除、密碼維護、導出等；用戶角色的查詢、添加、刪除等；系統模塊功能權限字段；用戶或角色可操作性權限維護等。

4 應用情況

自2017年4月起，該系統先后在石油工程公司所有管理單位全面上線運行。目前系統用戶總數1 039個。管理器具達2 100種共59 162件、人員信息1 543人共46 000個數據項、計量標準信息123條共14 000個數據項、實驗室信息36條共8 700個數據項。

系統的成功應用健全了石油工程公司的計量管理網絡，帶來了石油工程公司計量管理模式的變革，實現了計量信息管理的規范化和網絡化，使計量管理工作效率和管理的精細化程度得到顯著提高。

1)以文件管理為例。以往從工程公司總部行文經逐級下發，至少需要20多天時間，而且還不能保證覆蓋到所有目標用戶，且文件在流轉過程中還會存在人為的解讀誤差。系統建成之后，文件通過網絡發布，利用系統的通知管理功能可以定時、定點（目標用戶）發布，用戶可通過消息提示及時接收信息，系統自動記錄用戶瀏覽情況，用戶還可通過交流模塊進行線上交流。對于總部計量主管來說，文件從頂層發布到末端用戶最快只需要十幾分鐘就可以獲得反饋。

2)以計量器具管理為例。中石化中原石油工程公司共有計量器具5 600余件、1 200余種，每年計量器具管理的工作量及難度非常大。僅器具檢定計劃就至少需要經過15個環節，器具送檢過程又需要經過層層審批，最后的送檢結果再逐級上報，業務流轉十分緩慢。器具檢定情況定期統計匯總工作量大、易疏漏，而器具超檢期服役會影響工程施工質量，縮短器具使用壽命，增加工程事故的發生風險。計量系統上線之后，器具檢定計劃、器具送檢單據根據臺賬生成，器具送檢流程線上審批，匯總、統計也是一鍵生成，環節簡化、數據準確，上級管理層可以實時查看器具臺賬、檢定計劃、送檢運行情況、檢定結果等，信息無需層層上報，管理可以從頂層直接到基層，系統具有數據的分類統計和可視化圖表展示功能。系統可根據臺賬生成器具檢定情況的提示和預警，以便管理控制，根據工期及時送檢或安排調換。系統在中石化中原石油工程公司上線運行一年多，避免了800余件器具超檢期服役，延長了100余件器具的使用壽命、至少規避了5起工程施工事故的發生，保證了施工質量，提高了顧客滿意度。

系統上線以來，經過一年多的運行，用戶普遍反映該系統設計先進、運行平穩、界面友好、操作簡單、可擴展性、適應性、安全性強，沒有出現過宕機及數據丟失現象，取得了良好的應用效果。

5 結束語

石油工程計量管理信息系統的開發和應用改變了中石化石油工程公司的計量管理方式，建立了計量人員、計量器具、計量標準、實驗室臺賬，形成了工程公司企業級的信息數據庫，實現了石油工程板塊計量管理信息的動態管理。解決了工程板塊長期存在的計量管理難度大、基層管理工作效率低、基礎數據標準不統一的主要技術難題。有效減輕了各層級的工作強度，加快了管理業務處理速度，并且有助于管理層實行關鍵流程管控，能夠有效地節約生產、管理成本，避免工程復雜情況的發生，降低事故的發生率。該系統的應用使工程板塊的管理效率明顯提升，社會及經濟效益十分顯著。