石油行業QHSE管理系統的研究與實現

摘" 要：隨著QHSE管理技術在石油企業的發展與完善，產生大量分散的數據和業務邏輯，造成信息化管理相對困難。該文討論并設計、實現一種石油行業QHSE綜合管理系統，應用成熟的微服務技術和數據治理技術，使大量離散的數據和業務服務得以相互聯動以實現共享，為QHSE管理的科學決策提供依據，解決目前公司QHSE管理過程中普遍存在的關鍵問題。

關鍵詞：QHSE；管理系統；數據治理；微服務；石油

中圖分類號：TE48" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）11-0046-04

Abstract： With the development and improvement of QHSE management technology in petroleum enterprises， a large number of scattered data and business logic are produced， which makes information management relatively difficult. In this paper， a QHSE integrated management system for petroleum industry is discussed and implemented， which applies mature micro-service technology and data governance technology to make a large number of discrete data and business services interact with each other to realize sharing， which provides a basis for scientific decision-making of QHSE management and solves the key problems commonly existing in the process of QHSE management.

Keywords： QHSE; management system; data governance; microservice; petroleum

建設QHSE綜合管理系統是信息化時代提升生產安全管理能力的發展要求；是貫徹落實關于“深入實施工業互聯網創新發展戰略”，工信部與應急管理部關于加快“工業互聯網+安全生產”建設要求，以及中石油“數字化轉型，智能化發展”的工作部署。

中國石油集團川慶鉆探工程有限公司（以下簡稱“川慶公司”）作為中油技服唯一的數字化轉型試點企業，急需構建QHSE綜合管理系統，實現“質量、健康、安全、環境”四大業務數據信息化，結合大數據分析加強安全生產的感知、監測、預警、處置和評估能力，加速安全生產從靜態分析向動態感知、事后應急向事前預防、單點防控向全局聯防的轉變，提升油田技術服務生產安全管控水平。

本文以川慶公司的QHSE綜合管理系統建設為例，研究并實現了一個QHSE綜合管理系統。

1" 亟待解決的具體問題

1.1" 數據匯聚

目前公司大量的QHSE管理過程數據沒有建立規范統一的數據庫，紙質或不系統的數據較難進行分析和再利用，傳輸效率也較低，通過建立統一的系統可以讓數據發揮更大的價值。同時，已建的應用系統是不同部門、不同層級自行開發的，數據標準不一，數據質量難以保證，無法匯聚同類數據，需要綜合性系統集成融合已建系統的數據。

1.2" 數據共享

目前公司下轄多個二級單位，各二級單位的業務部門根據自身業務需求開展了大量信息化項目的建設，各系統之間數據壁壘較深，數據共享困難。一是各二級單位QHSE部門與其他業務部門的數據共享，比如QHSE管理部門與質量安全管理、設備運行管理、鉆井和應急救援等部門；二是跨單位的數據共享，比如各二級單位的QHSE部門之間數據共享和公司與各二級單位之間的數據共享。缺少公司級統籌規劃建設QHSE系統，由各二級單位或部門自行建設，導致數據重復填報，造成數據冗余和資源浪費，同時數據一致性弱，完整性差。

1.3" 數據應用

單一業務系統形成的數據孤島問題導致數據單一，除了當前領域的數據統計和圖表展示，無法開展多維度數據聯合分析、評價，無法覆蓋公司QHSE體系多層次的管理要求。

2" 系統應用架構設計

本文以公司的QHSE綜合管理需求為基礎，將系統的功能分為基礎管理、工業安全管理、質量管理、環境管理、健康管理、體系遵從性、事故事件管理、能源監控管理、計量器具管理、危化品管理和QHSE數據可視化11個功能子系統。

這些功能模塊從邏輯上包括4個層面的應用。一是信息服務平臺，包括信息門戶、信息安全保障體系、石油行業政策法規和標準規范，其中信息安全保障體系、石油行業政策法規和標準規范作為QHSE綜合管理系統的支撐體系，信息門戶為用戶應用提供統一信息門戶。二是基于數倉的應用，包括系統基礎管理和數據可視化模塊。三是9個業務模塊，分別為工業安全管理、質量管理、環境管理、健康管理、體系遵從性、事故事件管理、能源監控管理、計量器具管理和危化品管理。四是與系統相關的其他基礎應用，包括公司ERP系統、生產經營系統等。

3" 系統功能架構設計

通過繼承已建系統和開發新功能模塊，建設公司數據中心開展數據融合共享，助力公司“數字化轉型，智能化發展”：以信息、數據為驅動，實現快速編排、組合服務及服務可重用、服務敢試錯，降低前端應用建設成本，為流程創新、業務創新和管理創新提供支撐。基于以上討論，本文提出了基于微服務架構的石油業務QHSE管理應用的建設。首次在QHSE業務中利用低耦合、高內聚的微服務信息系統技術架構搭建全公司級統一的綜合管理系統。

3.1" 系統整體功能架構

基于微服務架構，系統整體功能價格按照集成開發工具、服務運行環境、應用管理、外部接口和持續交付等維度劃分。系統主要由集成開發工具、注冊中心、服務中心、監控中心、認證中心、網關、服務運行環境和系統監控報警等部分構成。

3.2" 平臺技術路線

為實現平臺整體功能，并且能夠持續跟進業界的技術發展趨勢，需要有一個成熟且發展性較好的技術架構予以支撐。而為了實現以上功能要求，則需要集成多項較為成熟技術。

首先，本項目前端框架采用Vue-Vben-Admin。這是一個基于 Vue3.0、Vite、 Ant-Design-Vue、TypeScript 的前端解決方案，目標是為開發中大型項目提供開箱即用的解決方案。包括二次封裝組件、utils、hooks、動態菜單、權限校驗和按鈕級別權限控制等功能，能無縫連接前端view和數據層model，并能夠流暢地服務于web頁面的中后臺業務。

其次，建立以Spring Boot和Spring Cloud Neflix為核心的微服務容器，即微服務的運行環境。微服務容器的基本能力可以劃分為2個部分，第一部分是很多系統都需要的基礎能力，主要是日志、異常和文檔等功能；第二部分是微服務框架的核心能力，主要解決微服務架構中的基本問題，如負載均衡、RPC、服務注冊與發現等。

最后，在微服務框架基礎之上建立業務邏輯層，即提供基礎管理、工業安全管理、質量管理、環境管理、健康管理、體系遵從性、事故事件管理、能源監控管理、計量器具管理、危化品管理和QHSE數據可視化11個模塊的所有業務微服務應用邏輯。

4" 數據管理技術在QHSE綜合管理系統中的應用

前文描述了本項目的應用框架和技術框架，確定了項目總體技術方案和實現技術選型。但就本項目而言，還有關鍵問題未解決，即在本文第1部分提到的：QHSE綜合管理系統中體系數據來源廣，數據不標準，數據共享難和利用難。為解決這些問題，基于現有安全監督大數據庫，將隱患違章數據與QHSE體系審核要素相結合，完成QHSE管理體系全要素問題分析，并提出對應改進措施，形成基于QHSE管理體系的安全監督大數據應用技術，實現監督數據分析視角從表象問題向管理追溯的轉變，發揮監督數據對作業現場運行管理、風險管控的指導作用，深入剖析問題出現原因，追溯現場QHSE管理問題，形成基于QHSE管理體系的安全監督大數據分析報告，指導安全監督工作，切實提升現場安全管理水平。數據收集及處理過程如圖1所示。

4.1" 數據對標分析

在數據應用部門提出數據分析維度需求后，數據分析部門指定相關分析方案，數據采集部門通過人工或者自動化系統獲取原始數據，數據分析部門依據QHSE管理體系審核要素，完成原始數據與對應審核體系要素的標注，根據標注后的數據集，再根據需求進行數據提取、分析處理和評估，找出QHSE管理體系各要素問題在作業現場的具體表現形式，即每項數據對應QHSE管理體系要素在作業現場具體的表現實例。

4.2" 可視化分析

原始數據在數據分析部門進行對標分析處理后，第二步工作就是根據數據集在作業現場具體的表現實例，深入剖析問題出現原因，采用魚骨圖、思維導圖和數據關聯等方式，對應各要素問題在作業現場的具體情況進行QHSE管理問題追溯，獲得表象問題與管理問題的對應關系。緊密結合作業現場風險和生產實際，將大量數據與QHSE管理評審體系要素進行對比研究，提出針對性建議，有效保障現場安全作業，從而達到為生產（工程）服務的目的。

隨著數據分析更加深入，進一步拓展數據分析層次及維度，更好地反映作業現場本質問題，實現對現場風險的預警分析來減小作業風險，使管理人員作出更好的決策，還提高了整個作業現場數據的準確性、質量和有效性。

5" 系統功能模塊的設計和實現

QHSE綜合管理模塊是一個綜合性大平臺，并且在不斷擴展，包括基礎管理模塊、工業安全模塊、質量模塊、環境管理模塊、健康管理模塊和數據可視化模塊等。

5.1" 基礎管理模塊

具有用戶登錄管理、權限分配控制、流程管理和信息查詢等功能。權限部分分為菜單權限和數據權限，其中數據權限類型分為公司級、部門級和室組級3個級別，不同級別的用戶能訪問的數據具有嚴格的界限。不同業務管理流程可自定義配置，各種業務數據、政策法規和標準規范信息可自定義查詢和搜索。

5.2" 工業安全模塊

系統具有危險化學品管理、交通運輸管理、消防管理、隱患違章管理和井場出入安全管理等模塊。系統實現了危險化學品流轉過程監控、采集道路風險點向交通運輸作業實時語音播報提醒、消防傳感器多維度報警、現場隱患違章自動識別和井場出入人員檢查等功能，保障公司機關和現場的人身安全和作業安全，強化對現場基礎安全信息的感知能力，實時更新現場情況，滿足公司及各部門、鉆井現場各層級對安全基礎信息實時了解追蹤的需求，強化對其管控的能力。

5.3" 質量管理模塊

系統具有標準規范管理、設備質量管理等模塊。標準規范管理模塊對公司企業標準進行修訂、審查和發布管理。設備質量管理模塊通過對設備的維修、保養、檢測和檢驗等全生命周期進行管理，結合企業標準，實現了設備評級降級、設備報廢等功能。系統實現了公司對質量隱患排查、質量風險管控的需要。

5.4" 環境管理模塊

系統分為鉆試修環境風險防控模塊、廢棄物資源利用、廢棄物轉運安全和能源管控業務模塊，結合芯片、二維碼和數據采集終端等物聯網技術實現數據的自動化采集和快速錄入，幫助公司環境部門實現了風險防控、廢棄物安全轉運與資源利用和能源監控等目標。

5.5" 健康管理模塊

通過體檢醫院端數據上傳、辦公場所智能醫療設備數據直傳和員工微信端/APP自行錄入3種方式實現員工健康信息的采集和錄入。系統具有檔案管理、健康指標、在線問診、遠程問診、健康知識、視頻常識科普和職業健康碼等功能。系統通過數據分析員工健康情況，對員工健康進行風險提示，關鍵時刻進行人工干預提醒，實現公司對員工的關懷。同時員工健康和工作現場安全息息相關，在工作實施中對員工健康狀態進行評估，保障生產安全。

5.6" 體系遵從性模塊

QHSE系統中業務建設需要遵從相關法律法規和政策，遵從管理使公司更好地遵守國家的法律法規及公司的規章制度。本模塊集中管理業務運行過程中對法規、容許度、程序和政策的遵從情況，對法規程序政策進行適用性分析和遵從性業績管理。包括體系運行和審核模塊、作業許可證管理和“三同時”管理等模塊，其功能嵌入在業務模塊中，通過工作流等機制提醒并確保各部門的業務遵從各項法規和規定。

5.7nbsp; 事故事件管理模塊

對公司在業務開展過程中發生的安全、環保、健康和質量等方面的事故事件進行記錄、分析、報告和處置。保證事故事件的處置、調查、報告更加快捷和有效。主要功能包括事故事件的上報管理、整改管理、事后驗證和處置管理。

5.8" 能源監控管理模塊

結合智能電表、傳感器和數據采集器等物聯網設備和人工填報多方式對石油企業生產過程中的柴油、汽油、電力、天然氣、潤滑油和新鮮水等傳統能源和太陽能、風能及地熱能等新能源的使用情況進行數據采集，實現公司能源的實時監控。能源監控管理包括井場數據采集、基地數據采集、碳排放管理和統計分析板塊，實現了能源成本計算和分析，方便公司制訂節能監測計劃，實現節能和降低碳排放的目的。

5.9" 計量器具管理模塊

包括計量人員管理、工作器具臺賬管理、計量標準管理和計量證書管理等，結合計量標準和計量器具的檢測記錄制定了器具的檢定計劃，實現計量器具的隱患預警和質量管理。

5.10" 危化品管理模塊

包括危險化學品的實驗室管理、庫房管理和危化品臺賬管理等基礎模塊，通過結合二維碼標簽對危化品的出入庫和處置方式全流程進行記錄，保證了化學品和危險品的安全使用和流轉。

5.11" QHSE數據可視化模塊

原始QHSE數據經數據分析部門緊密結合作業現場風險和生產實際需要，進行對標分析處理，并最終形成折線圖、柱狀圖、餅狀圖和思維導圖等可視化圖形、圖標，以此工具開展數據的有效性分析研究，提出針對性建議，有效保障現場安全作業，從而達到工程服務的目的。

6" 結束語

本文論述了QHSE綜合管理系統的設計與實現，包括系統功能架構、技術架構設計和大數據技術在QHSE管理中的應用。系統在推廣應用的過程中，降低了數據的重復填報率，減輕了基層人員工作量，為管理人員提供了信息化平臺，提高了工作效率和管理水平，為管理決策提供了數據支撐。

參考文獻：

[1] 婁戰士，程淑桃.創新QHSE管理體系助力公司高質量發展[J].石油化工建設，2020，42（4）：29-31.

[2] 王昭華，賀輝宗.復雜界面關系的工程項目QHSE管理研究與應用[J].石油工業技術監督，2019，35（1）：47-50.

[3] 趙賀龍.淺談計算機錄井技術在油田中的應用價值[J].信息系統工程，2019（9）：116.

[4] 曹建鵬.油田市場信息管理系統的開發研究[J].信息系統工程，2019（7）：70.

[5] 樊燕.提高QHSE體系運行時效性的幾個關鍵點[J].中國管理信息化，2018（8）：67-68.

[6] 郝昱程.石油勘探開發中現代信息錄井技術的運用探究[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（22）：167-168.