油氣工程技術(shù)企業(yè)安全監(jiān)管數(shù)字化及其應(yīng)用——以中國(guó)石油川慶鉆探工程公司為例

李毅 任英 周浩 黎凡

中國(guó)石油川慶鉆探工程公司

油氣工程技術(shù)企業(yè)安全監(jiān)管數(shù)字化及其應(yīng)用
——以中國(guó)石油川慶鉆探工程公司為例

李毅 任英 周浩 黎凡

中國(guó)石油川慶鉆探工程公司

安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警是石油企業(yè)安全管理的重要內(nèi)容。以預(yù)警理論為基礎(chǔ)，結(jié)合石油企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)，建立了基于模糊綜合評(píng)判技術(shù)的事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型，在該模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)。安全監(jiān)督、安全管理和各級(jí)管理者將陷患、違章基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分類(lèi)錄入，系統(tǒng)對(duì)信息數(shù)據(jù)同步分析計(jì)算，得出公司各層面的風(fēng)險(xiǎn)值，當(dāng)達(dá)到預(yù)警臨界值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。該系統(tǒng)通過(guò)安監(jiān)數(shù)字化分析結(jié)果，生成風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)圖，為企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)端和機(jī)關(guān)管理端（監(jiān)管者）提供有效的預(yù)警信息，是目前較為完整的生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)，為評(píng)價(jià)企業(yè)安全生產(chǎn)狀況提供重要判定指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)安全生產(chǎn)狀況評(píng)價(jià)由定性向定量的轉(zhuǎn)變，取得了較好的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。

油氣工程技術(shù)企業(yè) 安全預(yù)警 層次分析 模糊評(píng)價(jià) 預(yù)警體系 中國(guó)石油川慶鉆探工程公司

石油天然氣工程技術(shù)企業(yè)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)工程技術(shù)企業(yè)）承擔(dān)國(guó)家重要資源能源的開(kāi)發(fā)任務(wù)，主要是從事石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)服務(wù)。這些企業(yè)作業(yè)區(qū)域廣，勘探開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程復(fù)雜、環(huán)境惡劣，受到地質(zhì)條件、自然環(huán)境、設(shè)備、人員、機(jī)制等多種因素的影響，面臨著井噴、物體打擊、高處墜落等各種作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，如何控制大型工程技術(shù)企業(yè)跨國(guó)、跨地區(qū)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)，有效防范事故發(fā)生，創(chuàng)建企業(yè)安全預(yù)警機(jī)制，搭建安全風(fēng)險(xiǎn)控制平臺(tái)，成為一個(gè)重要的課題。

1 企業(yè)安全預(yù)警系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)

1.1 帕累托定律

該定律認(rèn)為在任何特定群體中，重要的因子經(jīng)常只占少數(shù)，而不重要的因子則占多數(shù)，因此只要能控制具有重要性的少數(shù)因子即能控制全局。在面對(duì)中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)公司）生產(chǎn)安全這個(gè)全局性命題時(shí)，全面安全管理并不意味著對(duì)安全管理工作平均施力，生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)首先分清主次，抓住主要矛盾和關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行分析，突出事故多發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)場(chǎng)所。

1.2 事故致因理論

該理論揭示了安全事故的發(fā)生源自人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素、管理缺陷［1］。按照以上理論，吸取國(guó)內(nèi)外事故預(yù)警研究成果及國(guó)際先進(jìn)石油企業(yè)HSE管理經(jīng)驗(yàn)，公司研發(fā)了生產(chǎn)安全預(yù)警信息系統(tǒng)，建立了模糊數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)了公司級(jí)的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)控制中心，充分利用安全監(jiān)管日常檢查中收集的大量數(shù)據(jù)，使用模糊綜合評(píng)判技術(shù)進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析預(yù)警，實(shí)現(xiàn)信息共享，使各級(jí)監(jiān)管人員及時(shí)、準(zhǔn)確了解作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全現(xiàn)狀，為管理者提供實(shí)時(shí)、客觀的決策依據(jù)［2］。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警是分析作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)水平，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的預(yù)先信息警報(bào)或警告。采用風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警技術(shù)能夠前移事故預(yù)防關(guān)口；從事故發(fā)生后應(yīng)急為主的管理模式向事前預(yù)防的管理模式轉(zhuǎn)變；從完全的定性分析向定性定量分析相結(jié)合轉(zhuǎn)變；從分散、單項(xiàng)的違章隱患處理方式向系統(tǒng)的管理體系轉(zhuǎn)變［3－5］。

2 建立預(yù)警模型

2.1 預(yù)警模型結(jié)構(gòu)

企業(yè)安全事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型分析由以下部分組成：選擇預(yù)警信號(hào)，對(duì)預(yù)警信號(hào)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控采集信息數(shù)據(jù)，分析當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)出預(yù)警，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)緩解，監(jiān)控是否風(fēng)險(xiǎn)得到緩解（圖1）。

圖1 預(yù)警模型結(jié)構(gòu)圖

2.2 預(yù)警體系

2.2.1 預(yù)警指標(biāo)選取原則

1）整體性。評(píng)價(jià)指標(biāo)之間、評(píng)價(jià)指標(biāo)與安全評(píng)價(jià)整體結(jié)果之間是一個(gè)有機(jī)的整體，評(píng)價(jià)分析不是單個(gè)指標(biāo)的簡(jiǎn)單集合，評(píng)價(jià)指標(biāo)及其功能，評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系必須服從分析評(píng)價(jià)整體要求和目標(biāo)［6］。

2）層次結(jié)構(gòu)性。評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)有多種，如線(xiàn)狀、網(wǎng)狀層次等。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由一定層次結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)組成，各評(píng)價(jià)指標(biāo)表述了不同層次評(píng)價(jià)指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)，更好地反映出系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)功能。

3）相關(guān)性。對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系內(nèi)部的屬性分別進(jìn)行縱向、橫向相關(guān)性分析。使評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系更加明確，建立了指標(biāo)之間的構(gòu)架，以實(shí)現(xiàn)科學(xué)評(píng)價(jià)。

2.2.2 預(yù)警指標(biāo)體系

預(yù)警系統(tǒng)中預(yù)警要素分為以下4類(lèi)［7］：

1）員工的誤操作或違章操作，如使用不恰當(dāng)?shù)牟僮鞴ぞ?，未?yán)格按照操作規(guī)程操作。

2）物的不安全狀態(tài)，如設(shè)備的工作狀態(tài)不符合安全要求或標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備完好率較低，安全設(shè)施配備不齊全，安全距離不夠等。

3）環(huán)境的不安全因素，如氣候特點(diǎn)如溫度、濕度較高或較低，天氣狀況惡劣（如大風(fēng)等）。

4）管理缺陷，如生產(chǎn)組織資源配置不合理，人員培訓(xùn)針對(duì)性差等。

根據(jù)公司的安全管理特點(diǎn)，采用層次分析方法，建立了公司的生產(chǎn)危險(xiǎn)源辨識(shí)、評(píng)價(jià)和安全預(yù)警體系，體系的主要指標(biāo)如圖2。

圖2 公司預(yù)警體系主要指標(biāo)圖

2.2.3 權(quán)值確定

使用定性和定量分析相結(jié)合的方法，采取層次分析法確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)值［8］。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效地處理難以完全用定量或完全用定性來(lái)分析方法中存在的問(wèn)題［9］。

具體做法為：將人的不安全行為，物的不安全狀態(tài)，管理缺陷和環(huán)境不安全因素作為第1層級(jí)，分別記為A1，A2，A3，A4。再?gòu)腁1下細(xì)分出違章操作，違章指揮，違反勞動(dòng)紀(jì)律等作為第2層，分別記為：A11，A12，A13，A14，A15；A21，A22；A31，A32；A41，A42。其中，設(shè)違章操作A11，設(shè)備設(shè)施缺陷A21等有第3層指標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)的記為：A111，A112，A113，…，A211，A212，…。

設(shè)指標(biāo)集A＝（aij），aij是指標(biāo)Ai與指標(biāo)Aj相比的重要性對(duì)比度。子集Ai＝（aijk），aijk是Ai的影響因素Aij與指標(biāo)Aik相比的重要性對(duì)比度。同樣Aij＝（aijkm），aijkm是第2層指標(biāo)Aij的影響因素Aijk與指標(biāo)Aijm相比的重要性對(duì)比度。具體的重要性判斷準(zhǔn)則見(jiàn)表1［5］。

表1 預(yù)警指標(biāo)重要性判斷表

采用方根法對(duì)各指標(biāo)相對(duì)于上一層指標(biāo)的重要度進(jìn)行處理得到各指標(biāo)的權(quán)重。以指標(biāo)集A＝（aij）為例。計(jì)算得出A1、A2、A3、A4的權(quán)重［10］。即

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)表

2.2.4 評(píng)價(jià)方法

企業(yè)生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)中相關(guān)因素較多，每一個(gè)因素中又包含許多子因素，這些子因素還存在較多模糊性與不確定性的因素［5］。因此選用模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

首先建立模糊評(píng)價(jià)集：V＝（V1，V2，V3，V4）。評(píng)語(yǔ)設(shè)為“1級(jí)預(yù)警”、“2級(jí)預(yù)警”、“3級(jí)預(yù)警”、“4級(jí)預(yù)警”4個(gè)等級(jí)，賦予其權(quán)重。然后對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)計(jì)算評(píng)價(jià)綜合值，發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)［10］。

3 生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于預(yù)警模型建立生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為4層（圖3）。

1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層。

2）數(shù)據(jù)管理層：主要負(fù)責(zé)采集預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3）數(shù)據(jù)應(yīng)用層：能對(duì)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全分析。

4）安全預(yù)警層：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)模型，計(jì)算安全值發(fā)出警報(bào)。

圖3 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 系統(tǒng)功能

預(yù)警系統(tǒng)共有7個(gè)主要功能模塊（圖4），包括系統(tǒng)管理、人員管理、預(yù)警管理、安全檢查、事故事件、應(yīng)急管理等［10］。在這些模塊之下，又包含了25個(gè)子模塊，滿(mǎn)足了企業(yè)預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行的需要［10］。

圖4 預(yù)警系統(tǒng)功能模塊圖

3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.3.1 分級(jí)管理

系統(tǒng)實(shí)行公司、二級(jí)單位、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的3級(jí)授權(quán)管理模式，各級(jí)用戶(hù)分別可以看到各自級(jí)別的數(shù)據(jù)信息。除監(jiān)管人員可以錄入基本數(shù)據(jù)外，各級(jí)管理者還可以將集團(tuán)公司、公司、二級(jí)單位監(jiān)督、檢查、安全觀察與溝通中發(fā)現(xiàn)的隱患、違章分級(jí)錄入系統(tǒng)進(jìn)行分析。對(duì)各種不符合項(xiàng)、違章行為按類(lèi)別、級(jí)別進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析，可以生成不同級(jí)別、不同內(nèi)容、不同時(shí)段的信息分析報(bào)表，實(shí)行上、下級(jí)信息互動(dòng)。

3.3.2 風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)

系統(tǒng)把所有的現(xiàn)場(chǎng)隱患、違章分為11大類(lèi)201種典型表現(xiàn)（圖2）。這些數(shù)據(jù)涵蓋了現(xiàn)場(chǎng)所有可能發(fā)生的典型行為，用戶(hù)錄入信息時(shí)可以直接選擇隱患、違章行為類(lèi)型，一方面使操作更簡(jiǎn)便，另一方面系統(tǒng)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)更準(zhǔn)確，計(jì)算更準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)結(jié)果更科學(xué)［11］。

3.3.3 數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查的信息可以生成各種報(bào)表。包括：周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)（公司、二級(jí)單位、基層單位）含統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)分析等。

3.3.4 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

預(yù)警管理能實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警、違章預(yù)警和隱患預(yù)警。風(fēng)險(xiǎn)控制中心對(duì)接到的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不符合項(xiàng)狀況，自動(dòng)根據(jù)監(jiān)督目標(biāo)分析統(tǒng)計(jì)，發(fā)出超限預(yù)警，可以追溯隱患來(lái)源，幫助管理人員確定隱患的主要類(lèi)別，便于消除主要隱患［4］。

4 安全預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用情況

2010年系統(tǒng)試運(yùn)行后，公司多次組織培訓(xùn)班，對(duì)數(shù)百名安全監(jiān)管人員進(jìn)行培訓(xùn)，系統(tǒng)錄入大量檢查數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)判斷，形成直觀預(yù)警曲線(xiàn)圖。

目前系統(tǒng)共有用戶(hù)數(shù)千人，預(yù)警信息分為4級(jí)被分別反饋到項(xiàng)目部、二級(jí)單位監(jiān)督部門(mén)、生產(chǎn)管理部門(mén)、質(zhì)量安全管理部門(mén)、公司質(zhì)量安全環(huán)保處、公司管理層。各級(jí)管理者根據(jù)反饋情況下達(dá)風(fēng)險(xiǎn)控制任務(wù)，并及時(shí)溝通信息，解決現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題。

如2011年公司通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，地面建設(shè)專(zhuān)業(yè)因任務(wù)重，現(xiàn)場(chǎng)違章、隱患多發(fā)。公司立即制訂整改措施，有效控制了風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

5 系統(tǒng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

5.1 “數(shù)字監(jiān)管”

風(fēng)險(xiǎn)管理在HSE體系建設(shè)初期就被確定為體系建設(shè)的核心，但多年的風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)控制工作多是使用宏觀的分析方法。生產(chǎn)安全預(yù)警系統(tǒng)利用層次分析法建立的預(yù)警模型，可以詳細(xì)分析企業(yè)的安全狀況，為企業(yè)管理層提供科學(xué)決策依據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管工作起到指導(dǎo)作用。

5.2 管理方式向現(xiàn)代信息管理方式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策

系統(tǒng)充分利用川慶鉆探公司現(xiàn)有安全環(huán)保監(jiān)督管理模式，公司數(shù)百安全監(jiān)督人員由點(diǎn)連成線(xiàn)、由塊連成片，覆蓋全員、全方位、全過(guò)程。通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)這個(gè)信息化管理平臺(tái)，將風(fēng)險(xiǎn)管理滲透到安全管理的各個(gè)層面，逐步改變安全監(jiān)督職能的管理流程（圖5），解決了孤立分散數(shù)據(jù)多、交流共享少，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多、系統(tǒng)分析少，靜態(tài)數(shù)據(jù)多、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)少的現(xiàn)象，為科學(xué)決策提供了依據(jù)［10］。

圖5 安全監(jiān)督管職能發(fā)展趨勢(shì)圖

5.3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分析向整體面的分析轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)預(yù)防控制

通過(guò)對(duì)公司各級(jí)相關(guān)管理人員的系統(tǒng)應(yīng)用培訓(xùn)，加強(qiáng)各類(lèi)檢查、審核數(shù)據(jù)信息的錄入，同時(shí)不斷完善系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)提示功能，使預(yù)警功能更加全面、及時(shí)、有效。各級(jí)管理部門(mén)與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)狀況交換，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)隨機(jī)定量評(píng)價(jià)，及時(shí)下達(dá)風(fēng)險(xiǎn)控制指令，實(shí)行安全監(jiān)管的科學(xué)化、網(wǎng)絡(luò)化管理（圖6）。

圖6 預(yù)警系統(tǒng)信息傳遞示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

基于網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)安全預(yù)警系統(tǒng)將層次分析與模糊綜合評(píng)價(jià)方法應(yīng)用在風(fēng)險(xiǎn)采集、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警環(huán)節(jié)中，適用于施工作業(yè)隊(duì)伍分散、點(diǎn)多面廣、危險(xiǎn)源點(diǎn)多等特點(diǎn)的工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)。通過(guò)系統(tǒng)快速傳遞、高效處理、傳送各類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)信息，能準(zhǔn)確了解作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全現(xiàn)狀，抓住關(guān)鍵、重點(diǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)、科學(xué)分析現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，為管理層提供決策依據(jù)。

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Digitalization of safety supervision for oil and gas companies：A case study of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.

Li Yi，Ren Ying，Zhou Hao，Li Fan
（Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610051，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 3，pp.109－112，3／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Safety risk pre－warning is the main content of safety management in petroleum enterprises.In view of this，an accident risk warning model for oil and gas companies is built based on fuzzy synthetic evaluation theories，on this basis，a pre－warning system is developed for safe production and management.Different risk weight values are given to various degrees of the severity of consequences resulted from different categories of possible hidden hazards or violation behaviors.According to the input data of hidden hazards and violation behaviors recorded by field operators or supervisors，risk values from fields to all－level units then to the company can be calculated by use of this developed system，thus a risk trend chart is drawn automatically for the company.The real－time alarm of this pre－warning system works when a certain risk value is reached，the longitudinal contrast of the same unit and the lateral comparison between different units can be achieved，and valuable pre－warning information will be provided for the on－site operators and the supervisors from the terminal management side.Successful application shows that this developed pre－warning system is complete and will provide an important index for evaluating the safe production status from the previous qualitative to the present quantitative analysis.

oil and gas engineering enterprise，safety early warning，hierarchy analysis，fuzzy evaluation，early－warning system，CNPC Chuanqing

中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司科研項(xiàng)目（編號(hào)：2011－69）。

李毅，1959年生，教授級(jí)高級(jí)工程師；1984年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院鉆井工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任中國(guó)石油川慶鉆探工程公司安全副總監(jiān)、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司HSE管理專(zhuān)家，從事生產(chǎn)安全管理及鉆井技術(shù)研究工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號(hào)。E－mail：liyi＿sc＠cnpc.com.cn

李毅等.油氣工程技術(shù)企業(yè)安全監(jiān)管數(shù)字化及其應(yīng)用——以川慶鉆探工程公司為例.天然氣工業(yè)，2012，32（3）：109－112.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.024

2011－11－12 編輯 趙 勤）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.024

Li Yi，professor－level senior engineer，born in 1959，is mainly engaged in production management and research of drilling techniques.

Add：No.3，Sec.1，F(xiàn)uqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

E－mail：liyi＿sc＠cnpc.com.cn