石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

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(jì)量管理業(yè)務(wù)是企業(yè)生產(chǎn)管理中的重要組成部分?，F(xiàn)今主要發(fā)達(dá)國家都把計(jì)量投入作為科技戰(zhàn)略性投入，國外大的油服公司普遍建立了計(jì)量信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“就地精確測量”、“智能和互聯(lián)式測量”、“嵌入式和普及式測量”[1]。中國的計(jì)量管理系統(tǒng)建設(shè)起步較晚，中國石化集團(tuán)公司最先在煉化板塊引入計(jì)量管理信息技術(shù)，金陵石化、天津石化等8家企業(yè)相繼建立了各自的計(jì)量管理信息系統(tǒng)，2011年發(fā)布了Q/SH 0381—2010《中國石油化工集團(tuán)公司煉化企業(yè)計(jì)量管理信息系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2]。2016年針對油田板塊的《油田企業(yè)計(jì)量管理信息系統(tǒng)》[3]也已經(jīng)開發(fā)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(xù)開發(fā)了本單位的計(jì)量管理系統(tǒng)[5]。然而，這些軟件由于缺乏頂層設(shè)計(jì)，且受限于當(dāng)時的開發(fā)技術(shù)和數(shù)據(jù)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(tǒng)一管理需要的計(jì)量管理信息系統(tǒng)，依靠信息化技術(shù)提升石油工程計(jì)量管理質(zhì)量和效率。

1 石油工程板塊計(jì)量管理需求分析

1.1 石油工程板塊計(jì)量管理難點(diǎn)

1)專業(yè)跨度大、施工隊(duì)伍分布廣，現(xiàn)場計(jì)量管理難度大。中國石化集團(tuán)石油工程公司的業(yè)務(wù)領(lǐng)域涵蓋地球物理、鉆完井、測錄井井下特種作業(yè)、海洋石油工程、油田綜合服務(wù)、工程建設(shè)設(shè)計(jì)與施工等。施工隊(duì)伍分布在國內(nèi)560多個勘探區(qū)和海外38個國家，專業(yè)類型多、跨度大，市場分布廣、隊(duì)伍流動性強(qiáng)，計(jì)量器具種類和數(shù)量多，且調(diào)動頻繁。加之大量智能化的儀器儀表在施工現(xiàn)場的使用，很多石油專用計(jì)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(xiàn)場計(jì)量管理工作難度非常大。

2)基層計(jì)量管理工作效率低。工程板塊的基層計(jì)量管理人員配備不足，多數(shù)都是兼崗，而且缺乏專業(yè)計(jì)量知識。目前，基層計(jì)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(jì)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(guī)范、準(zhǔn)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(jì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理不規(guī)范。計(jì)量數(shù)據(jù)來源于被測對象的計(jì)量檢測，經(jīng)采集、分析處理、報表和反饋等環(huán)節(jié)，直到數(shù)據(jù)輸出，報告到有關(guān)部門。計(jì)量數(shù)據(jù)管理就是對這些環(huán)節(jié)的管理，而這些環(huán)節(jié)的關(guān)鍵就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，也稱“數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)”[7]。長期以來，由于專業(yè)和管理制度的差異，工程板塊各單位計(jì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存在定義不規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、格式千差萬別等問題。這些都使得數(shù)據(jù)在出具、統(tǒng)計(jì)、傳遞、使用、反饋等環(huán)節(jié)難以快速流轉(zhuǎn)，更無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.2 石油工程板塊計(jì)量管理信息化建設(shè)目標(biāo)

1)建設(shè)目標(biāo)。建立既能在整個板塊內(nèi)通用，又可在細(xì)分專業(yè)擴(kuò)展的計(jì)量管理信息系統(tǒng)，達(dá)到計(jì)量工作流程信息化、計(jì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)一共享化、計(jì)量人員操作簡單化。

2)建設(shè)范圍。覆蓋石油工程公司所有管理單位的計(jì)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(qū)（專業(yè)化）公司（局級）、二級管理單位（處級）、基層計(jì)量管理單位等四個大的層級，各層級根據(jù)單位設(shè)置的不同又分為若干個小的層級。根據(jù)管理職責(zé)和實(shí)際工作需要，石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)需求分析見表1所列。

表1 石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)需求分析

2 計(jì)量管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

1)靈活性。采用自主研發(fā)的可復(fù)用柔性構(gòu)件的軟件技術(shù)開發(fā)平臺，系統(tǒng)主界面、系統(tǒng)管理模板等均可靈活配置，適用于企業(yè)機(jī)構(gòu)等的動態(tài)重組，針對流程的轉(zhuǎn)變可以及時地調(diào)整，不需要重復(fù)開發(fā)。

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(tǒng)，滿足了石油工程公司基層計(jì)量管理人員的使用需要。

3)通用性。系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)要覆蓋石油工程各級計(jì)量管理層主要管理業(yè)務(wù)，管理流程設(shè)計(jì)既要符合通用業(yè)務(wù)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(shù)據(jù)安全一致，可靠性高。提供防篡改、備份和恢復(fù)功能，防止SQL注入攻擊；提供詳細(xì)的系統(tǒng)操作日志、Web服務(wù)軟件日志、系統(tǒng)操作管理后臺日志來保證系統(tǒng)的安全性；建立基于角色的權(quán)限分配機(jī)制，提供運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控手段。支持系統(tǒng)主機(jī)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫長期平穩(wěn)運(yùn)行。

5)可擴(kuò)展性。支持多個層面的可擴(kuò)展性，能夠?qū)崿F(xiàn)快速開發(fā)、重組、業(yè)務(wù)參數(shù)配置、業(yè)務(wù)功能二次開發(fā)等，使得系統(tǒng)可以支持企業(yè)未來不斷優(yōu)化升級的管理需求。

6)開放性。具有標(biāo)準(zhǔn)的外部接口集成機(jī)制，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，方便與外部系統(tǒng)集成共享，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)有效聯(lián)通，避免信息孤島問題發(fā)生。

7)先進(jìn)性。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組態(tài)化，并具有前瞻性[3]，保證系統(tǒng)有良好的升級和功能擴(kuò)充能力，能適應(yīng)計(jì)量業(yè)務(wù)的變化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，并能保證系統(tǒng)較低的維護(hù)成本。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用基于MVC（model view controller）框架的J2EE技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)，系統(tǒng)架構(gòu)為解耦合的三層架構(gòu)，如圖1所示，使用標(biāo)準(zhǔn)的JSON（java script object notation）及 XML（eXtensible markup language）數(shù)據(jù)包格式交互數(shù)據(jù)，應(yīng)用主流數(shù)據(jù)庫Oracle 和 J2EE（java 2 platf or m enterprise edition）中間件以及HTML5（hyper text mark-up language）技術(shù)，并在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、易用性、可擴(kuò)展性等方面進(jìn)行了強(qiáng)化設(shè)計(jì)。

圖1 石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)架構(gòu)示意

2.3 系統(tǒng)部署方式設(shè)計(jì)

針對石油工程板塊施工范圍廣、計(jì)量管理業(yè)務(wù)量大的特點(diǎn)，系統(tǒng)部署在多臺物理服務(wù)器和Web服務(wù)器上形成集群式應(yīng)用，以此來提高并發(fā)能力，增加吞吐量，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，增加了服務(wù)的可用性，集群式部署方式如圖2所示。

2.4 管理業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

以Q/SH 0100.1—2013《中國石油化工集團(tuán)公司計(jì)量管理與考核規(guī)范》[7]和《石油工程計(jì)量管理辦法》的要求為依據(jù)，設(shè)計(jì)了計(jì)量人員取證管理、器具檢定管理等6大通用業(yè)務(wù)流程及20個關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)的信息化管理方案，實(shí)現(xiàn)了管理流程的統(tǒng)一化和信息化；建立了2個包括21類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的石油工程專業(yè)數(shù)據(jù)字典集，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化管理及數(shù)據(jù)共享；設(shè)計(jì)了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理通用角色權(quán)限，共4大層級8組，并支持個性化角色權(quán)限擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了管理業(yè)務(wù)通用、功能個性配置，充分滿足了各單位的不同需求。

3 系統(tǒng)主要功能模塊開發(fā)

石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)是針對工程板塊計(jì)量管理需要設(shè)計(jì)開發(fā)的綜合管理軟件，包括法規(guī)體系文件管理、計(jì)量人員管理、計(jì)量器具管理、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理、實(shí)驗(yàn)室管理、交流中心、通知管理、權(quán)限管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等9大功能模塊62個子模塊，系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。該軟件國家軟件著作權(quán)登記號為2017SR496193。

3.1 首頁頁面結(jié)構(gòu)及主要功能

系統(tǒng)首頁頁面由登錄入口、通知公告、政策法規(guī)查詢、交流中心、下載服務(wù)、系統(tǒng)幫助、計(jì)量業(yè)務(wù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的快速導(dǎo)覽等模塊構(gòu)成。主要功能包括：通知公告的快速瀏覽；法規(guī)體系文件的快速模糊查詢、瀏覽、下載；交流中心的發(fā)帖信息、更新瀏覽；使用工具、操作手冊下載服務(wù)；國家計(jì)量局、各省市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局等30個計(jì)量相關(guān)機(jī)構(gòu)的快速訪問入口。

圖2 集群式部署方式示意

3.2 法規(guī)體系文件管理模塊主要功能

分類、分級管理國家法律法規(guī)、集團(tuán)公司計(jì)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(jì)量人員管理模塊主要功能

計(jì)量人員信息管理包括：錄入、查詢、證書查看、修改、刪除、導(dǎo)出Excel，臺賬數(shù)據(jù)模板的下載等；計(jì)量人員證書管理，證書到期和超期提示和預(yù)警；年度培訓(xùn)計(jì)劃的一鍵生成、編輯、查詢、導(dǎo)出Excel等；人員按職稱、崗位等可視化圖表匯總展示。

3.4 計(jì)量器具管理模塊主要功能

計(jì)量器具按照通用和石油專用計(jì)量器具[8]分別建立臺賬，實(shí)現(xiàn)臺賬信息的分類、分級、分項(xiàng)管理、維護(hù)、編輯、統(tǒng)計(jì)、查詢、導(dǎo)出等；計(jì)量器具年度、月度檢定計(jì)劃的一鍵生成、編輯、查詢、導(dǎo)出等；器具分類統(tǒng)計(jì)的可視化圖表展示；計(jì)量器具配備率、受檢率/周檢率、周檢合格率的實(shí)時和階段統(tǒng)計(jì)匯總，待檢信息的提示等；計(jì)量器具檢定證書信息到期、超期提示和預(yù)警、功能限用器具提示等；計(jì)量器具的檢定、維修、更新改造、報廢等動態(tài)信息記錄及查詢等。

3.5 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理模塊主要功能

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)臺賬建檔管理，包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具、主要配套設(shè)備、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核授權(quán)及開展的檢定項(xiàng)目等信息的錄入、查詢、更新、導(dǎo)出等；計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核申請相關(guān)資料的自動生成、自主編輯等；計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核申請、審批、上報等流程運(yùn)行；標(biāo)準(zhǔn)考核（復(fù)審）信息的提示與預(yù)警；臺賬信息的匯總分析的可視化圖表展示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)示意

3.6 實(shí)驗(yàn)室計(jì)量管理模塊主要功能

實(shí)驗(yàn)室臺賬信息建檔管理，包括實(shí)驗(yàn)室人員、儀器設(shè)備、檢測能力、證書等數(shù)據(jù)的錄入、查詢、更新、導(dǎo)出等；實(shí)驗(yàn)室評審/復(fù)審申請資料的自動生成、自主編輯等；實(shí)驗(yàn)室評審/復(fù)審流程的線上審批等實(shí)驗(yàn)室證書復(fù)審信息的提示與預(yù)警；實(shí)驗(yàn)室臺賬信息匯總分析及可視化圖表展示等。

3.7 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊主要功能

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括：計(jì)量管理網(wǎng)絡(luò)圖查詢、編輯、更新、上傳；各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典的查詢、添加、編輯、導(dǎo)出；通用字典數(shù)據(jù)的編輯、添加、導(dǎo)出；機(jī)構(gòu)變動時各類臺賬數(shù)據(jù)的批量調(diào)撥。

3.8 權(quán)限管理模塊主要功能

權(quán)限管理包括：組織機(jī)構(gòu)信息建檔和維護(hù)；在組織機(jī)構(gòu)框架下系統(tǒng)用戶的查詢、添加、修改、刪除、密碼維護(hù)、導(dǎo)出等；用戶角色的查詢、添加、刪除等；系統(tǒng)模塊功能權(quán)限字段；用戶或角色可操作性權(quán)限維護(hù)等。

4 應(yīng)用情況

自2017年4月起，該系統(tǒng)先后在石油工程公司所有管理單位全面上線運(yùn)行。目前系統(tǒng)用戶總數(shù)1 039個。管理器具達(dá)2 100種共59 162件、人員信息1 543人共46 000個數(shù)據(jù)項(xiàng)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)信息123條共14 000個數(shù)據(jù)項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)室信息36條共8 700個數(shù)據(jù)項(xiàng)。

系統(tǒng)的成功應(yīng)用健全了石油工程公司的計(jì)量管理網(wǎng)絡(luò)，帶來了石油工程公司計(jì)量管理模式的變革，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量信息管理的規(guī)范化和網(wǎng)絡(luò)化，使計(jì)量管理工作效率和管理的精細(xì)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(jīng)逐級下發(fā)，至少需要20多天時間，而且還不能保證覆蓋到所有目標(biāo)用戶，且文件在流轉(zhuǎn)過程中還會存在人為的解讀誤差。系統(tǒng)建成之后，文件通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，利用系統(tǒng)的通知管理功能可以定時、定點(diǎn)（目標(biāo)用戶）發(fā)布，用戶可通過消息提示及時接收信息，系統(tǒng)自動記錄用戶瀏覽情況，用戶還可通過交流模塊進(jìn)行線上交流。對于總部計(jì)量主管來說，文件從頂層發(fā)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(jì)量器具管理為例。中石化中原石油工程公司共有計(jì)量器具5 600余件、1 200余種，每年計(jì)量器具管理的工作量及難度非常大。僅器具檢定計(jì)劃就至少需要經(jīng)過15個環(huán)節(jié)，器具送檢過程又需要經(jīng)過層層審批，最后的送檢結(jié)果再逐級上報，業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)十分緩慢。器具檢定情況定期統(tǒng)計(jì)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(zhì)量，縮短器具使用壽命，增加工程事故的發(fā)生風(fēng)險。計(jì)量系統(tǒng)上線之后，器具檢定計(jì)劃、器具送檢單據(jù)根據(jù)臺賬生成，器具送檢流程線上審批，匯總、統(tǒng)計(jì)也是一鍵生成，環(huán)節(jié)簡化、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，上級管理層可以實(shí)時查看器具臺賬、檢定計(jì)劃、送檢運(yùn)行情況、檢定結(jié)果等，信息無需層層上報，管理可以從頂層直接到基層，系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計(jì)和可視化圖表展示功能。系統(tǒng)可根據(jù)臺賬生成器具檢定情況的提示和預(yù)警，以便管理控制，根據(jù)工期及時送檢或安排調(diào)換。系統(tǒng)在中石化中原石油工程公司上線運(yùn)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(guī)避了5起工程施工事故的發(fā)生，保證了施工質(zhì)量，提高了顧客滿意度。

系統(tǒng)上線以來，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，用戶普遍反映該系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)、運(yùn)行平穩(wěn)、界面友好、操作簡單、可擴(kuò)展性、適應(yīng)性、安全性強(qiáng)，沒有出現(xiàn)過宕機(jī)及數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，取得了良好的應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語

石油工程計(jì)量管理信息系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用改變了中石化石油工程公司的計(jì)量管理方式，建立了計(jì)量人員、計(jì)量器具、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)室臺賬，形成了工程公司企業(yè)級的信息數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了石油工程板塊計(jì)量管理信息的動態(tài)管理。解決了工程板塊長期存在的計(jì)量管理難度大、基層管理工作效率低、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的主要技術(shù)難題。有效減輕了各層級的工作強(qiáng)度，加快了管理業(yè)務(wù)處理速度，并且有助于管理層實(shí)行關(guān)鍵流程管控，能夠有效地節(jié)約生產(chǎn)、管理成本，避免工程復(fù)雜情況的發(fā)生，降低事故的發(fā)生率。該系統(tǒng)的應(yīng)用使工程板塊的管理效率明顯提升，社會及經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。