海洋石油平臺(tái)建造過(guò)程中管線追溯管理

何賓，于仲福，姜偉，王軍，孫德光，季文翔

（海洋石油工程（青島）有限公司， 山東 青島 266520）

海洋石油平臺(tái)主要用于海上油氣資源的勘探、開(kāi)發(fā)，包括固定式平臺(tái)、張力腿平臺(tái)、半潛式、浮式平臺(tái)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置及水下管匯油氣生產(chǎn)設(shè)施[1]。海洋石油平臺(tái)建造過(guò)程中涉及結(jié)構(gòu)、管線、電儀、機(jī)械、安全、涂裝等多個(gè)專業(yè)，對(duì)于萬(wàn)噸級(jí)組塊而言，管線單管數(shù)量近5000根，且管線施工牽涉圖紙下發(fā)、領(lǐng)料、下料、組對(duì)、焊接、報(bào)檢、RT、放行、涂裝、現(xiàn)場(chǎng)安裝等多道工序。

海洋石油工程股份有限公司作為我國(guó)一家承攬海洋石油、天然氣開(kāi)發(fā)工程建設(shè)項(xiàng)目的總承包公司，近年來(lái)，隨著公司競(jìng)爭(zhēng)力和影響力的提高，不斷有國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目與公司合作，而不間斷的國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目帶來(lái)龐大的工作量。以前海洋石油平臺(tái)項(xiàng)目建造過(guò)程中，管線和管件從預(yù)制到總裝階段的管理相對(duì)繁瑣，通常為人工進(jìn)行清點(diǎn)數(shù)量及施工狀態(tài)跟蹤，在耗費(fèi)大量人工的同時(shí)還影響工程項(xiàng)目進(jìn)度。

無(wú)線射頻技術(shù)（Radio Frequency Identification，簡(jiǎn)稱RFID）具有非接觸、讀寫距離范圍大、惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、識(shí)別區(qū)域廣、可進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)[2]，目前已在多項(xiàng)領(lǐng)域得到廣泛使用，本文以海洋石油平臺(tái)建造項(xiàng)目中管線施工狀態(tài)跟蹤為起點(diǎn)，將無(wú)線射頻技術(shù)引入工程項(xiàng)目建造過(guò)程中的管線追蹤上，實(shí)現(xiàn)管線從預(yù)制到涂裝完工的狀態(tài)跟蹤，實(shí)現(xiàn)全程狀態(tài)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。

1 無(wú)線射頻技術(shù)概述

RFID技術(shù)是一種通過(guò)識(shí)別目標(biāo)并讀寫內(nèi)部數(shù)據(jù)的無(wú)線通訊技術(shù)，其通常由兩部分組成，一部分是電子標(biāo)簽，用于儲(chǔ)存目標(biāo)數(shù)據(jù)，另一部分是識(shí)別設(shè)備，用于讀取及錄入電子標(biāo)簽內(nèi)部數(shù)據(jù)，識(shí)別設(shè)備通過(guò)耦合器件讀取或錄入數(shù)據(jù)至電子標(biāo)簽內(nèi)[3]。

該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：

（1）單個(gè)或批量快速掃描[4]：通過(guò)設(shè)置可以使識(shí)別設(shè)備快速掃描單個(gè)或多個(gè)電子標(biāo)簽。

（2）個(gè)性化定制：可以通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽的個(gè)性化定制，使其滿足特定的工況，如本文提及的電子標(biāo)簽可以防塵、耐油、耐壓同時(shí)具有良好的防屏蔽性能。

（3）可重復(fù)利用：隨著管線狀態(tài)追溯的完工，可以將標(biāo)簽回收重復(fù)利用至下一次建造周期中。

（4）數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)性：通過(guò)識(shí)別設(shè)備掃描電子標(biāo)簽后，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入即可傳輸至服務(wù)器，進(jìn)而更新相關(guān)數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

2 海洋平臺(tái)建造過(guò)程管線追溯管理現(xiàn)狀

2.1 當(dāng)前管線狀態(tài)追溯現(xiàn)狀

以前公司在海洋石油平臺(tái)建造過(guò)程管線追溯管理中，一直采用人工跟蹤的原始方法，在管線預(yù)制開(kāi)始前，打印兩張印有管線信息的條碼，一張條碼貼在管端，方便預(yù)制階段跟蹤管線施工狀態(tài)，另一張條碼放入特定的保護(hù)裝置中用鐵絲固定在管端或法蘭位置處，用于核對(duì)噴涂完畢后的管線信息。

在預(yù)制階段，需要大量工人依據(jù)每日工作進(jìn)展，記錄管線施工狀態(tài)，隨后返回辦公室更新管線狀態(tài)跟蹤表，發(fā)送至相關(guān)人員。

在噴涂完畢后，需要大量工人打開(kāi)保護(hù)裝置，取出條碼，進(jìn)而對(duì)管線進(jìn)行返號(hào)，隨后記錄將管線信息記錄在管線上，同時(shí)在管線狀態(tài)跟蹤表上記錄此根管線已出噴涂，然后返回辦公室更新管線狀態(tài)跟蹤表。

2.2 當(dāng)前管線狀態(tài)追溯的局限性

使用上述方法跟蹤管線狀態(tài)存在以下幾方面的問(wèn)題：

（1）費(fèi)用：條碼制作及固定需要耗費(fèi)大量人工，同時(shí)條碼為一次性產(chǎn)品，增加了額外成本，同時(shí)在運(yùn)輸及施工過(guò)程中若條碼破損則需要大量人工進(jìn)行重新核查管線信息，額外增加人工投入。

（2）準(zhǔn)確率：因上述方法需要人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及核查，難以確保信息完全準(zhǔn)確，存在信息錄入錯(cuò)誤或記錄錯(cuò)誤的現(xiàn)象，難以確保信息的及時(shí)性，影響項(xiàng)目進(jìn)展。

（3）信息及時(shí)性：管線條碼缺失后，需投入人力進(jìn)行重新核查管線信息，此環(huán)節(jié)需要工人依據(jù)圖紙進(jìn)行重新核查，管線信息滯后，上下環(huán)節(jié)信息不對(duì)等，致使信息不能及時(shí)轉(zhuǎn)達(dá)至項(xiàng)目管理人員手中，進(jìn)而無(wú)法及時(shí)安排下道工作，影響工程項(xiàng)目進(jìn)度。

（4）噴砂過(guò)程污染及破壞：在噴砂和涂裝過(guò)程中，由于施工環(huán)境惡劣，需要對(duì)銘牌進(jìn)行覆蓋保護(hù)，不能及時(shí)獲取管件信息，同時(shí)在此工序中會(huì)破壞條碼。

上述管線跟蹤方法存在較多弊端，使項(xiàng)目工期面臨極大挑戰(zhàn)，為優(yōu)化施工過(guò)程中管線跟蹤方法，提升公司競(jìng)爭(zhēng)力及滿足業(yè)主需求，開(kāi)發(fā)一款能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確傳輸及記錄的管線追溯管理系統(tǒng)迫在眉睫。

3 基于無(wú)線射頻技術(shù)的管線追溯管理系統(tǒng)

3.1 管線追溯管理系統(tǒng)功能

管線識(shí)別追溯管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能包括以下四個(gè)方面：

（1）管線在涂裝車間施工狀態(tài)跟蹤，統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)目管線涂裝環(huán)節(jié)施工交接、噴涂狀態(tài)及釋放等數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目管線施工過(guò)程管控提供支持。

（2）管線進(jìn)車間后，依據(jù)該批管線基礎(chǔ)信息（主要為涂裝面積）、車間制定的損耗系數(shù)等信息，核實(shí)出該批管線需使用油漆用量，用于管控管線油漆用量，線上油漆領(lǐng)用（出、入庫(kù)），此外，實(shí)現(xiàn)了管線油漆不足的追加或領(lǐng)用油漆過(guò)多的退庫(kù)等功能。

（3）系統(tǒng)滿足車間內(nèi)部自檢，即車間施工完成后，用手持終端提交自檢信息，自檢信息傳輸至部門質(zhì)檢人員，部門質(zhì)檢人員收到信息后進(jìn)行檢驗(yàn)工作，線上統(tǒng)計(jì)自檢合格率、取消率、過(guò)程記錄等數(shù)據(jù)。

（4）調(diào)用PCMS數(shù)據(jù)或技術(shù)部提供數(shù)據(jù)，做好與PCMS系統(tǒng)或技術(shù)部數(shù)據(jù)接口對(duì)接。

3.2 管線追溯管理系統(tǒng)版塊功能說(shuō)明

管線追溯管理系統(tǒng)主要涉及九部分的功能，分別為標(biāo)簽管理、管線管理、涂裝管理、檢驗(yàn)管理、用戶管理、權(quán)限管理、字典管理、菜單管理、統(tǒng)計(jì)管理等，具體情況如表1所示。

表1 管線追溯管理系統(tǒng)功能說(shuō)明

12 噴漆檢驗(yàn)：檢驗(yàn)噴漆作業(yè)是否合格13 潔凈度檢查：檢查管帽及管線內(nèi)壁潔凈度14 用戶管理 設(shè)置可以登錄系統(tǒng)的用戶15 權(quán)限管理 對(duì)用戶的進(jìn)行角色權(quán)限分配16 字典管理 設(shè)置系統(tǒng)其他模塊需要引用的基礎(chǔ)信息17 損耗系數(shù)設(shè)定：設(shè)置損耗系數(shù)18 菜單管理 設(shè)置各個(gè)終端能夠看到的系統(tǒng)界面19 統(tǒng)計(jì)管理 用于查看各種統(tǒng)計(jì)信息

3.3 管線追溯管理系統(tǒng)運(yùn)行流程/關(guān)鍵功能介紹

海洋石油平臺(tái)建造過(guò)程中管線施工流程如圖1所示。

圖1 管線施工流程

管線識(shí)別追溯管理系統(tǒng)研究的內(nèi)容主要為圖1中的部分過(guò)程，包括管線基礎(chǔ)信息、管線掛牌、進(jìn)涂裝交接、噴砂進(jìn)料、噴砂報(bào)檢、油漆施工及報(bào)檢、出涂裝交接、銘牌回收、油漆領(lǐng)用等。

管線追溯管理系統(tǒng)的主運(yùn)行流程第一步為系統(tǒng)管理員通過(guò)對(duì)系統(tǒng)操作，完成用戶管理、角色管理、字典管理及菜單管理等基礎(chǔ)設(shè)置。

第二步由管理員設(shè)置項(xiàng)目需求的基礎(chǔ)信息，包括：項(xiàng)目基礎(chǔ)信息、油漆基礎(chǔ)信息、油漆系統(tǒng)管理、標(biāo)簽管理等。

第三步管理員通過(guò)模糊查詢功能將管線基礎(chǔ)信息寫入RFID芯片，隨后掛在管端。

第四步管線專業(yè)人員通過(guò)識(shí)別設(shè)備掃描RFID芯片，并錄入管線實(shí)際狀態(tài)，數(shù)據(jù)隨即傳入服務(wù)器，進(jìn)而更新?tīng)顟B(tài)表。

第五步管線施工完畢后管線專業(yè)與涂裝專業(yè)進(jìn)行交接，在交接現(xiàn)場(chǎng)雙方確認(rèn)管線數(shù)量及規(guī)格，確認(rèn)無(wú)誤后，涂裝專業(yè)批量掃描RFID芯片，并選定此批管線狀態(tài)為涂裝接收，提交數(shù)據(jù)至服務(wù)器，更新?tīng)顟B(tài)表。

第六步依據(jù)涂裝計(jì)劃安排管線進(jìn)入噴砂間進(jìn)行施工，完成噴砂后，通過(guò)批量掃描功能，識(shí)別出所有管線，隨即通過(guò)識(shí)別設(shè)備線上提交報(bào)檢申請(qǐng)，質(zhì)量人員識(shí)別設(shè)備終端接到報(bào)檢請(qǐng)求時(shí)，前往車間進(jìn)行噴砂自檢，自檢合格后請(qǐng)求質(zhì)控及業(yè)主人員進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，識(shí)別終端寫入此批管線狀態(tài)為噴砂過(guò)檢，提交數(shù)據(jù)至服務(wù)器，更新?tīng)顟B(tài)表，同時(shí)依據(jù)管線基礎(chǔ)信息線上申請(qǐng)底漆至油漆庫(kù)，油漆庫(kù)收到信息后安排底漆配送工作。

第七步將噴砂完畢后的管線移至噴漆間，然后進(jìn)行底漆作業(yè)，底漆作業(yè)完畢后，調(diào)用噴砂管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)線上申請(qǐng)底漆自檢，自檢通過(guò)后聯(lián)系業(yè)主及質(zhì)控人員進(jìn)行底漆檢驗(yàn)，檢驗(yàn)通過(guò)后在識(shí)別設(shè)備上更新管線狀態(tài)，提交數(shù)據(jù)至服務(wù)器，更新?tīng)顟B(tài)表，同時(shí)依據(jù)管線基礎(chǔ)信息線上申請(qǐng)中漆，油漆庫(kù)收到信息后安排中漆配送工作。

第八步類似于第七步，進(jìn)行中漆作業(yè)。

第九步類似于第七步，進(jìn)行面漆作業(yè)，面漆完工后，運(yùn)輸至油漆完工存放區(qū)，通知管線專業(yè)進(jìn)行管線交接，在存放區(qū)涂裝與管線專業(yè)當(dāng)面批量掃描管線，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行交接，隨后管線專業(yè)在識(shí)別設(shè)備上確認(rèn)本批管線已完成涂裝，更新此批管線狀態(tài)為涂裝完工，數(shù)據(jù)提交至服務(wù)器，更新?tīng)顟B(tài)表為管線涂裝完工。

第十步管線專業(yè)通過(guò)識(shí)別RFID芯片，將管線信息返至管線端部，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)后續(xù)管線作業(yè)，然后將RFID芯片回收，用于下一循環(huán)。

3.4 管線追溯管理系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

與以前海洋石油平臺(tái)建造過(guò)程管線跟蹤方法相比，本系統(tǒng)通過(guò)識(shí)別設(shè)備線上掃描更新，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）準(zhǔn)確率：本系統(tǒng)通過(guò)批量掃描，線上統(tǒng)一更新?tīng)顟B(tài)信息，能夠確保每根管線狀態(tài)準(zhǔn)確。

（2）及時(shí)性：識(shí)別設(shè)備更新管線狀態(tài)后，能夠第一時(shí)間將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，進(jìn)而更新管線狀態(tài)表，能夠確保數(shù)據(jù)第一時(shí)間反饋至項(xiàng)目管理人員，進(jìn)而對(duì)管線施工進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，確保項(xiàng)目關(guān)鍵路線施工。

（3）節(jié)省費(fèi)用：按以前的施工方式，100根管線進(jìn)行交接與狀態(tài)更新，通常需要3名工人2天進(jìn)行梳理，現(xiàn)在只需1名工人，持識(shí)別設(shè)備1小時(shí)即可完成，大大節(jié)省了人工投入，費(fèi)用節(jié)約相當(dāng)可觀。

（4）RFID芯片循環(huán)使用：針對(duì)建造工況，選取適合噴砂噴漆特殊工況的芯片，此芯片可循環(huán)使用，節(jié)約條碼一次性使用費(fèi)用；

（5）項(xiàng)目信息匯總：本系統(tǒng)可以依據(jù)項(xiàng)目需求生成數(shù)據(jù)表及圖，可以直觀反映項(xiàng)目管線施工進(jìn)展，有利于項(xiàng)目管理。

4 結(jié)論及應(yīng)用前景

管線追溯管理系統(tǒng)可準(zhǔn)確及時(shí)更新管線信息及數(shù)據(jù)，將一線實(shí)際數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給項(xiàng)目管理人員，進(jìn)而依據(jù)數(shù)據(jù)開(kāi)展項(xiàng)目工作，對(duì)項(xiàng)目管理工作具有很好的指導(dǎo)意義。

另外，可以將該系統(tǒng)延伸至項(xiàng)目建造過(guò)程所有散件狀態(tài)跟蹤及油漆管理過(guò)程，進(jìn)而確保所有散件施工狀態(tài)可控，具有極好的應(yīng)用前景。