基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的海洋石油裝備AI 管理中心構(gòu)建

安創(chuàng)鋒

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450）

海洋石油工業(yè)素有“高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、高回報(bào)”的特點(diǎn)，控制海洋石油作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低成本，提高企業(yè)資本，一直是海洋石油追求的方向。在海洋石油工業(yè)中，海洋石油裝備承載了主體工作，裝備管理的水平是風(fēng)險(xiǎn)控制、成本管理的關(guān)鍵，突破傳統(tǒng)裝備管理的難點(diǎn)、薄弱點(diǎn)，需要有革命性的技術(shù)應(yīng)用。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)與AI 管理的結(jié)合

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)概念

數(shù)據(jù)來自人類長久的計(jì)量以及工作的記錄。隨著科學(xué)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，各行各業(yè)的數(shù)據(jù)逐步具有體量大、增長迅猛、類型豐富等特點(diǎn)。而大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的最主要功能是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析事物與事物之間的關(guān)系，從而對事件進(jìn)行有效的預(yù)測，其核心功能是以事物相關(guān)關(guān)系的分析為基礎(chǔ)的預(yù)測功能。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用包括了信息的數(shù)據(jù)化，數(shù)據(jù)的存儲、處理，數(shù)據(jù)的挖掘、分析等。信息的數(shù)據(jù)化是將信息轉(zhuǎn)化成可分析的量化形式的過程。

1.2 海洋石油裝備數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析在石油行業(yè)還處于起步階段?，F(xiàn)有海上石油平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要包括DCS 生產(chǎn)數(shù)據(jù)、裝備管理數(shù)據(jù)、人工報(bào)表數(shù)據(jù)等。其中，裝備管理數(shù)據(jù)主要是各設(shè)備的既有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、維保報(bào)表數(shù)據(jù)等。

海洋石油裝備現(xiàn)有管理和運(yùn)行數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性、分散性、人工干預(yù)性強(qiáng)、可信度弱、關(guān)聯(lián)程度和完整性不高的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)使用上是持續(xù)產(chǎn)生、周期性重復(fù)迭代、人為被動(dòng)數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用。數(shù)據(jù)的傳播和應(yīng)用較為局限，受專業(yè)、設(shè)施、海域等限制，數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘和成果普及率較低，缺乏規(guī)范的數(shù)據(jù)管理方案和專業(yè)管理團(tuán)隊(duì)。

1.3 AI 專家系統(tǒng)在設(shè)備管理上應(yīng)用

AI（人工智能）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。是一個(gè)具有大量的專門知識與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。

AI 專家系統(tǒng)在設(shè)備管理領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛，它具有解釋數(shù)據(jù)、基于過去和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的前景預(yù)測、故障診斷與方案遴選制定、維修計(jì)劃規(guī)劃、運(yùn)維實(shí)時(shí)監(jiān)測、培訓(xùn)教育等功能。

2 海洋石油管理AI 管理中心的構(gòu)建模型

海洋石油裝備AI 管理中心核心概念是通過AI 算法將大數(shù)據(jù)技術(shù)和專家級裝備管理策略結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)裝備管理AI中心。該中心可以多層次構(gòu)建，如海洋石油單體設(shè)施、油田群、公司級。

該中心可以構(gòu)建多個(gè)獨(dú)立功能模塊，包括數(shù)據(jù)庫管理模塊、專家級裝備管理策略模塊、維修計(jì)劃模塊、維修資源預(yù)算評價(jià)模塊等。

圖1

數(shù)據(jù)庫管理模塊，創(chuàng)建涵蓋設(shè)備設(shè)施、海底管道等綜合管理系統(tǒng)，構(gòu)造以大數(shù)據(jù)采集、存儲、處理模塊。數(shù)據(jù)來源可以包括動(dòng)設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)（如燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)等），以先進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)收集的數(shù)據(jù)（如在線油液監(jiān)測、在線振動(dòng)監(jiān)測），以腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建的靜設(shè)備腐蝕數(shù)據(jù)，以應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)構(gòu)建的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等。

專家級裝備管理策略模塊，以裝備管理完整性策略、規(guī)范法規(guī)為基礎(chǔ)，依靠裝備管理技術(shù)和技能專家構(gòu)建的系統(tǒng)設(shè)備診斷方法庫、動(dòng)態(tài)設(shè)備管理理念、故障處置方案庫，此模塊包括上述數(shù)據(jù)庫管理模塊，以此模塊為基礎(chǔ)功能模塊庫，構(gòu)成裝備AI 管理中心的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

AI 算法程序模塊，通過人工智能理念和程序?qū)嵺`，將上述兩個(gè)模塊的內(nèi)容融合形成決策成果。該模塊的構(gòu)建主要是后臺程序構(gòu)建，算法能實(shí)時(shí)調(diào)整和更新，算法的決策成果包括下述內(nèi)容。

維修計(jì)劃制定與發(fā)布模塊，該模塊在上述自動(dòng)算法和基礎(chǔ)功能模塊決策下，自動(dòng)發(fā)布周期性計(jì)劃，涵蓋以時(shí)間為變量的日、周、月、年等計(jì)劃，以設(shè)備種類為變因的分設(shè)備管理計(jì)劃，以管理單元、公司層級為變因的實(shí)施計(jì)劃，該計(jì)劃分層級動(dòng)態(tài)更新，根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和AI 技術(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整。

維修資源調(diào)控模塊，涵蓋設(shè)備備件管理、自動(dòng)采購計(jì)劃輸出、維修人員調(diào)配安排、外部維修資源庫管理評價(jià)與管理。該模塊主要將以物和人作為維修資源進(jìn)行智能調(diào)控。

裝備預(yù)算和經(jīng)濟(jì)評價(jià)模塊，該模塊首先服務(wù)科學(xué)預(yù)算需要，精準(zhǔn)調(diào)控計(jì)劃和費(fèi)用，并對費(fèi)用使用狀態(tài)作為動(dòng)態(tài)監(jiān)控和預(yù)警。其次，該模塊具有階段性經(jīng)濟(jì)評價(jià)的作用，通過評價(jià)裝備管理成本和效益情況，輸出評價(jià)報(bào)表，以供公司計(jì)劃性決策和調(diào)整性決策。

3 AI 管理中心構(gòu)建的可行性

數(shù)據(jù)傳送的技術(shù)依托：在即將到來的萬物互聯(lián)時(shí)代，通信技術(shù)的發(fā)展將實(shí)現(xiàn)海洋石油工業(yè)數(shù)據(jù)的巨量傳輸和深度管理。在設(shè)備與設(shè)備之間，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中和統(tǒng)一管理。

在海域和陸地之間，可以通過5G、微波、復(fù)合海底電纜、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送。數(shù)據(jù)的傳送依托新技術(shù)實(shí)現(xiàn)后，數(shù)據(jù)儲存與處理可以借助企業(yè)級云計(jì)算和云儲存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的集中和處理。云計(jì)算和云存儲技術(shù)的優(yōu)勢，就是破解大數(shù)據(jù)存儲難題和運(yùn)算資源匱乏難題。

目前，中海油已有多個(gè)海陸數(shù)據(jù)共享、監(jiān)控和遠(yuǎn)程診斷中心，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和專家診斷。在專業(yè)院校，也有針對海陸設(shè)備遠(yuǎn)程管理的系統(tǒng)開發(fā)。例如，大連海事大學(xué)“育鯤”團(tuán)隊(duì)開發(fā)的SPID 系統(tǒng)，其基于互聯(lián)網(wǎng)+船岸一體化平臺柴油機(jī)健康管理系統(tǒng)，以設(shè)備解決方案為核心功能和理念，包括數(shù)據(jù)采集診斷、多終端監(jiān)控、專家決策等功能。

在傳統(tǒng)裝備制造企業(yè)，也在提供產(chǎn)品一體化遠(yuǎn)程專家管理系統(tǒng)，例如CAT 智訊系統(tǒng)PRODUCT LINK 是利用安裝在機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)上的Product Link 硬件，收集機(jī)器或發(fā)動(dòng)機(jī)的信息，并用衛(wèi)星鏈路將其發(fā)送到相關(guān)平臺上，使客戶能夠高效管理自己設(shè)備的系統(tǒng)。上述實(shí)踐案例，說明基于特定設(shè)備的遠(yuǎn)程管理已有一定的技術(shù)可行性和應(yīng)用性。

海洋石油裝備的AI 管理中心構(gòu)建，在數(shù)據(jù)采集和智能診斷策略上，可以依托設(shè)備管理人員的經(jīng)驗(yàn)、故障案例、行業(yè)專家、廠家技術(shù)支持等提供專業(yè)設(shè)備診斷策略和方法，依托專業(yè)檢測公司提供一體化在線/離線檢測和診斷分析技術(shù)。在實(shí)踐路線圖上，可以由海洋石油企業(yè)牽頭成立海洋石油裝備AI 管理中心項(xiàng)目，先從單體設(shè)施、特定設(shè)備做試點(diǎn)設(shè)計(jì)和應(yīng)用，逐步拓展到油田群和陸地終端，獨(dú)立AI 中心試驗(yàn)成型后可以分層級逐步構(gòu)建龐大的AI 管理中心應(yīng)用，直到企業(yè)級裝備AI 管理中心構(gòu)建完成。

圖2

4 結(jié)語

海洋石油工業(yè)數(shù)字化、智能化、無人化建設(shè)伴隨大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)的發(fā)展，將逐步從構(gòu)想走向?qū)嵺`。海洋石油裝備AI 管理中心的構(gòu)建，將成為傳統(tǒng)油氣開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然，也將是實(shí)現(xiàn)智能化油田的重要工作領(lǐng)域之一，為引領(lǐng)海洋石油行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供巨大動(dòng)力。