油氣管道類公司信息化規(guī)劃思路

梁 晶

（浙江中控技術(shù)股份有限公司，杭州310053）

管道信息化發(fā)展大體經(jīng)歷了從傳統(tǒng)管道管理到數(shù)字管道概念的提出再到智慧管道。在油氣管網(wǎng)規(guī)模建設(shè)過程中，管道業(yè)務(wù)的“標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、信息化”水平不斷提高，基本實現(xiàn)了設(shè)計數(shù)字化、施工機械化、管理信息化。近年來，隨著智慧管道概念的提出，管道信息化發(fā)展突飛猛進。然而管道信息化的發(fā)展歷程也決定了管道信息化發(fā)展必然會遇到的問題，隨著各類應(yīng)用的不斷增加，由于前期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用之間存在壁壘，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象屢現(xiàn)。各管道公司已經(jīng)意識到問題所在，并著手整體規(guī)劃，試圖從底層開始逐步整合調(diào)整，建設(shè)中臺，支撐應(yīng)用。

管道信息化發(fā)展趨勢大致經(jīng)歷了3 個階段。在2003年以前，為傳統(tǒng)管道發(fā)展階段，管道建設(shè)、管理、運營多以人為主，工藝過程自動采集與監(jiān)控初步實現(xiàn)；約2003年到2017年進入數(shù)字化管道建設(shè)時期，逐步實現(xiàn)了管道及周邊環(huán)境資料的數(shù)字化、可視化，管道運行綜合應(yīng)用、生產(chǎn)管理、完整性管理等信息系統(tǒng)應(yīng)運而生；隨著管道信息化的不斷發(fā)展，智慧管道、智能管網(wǎng)等概念被提出，未來管道信息化發(fā)展將逐步實現(xiàn)管道數(shù)據(jù)的全面統(tǒng)一、管道系統(tǒng)感知交互可視、系統(tǒng)之間融合互聯(lián)、管道供應(yīng)精準(zhǔn)匹配、運行智能高效、預(yù)測預(yù)警可控。

1 管道類公司業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

管道類公司的業(yè)務(wù)大體上可以總結(jié)為四大核心業(yè)務(wù)加一個支撐業(yè)務(wù)。其中核心業(yè)務(wù)包括工程建設(shè)管理、生產(chǎn)運行管理、設(shè)備管理及管道完整性管理（管道管理）。按照業(yè)務(wù)類型[1]及管理層級可進一步將管道類公司業(yè)務(wù)進行細分，如圖1所示。

圖1 管道公司業(yè)務(wù)圖Fig.1 Business of pipeline company

信息化的發(fā)展目前主要依托于業(yè)務(wù)需求展開，整體來看，好的管道公司信息化整體對業(yè)務(wù)的覆蓋率能達到80%以上，基本滿足日常的應(yīng)用，差一些的公司信息化水平較低，還處在起步階段。但是依托于單個業(yè)務(wù)需求開發(fā)的信息系統(tǒng)往往會在整個業(yè)務(wù)協(xié)同方面產(chǎn)生互相孤立的問題，信息化對業(yè)務(wù)的滿足也隨著信息化自身的發(fā)展逐步顯現(xiàn)出各種問題，如信息化應(yīng)用效率降低，業(yè)務(wù)工作量反而增大等。

2 管道類公司信息化發(fā)展存在的問題

1）缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

長期以來，管道類公司信息化工作根據(jù)業(yè)務(wù)需求陸續(xù)開展，隨著業(yè)務(wù)對信息化需求的不斷提高，逐步完善各單一應(yīng)用的開發(fā)。這也是信息化快速發(fā)展的必經(jīng)階段。然而當(dāng)各種應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展到一定程度，就會由于早起沒有進行統(tǒng)一規(guī)劃，引起應(yīng)用間的互通問題。各個應(yīng)用間就會出現(xiàn)功能重疊，數(shù)據(jù)雜亂、重復(fù)等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用效果降低，工作效率下降。

2）缺乏業(yè)務(wù)提煉，沒能形成業(yè)務(wù)中臺及數(shù)據(jù)中臺

目前，管道類公司信息化發(fā)展還是以滿足生產(chǎn)需求為主要出發(fā)點，采用從應(yīng)用入手，收集相關(guān)數(shù)據(jù)支持。隨著管道類公司的業(yè)務(wù)發(fā)展方向及內(nèi)容明確，管道類公司應(yīng)該逐步對業(yè)務(wù)進行提煉，提煉共性業(yè)務(wù)，進行數(shù)據(jù)梳理，分類整合，提煉數(shù)據(jù)中臺。逐步開展公司業(yè)務(wù)中臺及數(shù)據(jù)中臺建設(shè)，支撐管道類公司未來信息化應(yīng)用的拓展完善。

3）各應(yīng)用之前數(shù)據(jù)沒有打通，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重

由于每開發(fā)一套新的應(yīng)用系統(tǒng)，都要建設(shè)對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，且各個單獨的應(yīng)用系統(tǒng)在建設(shè)時沒有過多考慮與其他系統(tǒng)的關(guān)系，導(dǎo)致各應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不能互通，功能出現(xiàn)重疊，最終導(dǎo)致業(yè)務(wù)出現(xiàn)交叉，工作界面不清，影響正常工作的開展。且由于數(shù)據(jù)不互通，各系統(tǒng)單獨維護，也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致，不對等，數(shù)據(jù)重復(fù)錄入等問題，使得大量數(shù)據(jù)不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

4）應(yīng)用覆蓋不全，用戶體驗較差

目前信息化發(fā)展仍然存在業(yè)務(wù)覆蓋不全，由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問題，一些業(yè)務(wù)的開展還需要線上線下結(jié)合的方式，甚至信息化應(yīng)用還不如線下流程便捷。且系統(tǒng)間缺乏共享與集成，缺乏統(tǒng)一、便捷的訪問入口，部分?jǐn)?shù)據(jù)需要手工重復(fù)錄入，效率較低，用戶體驗不高。

3 管道類公司信息化發(fā)展趨勢

3.1 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢

從業(yè)務(wù)上看，目前管道類公司的業(yè)務(wù)發(fā)展已較為成熟，針對管道的業(yè)務(wù)開展模式及業(yè)務(wù)流程相對穩(wěn)定。未來業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展需要靠信息化來推動。

比如，近年來，管道類公司業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面：

1）區(qū)域化管理趨勢

未來將實現(xiàn)以大的站場為中心，周邊衛(wèi)星輔站覆蓋，管道資源調(diào)配由分散管理向局部區(qū)域優(yōu)化的趨勢。

2）風(fēng)險管控趨勢由被動轉(zhuǎn)為主動

隨著各種技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，通過給管道加裝智能感知設(shè)備，結(jié)合無人機、AR、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)系統(tǒng)及移動APP 的應(yīng)用，再配合相應(yīng)業(yè)務(wù)管理規(guī)范的制定，實現(xiàn)風(fēng)險的主動識別、預(yù)警和管控。

3）逐步實現(xiàn)集中監(jiān)視，遠程調(diào)控，有人值守，無人操作

未來將實現(xiàn)壓縮機等設(shè)備的一鍵啟停，自動分輸?shù)冗h程操控。通過站場智能化改造，實現(xiàn)工況、設(shè)備的智能診斷。建立集中監(jiān)視中心，監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)，實現(xiàn)有人值守?zé)o人操作。

4）數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全生命周期管理

未來將逐步實現(xiàn)從工程建設(shè)到管道運行維護維修直到報廢全生命周期數(shù)字化，實現(xiàn)數(shù)字化移交、數(shù)字化管理、數(shù)字化分析決策。

3.2 信息化技術(shù)發(fā)展趨勢

目前油氣行業(yè)面臨著加速數(shù)字化、解決變革障礙、共享生態(tài)創(chuàng)新、IT 運營模式轉(zhuǎn)變等亟待解決的形勢，應(yīng)積極擴大數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)模，利用技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)業(yè)務(wù)變革，以適應(yīng)企業(yè)內(nèi)外變化。

國際一流管道企業(yè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理日趨完善，當(dāng)前正應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、GIS、智能設(shè)備、AI、數(shù)字孿生等技術(shù)開展管道運營數(shù)字化轉(zhuǎn)型。搭建數(shù)字化管道統(tǒng)一管理平臺，進一步深化資產(chǎn)完整性管理，全面融合生產(chǎn)運行管理，時間自主運營、智能化作業(yè)。

平臺搭建：建立信息化統(tǒng)一技術(shù)平臺，業(yè)務(wù)中臺，數(shù)據(jù)中臺，技術(shù)中臺等，實現(xiàn)資源的充分共享利用，覆蓋業(yè)務(wù)應(yīng)用的全生命周期管理，助力企業(yè)獲得持續(xù)創(chuàng)新的核心能力。運用統(tǒng)一技術(shù)平臺，改變過去獨立系統(tǒng)建設(shè)模式為平臺應(yīng)用服務(wù)模式，將過去滿足業(yè)務(wù)需求開發(fā)周期從按年計算縮短到按周計算，從而及時響應(yīng)業(yè)務(wù)變化，有效支撐業(yè)務(wù)快速發(fā)展。

數(shù)字孿生：充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù)，在虛擬空間中完成映射，反映相對應(yīng)的管道實體裝備的全生命周期管理過程。

云計算技術(shù)：隨著管道數(shù)字化的不斷推進，管道數(shù)據(jù)巨量增加。通過云技術(shù)的應(yīng)用，解決管道數(shù)據(jù)的采、存、管、傳、用。實現(xiàn)管道數(shù)據(jù)云化，科學(xué)管理各類數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)應(yīng)用，大大降低數(shù)據(jù)維護成本，為管道智能化、數(shù)字化發(fā)展提供載體支撐。

大數(shù)據(jù)技術(shù)：隨著全球社會從傳統(tǒng)工業(yè)時代向數(shù)字化時代轉(zhuǎn)型，大數(shù)據(jù)已取代石油成為最有價值的資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)之于管道生產(chǎn)運行，將幫助管道類公司實現(xiàn)管道運行狀態(tài)分析，管輸運行優(yōu)化，事故風(fēng)險預(yù)測，輔助營銷決策等多個方面，分析來自不同源的海量數(shù)據(jù)，生成實時洞見，從而促進業(yè)務(wù)、管理創(chuàng)新。

管道物聯(lián)網(wǎng)：開啟一個全新的自動化集成水平，進一步減少人的影響，并為管道生產(chǎn)運行與資產(chǎn)維護創(chuàng)造更加安全、高效的環(huán)境。

AI（人工智能）：智能圖像識別技術(shù)幫助完成管道資料的數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化；實現(xiàn)智能巡檢；進行管網(wǎng)運行仿真，為管道安全平穩(wěn)運行提供保證。

無人機巡線：無人機收集管道及周邊環(huán)境的圖像信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，分析后有針對性的指導(dǎo)處置可疑目標(biāo)，保障安全。

AR 技術(shù)：增強現(xiàn)實（簡稱AR），是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術(shù)。在油氣管道行業(yè)，AR 技術(shù)可以應(yīng)用于管道的可視化、管道智能巡檢、站場設(shè)備的檢維修、管道缺陷定位、管道泄漏檢測等多個專業(yè)。

4 管道類公司信息化發(fā)展規(guī)劃步驟

4.1 中臺提煉

信息化建設(shè)目的，歸根結(jié)底是為業(yè)務(wù)服務(wù)，滿足業(yè)務(wù)對信息化的需求。因此，業(yè)務(wù)的提煉及通過業(yè)務(wù)梳理出來的數(shù)據(jù)的提煉必然是信息化規(guī)劃第一步的任務(wù)，只有理清業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，才能為其設(shè)計更好的應(yīng)用及交互。

1）提煉目標(biāo)

中臺的提煉包括業(yè)務(wù)中臺及數(shù)據(jù)中臺的提煉。提煉的目標(biāo)是要對業(yè)務(wù)進行全面而深入的分析，須覆蓋整個業(yè)務(wù)架構(gòu)?？紤]到下步中臺可研或概要設(shè)計的易開展性和與前臺、后臺的相互協(xié)同[2]。能夠支持或明確業(yè)務(wù)中臺的單個服務(wù)及服務(wù)集合劃分。能夠支持或明確數(shù)據(jù)中臺的數(shù)據(jù)架構(gòu)模型中主題域、子主題域直至共享數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)實體）的識別和抽取。

2）提煉原則

中臺的提煉是要提煉出能夠支撐多個業(yè)務(wù)活動開展的共享服務(wù)業(yè)務(wù)放在中臺。

公共數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)、特定應(yīng)用的核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)等三類關(guān)鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理能力與數(shù)據(jù)服務(wù)能力建設(shè)適合放在中臺，還應(yīng)包括管道業(yè)務(wù)所特有的主數(shù)據(jù)。

通用數(shù)字化智能化能力，能夠為多項業(yè)務(wù)賦能的數(shù)字化智能化能力建設(shè)，適合放在中臺（如通過大量數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)而獲取的管道仿真模型、設(shè)備故障及失效模型等）。

3）業(yè)務(wù)中臺提煉

按照管道業(yè)務(wù)特點及業(yè)務(wù)范圍，分別從通用業(yè)務(wù)服務(wù)、專有業(yè)務(wù)服務(wù)、通用化智能能力3 個層面提煉出管道類公司的業(yè)務(wù)中臺，如圖2所示。其中涵蓋了管道業(yè)務(wù)的4 個核心，即工程建設(shè)管理，生產(chǎn)運行管理，設(shè)備管理及管道完整性管理（管道管理）作為管道公司的專有業(yè)務(wù)服務(wù)。通過提煉的業(yè)務(wù)中臺，實現(xiàn)對前臺業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐作用。

圖2 管道類公司業(yè)務(wù)中臺模型圖Fig.2 Business model diagram of pipeline company

4）數(shù)據(jù)中臺搭建

在業(yè)務(wù)中臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)將管道類公司涉及的數(shù)據(jù)進行分類整合，統(tǒng)一規(guī)劃，形成管道類公司對應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，同時輔以數(shù)據(jù)引擎的驅(qū)動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)中臺的搭建。數(shù)據(jù)中臺搭建是一個伴隨管道業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)梳理的過程，需要找到管道類公司業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)，通過主數(shù)據(jù)再擴展到各個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中臺的搭建將極大地規(guī)范化管道類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采、存、管、用，實現(xiàn)對上層數(shù)據(jù)應(yīng)用的統(tǒng)一支持。管道類公司的數(shù)據(jù)中臺搭建示例如圖3所示。

圖3 管道類公司數(shù)據(jù)中臺模型圖Fig.3 Data middle platform model diagram of pipeline company

4.2 藍圖規(guī)劃

在對業(yè)務(wù)中臺及數(shù)據(jù)中臺提煉的基礎(chǔ)上，構(gòu)架管道類公司信息化建設(shè)的藍圖，實現(xiàn)信息化建設(shè)的統(tǒng)一規(guī)劃，綜合部署。規(guī)劃藍圖應(yīng)包含基礎(chǔ)層（儀器儀表、各類數(shù)據(jù)庫等），基礎(chǔ)應(yīng)用層（基于SCADA 系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)應(yīng)用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速應(yīng)用），中臺層（包括業(yè)務(wù)中臺、數(shù)據(jù)中臺及技術(shù)中臺），應(yīng)用開發(fā)層（各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一部署）。其中，中臺建設(shè)是核心，對下集成各類管道數(shù)據(jù)，對上支撐各類應(yīng)用的開發(fā)。管道類公司的信息化規(guī)劃藍圖示例如圖4所示。

4.3 應(yīng)用規(guī)劃

在藍圖規(guī)劃的基礎(chǔ)上，逐步細化各層建設(shè)內(nèi)容，其中，應(yīng)用規(guī)劃[3]部分尤為重要，需要充分結(jié)合公司業(yè)務(wù)，進行總體應(yīng)用規(guī)劃，應(yīng)用之間應(yīng)考慮業(yè)務(wù)邊界，對于業(yè)務(wù)邊界不清的，或業(yè)務(wù)有交互的環(huán)節(jié)重點設(shè)計規(guī)劃，同時可以反過來推動現(xiàn)有業(yè)務(wù)的改善。在應(yīng)用規(guī)劃時，應(yīng)同步考慮數(shù)據(jù)流，設(shè)計數(shù)據(jù)架構(gòu)，驗證完善數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)，使整體規(guī)劃完整可行。管道類公司的應(yīng)用規(guī)劃示例如圖5所示。

4.4 其他規(guī)劃

除了中臺，藍圖及應(yīng)用的規(guī)劃外，作為完整的信息化規(guī)劃，還應(yīng)該考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系、網(wǎng)絡(luò)安全等詳細設(shè)計，這些都是規(guī)劃不可或缺的部分。

4.5 分步實施

在做好各類架構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照整體藍圖規(guī)劃及應(yīng)用規(guī)劃，將規(guī)劃出來的工作及各應(yīng)用分類展列，按照信息化開展邏輯、業(yè)務(wù)需求的急迫性及投資估算情況，將工作依次排開，整體規(guī)劃，分為近期、中期、遠期開展的工作，分步分批進行。同時做好時間規(guī)劃及投資規(guī)劃，根據(jù)公司實際情況開展后續(xù)工作。

在分步實施的過程中，注意實時滾動實施計劃，動態(tài)調(diào)整實施步驟及時序，逐步完善規(guī)劃內(nèi)容，進一步提高規(guī)劃的準(zhǔn)確性。

圖4 管道類公司信息化藍圖設(shè)計圖Fig.4 Information blueprint design of pipeline company

圖5 管道類公司信息化應(yīng)用規(guī)劃圖Fig.5 Information application planning of pipeline companies

5 結(jié)語

本文從管道類公司業(yè)務(wù)入手，分析管道類公司信息化發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，分析了現(xiàn)階段管道信息化發(fā)展趨勢，并在此基礎(chǔ)上提出了管道類公司信息化規(guī)劃應(yīng)如何開展。為后續(xù)管道類公司的信息化規(guī)劃工作開展提供明確的思路。