油田地面工程建設(shè)信息化集成與應(yīng)用探索

來海雷 方西盛

1大慶油田設(shè)計院有限公司

2大慶油田有限責(zé)任公司

油氣田地面建設(shè)工程類別多、施工環(huán)境復(fù)雜、資料收集歸檔效率低，在地面建設(shè)上面臨諸多問題[1]。例如基建管理每一項關(guān)鍵工作都有標(biāo)準(zhǔn)化管理規(guī)范，但進(jìn)程中尚未真正做到程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，最大限度地淡化人為因素；建設(shè)項目參建單位多，需要多方共同參與管理，缺少統(tǒng)一的協(xié)同辦公平臺；工程建設(shè)過程中產(chǎn)生大量的施工管理資料及過程資料，缺乏相關(guān)信息規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化采集、處理和存儲；油氣田建設(shè)項目點多面廣，傳統(tǒng)的管理方式主要是通過人員傳遞紙質(zhì)文件，審批效率、規(guī)范性、及時性不高，審批過程中投入的人員、設(shè)備、安全成本較高；現(xiàn)行施工檔案歸檔過程需要電子資料歸檔，電子掃描、整理組卷，耗費大量的人力物力；承包商多、人員多，業(yè)主方依靠傳統(tǒng)手段管控，信息冗雜；承包商實名制管理依靠人工記錄、臺賬式管理，農(nóng)民工勞資糾紛不斷；現(xiàn)場作業(yè)人員流動性大、質(zhì)量安全環(huán)保意識淡?。坏孛娼ㄔO(shè)過程中產(chǎn)生大量工程數(shù)據(jù)信息，由于歷史原因形成了以紙質(zhì)資料作為主要載體的記錄方式，難以高效支持生產(chǎn)準(zhǔn)備、施工和運維等。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型、信息化建設(shè)是推動高質(zhì)量發(fā)展的重要舉措，地面建設(shè)亟需探索新的管理理念和工作方式替代傳統(tǒng)模式。將地面建設(shè)的核心業(yè)務(wù)與信息化建設(shè)工作深度融合，實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效，助力地面建設(shè)向數(shù)字化、智能化、智慧化方向發(fā)展。油田以地面建設(shè)全生命周期標(biāo)準(zhǔn)化管理為主線，抓住關(guān)鍵問題、分析業(yè)務(wù)需求，按照頂層設(shè)計、業(yè)務(wù)主導(dǎo)、突出共享，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施的原則，打通與統(tǒng)建系統(tǒng)及相關(guān)自建系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)通道，應(yīng)用云計算、大數(shù)據(jù)、移動應(yīng)用等技術(shù)，建設(shè)滿足管控現(xiàn)場、數(shù)據(jù)共享、智能發(fā)展要求的管理平臺，助力地面建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1 信息化系統(tǒng)架構(gòu)的建設(shè)思路

油田地面工程建設(shè)構(gòu)建了“基本建設(shè)運行管理+智慧工地+數(shù)字化交付”的信息化系統(tǒng)架構(gòu)，依托油田基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)資源，形成一套統(tǒng)一的業(yè)務(wù)協(xié)同、資源共享、智能分析平臺[2]。

基本建設(shè)運行管理系統(tǒng)作為基建項目信息化數(shù)字化管理平臺，構(gòu)建了支持協(xié)同辦公、合規(guī)管理、輔助決策的平臺，實現(xiàn)了工程施工、工程監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督等日常業(yè)務(wù)全線上辦理，支持?jǐn)?shù)據(jù)自動統(tǒng)計、分析應(yīng)用，可實現(xiàn)單一項目和集群項目的管理；同時，建立了地面建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，包括工程項目信息庫、人員信息庫、承包商資源庫、過程資料庫，可為智慧工地、數(shù)字化交付提供數(shù)據(jù)支撐。

智慧工地系統(tǒng)作為現(xiàn)場管控工具，以“管住現(xiàn)場、管住承包商、管住三違”為根本遵循，以實現(xiàn)施工現(xiàn)場“可視化”、部分“數(shù)字化”為目標(biāo)，以服務(wù)業(yè)主方為宗旨，建立的一套適用于油氣田地面建設(shè)施工現(xiàn)場管理的信息化平臺[3]。

數(shù)字化交付系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)集成與關(guān)聯(lián)，以站場/管道對象為核心，對工程項目建設(shè)階段產(chǎn)生的靜態(tài)信息進(jìn)行數(shù)字化創(chuàng)建直至移交的工作過程[4]。

基本建設(shè)運行管理系統(tǒng)、智慧工地、數(shù)字化交付三個系統(tǒng)，在系統(tǒng)建設(shè)上，互通互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享，避免數(shù)據(jù)孤島；業(yè)務(wù)功能上，三者之間嚴(yán)格劃分管理界面，既可獨立運行，又可相互支撐，支持地面、設(shè)計、生產(chǎn)、管理的協(xié)同創(chuàng)新、提質(zhì)增效，助力油田高質(zhì)量發(fā)展。

2 基建運行管理+智慧工地

基建運行管理系統(tǒng)與智慧工地系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互通的場景包括承包商管理、工程項目施工管理等?；ㄟ\行管理系統(tǒng)可為智慧工地提供組織機構(gòu)、項目信息、人員信息，智慧工地為基建管理系統(tǒng)返回項目二維碼、人員二維碼及人員進(jìn)出場考勤記錄。

以承包商管理場景為例?；ㄟ\行管理系統(tǒng)中建立了施工單位項目經(jīng)理、總監(jiān)理工程師、監(jiān)理工程師（員）、技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)人員、質(zhì)量人員、安全管理人員、無損檢測人員、特種作業(yè)人員、焊工、臨時工等11 類承包商人員資源庫[5]。每類承包商入資源庫前，需提前確定人員身份、資質(zhì)證件、勞務(wù)關(guān)系和社保等信息（圖1）。所有承包商人員，無論是施工人員、監(jiān)理人員、質(zhì)量人員還是安全管理人員，均須在承包商資源庫中進(jìn)行備案，否則不能進(jìn)入施工現(xiàn)場。承包商資源庫可供所有的工程項目共享使用，針對資源庫中出現(xiàn)人員資質(zhì)證件、勞務(wù)關(guān)系即將到期的情況，亦可預(yù)警提醒。

圖1 基建運行管理系統(tǒng)承包商人員資源庫Fig.1 Contractor resource base of infrastructure operation management system

在具體施工項目中，承包商準(zhǔn)入是工程開工的前提條件。在辦理承包商準(zhǔn)入時，只能從承包商資源庫已備案人員中進(jìn)行選擇，且無需二次審核。完成準(zhǔn)入評估后，人員信息自動由基建運行管理系統(tǒng)推送至智慧工地系統(tǒng)的人員管理模塊，進(jìn)行施工場地入場管理。智慧工地系統(tǒng)會返回人員二維碼身份信息，承包商單位可將人員二維碼信息制作成胸卡或帽貼作為入場憑證（圖2）。

圖2 承包商人員入場證示意圖Fig.2 Contractor's personnel access permit

承包商人員在經(jīng)過實名制通道、使用移動端考勤機或二維碼考勤時，進(jìn)出場考勤記錄自動返回至基建運行管理系統(tǒng)承包商管理模塊中（圖3），在基建運行管理系統(tǒng)的功能界面上可看到施工人員在施工現(xiàn)場的進(jìn)出場記錄，還可自動按人員、時段自動統(tǒng)計，為農(nóng)民工工資的發(fā)放提供依據(jù)，也為農(nóng)民工薪酬爭議仲裁提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[6-8]。

圖3 承包商人員進(jìn)出場記錄Fig.3 Record of entry and exit of contractor personnel

3 基建運行管理+數(shù)字化交付

基建運行管理系統(tǒng)與數(shù)字化交付系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互通的場景包括工程項目施工進(jìn)度管理、施工資料管理等?；ㄟ\行管理系統(tǒng)可為數(shù)字化交付系統(tǒng)提供施工過程資料，數(shù)字化交付系統(tǒng)可為基建運行管理系統(tǒng)提供可視化施工進(jìn)度。

以施工資料管理場景為例。基建運行管理系統(tǒng)根據(jù)《油氣田地面建設(shè)工程（項目）竣工驗收手冊》（2017 版）的規(guī)定，結(jié)合檔案館關(guān)于竣工資料存檔的要求，已實現(xiàn)工程資料的一鍵歸檔，包括施工記錄（含隱蔽工程記錄）、試驗及檢測報告、質(zhì)量驗收記錄等，均實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理，可實現(xiàn)單一項目管理，也可實現(xiàn)集群項目管理，更可為工程結(jié)算、資料存檔服務(wù)，且已實現(xiàn)工程資料與E6檔案系統(tǒng)的離線歸檔（圖4）。

圖4 施工資料一鍵歸檔Fig.4 One-click archiving of construction data

針對數(shù)字化交付項目，基建系統(tǒng)可自動推送施工資料至數(shù)字化交付系統(tǒng)中，在產(chǎn)生施工數(shù)據(jù)、施工資料的同時自動移交，避免了二次掃描，保障了施工交付的進(jìn)度。

以施工進(jìn)度管理場景為例。針對橇裝設(shè)備，在數(shù)字化交付系統(tǒng)中已明確交付的三維模型、橇內(nèi)主要設(shè)備的屬性信息、非結(jié)構(gòu)化資料、制造過程文件等，通過疊加采購計劃、入場計劃、采購進(jìn)度、入場進(jìn)度等數(shù)據(jù)，可隨時間軸模擬橇裝設(shè)備施工實施進(jìn)度（圖5）?；ㄟ\行管理系統(tǒng)的進(jìn)度管理模塊可調(diào)取數(shù)字化交付系統(tǒng)中施工進(jìn)度可視化功能，實現(xiàn)施工進(jìn)度可視化模擬、進(jìn)度偏差可視化模擬、橇裝設(shè)備預(yù)制進(jìn)度可視化模擬等工程管理輔助應(yīng)用，為實現(xiàn)項目進(jìn)度目標(biāo)提供技術(shù)保障。

圖5 施工進(jìn)度可視化Fig.5 Visualization of construction schedule

4 智慧工地+數(shù)字化交付

智慧工地系統(tǒng)與數(shù)字化交付系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互通的場景包括工程項目施工進(jìn)度管理、施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控管理等。數(shù)字化交付系統(tǒng)為智慧工地提供了工程項目進(jìn)度，智慧工地為數(shù)字化交付系統(tǒng)提供了施工現(xiàn)場視頻支持。

數(shù)字化交付系統(tǒng)中的4D 施工進(jìn)度可視化功能，除了與基建運行管理系統(tǒng)集成外，亦與智慧工地系統(tǒng)集成，在智慧工地系統(tǒng)中亦可查看工程項目的三維模型、設(shè)計參數(shù)、采購資料、施工記錄等內(nèi)容。同時，在數(shù)字化交付系統(tǒng)中可調(diào)取智慧工地系統(tǒng)傳輸?shù)氖┕がF(xiàn)場視頻（圖6）。施工現(xiàn)場的視頻可30 天滾動存儲，當(dāng)發(fā)生安全、質(zhì)量、進(jìn)度偏差時，可調(diào)用歷史視頻進(jìn)一步溯源。

圖6 施工現(xiàn)場視頻監(jiān)控Fig.6 Construction site video surveillance

5 結(jié)束語

通過“基本建設(shè)運行管理+智慧工地+數(shù)字化交付”地面建設(shè)信息化系統(tǒng)架構(gòu)的應(yīng)用，油田范圍年度地面建設(shè)工程項目已實現(xiàn)在線全生命周期管理；通過建立統(tǒng)一的承包商管理平臺，基于基建運行管理系統(tǒng)實名制準(zhǔn)入及智慧工地進(jìn)出場的管理融合，提高了承包商人員的履職能力；采用“一鍵式”組卷歸檔模式，施工信息數(shù)據(jù)自動組卷，組卷結(jié)果移交檔案系統(tǒng)進(jìn)行歸檔，大幅高工程項目組卷工作效率及準(zhǔn)確性，實現(xiàn)了基建項目管理協(xié)同化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、業(yè)務(wù)程序化、辦公無紙化、歸檔自動化，實現(xiàn)了地面工程各類業(yè)務(wù)有機融合，支撐信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交互共享，進(jìn)一步推動了地面建設(shè)領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展。

目前，人工智能、知識圖譜技術(shù)已日趨成熟，基建運行管理系統(tǒng)結(jié)合業(yè)務(wù)需求，開展基建業(yè)務(wù)信息化頂層設(shè)計，采用“模塊化、迭代式”建設(shè)模式，通過引入人工智能、知識圖譜等先進(jìn)技術(shù)，利用智能傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，降低故障率；通過建立知識圖譜，整合基建領(lǐng)域的知識、經(jīng)驗、技術(shù)等，形成完整的知識體系，幫助承包商更好地了解項目背景、技術(shù)要求和風(fēng)險因素，提高決策的準(zhǔn)確性和效率；根據(jù)項目需求，分析歷史數(shù)據(jù)，生成模型計算結(jié)果，幫助業(yè)主更好地評估承包商的實力和信譽，向業(yè)主推薦最合適的承包商，降低項目風(fēng)險[9-10]。