海洋油气生产平台智能化派工技术研究_陈文娅.pdf

技术与信息82|2023年03月0 引言随着新兴信息化技术和工业技术的革新发展，制造业转型呼声日渐高涨。为加快构建高效、节能和绿色工厂，海洋石油工程(青岛)有限公司依托工信部课题海洋油气生产平台上部模块智能制造解决方案及关键技术研究 中的子专题“海洋油气生产平台上部模块制造车间精益派工技术研究”，结合公司承揽业务产品和管理特点，针对海洋油气生产平台建造中的智能化派工技术，从工作任务分解结构、合同分解结构、工单执行层级和限制条件、工单派发和回收等多方面进行研究，经多个工程项目应用实践，逐渐建立了一套智能化派工体系，实现了派工精细化管理，一定程度上提高了生产过程可控性，减少了生产线的人工干预。公司自有工程项目管理系统(engineering project construction management system，PCMS)是以SmartPlant 产品为基础，根据生产业务和个性化管理需求而开发的软件，通过整合设计、材料、施工、质量等数据，打造的项目一体化建造管理平台。其包括数据文档中心、材料管理模块、施工管理模块和质量管理模块。通过数据的结构化管理，依托同一标准，实现了多层次数据的集成，辅助了公司科学决策，加速数据化转型升级。1 派工与工作分解结构结合方法研究1.1 派工管理派工，即生产管理人员向施工人员派发工作任务的动作。传统派工一般基于项目生产计划，生产支持保障部门分别承担项目管理的组织、图纸和料单的设计、发放，大型资源协调安排，材料采买、保存和发放等工作，生产管理(施工)部门整合各类资源进行派工管理。智能化派工是依托新兴网络、信息化、自动化和智能化等技术，使用计算机系统实现派工过程。国内企业项目管理模式原始粗放，标准化生产体系建立较日韩企业晚，虽然一些领先的企业在计划、资源、质量和组织管理体系等领域建立了软件系统，提升了生产效率，但由于起步晚，各类基础数据沉淀薄弱，系统集成性差，距离信息化的管理模式差距较大，各企业需进一步推进信息化、集成化和数字化的生产管理模式。1.2 智能化派工中WBS 设计工作分解结构(work breakdown structure)是指针对某个工程项目，按照其物理结构、功能特征或其他方式将目标任务工作分解成较小的、更易于管理和控制的管理单位1。工作分解结构一般采用树状结构，其分解成的各层级管理单元，不仅明确了工作范围和工作要求，有利于整个工程项目通过不同部门的协作完成，还能更好地方便计算工作量和分配任务，对整个项目的完成起到更好的计划和控制作用。公司常规工程项目在PCMS系统中WBS的划分，依托通用项目定义数据，譬如客户名称、承建公司、立项年份、承揽项目类型和项目代码号等信息码项，协同建造板块、单项工程、单位工程、分部工程信息，进一步细化到了单体/区域、专业、建造阶段、工步等层级。精细的结构化数据的划分，为建造施工各层级状态数据海洋油气生产平台智能化派工技术研究陈文娅，范丽丽，李子敏(海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520)摘要：为提升海洋油气生产平台项目智能化水平，文章依托于某公司信息化系统应用，从工作任务分解结构、合同分解结构、工单执行层级和限制条件等方面进行研究，逐渐建立了一套智能化派工体系，加快了该公司智能化发展步伐。关键词：工作分解结构；工单；合同分解结构中图分类号：TE95 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2023)09-0082-03DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2023.09.023Research on Intelligent Assignment Technology of Offshore Oil and Gas Production PlatformCHEN Wen-ya,FAN Li-li,LI Zi-min(Offshore Oil Engineering(Qingdao)Co.,Ltd.,Qingdao 266520,China)Abstract:In order to promote the intelligent level of the offshore oil and gas production platform project,this paper studies the work task decomposition structure,contract decomposition structure,work order execution level and restrictions relying on the application of the companys information system,and gradually established a set of intelligent work dispatching system,which accelerated the pace of the companys intelligent development.Keywords:work breakdown structure;work order;contract breakdown structure2023年03月|83的收集、整理、分析和应用做好了准备。当然，根据项目类型、管理需求和施工特点等因素，系统中的 WBS 划分细度也可随之调整。2 派工中与合同工作分解结构结合方法研究合 同 工 作 分 解 结 构(contract work breakdown structure，CWBS)，是适用于特定合同或采购活动的完整的工作分解结构，常规工程项目费用活动分解结构示意图如图 1 所示。但市场经济下多数企业急于签成合同，往往聚焦于合同签订前期，忽略执行阶段的合同工作分解结构，常出现分解结构粗糙或遗漏统计项问题，增加了项目费用控制难度，甚至会给公司成本控制带来了一定风险。合同工作分解结构应与合同规定的层次相一致，合同指出在哪一级别上进行费用累计，合同分解结构就应包括哪一级别。以海洋油气平台的电仪专业建造活动结构为例，其建造工作阶段可分为散件预制、散件安装、电仪设备安装、托架安装、电缆敷设和调试等环节，每个施工阶段根据杆件类型设置不同的工步。每一项活动都有对应的费用，自上而下分摊各分项专业WBS 各项费用，自下而上从底层活动工作包费用逐层汇总计算出项目的综合费用的过程，最终得到整个项图1 工程项目费用活动结构图目的综合费用，提高了成本管控准确性。3 工单执行层级、施工限制条件研究3.1 工单执行层级PCMS 系统作为工程项目建造管理系统，其编制的工单管理依据公司生产计划执行。公司生产计划按管理对象的不同属于不同的管理层级，系统中的PCMS 工单也与其对应。施工班组可执行的工单通常依托于五级建造计划，通过 WBS 编号，划分不同的管理单元，针对每一个施工单元制定其设计、采办、施工和检验的工作流及时间流，按照计划活动项类别，依次执行。根据 WBS 划分和项目建造四级计划，PCMS 系统工单可分为三个层级工单：(1)按物理或逻辑可管理的一级工单。譬如海洋工程项目上部模块可分为组块、钻井模块和生活楼模块等。(2)按专业进一步拆分，对应四级计划项的二级工单：如第一层管线预制计划项则依据不同材质的管线的施工单位不一样的原则进行划分。(3)第三级工单精细化派工的基础单元，也是工人生产的主要依据。其可以按照施工阶段进行，管线预制拆分成四个工单，下料、组对、焊接及放行。为了保证工单可靠实施，还需梳理各级工单施工条件，协调其对应的图料和资源等施工要素2，工单施工条件具备后，方可下发执行。3.2 工单限制条件除包括 WBS 分解到底层活动工作内容外，还需要保障工单所需的各类施工条件。这不仅要考虑图料、场地和工机具等施工要素，还需要协调需求人力、车辆、脚手架等资源。一些特殊的施工活动还需将作业许可等关键信息记入工单。PCMS 系统可关联图纸、材料、施工区域、参建单位(人力)等施工资源。系统设置时，系统配置工程师可将参与建造的施工单位、施工负责人、施工地点及相应的合同编号、机械车辆、作业许可信息及其关联人员配置进系统。创建工单时，工单编制人员可根据系统中项目管理和生产信息为不同的施工项灵活的指定工单执行人员、施工地点、施工车辆、脚手架及作业许可等信息。所有的限制条件满足要求后，工单状态由“编制”更改为“审核”，经审核确认后，可进行工单的打印、下发和执行。4 工单派发和回收流程研究工单编制完成后，工单审核人员需对工单中的各类信息进行确认审核。所有的施工条件满足要求后，工单即可传递至车间智能制造设备或线下打印、下发和执行。施工负责人接收工单后，严格按照工单内容合理分配工作项，并及时反馈施工状态。工单执行过程中出现的异常情况，施工负责人需及时将其反馈至相关人员协调解决。项目参与人员需负责自己职责范围内的系统数据。系统会自动记录工单编制、审核及关闭人员和操作时间，并在工单显示。工单创建、执行单位应建立完善的数据审核、反馈管理和工单传送的组织机构。5 工单数据反馈研究工单是施工指令，反馈数据则是所有工艺步骤完技术与信息84|2023年03月成时间数据及汇总数据，主要是指工单中各工序完成时间、完成工作量和资源消耗数据。工单数据有两种反馈方式，在电脑或手持终端登录系统，在执行工单相应工步选择时间和完成量或线下填写系统下载的工单反馈报表批量反馈。对批量反馈报表方式，工单反馈工程师或工单执行人员需在工作完成后及时将数据上传至PCMS 系统。系统自动比对工单中的最早开始时间和最晚结束时间，记录为工单执行实际开始和结束时间。在系统中，工单中的每道工序都有计划工时和实际工时。计划工时是依照定额数据导入系统的，项目运行过程中可根据实际情况进行调整。实际工时则是实际消耗人工，可以根据 CWBS 划分原则逐层汇总至人工时汇总项，也可以根据工单进行汇总。实际消耗人工时，可在工单相应工步通过系统逐条或工时反馈报表批量反馈至系统，其可包括直接人力、间接人力、工种信息、实际班内工时和加班工时等信息。系统在工程项目应用时，参与各部门均是系统数据的提供者和使用者，每一位数据导入人员都是系统能否正常发挥信息效能的关键。为保证数据及时准确导入系统，在项目应用中通常会采用如下措施保证系统高效使用：(1)明确职责，建立健全的信息化系统数据管理组织机构；(2)锁定关键用户，配置有一定岗位工作经验、责任心较强人员参与推动软件应用工作；(3)建立了线上和线下数据传递、审核、导入机制，设计和生产联动，全力保障系统运行；(4)建立了系统各类数据纠错机制，明确用户责任。6 工单化建造管理自 PCMS 系统建立以来，通过多个工程项目应用实践，系统软件功能逐渐优化，软件性能日趋完善，软件设置日益贴合公司生产实际。尤其在公司承揽的约重 5 万余吨“深海一号”建造中，整个项目建造过程使用 PCMS 系统进行大数据收集、整理和分析及展示，实现项目建造数据的智能分析和处理，将一座组块、船体及相应的集成工作陆地建造工期提升至 19 个月，解决传统项目数据人工收集效率低下，出错率高和因过多依赖经验，项目决策往往失去客观性等问题，为后续精准化项目管理提供参考，发挥了信息系统在提质增效方面的优势。整个项目各生产环节状态数据统计清晰明了，施工状态明确，系统上各部门工作充分协同并融入了生产流程，效果卓越，大大提高了项目管理能力。以上部模块为例，导入设计文件 1 317 份，涉及了 123 534 条数据，根据不同施工阶段建立了 2 107 个工包，项目建造施工反馈录入了 582 141 条数据。项目建造数据精细化导入，消除了项目材料、计划、设计和建造的信息孤岛，使数据获取、传递更加灵活、快捷，使项目整体运作更加通畅，提高了决策的效益和效率。尤其管线专业面向施工材料匹配功能，使管线在模块建造过程中安装率大大提升，不仅提高了现场施工效率，还减少了后续密闭空间作业，降低了安全风险。除公司项目管理能力得以提升外，与未使用信息化系统常规项目相比，陵水项目也取得了巨大的直接经