陳 海

海洋石油生產(chǎn)設(shè)施數(shù)字化探索

陳 海

（中國(guó)海洋石油總公司工程建設(shè)部，北京100010）

隨著油氣田區(qū)域滾動(dòng)開(kāi)發(fā)，大量海洋油氣田生產(chǎn)設(shè)施面臨改擴(kuò)建，加之設(shè)施延壽和棄置等要求，海洋工程設(shè)施的信息交付已成為工程建設(shè)面臨的課題。針對(duì)海洋油氣田工程生產(chǎn)設(shè)施實(shí)際需求，開(kāi)展了工程設(shè)施數(shù)字化項(xiàng)目試點(diǎn)研究，首次將海洋工程設(shè)施實(shí)體相關(guān)的數(shù)據(jù)信息作為與實(shí)體資產(chǎn)同等重要的無(wú)形“信息資產(chǎn)”納入管理，實(shí)現(xiàn)管理和運(yùn)營(yíng)在物理空間上的分離。實(shí)踐證明，海洋工程設(shè)施數(shù)字化工作大幅提高了運(yùn)營(yíng)管理水平，對(duì)現(xiàn)有管理模式將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響和變革。

海洋石油生產(chǎn)設(shè)施；數(shù)字化；產(chǎn)品生命周期管理

隨著開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，中國(guó)海洋石油總公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)海油）生產(chǎn)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)維面臨的挑戰(zhàn)越來(lái)越突出：

1)隨著油田區(qū)域滾動(dòng)開(kāi)發(fā)，大量油氣田生產(chǎn)設(shè)施面臨改擴(kuò)建，由于缺乏前期完整、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢使用非常困難，對(duì)生產(chǎn)操作、維護(hù)帶來(lái)不便，導(dǎo)致工程設(shè)施改擴(kuò)建效率大幅度降低。例如流花油氣田修復(fù)項(xiàng)目、惠州油田群FPSO修復(fù)等工程中，許多該油田設(shè)施的真實(shí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資料無(wú)法及時(shí)找到。

2)大量海洋石油生產(chǎn)設(shè)施逐漸“老齡化”，超期服役設(shè)施越來(lái)越多（最老的平臺(tái)已經(jīng)29 a），需要定期對(duì)原有設(shè)施進(jìn)行延壽評(píng)估。

3)海上油氣田設(shè)施棄置已經(jīng)成為法律法規(guī)的要求，棄置方案編制和延壽評(píng)估均需要詳細(xì)的設(shè)施設(shè)計(jì)資料。

4)工程項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)的管理、技術(shù)性文檔資料基本上以紙介質(zhì)或電子版保存，沒(méi)有集中整理和數(shù)字化存儲(chǔ)，隨著項(xiàng)目的結(jié)束，大量過(guò)程資料散失，造成寶貴的信息資產(chǎn)流失，沒(méi)有完整的數(shù)字化工程設(shè)施移交，大幅影響工程向生產(chǎn)準(zhǔn)備移交的效率和質(zhì)量。

5)當(dāng)海上油氣田發(fā)生安全應(yīng)急事件，缺乏三維可視化信息以及相關(guān)資料，與應(yīng)急系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)信息共享，從而影響對(duì)事件快速、準(zhǔn)確分析和應(yīng)急指揮。

長(zhǎng)期以來(lái)，中國(guó)海油重視工程建設(shè)項(xiàng)目的機(jī)械完工交付，卻忽視了相關(guān)工程設(shè)施的信息交付。如何解決上述大量舊設(shè)施延壽、大量舊設(shè)施改擴(kuò)建的難題；如何管理公司龐大的海洋石油生產(chǎn)設(shè)施資產(chǎn)，及時(shí)獲得海上舊設(shè)施準(zhǔn)確完整的設(shè)計(jì)資料并迅速開(kāi)展設(shè)計(jì)研究，最大化降低運(yùn)營(yíng)成本等，是海洋石油工程建設(shè)者面臨的一個(gè)重要課題。

1 工程建設(shè)項(xiàng)目信息化的需求和挑戰(zhàn)

工程項(xiàng)目管理信息是一個(gè)龐大的體系，從不同維度來(lái)看，包括業(yè)主、承包商、設(shè)備供應(yīng)商以及第三方檢驗(yàn)（或監(jiān)理部門(mén)）等參建單位相關(guān)文件；包括項(xiàng)目組織、計(jì)劃、財(cái)務(wù)、施工資源、項(xiàng)目控制等專業(yè)文件；包括工程設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收等各階段文件；包括導(dǎo)管架、上部組塊、海管／海纜、終端等各分項(xiàng)文件。所有這些信息的發(fā)生，往往彼此聯(lián)系，一個(gè)信息經(jīng)常要涉及數(shù)個(gè)部門(mén)，橫跨多個(gè)進(jìn)展階段。在項(xiàng)目生命周期中，這些信息具有易變性。實(shí)施過(guò)程中的電子文件格式也非常多，例如：MS Office文件，PDMS／PDS／AUTOPLANT／3dsmax／SmartMarine 3D／TRIBON等三維文件，工藝流程設(shè)計(jì)文件（智能P＆ID／SP P＆ID、AUTOCAD），Intools等儀控設(shè)計(jì)軟件，SACS等設(shè)計(jì)分析軟件的模型文件、PDF、聲像文件等。

由于企業(yè)管理水平和技術(shù)水平所限，中國(guó)海油工程建設(shè)領(lǐng)域的信息化程度較低，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)規(guī)范，工程材料數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一，工程設(shè)施的數(shù)據(jù)檔案管理長(zhǎng)期處于較低水平，工程建設(shè)往往受困于資料的缺失和信息的不準(zhǔn)確。

在工程建設(shè)的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造、安裝、調(diào)試、運(yùn)維、改擴(kuò)建，一直到棄置等全生命周期過(guò)程中，在移交實(shí)物資產(chǎn)的同時(shí)，如何將工程建設(shè)的數(shù)字資產(chǎn)完整、準(zhǔn)確、有效地實(shí)現(xiàn)移交，加快工程從建設(shè)到運(yùn)營(yíng)的過(guò)渡，縮短工程投產(chǎn)時(shí)間；在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造調(diào)試期，如何盡早提供油田運(yùn)行所需要的數(shù)字信息，能夠使生產(chǎn)單位和項(xiàng)目組同步了解承包商信息，并將生產(chǎn)培訓(xùn)提前，加快項(xiàng)目設(shè)計(jì)建造到運(yùn)營(yíng)投產(chǎn)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程數(shù)據(jù)的有效管理、采集和增值利用，進(jìn)而推進(jìn)工程建設(shè)的整體管理水平，是工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)［1］。

2 項(xiàng)目實(shí)施

產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）是從對(duì)產(chǎn)品的需求開(kāi)始，到產(chǎn)品淘汰報(bào)廢的全部生命歷程的全生命管理。從一個(gè)角度而言，PLM是一種理念，即對(duì)產(chǎn)品從創(chuàng)建到使用，到最終報(bào)廢等全生命周期的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息進(jìn)行管理的理念，強(qiáng)調(diào)了對(duì)產(chǎn)品生命周期內(nèi)跨供應(yīng)鏈的所有信息進(jìn)行管理和利用的概念。

中國(guó)海油調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)做法（例如：BP、殼牌、雪佛龍、康菲等公司），明確了海洋石油生產(chǎn)設(shè)施全生命周期管理（Product Life-Cycle Management，PLM）理念，應(yīng)用工程建設(shè)項(xiàng)目管理方法，自2007年進(jìn)行工程設(shè)施數(shù)字化項(xiàng)目（Engineering Data Information System，EDIS）并取得成功，并完成整個(gè)數(shù)字化實(shí)施的一整套制度、一整套標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)系統(tǒng)，把以后數(shù)字化工作變?yōu)槿粘５摹斑\(yùn)維管理”，從而保障整個(gè)數(shù)字化工程設(shè)施資產(chǎn)的長(zhǎng)久穩(wěn)健運(yùn)行［2］。

2．1 工程建設(shè)信息規(guī)劃的編制

結(jié)合國(guó)際PLM理論的發(fā)展，綜合考慮中國(guó)海油內(nèi)部現(xiàn)有工程建設(shè)基礎(chǔ)和信息化現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外工程信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、企業(yè)業(yè)務(wù)需求與未來(lái)發(fā)展規(guī)劃等方面，中國(guó)海油認(rèn)真分析管理、技術(shù)、軟件等各方面，搭建工程建設(shè)的信息化規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施（如圖1）。制定的工程建設(shè)信息化規(guī)劃總體為技術(shù)架構(gòu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、制度體系3個(gè)維度及總部、分／子公司、項(xiàng)目組3個(gè)層次展開(kāi)（如圖2）。

圖1　工程建設(shè)信息化發(fā)展規(guī)劃編制流程

圖2　中國(guó)海油工程建設(shè)信息化建設(shè)維度

2．2 技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)體系和制度體系的建立

統(tǒng)一、規(guī)范和科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)體系是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換、資源共享和對(duì)接的前提，可以保證工程建設(shè)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)在各層面和各環(huán)境下能夠進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和對(duì)接，可以從整體到局部全程指導(dǎo)工程建設(shè)數(shù)字化工程的開(kāi)展和實(shí)施；若要實(shí)現(xiàn)工程設(shè)施全生命期的數(shù)字化管理，必須從統(tǒng)一信息規(guī)范入手。

在工程建設(shè)過(guò)程中，根據(jù)工程信息范圍、關(guān)注對(duì)象差異，中國(guó)海油把數(shù)據(jù)規(guī)范分為工程信息移交規(guī)范、工程設(shè)計(jì)編碼規(guī)范、項(xiàng)目文件管理規(guī)范3類（如表1）。除項(xiàng)目文件管理規(guī)范為業(yè)主項(xiàng)目?jī)?nèi)使用外，其他要求可作為招標(biāo)要求，通過(guò)合同規(guī)范承包商及供應(yīng)商資料移交。

表1　數(shù)據(jù)規(guī)范分類

續(xù)表1

2．3 技術(shù)架構(gòu)的建立及數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃和建設(shè)

根據(jù)中國(guó)海油管理運(yùn)行模式、信息級(jí)別管理制度和項(xiàng)目總體目標(biāo)求，為保證海量工程數(shù)據(jù)安全、可靠、易用，中國(guó)海油完成了工程建設(shè)信息化業(yè)務(wù)需求分析，統(tǒng)一設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)平臺(tái)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用安全策略［3］。

圍繞工程信息數(shù)字化管理為核心，結(jié)合海油實(shí)際情況，中國(guó)海油規(guī)劃建立全過(guò)程工程信息數(shù)字化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程信息關(guān)聯(lián)和集成，并考慮與中國(guó)海油正在運(yùn)行的信息系統(tǒng)（例如ERP、MAXIMO、安全應(yīng)急系統(tǒng)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)接口，確保各類工程信息在統(tǒng)一平臺(tái)集成（如圖3）。

系統(tǒng)藍(lán)圖設(shè)計(jì)方案主要考慮了項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)思路及原則、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及方案設(shè)計(jì)、EDIS數(shù)據(jù)中心管理和運(yùn)維、技術(shù)設(shè)計(jì)原則、邏輯設(shè)計(jì)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和配置方案等（如圖4）。

圖3　EDIS總體架構(gòu)

圖4　EDIS系統(tǒng)部署

2．4 將工程設(shè)施數(shù)字化工作納入“常規(guī)運(yùn)營(yíng)管理范疇”

數(shù)字資產(chǎn)的生命在于和實(shí)物資產(chǎn)的一致，如果不進(jìn)行日常維護(hù)，其價(jià)值就會(huì)大幅降低。在這個(gè)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，中國(guó)海油同時(shí)制定一整套制度，對(duì)EDIS項(xiàng)目的數(shù)字資產(chǎn)實(shí)施4個(gè)維度管理（如圖5）。

圖5　工程信息交付審查流程

1)組織方面。公司總部對(duì)分公司和工程項(xiàng)目組的數(shù)字化工作進(jìn)行檢查和考核，細(xì)化檢查考核指標(biāo)；同時(shí)，委托第三方進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)理，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2)運(yùn)作機(jī)制方面?？偛拷y(tǒng)一規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)平臺(tái)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一二次開(kāi)發(fā)。

3)規(guī)范方面。建立統(tǒng)一的各類數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，建立公司級(jí)的管理辦法。

4)保障系統(tǒng)方面。加強(qiáng)人員培訓(xùn)和系統(tǒng)維護(hù)；落實(shí)EDIS人員的標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)課程和考核辦法，進(jìn)行相關(guān)人員的資格認(rèn)證。

3 工程建設(shè)設(shè)施數(shù)字化初步經(jīng)濟(jì)性分析

通過(guò)持續(xù)6 a的工作，中國(guó)海油初步實(shí)現(xiàn)全過(guò)程設(shè)施信息數(shù)字化管理，達(dá)到了以下業(yè)務(wù)目標(biāo)：

1)對(duì)于新建油氣田工程設(shè)計(jì)和在役油氣田設(shè)施改造等，提供完整真實(shí)的數(shù)據(jù)信息作參考，實(shí)現(xiàn)在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，快速完成新工程的設(shè)計(jì)方案，有效縮短新項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期，降低設(shè)計(jì)成本。

2)當(dāng)海上油氣田設(shè)施發(fā)生意外損傷破壞時(shí)，及時(shí)提供全面真實(shí)的設(shè)施數(shù)據(jù)，為修復(fù)方案提供依據(jù)和參考，從而幫助快速?gòu)?fù)產(chǎn)；同時(shí)對(duì)于三維應(yīng)急平臺(tái)建設(shè)，也可以提供三維信息。當(dāng)應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，協(xié)助模擬還原事故現(xiàn)場(chǎng)，為快速制定應(yīng)急方案提供支持。

3)通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施以及全過(guò)程規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)資料管理，提升項(xiàng)目質(zhì)量控制和管理水平，同時(shí)通過(guò)工程檔案數(shù)字化移交，為生產(chǎn)準(zhǔn)備信息系統(tǒng)輸出相關(guān)數(shù)據(jù)，有效降低生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和成本，盡早實(shí)現(xiàn)油氣田投產(chǎn)。

4)加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)服務(wù)商／供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)化管理。促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率，統(tǒng)一的工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及原始設(shè)計(jì)模型，可減少重構(gòu)設(shè)計(jì)模型工作量。

對(duì)于信息化項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)相對(duì)比較困難，康菲、BP、Woodside等多個(gè)公司已實(shí)施工程設(shè)施數(shù)字化工作。根據(jù)有關(guān)公司認(rèn)證的報(bào)告，通過(guò)對(duì)整個(gè)工廠生命周期增長(zhǎng)效益的分析以及總承包商的共識(shí)，準(zhǔn)確的電子信息管理和互換可以幫助他們縮短均值為7．5%的工期。當(dāng)全面管理一個(gè)運(yùn)營(yíng)商時(shí)，整個(gè)生命周期的資產(chǎn)成本將減少10%，并且在生命周期的特定階段，還可實(shí)現(xiàn)如下效益：減少10%～30%的概念設(shè)計(jì)時(shí)間；減少15%～28%的工程時(shí)間；生產(chǎn)率增長(zhǎng)30%；減少10%～30%因質(zhì)量或管理變更造成的時(shí)間損失；減少15%～20%工程投產(chǎn)時(shí)間；減少60%交貨和啟動(dòng)費(fèi)用；減少10%～20%IT支出；減少10%～20%運(yùn)營(yíng)成本［4］。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)8 a的實(shí)踐，中國(guó)海油已完成70多座平臺(tái)設(shè)施的數(shù)字化工作。中國(guó)海油最大的自營(yíng)油田綏中36-1已實(shí)現(xiàn)全油田21座平臺(tái)、1個(gè)終端處理廠、28條海管、13條海纜的數(shù)字化，建成了第1座整裝的數(shù)字化油田，以荔灣3-1為代表的第1個(gè)深水?dāng)?shù)字化油氣田已在2014年建成投產(chǎn)。

工程數(shù)字化項(xiàng)目首次將工程設(shè)施實(shí)體相關(guān)的數(shù)據(jù)信息作為與實(shí)體資產(chǎn)同等重要的無(wú)形“信息資產(chǎn)”納入管理，實(shí)現(xiàn)管理和運(yùn)營(yíng)在物理空間上的分離，基于數(shù)字化的設(shè)施設(shè)備全生命期的管理和精細(xì)化安全運(yùn)營(yíng)將逐步實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，海洋工程設(shè)施數(shù)字化工作已大幅提高中國(guó)海油的運(yùn)營(yíng)管理水平，對(duì)中國(guó)海油現(xiàn)有管理模式都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響和變革。

［1］郭宇，賀建勛，AVEVA一體化解決方案的工程應(yīng)用［J］．工程建設(shè)項(xiàng)目管理與總承包，2008（6）：22-24．

［2］俞勇，劉麗媛．海上油氣田平臺(tái)數(shù)字化實(shí)踐和方法論研究［J］．中國(guó)信息界，2011（7）：32-36．

［3］邱慧，俞勇．基于SPF的海上油氣田工程數(shù)據(jù)處理淺析［J］．中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2012（12）：90-94．

［4］黃增宏．電力工程設(shè)計(jì)數(shù)字化移交實(shí)施案例［J］．高科技與產(chǎn)業(yè)化，2009（8）：92-94．

Eigital Eata Management of Offshore Production Facilities

CHEN Hai
（Engineering&Construction Department，China National Cf fshore Cil Corporation，Beijing 100010，China）

In view of the offshore oil＆gas field facilities management demand，a pilot study of Engineering Data Information System（EDIS）project on offshore production facilities was conducted in China National Offshore Oil Corporation（CNOOC），and good results were achieved．Information assets management will play an important role in company management，and digital data management will change the CNOOC facility management model．

offshore production facilities；digital engineering；product life-cycle management

TE952

B

10．3969／j．issn．1001-3482．2015．04．023

1001-3482（2015）04-0094-04

2014-10-16

陳 海（1972-），男，湖北谷城人，高級(jí)工程師，主要從事海洋石油工程設(shè)計(jì)建造和工程項(xiàng)目管理工作。