沈 彬，張高尉，劉加偉，李令竹

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

引 言

隨著近幾年海洋石油工程股份有限公司國際化步伐的加快，海工青島公司作為建造板塊的核心公司也迎來了國外建造項(xiàng)目的一個(gè)小高峰。這些國外建造項(xiàng)目普遍存在兩個(gè)特點(diǎn)：1）項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)一般都是由國外的設(shè)計(jì)公司完成；2）項(xiàng)目的主要材料一般都由業(yè)主采辦和驗(yàn)收。因此，對(duì)于海工青島公司這些國外項(xiàng)目都是國外來圖來料，國內(nèi)加工設(shè)計(jì)和建造的項(xiàng)目。本文以 Qatar Petroleum公司NFA油田WHP-3井口平臺(tái)的建造項(xiàng)目中的配管專業(yè)為例，對(duì)如何使用鷹圖公司的Smart Material軟件實(shí)現(xiàn)材料收貨和入庫、材料預(yù)測和預(yù)留、材料發(fā)放和回收、設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致材料超發(fā)和補(bǔ)發(fā)等環(huán)節(jié)精細(xì)化管理進(jìn)行研究。

1 MESC物料碼

為了簡化物料碼應(yīng)用的流程，根據(jù) SDA項(xiàng)目中MESC碼應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目仍然采用將MESC碼作為Tag Number（即Item Type為TAG WO MS）導(dǎo)入到 Smart Material中，它會(huì)自動(dòng)將該 Tag Number作為Commodity Code碼，并自動(dòng)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Identity Code碼，最后通過該Tag Number完成材料入庫、預(yù)測、預(yù)留、出庫等材料管理工作。

1.1 MESC物料碼的獲取

殼牌是一流的國際能源公司，它的MESC碼編碼質(zhì)量也是國際一流的，而且是對(duì)外公開發(fā)布的（https://www.mesc.shell.com/Account/Login）。根據(jù)該網(wǎng)站的使用手冊(cè)，可以分?jǐn)?shù)十個(gè)批次，可以相對(duì)完整地下載配管專業(yè)相關(guān)的7萬多條MESC物料碼數(shù)據(jù)，107萬條屬性數(shù)據(jù)，最后將這些物料碼數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于Access數(shù)據(jù)庫或Oracle數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)對(duì)物料碼進(jìn)行維護(hù)，并為相關(guān)應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)服務(wù)（VBA程序、Python應(yīng)用等）。

1.2 MESC物料碼的維護(hù)

如果在項(xiàng)目加工設(shè)計(jì)工作開始后，發(fā)現(xiàn)某一個(gè)MESC碼在數(shù)據(jù)庫中沒有，很可能是在批量獲取階段遺漏了該物料碼，因此需要再次從MESC碼官網(wǎng)去下載該物料碼的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)添加到本地的數(shù)據(jù)庫，這樣才能保證物料碼庫和屬性信息的完整性。

1.3 MESC物料碼的應(yīng)用

說到MESC碼的應(yīng)用，應(yīng)該說在Qatar項(xiàng)目的料單編制、材料入庫、QS表格生成等方面都能用到。最常用的MESC碼的應(yīng)用有如下三種情況：

1）當(dāng)加設(shè)工程師編制補(bǔ)充采辦料單和手動(dòng)編寫圖紙材料表完成后，對(duì)MESC碼的有效性和屬性信息進(jìn)行校驗(yàn)，以便快速檢查出手動(dòng)輸入錯(cuò)誤的不正確的物料碼；

2）當(dāng)加設(shè)工程師需要得到某一批物料碼的某些具體屬性信息時(shí)，無需手動(dòng)輸入屬性信息，可以從數(shù)據(jù)庫中獲取，減少手動(dòng)輸入工作量；

3）因?yàn)樵贛ESC碼庫中，存儲(chǔ)了物料碼的單位重量屬性，因此可以通過程序自動(dòng)計(jì)算出項(xiàng)目的設(shè)計(jì)理論重量。

2 BOM表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖紙材料表即BOM表，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分兩方面：一方面是它的樹狀層次結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；另一方面是它的底層節(jié)點(diǎn)所包含的具體數(shù)據(jù)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。這部分的設(shè)計(jì)工作至關(guān)重要，直接影響著工單的創(chuàng)建和材料的預(yù)測和預(yù)留工作的實(shí)施。

2.1 BOM樹狀層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)置第 1層（NODE_LEV0N）為專業(yè)名稱，固定設(shè)置該節(jié)點(diǎn)的值為：PIPING。即表示該節(jié)點(diǎn)下的所有數(shù)據(jù)都是配管專業(yè)的內(nèi)容。該層用于區(qū)分配管專業(yè)的BOM數(shù)據(jù)和其他專業(yè)的BOM數(shù)據(jù)。

設(shè)置第 2層（NODE_LEV1N）為階段名稱，該節(jié)點(diǎn)值分三種情況：1）Fabrication；2）Installation；3）MESC。第一種情況指該節(jié)點(diǎn)下的圖紙材料表是預(yù)制階段的圖紙所對(duì)應(yīng)的材料清單；第二種情況指該節(jié)點(diǎn)下的圖紙材料表是安裝階段的圖紙所對(duì)應(yīng)的材料清單；第三種情況指該節(jié)點(diǎn)下的圖紙材料表是為了創(chuàng)建MESC碼所對(duì)應(yīng)的Identity Code才導(dǎo)入的，因?yàn)樵诶硐肭闆r下項(xiàng)目開工前需要把所有MESC碼都導(dǎo)入到SPM中以便形成完整的Identity Code庫，這樣直接收貨環(huán)節(jié)就能進(jìn)行MESC碼的合法性校驗(yàn)。

設(shè)置第 3層（NODE_LEV2N）為系統(tǒng)名稱，即管線系統(tǒng)流體的英文縮寫，例如 DO、DC、FD等。根據(jù)以往傳統(tǒng)海上平臺(tái)的出圖邏輯層次，圖紙應(yīng)該是按照系統(tǒng)分的。

設(shè)置第4層（NODE_LEV3N）為加設(shè)文件號(hào)，即加設(shè)按系統(tǒng)按批次下發(fā)的三維圖文件的文件編號(hào)，例如SD-PI-DWG-1001-01、SD-PI-DWG-1001-02、SD-PI-DWG-2001-01等。

設(shè)置第5層（NODE_LEV4N）為標(biāo)高層名稱，即管線主體所在標(biāo)高層的名稱縮寫，例如FirstDeck、SecondDeck、ThirdDeck等，這樣設(shè)置是為了方便一體化建造。

設(shè)置第6層（NODE_LEV5N）為管線號(hào)ID，即加設(shè)按系統(tǒng)按批次下發(fā)的三維圖文件的中的管線號(hào)，例如 2”-DC-37001-19、2”-DO-35001-15 等。

那么為什么樹狀層次結(jié)構(gòu)拆分到管線號(hào) ID這一層次就結(jié)束了呢？根據(jù) SDA項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，預(yù)制階段的單管圖可以作為第6層來設(shè)置，這樣會(huì)比較細(xì)一些，但是事實(shí)上沒有必要這么細(xì)。過細(xì)的層次結(jié)構(gòu)會(huì)造成如下問題：

1）加大了加設(shè)工程師手動(dòng)編制BOM表的工作量；

2）在進(jìn)行預(yù)制工單編制時(shí)，理想情況下希望一個(gè)完整的管線號(hào)所包含的單管一起開始預(yù)制，一起開始涂裝，因?yàn)槲磥戆惭b時(shí)也是一起安裝比較好。

因此，拆分細(xì)度精確到管線號(hào)這個(gè)層次恰到好處。

2.2 數(shù)據(jù)項(xiàng)Position相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)

底層節(jié)點(diǎn)所包含的數(shù)據(jù)除了如下7個(gè)必須的屬性外，還增加了5個(gè)自定義屬性，用于創(chuàng)建工單時(shí)對(duì)應(yīng)的WhereCondition中，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定節(jié)點(diǎn)的篩選。

7個(gè)必備的屬性如下：

1）POS_ITR即物料的類型在該項(xiàng)目中固定使用TAG WO MS；

2）POS_TAG_NU即位號(hào)；

3）POS_QTY即物料的數(shù)量；

4）POS_UNIT即物料的單位；

5）POS_TAG_SH即位號(hào)短描述；

6）POS_LSTAT即List Status用于描述圖紙內(nèi)容的設(shè)計(jì)版本號(hào)；

7）POS_LITAT即Issue Status用于描述BOM表數(shù)據(jù)的版本號(hào)。

5個(gè)自定義屬性如下：

1）POS_ATTR1賦值為自定義屬性RAS_DATE（the date of material required at site）可以通過該日期，創(chuàng)建出在某日期之前應(yīng)該到貨的材料清單集合，以便分析其對(duì)應(yīng)的實(shí)際到貨情況形成相應(yīng)報(bào)表；

2）POS_ATTR2賦值為自定義屬性COMPONENT_GROUP（材料大類）；

3）POS_ATTR3賦值為自定義屬性MATERIAL_PART（材料小類）可以通過屬性2和3，創(chuàng)建出某類材料清單集合，以便分析該類材料的實(shí)際到貨情況形成相應(yīng)報(bào)表；

4）POS_ATTR4賦值為自定義屬性ELEVATION_ID（標(biāo)高 ID），該屬性記錄該節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的管線所在的層高ID，通過該屬性可以創(chuàng)建出某層管線的實(shí)際材料到貨情況，以便進(jìn)行材料分析和決策。

5）POS_ATTR5賦值為自定義屬性 ISO Drawing ID（ISO圖號(hào)），該屬性記錄該項(xiàng)材料來源于哪個(gè)ISO圖號(hào)。

3 工單創(chuàng)建

3.1 工單的分類

按照應(yīng)用階段分類，工單分為以下兩種類型：

1）預(yù)測階段工單；

2）預(yù)留階段工單。

按照施工階段分類，工單分為以下兩種類型：

1）管線預(yù)制工單；

2）管線安裝工單。

3.2 工單的編號(hào)規(guī)則

預(yù)測階段工單的編號(hào)規(guī)則：四級(jí)計(jì)劃號(hào)-系統(tǒng)號(hào)-平臺(tái)層代號(hào)-施工階段代號(hào)-兩位順序號(hào)。

施工階段代號(hào)：PF=預(yù)制階段，INS=安裝階段；

標(biāo)高層代號(hào)：FD=First Deck，SD=Second Deck,TD=Third Deck。

例如工單編號(hào)“PI1136-LP- FD-PF-01”表示，四級(jí)計(jì)劃項(xiàng)PI1136下的LP系統(tǒng)第一層甲板管線預(yù)制工單。從預(yù)測階段的工單的命名得知，工單作為五級(jí)計(jì)劃，是對(duì)四級(jí)計(jì)劃項(xiàng)的有效分解。分解的維度有兩個(gè)維度，第一個(gè)是按照系統(tǒng)代號(hào)進(jìn)行分解，第二個(gè)維度是按照標(biāo)高層代號(hào)分解。

預(yù)留階段工單的編號(hào)規(guī)則：RSV-施工階段代號(hào)-施工單位代號(hào)-預(yù)留操作者代號(hào)-四位順序號(hào)。其中施工階段代號(hào)=PF或INS；預(yù)留操作者代號(hào)=操作者名字的首字母縮寫；施工單位代號(hào)=材料使用單位代碼。由于預(yù)留階段的工單的創(chuàng)建是為了進(jìn)行材料實(shí)際預(yù)留和發(fā)放用的，因此它的編號(hào)規(guī)則旨在記錄是誰為哪個(gè)施工單位進(jìn)行的材料預(yù)留、預(yù)留的目的是用于預(yù)制還是安裝。

3.3 工單包含的BOM表節(jié)點(diǎn)

對(duì)于預(yù)測階段工單所包含的BOM節(jié)點(diǎn)，一般情況下不選擇BOM樹狀結(jié)構(gòu)的底層節(jié)點(diǎn)，而是選擇加設(shè)文檔編號(hào)和標(biāo)高層代號(hào)這兩個(gè)層次。這樣做的有利之處在于，如果存在某文檔的內(nèi)容升版時(shí)，不需要進(jìn)行工單的升版，因?yàn)樗鼤?huì)自動(dòng)包含加設(shè)文檔節(jié)點(diǎn)或標(biāo)高層代號(hào)接單下的所有底層節(jié)點(diǎn)。

對(duì)于預(yù)留階段的工單所包含的BOM節(jié)點(diǎn)，必須細(xì)化到BOM樹狀結(jié)構(gòu)的底層節(jié)點(diǎn)，即管線號(hào)這一級(jí)。因?yàn)樵擃愋凸问且罁?jù)預(yù)測的結(jié)果創(chuàng)建的工單，該類型工單的最終目的是為了材料的發(fā)放。因此必須仔細(xì)按照預(yù)測結(jié)果創(chuàng)建該工單，并且選擇底層管線號(hào)節(jié)點(diǎn)。

4 倉儲(chǔ)材料管理

根據(jù)Smart Material軟件倉庫的類型，設(shè)置如下倉庫：

1）正常庫：正常管線庫、正常管件庫；

2）超發(fā)庫：作業(yè)部管線庫、作業(yè)部管件庫、分包商A庫、分包商B庫；

3）設(shè)計(jì)變更庫：分包商A的設(shè)計(jì)變更庫、分包商B的設(shè)計(jì)變更庫；

4）廢料庫：作業(yè)部廢料庫。

各實(shí)體庫和虛擬庫之間的材料流轉(zhuǎn)過程如圖 1所示。

圖1 實(shí)體庫和虛擬庫之間的材料流轉(zhuǎn)

4.1 材料的入庫

材料入庫方式就是 Prepare MRR by Direct Receive方式，通過C.20.03窗體完成。對(duì)于線下的材料接收和驗(yàn)貨，按照公司的管理流程執(zhí)行，材料輸入信息主要是五列信息：

1）MESC Code（業(yè)主物料碼）；

2）Quality（數(shù)量）；

3）Unit（單位）；

4）Identity Code（唯一碼）；

5）LOC_CODE（貨位號(hào)）。

“Qatar項(xiàng)目材料入庫單校驗(yàn)和生成VBA程序”運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生一個(gè) .xls文件，該文件是一個(gè)模板文件如圖2所示，該模板文件是TAG WO MS類型材料的直接入庫模板文件。

圖2 直接入庫模板文件示意

4.2 材料的預(yù)留

材料的預(yù)留是通過創(chuàng)建預(yù)留工單并將該工單的材料進(jìn)行全部預(yù)留操作，使用的窗體即 C.30.11 Reservation Run窗體的功能，執(zhí)行該預(yù)留任務(wù)時(shí)無需對(duì)材料分配優(yōu)化算法、優(yōu)先級(jí)等進(jìn)行配置，都選擇默認(rèn)設(shè)置即可。需要注意以下兩點(diǎn)：

1）指定的預(yù)留倉庫必須和執(zhí)行預(yù)測任務(wù)時(shí)的倉庫一致，否則會(huì)出現(xiàn)材料未被完全預(yù)留的情況；

2）由于預(yù)留工單是根據(jù)預(yù)測結(jié)果人為創(chuàng)建的工單，不排除人為選擇BOM底層節(jié)點(diǎn)時(shí)選擇錯(cuò)誤的情況，因此在運(yùn)行完成材料預(yù)留任務(wù)后，必須核實(shí)每一項(xiàng)材料是否都已經(jīng)完成預(yù)留。

4.3 材料的發(fā)放

材料的發(fā)放方式分為兩種：

1）按照預(yù)留單發(fā)料，這是主要發(fā)放方式；

2）直接移庫到超發(fā)庫，這是次要發(fā)放方式。

主要解決管線材料的排版和切割損耗問題、管件材料現(xiàn)場遺失、使用過程中發(fā)現(xiàn)材料不合格等原因的補(bǔ)料操作。例如由于 SPM 中對(duì)于管線材料是不進(jìn)行排版的，是按照設(shè)計(jì)理論凈長度來發(fā)材料的，那么必然會(huì)存在下料時(shí)材料不夠用的情況，因此在管線材料發(fā)放的具體執(zhí)行過程中，可以采取先按照預(yù)留單按根取整后發(fā)放，超發(fā)部分管線數(shù)量進(jìn)入超發(fā)庫。如果管線材料每次都按照整根發(fā)料，還無法滿足現(xiàn)場管線材料排版需求；管件材料遺失、使用過程中發(fā)現(xiàn)材料不合格等，都需要進(jìn)行補(bǔ)料操作。那么施工單位需要提交材料補(bǔ)發(fā)申請(qǐng)單，經(jīng)材料工程師批準(zhǔn)后，SPM直接將指定材料從正常庫移庫到指定分包商的超發(fā)庫中，并將實(shí)際材料發(fā)送給分包單位。最后，對(duì)每一個(gè)分包單位的管線材料使用率和余料回收率進(jìn)行一個(gè)考評(píng)，對(duì)管件材料的損耗率也可以進(jìn)行一個(gè)考評(píng)。

5 BOM表升版

5.1 List Status和Issue Status

在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，難免會(huì)出現(xiàn)圖紙升版的情況，并導(dǎo)致SPM中的圖紙BOM表的升版。SPM的BOM表提供了List Status和Issue Status兩個(gè)字段來控制圖紙升版和數(shù)據(jù)升版。

1）List Status可以理解為圖紙中某條材料的設(shè)計(jì)版本。因?yàn)楣芫€三維圖的升版往往是局部的，某張三維圖中的某一項(xiàng)材料增加了、減少了還是刪除了這三種升版類型，所以List Status控制版本是細(xì)到圖紙中的某一項(xiàng)材料的設(shè)計(jì)版本這個(gè)層次的。

2）Issue Status可以理解為某一條管線號(hào)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的版本。對(duì)于Qatar項(xiàng)目，BOM結(jié)構(gòu)的底層節(jié)點(diǎn)是管線號(hào)，Issue Status表示了某一條管線號(hào)下所對(duì)應(yīng)的所有Position項(xiàng)共同的數(shù)據(jù)版次。因?yàn)闊o論是圖紙升版還是人為錯(cuò)誤都會(huì)造成已經(jīng)導(dǎo)入 SPM的 BOM 表數(shù)據(jù)需要重新導(dǎo)入，在從新導(dǎo)入 BOM數(shù)據(jù)表之前需要將Issue Status增加一個(gè)版本，這樣SPM就知道現(xiàn)在導(dǎo)入的數(shù)據(jù)是升版后的數(shù)據(jù)。

5.2 圖紙升版處理機(jī)制

圖紙升版發(fā)生的時(shí)間非常關(guān)鍵，其對(duì)應(yīng)的處理方案也大有不同，下面就如下三種升版情況進(jìn)行分析：

1）圖紙BOM表導(dǎo)入SPM之前發(fā)生升版。該升版和SPM無關(guān)，線下正常處理即可，導(dǎo)入時(shí)Issue Status=0，List Status=0；

2）圖紙BOM表導(dǎo)入SPM之后發(fā)生升版，如果是圖紙本身未升版，BOM 數(shù)據(jù)表統(tǒng)計(jì)時(shí)出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，此時(shí)僅需要升版Issue Status的版本即可；

3）圖紙BOM表導(dǎo)入SPM之后發(fā)生升版，如果是設(shè)計(jì)升版導(dǎo)致的BOM表數(shù)據(jù)升版，此時(shí)需要同時(shí)升版Issue Status和List Status，另外僅需對(duì)升版了的材料項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的List Status版本進(jìn)行升版，其他的材料項(xiàng)的List Status屬性值無須升版。

在BOM表導(dǎo)入SPM之后對(duì)BOM表的數(shù)據(jù)進(jìn)行升版，SPM的反映和后續(xù)補(bǔ)救過程存在如下兩種不同情況：

1）該 BOM 節(jié)點(diǎn)下的材料已經(jīng)完成了預(yù)留工作：此時(shí)升版BOM表的內(nèi)容，如果增加了材料數(shù)量或材料項(xiàng)，會(huì)導(dǎo)致原先的預(yù)留數(shù)量不夠；減少了材料數(shù)量或刪除了材料項(xiàng)，會(huì)導(dǎo)致原先的材料預(yù)留多了。在導(dǎo)入升版的BOM后，SPM會(huì)給出報(bào)警信息，會(huì)告訴操作者設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致了哪些預(yù)留操作需要更新，并且在design change log窗體里可以對(duì)設(shè)計(jì)變更進(jìn)行確認(rèn)，并需要再次預(yù)留操作。

2）該BOM節(jié)點(diǎn)下的材料已經(jīng)完成了材料發(fā)放工作：此時(shí)升版BOM表的內(nèi)容，如果增加了材料數(shù)量或材料項(xiàng)，會(huì)導(dǎo)致原先方法的數(shù)量不夠；減少了材料數(shù)量或刪除了材料項(xiàng)，會(huì)導(dǎo)致原先的發(fā)放數(shù)量多了。在導(dǎo)入升版的BOM后，SPM會(huì)給出報(bào)警信息，會(huì)告訴操作者設(shè)計(jì)變更影響了哪些材料發(fā)放操作，并需要及時(shí)進(jìn)行二次預(yù)留和發(fā)放材料操作。再次預(yù)留材料操作會(huì)將增加了的材料數(shù)量或材料項(xiàng)進(jìn)行預(yù)留，并對(duì)應(yīng)進(jìn)行二次材料發(fā)放；減少了材料數(shù)量或刪除了材料項(xiàng)的數(shù)量，SPM會(huì)將這些材料自動(dòng)轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)變更庫中，不過也需要到 design change log窗體里進(jìn)行相關(guān)確認(rèn)工作。

6 結(jié) 語

結(jié)合海洋石油公司（青島）有限公司的實(shí)際情況，應(yīng)用鷹圖公司的Smart Material軟件，可以基本解決“來料加工”型國外石油石化工程建造項(xiàng)目的材料管理問題，實(shí)現(xiàn)材料按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行圖料匹配，引入超發(fā)和補(bǔ)發(fā)的做法實(shí)現(xiàn)“工完料盡場地清”的目標(biāo)，并能對(duì)設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致的材料“退”與“補(bǔ)”做出快速而準(zhǔn)確地處理。最終減少項(xiàng)目材料丟失和浪費(fèi)，高效管理余料和廢料。