劉艷雯，吳 濤，沈 彬，楊金棟，龐 達

（海洋石油工程（青島）有限公司，青島 266100）

0 引言

近些年來，海洋石油工程建造技術(shù)取得了突破性的進展與成效，在建造管理方面也積極的向數(shù)字化與智能化轉(zhuǎn)型。目前，海洋石油工程承攬的多個項目都應(yīng)用了工程項目管理軟件，實現(xiàn)了工程建造施工數(shù)據(jù)管理標準化與規(guī)范化。但是從設(shè)計到現(xiàn)場施工，數(shù)據(jù)在系統(tǒng)當中形成了一個閉環(huán)，對項目其他管理人員來說，獲取數(shù)據(jù)的時間周期長，數(shù)據(jù)時效性與準確性無法保證。其中一個LNG項目應(yīng)用PCMS系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)與電儀專業(yè)的施工，應(yīng)用CMS/VM管理管線專業(yè)施工，兩個系統(tǒng)運行在不同的局域網(wǎng)下，獲取數(shù)據(jù)的溝通成本以及數(shù)據(jù)處理的人力成本較高。所以結(jié)合實際需求，深化推廣施工管理系統(tǒng)應(yīng)用，在實際管理層面推進數(shù)字化建設(shè)，在某大型LNG項目中設(shè)計一個施工數(shù)據(jù)的共享平臺，方便項目管理施工數(shù)據(jù)獲取。

1 需求分析

1.1 設(shè)計目標

工程項目管理系統(tǒng)在施工管理上具有特有的優(yōu)勢，但是缺少數(shù)據(jù)共享以及可視化的平臺，施工數(shù)據(jù)封閉在系統(tǒng)內(nèi)，增加管理人員和施工人員獲取數(shù)據(jù)的溝通成本。所以平臺建設(shè)的主要目的是實現(xiàn)跨局域網(wǎng)抽取PCMS、CMS這兩個工程項目管理系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)、管線和電儀專業(yè)核心施工數(shù)據(jù)，將其分析處理后，輸出為可讀性高，能夠用于實際工作中分析使用的報表。

1.2 性能需求

1.2.1 數(shù)據(jù)準確性

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直接訪問后臺數(shù)據(jù)庫對普通用戶來說有一定難度，對訪問者要求較高，并且可能引起安全問題。高效準確的方式是向用戶直接提供經(jīng)過簡化的，可讀性高的數(shù)據(jù)表。杜絕人為干預(yù)，有效保證數(shù)據(jù)的準確性。

1.2.2 數(shù)據(jù)時效性

由于平臺承載了上百萬數(shù)據(jù)的分析、處理和下載。所以為了保證平臺的響應(yīng)速度，該平臺抽取施工管理系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)，進行分析處理。并且大部分的數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)處理的工作都設(shè)定在非工作時間運行，保證提供給用戶的數(shù)據(jù)具有高時效性，節(jié)約用戶獲取數(shù)據(jù)的時間，提高效率。

1.2.3 網(wǎng)站并發(fā)性

該平臺的用戶較多，并且集中在工作日早上，所以確保多用戶同時下載訪問的系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及響應(yīng)速度。

1.2.4 界面友好

保證應(yīng)用界面簡潔易操作。

2 設(shè)計實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

該平臺開發(fā)使用的語言是Python，Python作為一種膠水語言，支持多種平臺，開發(fā)時間短，成本低，功能強大，簡單易學(xué)，可讀性高，并且可以使用龐大的第三方庫來處理大部分的問題。Django 1.11.12 MVT模式充當了項目整體骨架，其擴展性強，更容易重構(gòu)代碼，后續(xù)維護成本低。Django框架接收了用戶請求和參數(shù)后，再匹配URL，轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)視圖（view.py）進行處理，View是開發(fā)框架中的核心，負責接收請求、獲取數(shù)據(jù)、返回結(jié)果。視圖調(diào)用Model處理數(shù)據(jù)，再調(diào)用template返回界面給瀏覽器（如圖1）。

圖1 Django MVT模式

數(shù)據(jù)共享平臺的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)共享平臺系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)從下向上分為運行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)層、展示層、用戶界面和訪問層。業(yè)務(wù)層實現(xiàn)包括結(jié)構(gòu)，管線在內(nèi)等多個專業(yè)的常用報表等基礎(chǔ)信息的下載以及結(jié)構(gòu)、管線、涂裝專業(yè)進度數(shù)據(jù)的處理、查看下載功能。展示層提供瀏覽器訪問頁面時的AJAX（異步的JavaScript和XML）請求；前端界面采用最新的UI技術(shù)，保證功能性、美觀性，以及良好的用戶體驗；最上面為訪問層系統(tǒng)采用HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議），為用戶提供實時響應(yīng)。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

該平臺采用的是體積小、速度快、總體擁有成本低的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MySQL數(shù)據(jù)庫。

MySQL數(shù)據(jù)庫的建立是為了兼容來源于施工管理系統(tǒng)的Oracle數(shù)據(jù)庫以及SQL Server數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。由于讀取的數(shù)據(jù)在施工管理系統(tǒng)中經(jīng)過組織，所以數(shù)據(jù)中心平臺的后臺數(shù)據(jù)庫無需再次組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與表關(guān)系。這些數(shù)據(jù)有一部分可以直接使用，另外一部分則需要根據(jù)實際的需求做數(shù)據(jù)清洗工作。雖然Python在數(shù)據(jù)處理方面具有獨特的優(yōu)勢，但是為了便于管理以及統(tǒng)一維護，設(shè)計一些視圖來實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)分析處理。

2.3 系統(tǒng)解決方案

該平臺的數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)分析依靠部署服務(wù)器和Python腳本保證正常運行，所以在網(wǎng)站以及數(shù)據(jù)庫搭建完成之后，需要通過對支持網(wǎng)站的服務(wù)器和Python腳本進行部署來實現(xiàn)PCMS和CMS/VM數(shù)據(jù)集成以及數(shù)據(jù)更新自動化。

由于PCMS和CMS/VM兩個施工管理系統(tǒng)分管不同的專業(yè)，這兩個系統(tǒng)不在同一局域網(wǎng)下，所以使網(wǎng)站能夠覆蓋全專業(yè)數(shù)據(jù)，首先需要解決跨局域網(wǎng)讀取CMS數(shù)據(jù)的問題。為了解決該問題，單獨設(shè)立了一臺具有VPN權(quán)限的服務(wù)器，該服務(wù)器既能夠訪問CMS數(shù)據(jù)庫，也能夠訪問網(wǎng)站后臺數(shù)據(jù)庫。在該服務(wù)器中利用任務(wù)管理器，建立兩個定時任務(wù)，無限期每隔12小時重復(fù)運行一次，通過運行腳本，定時訪問CMS數(shù)據(jù)庫讀取最新數(shù)據(jù)，將讀取數(shù)據(jù)表寫進網(wǎng)站后臺MySQL數(shù)據(jù)庫中。

但是除了更新同步數(shù)據(jù)，還在腳本中嵌入了進度數(shù)據(jù)分析計算的程序代碼，這樣就能夠在自動更新數(shù)據(jù)的同時，計算出施工進度，并將進度報表同樣寫入網(wǎng)站后臺MySQL數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)分析。

除了遷移CMS的腳本，網(wǎng)站還開發(fā)部署了三個腳本用來同步PCMS數(shù)據(jù)。這三個腳本同樣嵌入了各自進度計算的程序代碼，能夠在分別同步結(jié)構(gòu)、涂裝、電儀專業(yè)的基礎(chǔ)信息和施工數(shù)據(jù)的同時處理數(shù)據(jù)，生產(chǎn)進度分析報表。

3 模塊展示

3.1 常用下載模塊

常用下載頁面（圖3）中根據(jù)項目各個專業(yè)的具體需求，提供了26個報表，包括材料、結(jié)構(gòu)、管線、試壓包與電儀專業(yè)的基礎(chǔ)施工數(shù)據(jù)，并對報表內(nèi)容進行了簡單的描述，訪問者可以選擇需要的報表，點擊下載。報表通常是.xlsx和.csv格式輸出。

圖3 常用下載頁面

3.2 進度數(shù)據(jù)模塊

通過和管理人員的溝通，了解到進度統(tǒng)計每周都需要重復(fù)相同的數(shù)據(jù)處理工作。所以該平臺利用自身的數(shù)據(jù)優(yōu)勢，深入挖掘數(shù)據(jù)特點，通過定制網(wǎng)站后臺數(shù)據(jù)庫視圖、開發(fā)腳本使進度統(tǒng)計工作在每日數(shù)據(jù)更新之后依靠Python腳本自動執(zhí)行完成。目前提供的進度數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)、管線專業(yè)的預(yù)制與安裝這兩個施工階段。

此處以管線安裝的進度計算報表的輸出為例展現(xiàn)進度計算邏輯（圖4）。先將管線安裝狀態(tài)跟蹤表與管線安裝工步權(quán)重表映射合并。然后將FIELD_ID（該管的總焊接量）的值替換掉工部完成日期，如果該工步完成時間為空，則填充為0。這樣每個單管每個工部完成焊接寸徑與其對應(yīng)權(quán)重相乘再累加的值，即該管線工作完成量。根據(jù)模塊號、層號和管線材質(zhì)分組求和，得出最終進度計算表。進度統(tǒng)計報表既結(jié)合SQL Server和MySQL的數(shù)據(jù)，同時也應(yīng)用了SQL語句和Python語言，通過自動更新與計算運行，減少了計劃團隊每周的結(jié)算工作量，準確性較高。

圖4 進度數(shù)據(jù)分析模塊

3.3 數(shù)據(jù)可視化模塊

為了補充施工結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)不直觀的短板，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上補充了數(shù)據(jù)可視化圖表模塊，直觀展現(xiàn)施工狀態(tài)。

圖5 試壓包狀態(tài)跟蹤統(tǒng)計圖

4 結(jié)語

該平臺通過同步PCMS系統(tǒng)和CMSVM系統(tǒng)數(shù)據(jù)，集成材料采辦專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、管線專業(yè)、電儀專業(yè)的核心施工數(shù)據(jù)，分享給項目管理人員，實現(xiàn)共享，減少溝通成本。目前，平臺所提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠滿足項目運行大部分需求，為管理人員了解施工情況，并根據(jù)施工現(xiàn)狀調(diào)整管理策略提供了數(shù)據(jù)支持。除了上述功能已經(jīng)實現(xiàn)的功能之外，網(wǎng)站也將會隨著項目的不斷深入而做出數(shù)據(jù)的改進與調(diào)整。