李曉光 張勇青 王志龍 冷向林 趙東旭 趙洋洋

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

深水油氣開發(fā)項(xiàng)目具有投資大、技術(shù)要求高、工藝復(fù)雜、相關(guān)方眾多、管理地點(diǎn)分散等特點(diǎn)，施工期間易受氣象變化等不確定因素的影響。在該類項(xiàng)目中，風(fēng)險(xiǎn)評估與控制，工期與資源控制與優(yōu)化，與承包商、分包商、設(shè)備供應(yīng)商之間的協(xié)定十分重要。在油氣開發(fā)項(xiàng)目中，“海洋石油119”不僅是開發(fā)油田的核心裝置，也是海上工作人員的生活基地，需具備生產(chǎn)、存儲與運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)功能。其主體包括船體、工藝模塊、單點(diǎn)系泊系統(tǒng)和水下生產(chǎn)系統(tǒng)，導(dǎo)致在FPSO建造過程中產(chǎn)生較多的界面數(shù)量，并且界面的復(fù)雜性程度很高。由于FPSO建造項(xiàng)目規(guī)模大，子項(xiàng)目組和第三方較多，其工作范圍、責(zé)任與義務(wù)的規(guī)定、各方進(jìn)度的統(tǒng)一、信息傳遞及時(shí)性面臨較大困難。在設(shè)計(jì)、采辦、施工等階段中，類似工藝模塊和船體之間對接產(chǎn)生的物理界面還有很多，如何對這些界面進(jìn)行統(tǒng)一管理已成為項(xiàng)目實(shí)施過程中亟待解決的重要問題。

基于工程經(jīng)驗(yàn)和事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，大型海洋工程項(xiàng)目中發(fā)生的問題大多是由物理界面引發(fā)的。因此，在流花16-2油田群開發(fā)項(xiàng)目(以下簡稱“流花16-2項(xiàng)目”)中，對以往大型海洋工程項(xiàng)目中的物理界面進(jìn)行分析，創(chuàng)造性地提出三維模型可視化技術(shù)與界面管理相結(jié)合的理論，以解決FPSO建造過程中上部模塊和船體的管系、電纜、結(jié)構(gòu)對接等重大問題。

本文以流花16-2項(xiàng)目為背景，針對“海洋石油119”建造過程，結(jié)合界面管理理論，介紹應(yīng)用可視化智能項(xiàng)目管理平臺(以下簡稱“VSF”)界面管理模塊在管線核查、工程進(jìn)度分析等方面的技術(shù)突破和應(yīng)用成果。結(jié)果表明，可視化界面管理在“海洋石油119”建造過程中發(fā)揮了重大作用，在規(guī)定界面各方的工作范圍與職責(zé)、協(xié)調(diào)各方溝通與合作等方面，相對于同類型的FPSO建造項(xiàng)目，顯著降低了界面管理與協(xié)調(diào)成本。

1 項(xiàng)目概述

流花16-2項(xiàng)目是我國首個(gè)自主開發(fā)的深水油氣田建設(shè)項(xiàng)目。“海洋石油119”FPSO是流花油田群開發(fā)的核心設(shè)備，船長256m，型寬49m，空船重量51 000t，作業(yè)水深430m，全船14個(gè)油氣處理模塊，搭載了世界級難度的大型轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)系統(tǒng)和國內(nèi)首次設(shè)計(jì)建造的浮式LPG系統(tǒng)。

海油工程首次對FPSO進(jìn)行EPCIC總承包，包括船體、工藝模塊、BMIT型單點(diǎn)系泊系統(tǒng)、水下生產(chǎn)系統(tǒng)4個(gè)板塊。FPSO總承包包括設(shè)計(jì)、采辦、建造、集成、調(diào)試等多個(gè)階段?！昂Ｑ笫?19”的建造難度與復(fù)雜性遠(yuǎn)超一般船舶，采用多家合作、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的方式開展項(xiàng)目。FPSO設(shè)計(jì)建造項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)如圖1所示，參建各方之間是相互獨(dú)立、相互協(xié)調(diào)的關(guān)系。

2 界面管理問題分析

2.1 引發(fā)建造過程中實(shí)體界面問題分析

(1)FPSO建造工程復(fù)雜，設(shè)計(jì)專業(yè)多。總設(shè)計(jì)圖和專業(yè)設(shè)計(jì)圖之間會發(fā)生遺漏和重復(fù)問題，增加工程造價(jià)。除了同階段，設(shè)計(jì)與施工之間也有可能發(fā)生類似的界面問題。

(2)在FPSO建造過程中，工藝模塊與船體、單點(diǎn)系泊與船體之間的連接是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際的工程案例，大型項(xiàng)目建造過程中引發(fā)實(shí)體界面的因果圖如圖2所示。

2.2 解決策略

(1)協(xié)調(diào)各承包商之間的工作界面。詳細(xì)定義各界面，保證工作有條不紊進(jìn)行。

(2)基于最少界面原則。采用合理的發(fā)包模式，形成較少的界面，從而減少實(shí)體界面問題。

(3)界面點(diǎn)的細(xì)節(jié)化。采用可視化技術(shù)，直觀展示物理界面的連接信息，使各界面方及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，降低工程事故的發(fā)生概率。

3 界面管理模塊的構(gòu)成

界面管理模塊主要由界面文檔管理和可視化界面管理組成，旨在利用可視化、智能化的手段，管理和解決項(xiàng)目中普遍存在的物理實(shí)體界面及組織內(nèi)外部之間的工作項(xiàng)界面；界面文檔管理主要用于確保界面信息傳遞可控，建立統(tǒng)一的界面管理平臺，避免組織內(nèi)外部之間、項(xiàng)目參建方之間界面信息不對。界面文檔和可視化管理系統(tǒng)組成見表1和表2。

表1 界面文檔的主要組成

表2 可視化管理系統(tǒng)組成

4 可視化界面管理的應(yīng)用

4.1 可視化智能項(xiàng)目管理平臺應(yīng)用簡介

在流花16-2項(xiàng)目初期，已計(jì)劃使用可視化智能項(xiàng)目管理平臺進(jìn)行可視化建造等多種應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組經(jīng)過深入討論，認(rèn)為基于平臺上的可視化技術(shù)可以助力界面管理的應(yīng)用。

4.2 界面全要素管理

項(xiàng)目界面全要素包括IQF、界面管線、界面電纜、3D Comments Log、界面矩陣、界面文件、界面廠家資料等信息。基于可視化智能項(xiàng)目管理平臺的底層數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目界面全要素的高度集中存儲和處理。將業(yè)務(wù)信息、工程數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)對其進(jìn)行模擬建造，將工程的施工過程進(jìn)行可視化展示[1]，打通了各界面方之間的數(shù)據(jù)，讓項(xiàng)目管理者能夠直觀把控工程進(jìn)度、每個(gè)單項(xiàng)工程所用的材料、供應(yīng)商、項(xiàng)目組、完工時(shí)間等，在施工過程中提前發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生的問題，對其進(jìn)行優(yōu)化，避免在后續(xù)施工中發(fā)生可預(yù)見的問題。同時(shí)，對總體工程的建造進(jìn)度和采辦進(jìn)度進(jìn)行表格化的統(tǒng)計(jì)匯總，將工程建造狀態(tài)以數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來。

4.3 工作界面管理

由于工藝模塊、船體以及單點(diǎn)的三維模型都是采用不同的三維設(shè)計(jì)工具，“海洋石油119”的工程設(shè)計(jì)具有極高的復(fù)雜性，而可視化智能項(xiàng)目管理平臺解決了不同模型集成瀏覽的問題。

工藝模塊與船體的對接通常分為結(jié)構(gòu)對接、管線對接以及電纜托架對接等。本節(jié)主要探討結(jié)構(gòu)對接實(shí)體界面和管線對接的可視化界面管理。

“海洋石油119”工藝模塊和船體由不同的承包商負(fù)責(zé)，他們之間的對接就存在物理界面問題。工藝模塊沿船長，成矩陣排列。甲板1m以上為模塊與船體連接的物理界面。支撐模塊的根部與船體甲板進(jìn)行連接，為保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛性，支撐部分的布局難度大；由于橫梁的存在，支腿高度不一，給裝配帶來困難?；诖藛栴}，界面管理模塊建立界面各承包商的技術(shù)資料和參數(shù)的管理機(jī)制，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)資料更新，動態(tài)跟蹤設(shè)計(jì)與建造的問題和意見，實(shí)現(xiàn)各界面方的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。模塊支撐腿的支點(diǎn)反力，確保了甲板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，模塊承包商了解了所有橫梁的布置和數(shù)量，確保了支撐腿的設(shè)計(jì)，有效解決了上層工藝模塊和船體的實(shí)體對接問題。

工藝模塊管線與船體管線對接是管線模塊化設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵步驟。管線接口處理不當(dāng)，會影響整個(gè)FPSO管線系統(tǒng)的正常運(yùn)行和使用。沿著船長256m[2]、寬49m的空間內(nèi)，雙方各自分配管線。在如此狹窄的空間內(nèi)，管線的空間分配給設(shè)計(jì)增加了難度，也加大了工藝模塊建造方、設(shè)計(jì)方和船體設(shè)計(jì)方之間的協(xié)調(diào)工作量。傳統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)與施工是模塊設(shè)計(jì)方與船體設(shè)計(jì)方預(yù)先溝通協(xié)調(diào)，共同制定管線接口表，并在施工過程中反復(fù)調(diào)整、協(xié)調(diào)、補(bǔ)充與完善，達(dá)到相關(guān)要求。該做法耗時(shí)較久，主要關(guān)注接口表的調(diào)整。界面管理模塊通過與三維模型的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了可視化環(huán)境下對接口表和管線坐標(biāo)的核查，能夠在項(xiàng)目實(shí)施過程中快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)模型中不匹配的界面對接坐標(biāo)，消除界面管線對接隱患。

工藝模塊與船體的管線對接自動核查基于VSF，對設(shè)計(jì)成果中各界面方的界面管線進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)度和物理坐標(biāo)核查。具體原理如下：VSF讀取來源于各界面參與方提供的三維設(shè)計(jì)模型，根據(jù)平臺的Tile-in list界面管線接口表在模型中查詢界面管線；分析這些界面管線的幾何坐標(biāo)，分析界面管線的設(shè)計(jì)狀態(tài)，識別界面連接點(diǎn)位置；核查各界面方是否按照計(jì)劃完成了界面管線的設(shè)計(jì)工作；設(shè)計(jì)的界面管線連接點(diǎn)是否存在偏差；是否能夠與其他界面方設(shè)計(jì)的相關(guān)界面管線準(zhǔn)確連接。自動核查流程如圖3所示。

5 實(shí)施效果

界面管理在FPSO的EPCIC管理中的優(yōu)先級很高，可視化界面管理在本項(xiàng)目是一次積極的探索，證明了對界面進(jìn)行可視化管理的可行性和有效性，結(jié)合三維模型對建造工程項(xiàng)目中不符合規(guī)范、不合理的部分進(jìn)行整體的審核、協(xié)商以及變更?？梢暬瘜τ诒苊馐┕みM(jìn)度拖延、安全、質(zhì)量問題、高返工率、人工成本超支等問題都有明顯的效果。在開啟項(xiàng)目之前，制訂完善的設(shè)計(jì)方案十分必要，借助可視化界面管理可以優(yōu)化和校核設(shè)計(jì)，從源頭修改，減少返工，避免錯(cuò)誤采購。

6 結(jié)語

(1)流花16-2項(xiàng)目利用可視化界面管理完成了組織內(nèi)外部之間工作項(xiàng)界面、物理實(shí)體界面和技術(shù)文件交互界面的網(wǎng)格閉環(huán)管理，有效地確保了FPSO的施工完整性。

(2)隨著海洋石油工程行業(yè)的發(fā)展，類似深海FPSO總承包模式的項(xiàng)目比重越來越大。該模式可以促進(jìn)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、采辦、陸地建造、海上安裝和海上聯(lián)調(diào)各階段的深度交叉，有利于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)[3]，但也給項(xiàng)目管理提出了諸多挑戰(zhàn)。

(3)可視化智能技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，可結(jié)合各方數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的數(shù)字化展示。通過可視化界面管理可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各方高效率地推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)度，并在施工過程中促進(jìn)質(zhì)量控制與優(yōu)化施工方案，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

(4)此次在流花16-2項(xiàng)目中首次運(yùn)用可視化界面管理，有效地解決了重大實(shí)體界面問題。