龐 達(dá)，溫家銘，武延鑫，杜 彬，馬 遙

[1.海洋石油工程股份有限公司設(shè)計院 天津 300457；2.海洋石油工程（青島）有限公司 山東青島 266400]

1 需求分析

1.1 甲板片建造過程分解

甲板片的主結(jié)構(gòu)包含節(jié)點及組合梁，是甲板片的“骨架”和主要承力結(jié)構(gòu)，在預(yù)制中最先開始施工；次級結(jié)構(gòu)主要為梁等，其作為局部結(jié)構(gòu)支撐及傳導(dǎo)應(yīng)力作用存在；三級結(jié)構(gòu)作為最小單位，主要作為支架、板等結(jié)構(gòu)。甲板片建造過程的第一階段為節(jié)點組合梁預(yù)制階段，在該階段，節(jié)點及組合梁單獨預(yù)制。完成后，將其運送至開片場地，并開始甲板片預(yù)制。甲板片預(yù)制時，首先將場地清理完畢，擺放并預(yù)處理開片墊墩，用于墊高相應(yīng)節(jié)點。所有桿件經(jīng)過下料—運輸—組對—焊接—報檢—釋放6 項處理過程，按照先主結(jié)構(gòu)、再次結(jié)構(gòu)、最后三級結(jié)構(gòu)的順序依次組合，最終形成甲板片。

1.2 甲板片建造系統(tǒng)設(shè)計需求

在第一階段，單個節(jié)點、組合梁的形式均不同，每個部件又需要由不用板材等經(jīng)過預(yù)制、組對、焊接、NDT等過程才能完成。據(jù)經(jīng)驗，甲板片的全部節(jié)點組合梁預(yù)制周期約為2 個月，且一般節(jié)點預(yù)制梁在外場較多，不便于管理人員及時了解情況。甲板片預(yù)制階段，可能存在由于材料排產(chǎn)問題導(dǎo)致的桿件不能及時下料、鉚工不足導(dǎo)致桿件不能及時組對等一系列問題。以上問題均需要通過數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷甲板片預(yù)制過程的進(jìn)度和制約條件等，并有針對性地安排相應(yīng)工作。

1.3 當(dāng)前管理方式的缺點分析及項目介紹

當(dāng)前的管理方式主要是通過分包商日報和PCMS 系統(tǒng)進(jìn)行分析。由于日報表格格式不統(tǒng)一且重復(fù)使用易出現(xiàn)偏差，經(jīng)常導(dǎo)致匯總信息混亂且分散，管理人員不能及時獲取全部有用信息,不能滿足目前數(shù)據(jù)化需求；PCMS 基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)目前制作的信息數(shù)據(jù)平臺，直接可用性較差，不能滿足項目管理人員對于數(shù)據(jù)實用性和管理便捷性的要求。開發(fā)的平臺只是滿足了簡單的數(shù)據(jù)顯示功能，沒有信息處理、分析及BI 界面，不能更好地貼合管理人員的需求。

若要做到使管理人員足不出戶了解建造情況，則需要滿足以下幾點：①定期采集項目進(jìn)度數(shù)據(jù)，并將其記錄在項目管理軟件中；②進(jìn)度數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分析和實時報告，以便于項目管理人員對項目進(jìn)展情況實時掌握，且最好生成圖表報告，包括甘特圖、時間軸、資源分配等，幫助項目管理人員了解項目的進(jìn)展情況，發(fā)現(xiàn)問題并及時進(jìn)行調(diào)整；③進(jìn)度數(shù)據(jù)需要得到項目團(tuán)隊和利益相關(guān)者的認(rèn)可和支持，項目管理人員可以通過項目管理軟件或其他工具將進(jìn)度數(shù)據(jù)共享給項目團(tuán)隊及利益相關(guān)者，共享進(jìn)度數(shù)據(jù)可以幫助團(tuán)隊成員了解項目的實時進(jìn)展情況，協(xié)調(diào)任務(wù)分配和資源分配，以確保項目的進(jìn)展符合計劃。

2 系統(tǒng)及數(shù)據(jù)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

在系統(tǒng)設(shè)計層面，使用PCMS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，將其作為底層數(shù)據(jù)存儲至MySQL中，使用Python中Pandas處理包進(jìn)行數(shù)據(jù)的清洗和篩選，利用Django框架來實現(xiàn)。主要采用Django中應(yīng)用MVC模式，其中模型（Model）負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)，模板（Template）負(fù)責(zé)定義用戶界面，視圖（View）則負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)模型、模板之間的交互和響應(yīng)用戶請求。這種分層結(jié)構(gòu)可以使應(yīng)用程序更加易于維護(hù)和擴(kuò)展。模型（Model）層通常與數(shù)據(jù)庫打交道，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的存儲、讀取和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；模板（Template）層負(fù)責(zé)定義應(yīng)用程序的用戶界面，通過將動態(tài)數(shù)據(jù)插入到靜態(tài)模板中，生成動態(tài)網(wǎng)頁；視圖（View）層負(fù)責(zé)處理用戶請求和響應(yīng)，以及調(diào)用模型和模板完成數(shù)據(jù)和界面的展示。業(yè)務(wù)邏輯與用戶界面分離，使代碼更加清晰簡潔。該模式作為項目整體骨架，擴(kuò)展性強，易于進(jìn)行代碼整體重構(gòu)，且維護(hù)成本低［1］。系統(tǒng)總體分為訪問層、UI層、展示層、業(yè)務(wù)層及數(shù)據(jù)庫，展示層通過提供頁面、使用Ajax交互請求完成相應(yīng)動作，前端UI使用Bootstrap框架進(jìn)行編寫，以保證整體功能性和美觀性。最上層為HTTP，為用戶提供實時響應(yīng)［2］。

2.2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及分析模塊

在本項目中，數(shù)據(jù)以規(guī)定格式上傳至PCMS系統(tǒng)中，用來統(tǒng)計每根桿件對應(yīng)的方案號、桿件號、所屬高度、所屬甲板片編號、總面積、重量等信息，同時對應(yīng)每個完成的工步及其完成時間。

數(shù)據(jù)匯總至MySQL 服務(wù)器后，使用Pandas 模塊進(jìn)行讀取。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，篩除雜亂數(shù)據(jù)（如焊接時間在組對時間之前、桿件重量不符合桿件定義等），再根據(jù)需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析，分別對ALIMENTSTA、WEDSTA、WEDFIN、NTDFIN 等參數(shù)進(jìn)行篩選，并針對DATETIME/DATETIME32 等格式進(jìn)行處理［3］。為減少數(shù)據(jù)篩選量和提高系統(tǒng)反饋效率，將清洗完成的數(shù)據(jù)分不同模塊進(jìn)行重新存儲。根據(jù)管理人員需求，對目前完成工作的桿件重量、完成情況進(jìn)行綜合計算，按周、月、天等格式進(jìn)行篩選分類，使用基于Python語言設(shè)計的全自動進(jìn)度算法進(jìn)行計算，精確得到管理人員需求的進(jìn)度數(shù)據(jù)，并對后續(xù)工藝時間進(jìn)行智能化預(yù)測。

為解決因數(shù)據(jù)總量過大、數(shù)據(jù)較為復(fù)雜而產(chǎn)生的加載速度慢等問題，在系統(tǒng)設(shè)計階段共采用3 種方法：①將總體數(shù)據(jù)根據(jù)模塊、甲板片等進(jìn)行分區(qū)，并分別建立索引，以優(yōu)化MySQL 數(shù)據(jù)庫的查詢速度；②在對數(shù)據(jù)集分析過程中，只通過Sample 方式選取需要的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行加載處理，對于多個數(shù)據(jù)塊的處理，使用迭代方式進(jìn)行逐個加載，以避免一次性加載大文件導(dǎo)致的性能問題；③所有數(shù)據(jù)使用Memcached分布式存儲技術(shù)，將數(shù)據(jù)緩存至內(nèi)存中，以加快數(shù)據(jù)訪問速度。

3 模塊展示

3.1 管理數(shù)據(jù)展示模塊

數(shù)據(jù)展示模塊根據(jù)管理人員需求，集中展示了預(yù)制完成總量、預(yù)制完成平均值、上周完成總量等，每個顯示板分別對應(yīng)一個算法，基于該板塊，管理人員可在第一時間內(nèi)對甲板片預(yù)制進(jìn)度進(jìn)行掌握，同時判斷預(yù)制工作進(jìn)度，及時對現(xiàn)場發(fā)布相應(yīng)指令，如圖1 所示。其中本周及上周完成進(jìn)度總量數(shù)據(jù)根據(jù)對PCMS中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分類，對完成數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，之后根據(jù)桿件大小、重量進(jìn)行劃分，對不同大小、不同形狀桿件賦予固定系數(shù)，以修正現(xiàn)場施工難度，隨后進(jìn)行匯總。預(yù)測數(shù)據(jù)根據(jù)焊工人數(shù)、桿件重量、施工難度等進(jìn)行綜合統(tǒng)計，對之前輸入項目進(jìn)行分析，并引入插值計算的方式，從而實現(xiàn)綜合預(yù)測。該數(shù)據(jù)與現(xiàn)場數(shù)據(jù)符合度較高。

圖1 管理數(shù)據(jù)展示模塊Fig.1 Management data display module

3.2 桿件狀態(tài)展示模塊

該模塊使用表格形式對甲板片桿件的具體信息進(jìn)行逐一顯示，每一個桿件的工步完成信息時間均顯示在表格中，以方便模塊負(fù)責(zé)人對單個桿件進(jìn)行篩選［4］、查找。在實際使用中，可通過該模塊查找關(guān)鍵桿件狀態(tài)與SQ等結(jié)合的最短時間進(jìn)行判斷，如圖2 所示。

圖2 桿件狀態(tài)展示模塊Fig.2 Member status display module

3.3 預(yù)制進(jìn)度圖表板塊

該模塊使用插件制作預(yù)制進(jìn)度折線圖，根據(jù)周分類對各工步每周完成重量進(jìn)行統(tǒng)計，繪制圖表，每5 周為一個X軸坐標(biāo)。該圖表可以查看目前預(yù)制數(shù)據(jù)，同時，根據(jù)陰影區(qū)域的顏色及大小判斷每個工步對應(yīng)進(jìn)度及人力的需求問題。如圖3 所示，區(qū)域在2020 年5 月24 日左右有大量桿件焊接完成，但未進(jìn)行NDT測試，可就此判斷NDT測試人力不足，需補充NDT人力。

圖3 預(yù)制進(jìn)度圖表板塊Fig.3 Prefabrication progress chart section

4 結(jié) 語

信息化在海洋工程項目中的重要性日益突出，同時，海洋工程這種傳統(tǒng)類型行業(yè)，對于信息化及科技化改造不足，現(xiàn)場管理仍然很大一部分依賴管理人員的經(jīng)驗。針對數(shù)據(jù)的利用度、收集度不夠，管理人員因日常的管理工作不能夠隨時在現(xiàn)場對狀況進(jìn)行查看和判斷，故對管理人員素質(zhì)要求較高。而使用信息化對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和過濾顯示后，使得管理人員“足不出戶”也能及時了解現(xiàn)場相關(guān)信息。該系統(tǒng)采用Web端對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，擴(kuò)展性較強。后期開發(fā)可根據(jù)現(xiàn)場情況拓展管線模塊、試壓模塊、總裝模塊、計劃模塊等。

目前，該系統(tǒng)正在試用于海洋工程建造項目中。通過該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集及數(shù)據(jù)分析功能，管理人員可以直觀地掌握現(xiàn)場施工狀態(tài)，轉(zhuǎn)變現(xiàn)場“詢問式”溝通為“針對式”溝通，為合理安排工作提供良好的數(shù)據(jù)參考。該功能可以提升管理人員的工作效率，同時可以節(jié)省管理人力及進(jìn)度數(shù)據(jù)分析人力。相較于之前純粹依賴于分包商發(fā)送的表格日報，該系統(tǒng)將信息系統(tǒng)化、集成化、規(guī)范化，可以推廣至其他項目中進(jìn)行使用。

但隨著系統(tǒng)的使用，也發(fā)現(xiàn)存在一部分問題，如數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不足、收集數(shù)據(jù)的過程太過于煩瑣等。通過本文提出的思路可以看出，只要數(shù)據(jù)量充足且準(zhǔn)確，通過簡單的分析方法就足可以完成數(shù)據(jù)篩選、進(jìn)度計算等，可解放管理人力。所以筆者認(rèn)為，下一步的工作重點主要為探究在不增加甚至減少現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄入人力的基礎(chǔ)上提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性?？山梃b物流庫存管理中的方法，如利用二維碼掃碼進(jìn)行桿件的公布錄入或?qū)?shù)據(jù)采集與報檢相結(jié)合，在報檢的同時進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，以提高數(shù)據(jù)錄入的準(zhǔn)確性，最終提升工程質(zhì)量?！?/p>