基于海洋石油工程项目的生产过程智能化管理系统研究.pdf
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1、现代计算机Modern Computer第 29 卷 第 12 期2023 年 6 月 25 日基于海洋石油工程项目的生产过程智能化管理系统研究姜晗,王群,李希光,宋永强*,王民东(海洋石油工程(青岛)有限公司数字化中心,青岛 266000)摘要:随着近年来数字技术的发展,海洋石油工程类企业亦处于数字化转型的关键时期,为了节省人力成本和推广无纸化操作,基于海洋石油工程建造项目的生产过程对相关工程管理方面进行了智能化系统的研究,提出并设计了一套完整的海洋石油工程生产管理一体化数据平台系统,通过该系统能显著提高各环节数据采集的效率和精确度。并利用大数据技术对生产过程进行分析和指导,提高了生产管理效
2、率和智能化信息化水平。另外还对构建统一的工程技术类企业云平台提出了展望和分析。对生产过程智能化平台的研究可以实现海洋石油工程项目全过程的数字化管理,提高项目各环节准确性的同时节省大量人力成本,降本增效,提质创优。关键词:海洋工程;信息化;大数据;工程管理;人工智能文章编号:10071423(2023)12007206DOI:10.3969/j.issn.10071423.2023.12.013收稿日期:20230227修稿日期:20230417作者简介:姜晗(1992),男,山东青岛人,硕士研究生,助理工程师,研究方向为计算机视觉工程应用;王群(1994),男,山东临沂人,硕士研究生,研究方向
3、为油气田开发技术;李希光(1994),男,山东东营人,硕士研究生,研究方向为海洋石油工程建造技术;*通信作者:宋永强(1981),男,硕士研究生,工程师,研究方向为海洋石油工程技术应用,Email:;王民东(1986),男,山东临沂人,大专,技师,研究方向为焊接工艺优化0引言随着近些年数字化的发展,各行各业都尝试利用数字化技术来改善工作流程、提高工作效率、节省工作成本。海洋石油工程企业在经营生产的过程中产生的各类报表繁杂,数据量庞大,因此在工程项目中对大量数据统一便捷管理成为了企业的迫切需求。目前广泛采用的方法仍然是在生产各个流程中人工制作和维护相关的Excel数据库,不统一情况突出,重复性工
4、作量大且容易出现人为错误,影响了工作效率和成果。实现数据的统一便捷管理,需要满足数据输入的时效性和正确性,流程的固定性和数据读取的高速性。另外,随着人工智能大数据分析技术的发展,信息管理系统不再仅是一个线上集中的数据库,而是具备数据纠错、智能分析等辅助决策功能的系统。因此,通过智能化生产管理信息系统采集处理和分析数据非常重要。在工业4.0的大背景下,我国制造生产企业的数字化发展迅速,涌现出较多生产管理ERP系统。然而,目前存在的系统其行业针对性不强,无法解决特定企业的相关需求,且缺乏有效的辅助决策功能。本文对中国海洋石油工程企业的主要工作项进行梳理,提出了一种全面的智能化管理方案,在提高流程准
5、确度的前提下利用人工智能算法对工程项目计划和数据的综合分析进行了辅助决策。经过论证,本文方法能够显著提高生产管理效率,降低人工成本,减少流程性问题的出现1。1整体架构设计1 1.1 1模块设计模块设计海洋石油工程企业主要负责钢结构加工生产以及海洋石油平台的建造。管理手段主要还是以人工处理纸质表格为主,信息化水平不高,未形成流水线化工作。因此构建生产管理一体化平台需要分为以下几个模块:(1)物料的管理:通过信息化平台对物料出 72姜晗等:基于海洋石油工程项目的生产过程智能化管理系统研究第12期入库和使用情况进行全时段监控跟踪,保证物料管理责任到人到点。(2)设备管理:项目过程中的设备出工、收工、
6、租赁情况进行全时段监控,保证设备情况一目了然。(3)人员管理:本系统通过物料和设备情况的反馈,可以将责任落实到人,便于人员绩效考评和人力分配管理。(4)流程计划管理:需要将项目进度和施工计划提前制定和匹配好,于系统上公示,施工计划变更和调整都可以在一体化平台完成,有利于项目的进度管理,也便于项目管理各部分人员及时获得消息。(5)消息提醒:项目参与人员能够实时了解整个项目的进度情况和物料设备的使用情况。能够自动化地进行报时提醒,并通过消息系统对其进行设置。(6)项目文件管理和标准数据库查询:将项目文件、过往项目经验和公司专家数据集中管理,便于参与人员随时查阅。(7)工单进度管理:大多数实体工作流
7、程都会有电子二维码,采用二维码标签在数据库中能自动跟踪工作进度和汇报工作效率。对于工单的管理是通过项目管理者在线下单,进度则是通过权限系统查询,便于各级管理掌握进度情况,发送调度指令。(8)权限设置:不同的项目参与者拥有不同的查阅权限,通过权限分组派发使得参与人员更有针对性地了解自己的任务,也提高了项目管理的保密性。(9)智能算法模块:对已有的数据进行综合分析,并给出相应的智能辅助决策信息。适用于数据纠错和计算用户需求指标。综上,系统的主要目的在于利用一体化平台,完成针对海洋工程企业生产建设的全流程管理,生产责任追溯和落实到人,员工绩效体现直观,项目进度清晰,由此可促进各部门的信息共通,提高管
8、理效率和管理水平,激发工作积极性。本系统具备智能性、共享性、准确性和安全性的特征。1 1.2 2流程模型流程模型以企业车间为例,对各模块流程模型进行设计。图1显示了主要部门与一体化平台的数据流向关系,可以涵盖整个项目管理的全过程。数据中心施工人员仓储采购财务质量检测车间制造设计图 1数据流向关系(1)项目文件流程:将项目文件集中置于数据中心以方便参与人员按需求调阅。包括项目图纸:由设计部门录入、升版及跟踪完成情况;对应料单:由设计部门和生产施工单位上传需求,自动推送至采购和财务部门,收到消息可审批执行亦可驳回申请并将意见反馈给提报方;安装单元的三维模型:由各施工单位相关人员上传便于施工人员查阅
9、。对于这些信息的查阅需要通过系统的权限功能予以区分,不同部门、不同项目的相关人员只能查阅限定文件,保障了系统的安全性。图2展示了文件的相关人员管理逻辑。除图中所示,任何一个阶段的相关人员均可导出相应的报表文件,省去了手动维护表格文件的过程。本模块利用 MongoDB 来处理文件管理,MongoDB是一种基于分布式文件存储的数据库,与MySQL等传统关系型数据库相比更适合大批量文件的处理和管理。服务器用户设计计划数据管理图纸、料单、升版、变更日、周、月计划录入施工文件计划整理调阅反馈图 2文件管理逻辑(2)设备管理流程:设备管理模块由设备管理人员维护,主要包括设备的状态(维修、是否 73现代计算
10、机2023年使用、使用部门和负责人、空闲等)、设备的负责人、设备主要用途和参数等。施工相关人员在系统上可以查询设备状态并提交申请单,交由负责人审批,设备使用完毕后填写反馈单交还原部门或填写转交单转移设备至其他部门,此过程均需要通过设备管理负责人审批。图3是设备管理示意图,通过系统平台追踪了设备状态,信息一目了然,提高了信息共享能力,也避免了设备工具的丢失和责任划分困难,便于施工和设备管理。系统平台设备管理员生产协调设备信息录入审批需求查询调用申请消息反馈、线下交付图 3设备管理逻辑(3)人员信息管理流程:基于海洋石油工程分包商较多、人员流动性较强的特点,设计为系统对其进行统一管理,目前对于工人
11、的进入和流出是根据分包商报上来的 Excel 表格统计的,针对这类人群的特点,会出现许多前后信息不一致、更新迟滞、信息不全等现象。在现场检查也无法快速查询人员的情况。而利用本系统则可以统一便捷地对人员信息进行统计录入和查询。人员信息包括但不限于人员姓名、施工资质证书、工作时长等。图4展示了人员管理的示意图。系统分包人员分包管理人员信息模板导入施工管理现场扫码查询二维码生成批量管理图 4人员管理示意图具体工作流程主要是分包商下载模板填好人员变更信息,导入系统,系统自动为每个员工生成二维码作为帽签,现场通过手机端扫码即可得到员工的信息。人员信息在系统里也可以按照各种条件查找并导出相应报表。人员信息
12、可由一级管理在系统内设置。人员信息还包括人员绩效的记录,使管理人员能够全方位地掌握施工的细节。(4)权限设置和三级管理:对于本平台的用户而言主要分为三级,每一级下根据不同的项目和不同的部门也有不同的权限。三级管理是为了提高本系统的可拓展性和灵活性,使程序的模式不再固定,而是可以根据需要由用户自行调整。三级的最高一级是安排者,负责设置工厂化流程,可以新增、删除、更改流程,也可以对流程的名称和负责人进行设置。通过系统设置好工作流程模型,发布出去。二级管理则会收到相应的工作任务和消息通知,最后监督和协调生产人员工作,最低的一级是主要施工人员,主要对任务进行底层数据输入和消息反馈。表 1三级管理信息表
13、参与成员一级管理二级管理三级管理功能权限具体施工信息由施工者扫码输入作为负责人对流程的相关数据进行整理新建流程设置流程节点和负责人、数据分析负责数据具体施工数据输入批量数据的导入导出数据的综合管理分析(5)施工流程管理:计划负责人每周进行计划量的发布,同时发布的还有单管的相关信息文件置于系统内。总的三级管理员在系统中设置管线预制的工作流程及其负责人,可设置为“物料领用”“下料”“组对”“组对检查”“焊接”“外观检查”“送喷涂”。该流程需要有一个二级管理人员负责全过程的数据整理统计。每一项工序则都有一个负责人进行具体施工和数据填报。这里在管线预制用到了二维码标签,从物料领用开始,对每一个单管的重
14、要管件张贴二维码,每一项工序前需要一级管理员扫码填报交接信息和管件位置,工序结束后扫码提交完工单。工单会自动推送给下一个工序的负责人根据管件位置来交接,直到工序完工。通过系统实现了人员的施工流程规范化,提高了效率。图5显示了管线预制阶段的一个综合流程,74姜晗等:基于海洋石油工程项目的生产过程智能化管理系统研究第12期具体施工步骤由施工者扫码自动记录进系统,其他操作均由相关负责人在系统中配置填报和发布。流程中如果出现变更和错误,则会暂停目标单管的进行,并将问题推送给相关负责人,直到负责人在系统中填报解决才能继续流程,所有行为均将记录到系统数据库并可以随时查询。系统也会记录每项工作的时间,为大数
15、据分析绩效和计划制定提供了大量的基础数据。系统数据库各个步骤均可查询施工者资料、负责人资料、单管进度、管件位置、整体进度、工序时间、各类资料,以及相关报表的导出。人员资料图纸料单模型计划流程设置制定长期任务形成任务包短期施工计划形成小工包依据流程设置负责人法兰管理变更管理质检放行组对领料下料焊接二维码生成二维码生成录入录入录入大工单录入扫码贴码扫码填报扫码填报扫码质检读取大工单配置小工单系统记录图 5工序流程管理示意图(6)消息推送流程:消息推送主要在于提醒工作人员及时处理需求。工作流系统自动移交,自动发送消息提醒。当某一个工序工作出现问题时,问题情况会在其工序内由发现者填写,发布的同时系统会
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