普光智能氣田崗位數(shù)據(jù)流分析方法

陳惟國 易建鋒 張捍衛(wèi) 付培晨 李 濤 楊曉燕

1.中國石化中原油田分公司 2.中國石化中原油田普光分公司

0 引言

數(shù)據(jù)是企業(yè)的重要資產(chǎn)，已越來越成為社會的共識。數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練、智能分析預(yù)測的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)既是價值的源泉，也是創(chuàng)新的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)資源共享中心是普光智能氣田建設(shè)的基礎(chǔ)。普光氣田業(yè)務(wù)崗位涵蓋勘探、開發(fā)、集輸、凈化、安全環(huán)保、生產(chǎn)經(jīng)營和管理等各個方面，業(yè)務(wù)流程長，涉及專業(yè)多，數(shù)據(jù)來源多，數(shù)據(jù)量大[1-3]；主要數(shù)據(jù)來源包括靜態(tài)（文檔類）數(shù)據(jù)、SCADA/DCS實時數(shù)據(jù)、崗位采集數(shù)據(jù)。崗位數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)資源中心的重要組成部分。

在進(jìn)行崗位數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的過程中，首先進(jìn)行了業(yè)務(wù)的梳理和調(diào)研，發(fā)現(xiàn)影響普光崗位業(yè)務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)流分析部分[4]，主要存在5點不足：①數(shù)據(jù)無法全覆蓋普光氣田生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)；②數(shù)據(jù)本身沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析，數(shù)據(jù)的流向不清楚，無法明確數(shù)據(jù)的采和用；③數(shù)據(jù)流程不明確，依賴各系統(tǒng)內(nèi)部管理流程進(jìn)行質(zhì)量控制，造成多頭采集，數(shù)據(jù)一致性差；④數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（各崗位）不統(tǒng)一，沒有明確C/R關(guān)系，無法合理高效存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)唯一；⑤數(shù)據(jù)共享困難，跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)難以交互，缺少統(tǒng)一的查詢、管控、發(fā)布機(jī)制。

在普光智能氣田建設(shè)規(guī)劃頂層設(shè)計階段，首先遇到的難題就是數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化問題。普光智能氣田的首要任務(wù)就是面向崗位的全業(yè)務(wù)鏈提供數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用，厘清數(shù)據(jù)的來源與去向，組成完整的數(shù)據(jù)鏈，建成數(shù)據(jù)資源共享中心。采取全新的面向崗位數(shù)據(jù)流分析方法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有源、流向有序、應(yīng)用明確、環(huán)環(huán)相扣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和流程，在崗位采集和應(yīng)用中實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、審核、應(yīng)用一體化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，為普光智能氣田建設(shè)奠定堅實的數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)。

1 崗位數(shù)據(jù)流分析方法研究

1.1 分析方法研究

通過對普光業(yè)務(wù)崗位預(yù)分析，自下而上地調(diào)研與找出存在問題，并結(jié)合普光氣田實際進(jìn)行分析研究，形成了一套適合油氣田崗位數(shù)據(jù)流分析方法[5]，編制了《崗位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分析指南》。

崗位數(shù)據(jù)流分析介于業(yè)務(wù)流程分析和數(shù)據(jù)元素分析之間[6-7]，它以緊密相關(guān)的一組數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)集合，來分析數(shù)據(jù)的傳遞和相互間的作用。既要描述原始數(shù)據(jù)的語義特征，又要描述數(shù)據(jù)集的整體特征。數(shù)據(jù)集分解的粒度大小[8]，不僅關(guān)系到崗位數(shù)據(jù)整體準(zhǔn)確表現(xiàn)，而且還為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的提取和抽象提供便捷實現(xiàn)途徑。

在普光工作流程、業(yè)務(wù)崗位分析的基礎(chǔ)上，對崗位產(chǎn)生的資料進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化加工處理和優(yōu)化整合，形成可用于建庫的“普光氣田數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)”，成為數(shù)據(jù)模型和應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。為普光一體化服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)采、存、管、用提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持，滿足普光業(yè)務(wù)應(yīng)用的需要。

1.1.1 數(shù)據(jù)流分析模板設(shè)計

1.1.2 崗位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集提取

普光氣田一個崗位通常就是一個應(yīng)用場景，即一個業(yè)務(wù)單元，對于操作崗可能有多個業(yè)務(wù)單元，每個業(yè)務(wù)單元產(chǎn)生/使用多張報表，每張報表可劃分出一個或多個數(shù)據(jù)集。從崗位描述入手，參照崗位使用和產(chǎn)生資料，定義每個數(shù)據(jù)集來源和流向、頻次，以數(shù)據(jù)集為單位有序流動并提取可物理實現(xiàn)的數(shù)據(jù)字典[8]。數(shù)據(jù)集取之于報表，來源于崗位，滿足崗位采集與應(yīng)用的需要，數(shù)據(jù)集比較穩(wěn)定，不因崗位變動而變化[9]；滿足邊用邊采，一次采集，共享使用。與普光智能氣田項目業(yè)務(wù)劃分成果進(jìn)行對接，形成普光業(yè)務(wù)模型[2]（圖1）。

數(shù)據(jù)集包含崗位屬性和時空特性，具備流向和類型特征，更加符合崗位特性。數(shù)據(jù)集劃分應(yīng)以不割裂崗位完整性為原則[10]，按照不同時間維度、不同業(yè)務(wù)類型、不同設(shè)備裝置等進(jìn)行劃分，同一崗位業(yè)務(wù)單元中數(shù)據(jù)集劃分的維度保持一致[8]；數(shù)據(jù)集粒度以數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)程度、崗位間便于傳遞為尺度，通過標(biāo)準(zhǔn)化的流程和工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可以保證一個預(yù)先定義好的高質(zhì)量分析結(jié)果。

圖1 數(shù)據(jù)集與凈化業(yè)務(wù)對接圖

借鑒中石化勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型，結(jié)合普光氣田業(yè)務(wù)實際，定義了28項數(shù)據(jù)集內(nèi)容。數(shù)據(jù)集提取原則使用二維數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，但為了滿足普光業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)三維或多維數(shù)據(jù)存儲的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，需要增加附錄代碼表進(jìn)行約束，對量綱標(biāo)準(zhǔn)化[11]。數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)項高聚集，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，數(shù)據(jù)單一；數(shù)據(jù)集組合可以實現(xiàn)普光各種崗位業(yè)務(wù)需求，與其他數(shù)據(jù)庫融合較為容易；并可通過崗位交叉驗證，保證數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；增加計算數(shù)據(jù)項描述，為應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1.1.3 數(shù)據(jù)模型設(shè)計

普光氣田崗位分為基層操作崗、技術(shù)管理崗、綜合管理崗等，一般來說基層操作崗面向的數(shù)據(jù)（報表）比較單一，它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來自各種監(jiān)控、監(jiān)視、檢測設(shè)備，向技術(shù)管理崗提供數(shù)據(jù)；技術(shù)管理崗一般制定、審核、平衡、匯總各類數(shù)據(jù)，向下（操作崗）發(fā)送各項指標(biāo)、向上（綜合管理崗）分發(fā)統(tǒng)計數(shù)據(jù)；綜合管理崗根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合實物價值量，提供各種可供決策量化經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，供更高層次管理者決策。根據(jù)普光崗位業(yè)務(wù)劃分模板和數(shù)據(jù)集定義模板，分析數(shù)據(jù)集的流向，利用數(shù)據(jù)項的C/R分析及驗證，追溯數(shù)據(jù)在每個崗位中所處的生命周期狀態(tài)（Creat、Read、Update、Delete）[12]，從而實現(xiàn)崗位數(shù)據(jù)的采集、應(yīng)用和監(jiān)控。

通過對普光崗位業(yè)務(wù)流及數(shù)據(jù)流分析，編制數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)字典，建設(shè)數(shù)據(jù)模型[12]，厘清了普光數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)流程及崗位之間依賴關(guān)系[13]，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，為普光氣田數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)流控制、數(shù)據(jù)應(yīng)用打下了基礎(chǔ)（圖2）。

圖2 計量化驗站部分崗位依賴圖

通過對普光凈化廠業(yè)務(wù)關(guān)系確定及數(shù)據(jù)報表的上下驗證分析，可確定數(shù)據(jù)來源和流向，理順了凈化廠崗位之間數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及引用關(guān)系[14]，為數(shù)據(jù)唯一性、完整性、準(zhǔn)確性打下了基礎(chǔ)。

較強(qiáng)的統(tǒng)一性是ERP系統(tǒng)本身所具備的特性，也正是因為這個特性保證了企業(yè)管理工作的順利開展，提高了企業(yè)管理工作的效率與速度，降低了在實際管理過程中可能出現(xiàn)的工作失誤概率，使企業(yè)在信息數(shù)據(jù)的收集與傳遞過程中所使用的方法更加多樣化。將ERP系統(tǒng)應(yīng)用到企業(yè)管理中，不僅使企業(yè)內(nèi)部的信息數(shù)據(jù)在實際的溝通交流過程中變得更加便捷，還使企業(yè)的管理者和其他員工都能在第一時間全面掌握企業(yè)的實際運營情況，從而及時對企業(yè)在運營過程中產(chǎn)生的問題采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q對策，以推動企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

凈化業(yè)務(wù)崗位數(shù)據(jù)流分析數(shù)據(jù)集，可以直接作為數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，也為數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化提供了基礎(chǔ)（圖3）。

1.1.4 數(shù)據(jù)流分析編碼規(guī)則制定

參照中石化勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型編碼標(biāo)準(zhǔn)，制訂了一套中國石化中原油田普光分公司（以下簡稱普光分公司）崗位名稱、數(shù)據(jù)集名稱、數(shù)據(jù)項名稱編碼規(guī)則。

崗位名稱、崗位分類使用普光分公司崗位說明書的標(biāo)準(zhǔn)名稱，崗位分類沿用普光分公司人力資源部設(shè)定的崗位分類。崗位編碼和數(shù)據(jù)集編碼兼顧系統(tǒng)性、通用性、可擴(kuò)延性、可識別性。

以普光氣田業(yè)務(wù)模型編碼根據(jù)部門（二級）和單位（三級）設(shè)計，崗位編碼采取11位編碼，數(shù)據(jù)集采用15位編碼（11位崗位碼＋4位數(shù)據(jù)集碼）[14]。

數(shù)據(jù)集作為崗位中最基本業(yè)務(wù)單元，不僅為獨立完整數(shù)據(jù)表存儲數(shù)據(jù)，也為數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳遞搭建最基本的場景。數(shù)據(jù)集提取和命名原則上采用三段式方法：數(shù)據(jù)核心對象（可含數(shù)據(jù)所屬組織機(jī)構(gòu)）＋時間維度（頻度）＋數(shù)據(jù)類型（動賓結(jié)構(gòu)）[9]。

數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)集中不可再分基本元素。數(shù)據(jù)項代碼可由數(shù)據(jù)項中文名漢語拼音首字母組成，字母相同則尾部可后綴一個數(shù)字以示區(qū)別。數(shù)據(jù)項代碼避免使用SQL語句默認(rèn)字符串；數(shù)據(jù)項代碼最長位數(shù)在10位以內(nèi)。

1.2 分析方法應(yīng)用

崗位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分析方法在普光智能氣田各崗位數(shù)據(jù)流分析中全面應(yīng)用，基于對普光采氣廠、凈化廠、應(yīng)急救援中心、生產(chǎn)服務(wù)中心及外包生產(chǎn)單位254個關(guān)鍵崗位的業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)流程進(jìn)行梳理和分析。通過業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)建模與標(biāo)準(zhǔn)化，共提取到數(shù)據(jù)集611個，提取附錄代碼表74張，標(biāo)準(zhǔn)化量綱134個。并在普光氣田崗位數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用系統(tǒng)中部署實施，得到驗證，見到了較好的效果。

圖3 計量化驗站崗位數(shù)據(jù)流圖[12-13]

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

通過普光氣田崗位數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)基層崗位的數(shù)據(jù)采集、崗位數(shù)據(jù)計算處理、匯總、崗位報表生成、崗位數(shù)據(jù)查詢等功能。每個崗位具有獨特應(yīng)用場景，通過業(yè)務(wù)流程分析和定制，按照原有工作模式，提交表格完成數(shù)據(jù)采集和入庫。由原來的逐級錄入轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭０逵嬎銠C(jī)處理高效流程，建立了數(shù)據(jù)一次采集支持多級應(yīng)用的功能。改變了原來多種模板錄入、定時抄取數(shù)據(jù)、郵件上報后的重復(fù)粘貼、人工計算匯總的工作方式，解決了數(shù)據(jù)共享的及時性和準(zhǔn)確性問題，同時減輕了基層崗位人員數(shù)據(jù)上報的負(fù)擔(dān)，杜絕了數(shù)據(jù)重復(fù)錄入，提高了基層生產(chǎn)運行和協(xié)同效率。崗位數(shù)據(jù)采集基本實現(xiàn)普光氣田崗位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集數(shù)字化、報表生成自動化。

以普光天然氣凈化廠計量日報為例，計量化驗站的化驗取樣崗首先提交取樣確認(rèn)單報表至氣體分析技術(shù)崗，錄入天然氣組成測定原始記錄報表；計量交接崗錄入凈化廠供采氣廠用氣量報表，凈化車間的工藝技術(shù)崗錄入凈化車間天然氣處理情況報表，數(shù)據(jù)都提交至計量技術(shù)崗進(jìn)行審核匯總，最后提交至技術(shù)辦的工藝技術(shù)崗進(jìn)行審核并使用。

通過對普光氣田崗位數(shù)據(jù)流統(tǒng)一分析，建立了普光氣田數(shù)據(jù)流分析方法和數(shù)據(jù)模型，覆蓋了普光氣田勘探、開發(fā)、凈化、生產(chǎn)保障全業(yè)務(wù)鏈的崗位，為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換提供了依據(jù)。崗位應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集錄入直接進(jìn)入普光中心數(shù)據(jù)庫，作為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。數(shù)據(jù)流分析為數(shù)據(jù)的完整性、齊全性、唯一性、安全預(yù)警應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

普光智能氣田崗位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流分析方法研究成果，為實現(xiàn)普光氣田各部門、直屬單位統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了技術(shù)路線、可行方法和標(biāo)準(zhǔn)模板。滿足面向崗位數(shù)據(jù)采集、應(yīng)用、管理的需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整閉合，交叉驗證，為今后油氣田的崗位數(shù)據(jù)分析工作積累了寶貴的經(jīng)驗，有力推動了信息化與業(yè)務(wù)的深度融合。

普光智能氣田業(yè)務(wù)崗位數(shù)據(jù)流分析方法，補(bǔ)充了混合天然氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)模型，完善了中石化業(yè)務(wù)模型?？稍陬愃朴蜌馓镞M(jìn)行推廣復(fù)用，并為智能氣田建設(shè)的主數(shù)據(jù)管理和崗位應(yīng)用建設(shè)提供借鑒。