海洋工程平臺建造數(shù)字化管理系統(tǒng)S-OEI

施 煒

（中遠海運重工有限公司，上海 200135）

0 引言

海洋工程平臺及其關(guān)鍵裝備的設(shè)計與制造技術(shù)水平的高低是衡量一個國家海洋工程領(lǐng)域油氣資源開發(fā)綜合能力的重要指標(biāo)。隨著全球油氣資源消費的快速增長，海洋油氣開發(fā)平臺及其配套平臺與裝備得到了快速發(fā)展，對海洋工程平臺功能與結(jié)構(gòu)要求不斷地復(fù)雜化，船東的個性化需求不斷增加，全球整個海洋工程裝備行業(yè)綜合競爭力也在的不斷加劇，船廠使用傳統(tǒng)的造船模式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代化海洋工程平臺建造發(fā)展的需求。在當(dāng)前海洋工程平臺市場訂單競爭激烈的情況下，如何盡可能地減少詳細設(shè)計與生產(chǎn)設(shè)計的時間、提高平臺建造質(zhì)量與效率、確保平臺交付的質(zhì)量、減少后期平臺營運中的缺陷等尤其關(guān)鍵，隨之出現(xiàn)了海洋工程平臺建造的新模式，即數(shù)字化建造模式，為海洋工程平臺建造領(lǐng)域帶來了新的思想和技術(shù)支持[1]。日本、韓國、新加坡等先進造船國家為了保持本國造船行業(yè)的國際競爭優(yōu)勢，不斷地加大造船技術(shù)的研發(fā)投入，這對船廠提高船舶建造生產(chǎn)效率、降低建造成本、縮短建造周期以及改善施工環(huán)境等起著重要作用。

數(shù)字化造船始于90年代初，當(dāng)時日本的三菱重工、川崎重工等船廠在CAD/CAM應(yīng)用的基礎(chǔ)上著手進行計算機集成信息管理系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的開發(fā)和應(yīng)用；2000年后，韓國三星重工（SHI）也喊出了“數(shù)字三星Digital Samsung”的口號[2]。面對國外強勁對手的數(shù)字化造船系統(tǒng)的開發(fā)，國內(nèi)船舶企業(yè)也在加緊步伐開發(fā)自己的數(shù)字化造船系統(tǒng)，2000年后，造船方面如滬東中華開發(fā)了HZS-CIMS企業(yè)信息化造船系統(tǒng)，江南造船廠開發(fā)了“e江南”數(shù)字化造船系統(tǒng)，廣船國際開發(fā)了GSI-SCMIS數(shù)字化造船系統(tǒng)。海洋工程平臺數(shù)字化建造方面，如2011年后中遠海運重工開始著手研發(fā)S-OEI海洋工程平臺項目建造管理系統(tǒng)，該企業(yè)級管理系統(tǒng)的研發(fā)填補了國內(nèi)海洋工程平臺制造領(lǐng)域的空白。自2006年以來，中遠海運重工決定轉(zhuǎn)型發(fā)展海洋工程平臺制造，經(jīng)過幾年的摸索與開拓創(chuàng)新，中遠海運重工已經(jīng)具備了大型海洋工程平臺設(shè)計與建造能力，由于國外先進的海洋工程平臺項目建造管理系統(tǒng)對中國船廠設(shè)定了很多限制，而國內(nèi)又沒有開發(fā)成熟可用的海洋工程平臺項目管理系統(tǒng)，如果中遠海運重工在海洋工程平臺數(shù)字化制造管理方面還是沿用了原來的數(shù)字化造船系統(tǒng)，將嚴重制約中遠海運重工轉(zhuǎn)型海洋工程平臺領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，所以開發(fā)了S-OEI海洋工程平臺項目建造管理系統(tǒng)。截止目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在中遠海運重工承建的N407自升式鉆井平臺和N419圓筒型鉆探儲油平臺等項目進行了全面應(yīng)用，并取得了良好應(yīng)用效果。

1 數(shù)字化建造系統(tǒng)

1.1 數(shù)字化建造

海洋工程平臺數(shù)字化建造就是以平臺生產(chǎn)建造全過程的數(shù)據(jù)融合為基礎(chǔ)，以數(shù)字化建模仿真與優(yōu)化軟件和企業(yè)信息化系統(tǒng)為紐帶，將建模仿真數(shù)據(jù)、信息化系統(tǒng)、先進的平臺建造技術(shù)和現(xiàn)代化的建造模式融合應(yīng)用到海洋工程平臺項目的生產(chǎn)設(shè)計、建造計劃、任務(wù)派工、項目設(shè)備調(diào)試、安全監(jiān)督等建造的全過程。使海洋工程平臺實現(xiàn)以建模仿真為核心的數(shù)字化手段，以平臺建造與建造過程數(shù)字控制為核心的數(shù)字化建造，以虛擬樣機和數(shù)字仿真模擬為核心的數(shù)字化測試與試驗，以現(xiàn)代建造模式和業(yè)務(wù)流程建模為核心的數(shù)字化管理，從而實現(xiàn)數(shù)字化建造[3]。

1.2 數(shù)字化建造系統(tǒng)

數(shù)字化建造系統(tǒng)就是指海洋工程平臺建造過程系統(tǒng)化，利用企業(yè)信息技術(shù)，突破“時、空、地、部門、個人”的障礙，解決管理控制中的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)數(shù)字化建造管理控制及時化、透明化、精確化、規(guī)范化，從而最大程度的提高船廠生產(chǎn)建造資源優(yōu)化配置，同時保證平臺建造生產(chǎn)的有效計劃、組織、實行、管理。

2 數(shù)字化建造管理系統(tǒng)

數(shù)字化建造管理系統(tǒng)是指海洋工程平臺建造過程所運用的數(shù)字化管理系統(tǒng)，中遠海運重工在海洋工程平臺建造項目管理過程總結(jié)經(jīng)驗后，開發(fā)了S-OEI海洋工程平臺項目管理系統(tǒng)，其通過項目結(jié)構(gòu)與配置管理技術(shù)，建立設(shè)計、生產(chǎn)、物資、管理、任務(wù)派工、外包計價協(xié)同信息共享平臺，以設(shè)計物量與所需工時為參考，實現(xiàn)外包成本的主動管理。

2.1 S-OEI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹

2.1.1 系統(tǒng)平臺

S-OEI項目管理系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)，分別采用Java、Flex開發(fā)技術(shù)，通過中間層調(diào)用SAP服務(wù)端的RFC接口，實現(xiàn)與SAP數(shù)據(jù)庫的讀寫操作。數(shù)據(jù)中心采用集中化管理，不僅節(jié)約了硬件資源，還對系統(tǒng)的后期集中升級維護帶來極大地便利，對于以后加強業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理、系統(tǒng)的推廣和培訓(xùn)提供強有力的保障。S-OEI項目管理系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的深度集成，對建造過程中的各類成本控制及物料跟蹤管理起著重要作用。

2.1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)

S-OEI項目管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)是隨著實踐檢驗逐步完善起來的。最初，系統(tǒng)研發(fā)以生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程來指導(dǎo)S-OEI項目管理系統(tǒng)的開發(fā)思路，隨著公司矩陣管理思路的逐漸成熟，系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程得到不斷拓展和優(yōu)化，再用優(yōu)化過的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程來指導(dǎo)實際生產(chǎn)業(yè)務(wù)，通過這種“經(jīng)驗總結(jié)—提煉—再總結(jié)—再提煉”的不斷檢驗、優(yōu)化的過程，完善企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程框架（SBF）。從“管理技術(shù)上來說”，閉環(huán)管理是基線計劃管理的基本目標(biāo)。

該系統(tǒng)建立了以基線計劃為核心的項目計劃管理平臺，可以使設(shè)計、采購、生產(chǎn)等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的一線管理員能及時了解項目的計劃和進度情況，便于及時調(diào)配生產(chǎn)資源，實現(xiàn)項目管理的各部門協(xié)同、有序操作。

圖1 項目全周期閉環(huán)管理圖

依據(jù)思路清晰的“設(shè)計—生產(chǎn)—計價—核算”體系，借助統(tǒng)一作業(yè)分解編碼，把設(shè)計物量清單、基線計劃、生產(chǎn)工作包、電子價格本等有機組合，消除信息的傳遞不暢通。理清數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，搭建產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，把各專業(yè)的設(shè)計物量清單集成在統(tǒng)一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)下，跟蹤生產(chǎn)、計價過程，為系統(tǒng)的管理和改進提供有力的支持。本系統(tǒng)多層次低耦合的特點，更適應(yīng)海洋工程平臺項目“柔性”特點的系統(tǒng)架構(gòu)，集作業(yè)分解編碼為主線，計劃、設(shè)計、生產(chǎn)、計價、核算為一體，環(huán)環(huán)相扣，又互相適應(yīng)，呈現(xiàn)“包容性增長”的架構(gòu)特點。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用內(nèi)容

S-OEI項目管理系統(tǒng)涉及到海洋工程平臺領(lǐng)域的各個方面，根據(jù)現(xiàn)代造船技術(shù)要求，是在計算機數(shù)字化信息技術(shù)條件下造船管理系統(tǒng)的徹底變革，主要體現(xiàn)為以下幾個方面。

2.2.1 對建造成本進行管控，有效控制財務(wù)現(xiàn)金流量風(fēng)險

在海洋工程平臺建造的先行階段，工作人員會按照圖紙下發(fā)批次匯總設(shè)計所需的材料和設(shè)備清單（設(shè)計物量），把這部分物量傳遞到 S-OEI項目管理系統(tǒng)，車間科長可以依此編制車間月度計劃工時分配和施工隊，生成固有作業(yè)工作包任務(wù)，主管可根據(jù)工作包派工，施工班組每日反饋工作包實動工時。如需修改作業(yè)，系統(tǒng)會自動創(chuàng)建修改作業(yè)工作包，這樣可以有效規(guī)避實際派工作業(yè)量或多或少的隱形問題。工作包執(zhí)行完工操作后，可以在SAP系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)入工作包，創(chuàng)建外包賬單，賬單建立完后執(zhí)行提交計價，外管部可以打開SAP系統(tǒng)實現(xiàn)計價。

打通了船體結(jié)構(gòu)專業(yè)、鐵舾裝專業(yè)、管系專業(yè)、輪機專業(yè)物量、電氣專業(yè)、通風(fēng)專業(yè)和涂裝專業(yè)的設(shè)計物量（BOM），結(jié)合各專業(yè)外包價格本對外包分賬單實行自動計價，可以有效解決長期困擾的外包工程成本控制的難題?？紤]待上傳的物量清單數(shù)據(jù)量較大，可以通過現(xiàn)有建模軟件（TribonAM和鷹圖）實現(xiàn)數(shù)據(jù)接口，前提是設(shè)計必須實現(xiàn)精度建模，發(fā)生現(xiàn)場建造修改變更，必須及時在三維建模軟件內(nèi)及時更新模型數(shù)據(jù)，然后把物量數(shù)據(jù)及時發(fā)布到S-OEI系統(tǒng)內(nèi)。

在未派工階段實現(xiàn)工程建造費用的初步預(yù)測，對于大包合同類工程可以確定工程造價，也可以為非大包類工程提供建造單價的量化指標(biāo)。根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)進度及量化的作業(yè)成本，結(jié)合系統(tǒng)的計算功能，前瞻性地確定企業(yè)應(yīng)付外包工程款和合理編制資金計劃，有效控制財務(wù)現(xiàn)金流量風(fēng)險。

2.2.2 對建造過程進行管理，有效管理建造施工任務(wù)

車間能否根據(jù)工作量有效派工，體現(xiàn)了企業(yè)的工作效率和管理能力S-OEI管理系統(tǒng)的產(chǎn)生有效解決了這一問題。S-OEI系統(tǒng)以Primavera P6的四級、五級計劃為主軸，系統(tǒng)按照建造計劃的分解結(jié)構(gòu)自動創(chuàng)建關(guān)聯(lián)的任務(wù)列表，任務(wù)列表中的任務(wù)項對應(yīng)到S-OEI系統(tǒng)內(nèi)的工作包中，工作包按照輔工種類型進行逐層次劃分，不同的工作包對應(yīng)不同的編碼，輔工種與SAP系統(tǒng)的外包成本科目對接，實現(xiàn)外包費用的成本歸集，在派工操作時，會嚴格區(qū)分輔工種進行施工作業(yè)的合理分配。車間依據(jù)系統(tǒng)的派工指示安排每天的施工任務(wù)，確保任務(wù)嚴格按照節(jié)點計劃能有條不紊地實施。一旦建造過程中出現(xiàn)了滯后，系統(tǒng)會進行事前預(yù)警并實施項目健康性檢查，通過計算和分析，形成歷史任務(wù)處理經(jīng)驗值，用來協(xié)助處理未來可能滯后工程的“糾偏”工作。系統(tǒng)有效持久化地運行和管控，實現(xiàn)了項目管理的協(xié)同、有序的閉環(huán)管理目標(biāo)。

2.2.3 消除環(huán)節(jié)間信息“孤島”，建立遵循統(tǒng)一流程的共享平臺

由于海洋工程平臺項目都是龐大、復(fù)雜的項目，而傳統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)大都是為了適應(yīng)一些局部的業(yè)務(wù)需求而獨立開發(fā)的，設(shè)計系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)之間不能進行有效聯(lián)合作業(yè)，致設(shè)計與建造無法緊密結(jié)合，設(shè)計信息無法直接為建造服務(wù)，因此導(dǎo)致設(shè)計與建造脫節(jié)，從而使建造周期加長，相應(yīng)建造成本增加。由此也產(chǎn)生產(chǎn)品設(shè)計信息無法與建造信息共享，前期設(shè)計系統(tǒng)與后期生產(chǎn)設(shè)計系統(tǒng)割裂明顯，數(shù)據(jù)、模型難以共用，更不能回溯，在“設(shè)計”與“生產(chǎn)”形成兩大“孤島”，特別是基本設(shè)計與后期詳細設(shè)計不能無縫連接，造成大量重復(fù)設(shè)計，重復(fù)建立模型的工作，形成資源、人力等大量浪費，全生命周期的數(shù)據(jù)支持也更是不足，很少有歷史記錄和歷史數(shù)據(jù)的存儲。

S-OEI項目管理系統(tǒng)在消除信息“孤島”方面發(fā)揮了很好的作用，實現(xiàn)了項目協(xié)同管理。引入了RFID（射頻識別）實現(xiàn)物料的倉儲管理，引入了文檔管理系統(tǒng)（EDMS）實現(xiàn)技術(shù)各類圖紙的管理，接入 SAP系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)計物量的庫存物資檢索和缺貨警告。系統(tǒng)之間形成信息共享、相互交換，實現(xiàn)對車間對各種工作計劃、項目工時統(tǒng)計、生產(chǎn)物資分配等管理過程的優(yōu)化配置，管理系統(tǒng)的應(yīng)用原則就是為生產(chǎn)車間與建造現(xiàn)場提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，使預(yù)舾裝件、管附件、零件部件等能夠在主船體分段建造時進行預(yù)裝配，有效利用資源，減少資源浪費，提高工作效率，一定程度上降低運營成本。

3 結(jié)論

全球油氣市場在2015年～2018年經(jīng)歷了一段低谷以后，市場需求出現(xiàn)了復(fù)蘇，但是海洋工程平臺市場復(fù)蘇比較緩慢，且部分海洋工程平臺存在過剩問題，雖然中遠海運重工通過開發(fā)的S-OEI項目管理系統(tǒng)提升了建造管理、優(yōu)化了冗余，提升了效益，減低了成本，減少了建造周期，但是還存在不足的地方，還沒有完全達到自動化，部分需要人工錄入等。后面將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，為項目數(shù)字化建造發(fā)展更進一步，以期為中國海洋工程平臺行業(yè)數(shù)字化建造發(fā)展提供一定的借鑒，起到示范引領(lǐng)作用。