油氣工程技術企業安全監管數字化及其應用——以中國石油川慶鉆探工程公司為例

李毅 任英 周浩 黎凡

中國石油川慶鉆探工程公司

油氣工程技術企業安全監管數字化及其應用
——以中國石油川慶鉆探工程公司為例

李毅 任英 周浩 黎凡

中國石油川慶鉆探工程公司

安全風險預警是石油企業安全管理的重要內容。以預警理論為基礎，結合石油企業生產特點，建立了基于模糊綜合評判技術的事故風險預警模型，在該模型的基礎上，開發出了生產安全預警系統。安全監督、安全管理和各級管理者將陷患、違章基礎數據分類錄入，系統對信息數據同步分析計算，得出公司各層面的風險值，當達到預警臨界值時系統自動報警。該系統通過安監數字化分析結果，生成風險趨勢圖，為企業現場生產端和機關管理端（監管者）提供有效的預警信息，是目前較為完整的生產安全預警系統，為評價企業安全生產狀況提供重要判定指數，實現了企業安全生產狀況評價由定性向定量的轉變，取得了較好的現場應用效果。

油氣工程技術企業 安全預警 層次分析 模糊評價 預警體系 中國石油川慶鉆探工程公司

石油天然氣工程技術企業（以下簡稱工程技術企業）承擔國家重要資源能源的開發任務，主要是從事石油天然氣勘探開發的工程技術服務。這些企業作業區域廣，勘探開發建設過程復雜、環境惡劣，受到地質條件、自然環境、設備、人員、機制等多種因素的影響，面臨著井噴、物體打擊、高處墜落等各種作業風險，如何控制大型工程技術企業跨國、跨地區作業現場的風險，有效防范事故發生，創建企業安全預警機制，搭建安全風險控制平臺，成為一個重要的課題。

1 企業安全預警系統的理論基礎

1.1 帕累托定律

該定律認為在任何特定群體中，重要的因子經常只占少數，而不重要的因子則占多數，因此只要能控制具有重要性的少數因子即能控制全局。在面對中國石油川慶鉆探工程有限公司（以下簡稱公司）生產安全這個全局性命題時，全面安全管理并不意味著對安全管理工作平均施力，生產安全預警系統首先分清主次，抓住主要矛盾和關鍵問題進行分析，突出事故多發的重點領域和重點場所。

1.2 事故致因理論

該理論揭示了安全事故的發生源自人的不安全行為、物的不安全狀態、環境的不安全因素、管理缺陷［1］。按照以上理論，吸取國內外事故預警研究成果及國際先進石油企業HSE管理經驗，公司研發了生產安全預警信息系統，建立了模糊數學模型，應用網絡技術開發了公司級的安全環保風險控制中心，充分利用安全監管日常檢查中收集的大量數據，使用模糊綜合評判技術進行科學的統計分析預警，實現信息共享，使各級監管人員及時、準確了解作業現場安全現狀，為管理者提供實時、客觀的決策依據［2］。

1.3 風險預警

風險預警是分析作業現場風險水平，對風險或風險狀態的預先信息警報或警告。采用風險預警技術能夠前移事故預防關口；從事故發生后應急為主的管理模式向事前預防的管理模式轉變；從完全的定性分析向定性定量分析相結合轉變；從分散、單項的違章隱患處理方式向系統的管理體系轉變［3－5］。

2 建立預警模型

2.1 預警模型結構

企業安全事故風險預警模型分析由以下部分組成：選擇預警信號，對預警信號進行風險監控采集信息數據，分析當前風險，發出預警，對危險源進行風險緩解，監控是否風險得到緩解（圖1）。

圖1 預警模型結構圖

2.2 預警體系

2.2.1 預警指標選取原則

1）整體性。評價指標之間、評價指標與安全評價整體結果之間是一個有機的整體，評價分析不是單個指標的簡單集合，評價指標及其功能，評價指標之間的關系必須服從分析評價整體要求和目標［6］。

2）層次結構性。評價結構有多種，如線狀、網狀層次等。評價指標體系由一定層次結構的評價指標組成，各評價指標表述了不同層次評價指標層次結構，更好地反映出系統安全評價功能。

3）相關性。對評價指標體系內部的屬性分別進行縱向、橫向相關性分析。使評價指標的關系更加明確，建立了指標之間的構架，以實現科學評價。

2.2.2 預警指標體系

預警系統中預警要素分為以下4類［7］：

1）員工的誤操作或違章操作，如使用不恰當的操作工具，未嚴格按照操作規程操作。

2）物的不安全狀態，如設備的工作狀態不符合安全要求或標準，設備完好率較低，安全設施配備不齊全，安全距離不夠等。

3）環境的不安全因素，如氣候特點如溫度、濕度較高或較低，天氣狀況惡劣（如大風等）。

4）管理缺陷，如生產組織資源配置不合理，人員培訓針對性差等。

根據公司的安全管理特點，采用層次分析方法，建立了公司的生產危險源辨識、評價和安全預警體系，體系的主要指標如圖2。

圖2 公司預警體系主要指標圖

2.2.3 權值確定

使用定性和定量分析相結合的方法，采取層次分析法確定各級指標的權值［8］。其優點在于能夠有效地處理難以完全用定量或完全用定性來分析方法中存在的問題［9］。

具體做法為：將人的不安全行為，物的不安全狀態，管理缺陷和環境不安全因素作為第1層級，分別記為A1，A2，A3，A4。再從A1下細分出違章操作，違章指揮，違反勞動紀律等作為第2層，分別記為：A11，A12，A13，A14，A15；A21，A22；A31，A32；A41，A42。其中，設違章操作A11，設備設施缺陷A21等有第3層指標，分別對應的記為：A111，A112，A113，…，A211，A212，…。

設指標集A＝（aij），aij是指標Ai與指標Aj相比的重要性對比度。子集Ai＝（aijk），aijk是Ai的影響因素Aij與指標Aik相比的重要性對比度。同樣Aij＝（aijkm），aijkm是第2層指標Aij的影響因素Aijk與指標Aijm相比的重要性對比度。具體的重要性判斷準則見表1［5］。

表1 預警指標重要性判斷表

采用方根法對各指標相對于上一層指標的重要度進行處理得到各指標的權重。以指標集A＝（aij）為例。計算得出A1、A2、A3、A4的權重［10］。即

表2 平均隨機一致性指標表

2.2.4 評價方法

企業生產安全預警系統中相關因素較多，每一個因素中又包含許多子因素，這些子因素還存在較多模糊性與不確定性的因素［5］。因此選用模糊數學評價法進行分析評價。

首先建立模糊評價集：V＝（V1，V2，V3，V4）。評語設為“1級預警”、“2級預警”、“3級預警”、“4級預警”4個等級，賦予其權重。然后對各評價指標確定評價標準，通過采集的信號數據計算評價綜合值，發出相應的預警信號［10］。

3 生產安全預警系統的實現

3.1 系統架構

基于預警模型建立生產安全預警系統，該系統分為4層（圖3）。

1）計算機網絡層。

2）數據管理層：主要負責采集預警基礎數據。

3）數據應用層：能對采集的基礎數據進行安全分析。

4）安全預警層：根據風險模型，計算安全值發出警報。

圖3 系統架構圖

3.2 系統功能

預警系統共有7個主要功能模塊（圖4），包括系統管理、人員管理、預警管理、安全檢查、事故事件、應急管理等［10］。在這些模塊之下，又包含了25個子模塊，滿足了企業預警系統運行的需要［10］。

圖4 預警系統功能模塊圖

3.3 系統特點

3.3.1 分級管理

系統實行公司、二級單位、作業現場的3級授權管理模式，各級用戶分別可以看到各自級別的數據信息。除監管人員可以錄入基本數據外，各級管理者還可以將集團公司、公司、二級單位監督、檢查、安全觀察與溝通中發現的隱患、違章分級錄入系統進行分析。對各種不符合項、違章行為按類別、級別進行自動統計分析，可以生成不同級別、不同內容、不同時段的信息分析報表，實行上、下級信息互動。

3.3.2 風險分類

系統把所有的現場隱患、違章分為11大類201種典型表現（圖2）。這些數據涵蓋了現場所有可能發生的典型行為，用戶錄入信息時可以直接選擇隱患、違章行為類型，一方面使操作更簡便，另一方面系統識別風險更準確，計算更準確，評價結果更科學［11］。

3.3.3 數據分析

系統通過采集現場監督檢查的信息可以生成各種報表。包括：周報、月報、季報、年報（公司、二級單位、基層單位）含統計分析、趨勢分析等。

3.3.4 風險預警

預警管理能實現事故預警、違章預警和隱患預警。風險控制中心對接到的現場監督過程中發現的不符合項狀況，自動根據監督目標分析統計，發出超限預警，可以追溯隱患來源，幫助管理人員確定隱患的主要類別，便于消除主要隱患［4］。

4 安全預警系統應用情況

2010年系統試運行后，公司多次組織培訓班，對數百名安全監管人員進行培訓，系統錄入大量檢查數據，經過系統風險識別、風險分析、風險判斷，形成直觀預警曲線圖。

目前系統共有用戶數千人，預警信息分為4級被分別反饋到項目部、二級單位監督部門、生產管理部門、質量安全管理部門、公司質量安全環保處、公司管理層。各級管理者根據反饋情況下達風險控制任務，并及時溝通信息，解決現場存在的問題。

如2011年公司通過預警系統發現，地面建設專業因任務重，現場違章、隱患多發。公司立即制訂整改措施，有效控制了風險的發生。

5 系統應用效果評價

5.1 “數字監管”

風險管理在HSE體系建設初期就被確定為體系建設的核心，但多年的風險管理和風險控制工作多是使用宏觀的分析方法。生產安全預警系統利用層次分析法建立的預警模型，可以詳細分析企業的安全狀況，為企業管理層提供科學決策依據，對現場安全監管工作起到指導作用。

5.2 管理方式向現代信息管理方式轉變，實現科學決策

系統充分利用川慶鉆探公司現有安全環保監督管理模式，公司數百安全監督人員由點連成線、由塊連成片，覆蓋全員、全方位、全過程。通過預警系統這個信息化管理平臺，將風險管理滲透到安全管理的各個層面，逐步改變安全監督職能的管理流程（圖5），解決了孤立分散數據多、交流共享少，統計數據多、系統分析少，靜態數據多、動態數據少的現象，為科學決策提供了依據［10］。

圖5 安全監督管職能發展趨勢圖

5.3 現場數據點的分析向整體面的分析轉變，實現預防控制

通過對公司各級相關管理人員的系統應用培訓，加強各類檢查、審核數據信息的錄入，同時不斷完善系統風險提示功能，使預警功能更加全面、及時、有效。各級管理部門與作業現場風險控制系統狀況交換，對現場風險隨機定量評價，及時下達風險控制指令，實行安全監管的科學化、網絡化管理（圖6）。

圖6 預警系統信息傳遞示意圖

6 結束語

基于網絡的企業安全預警系統將層次分析與模糊綜合評價方法應用在風險采集、風險分析、風險預警環節中，適用于施工作業隊伍分散、點多面廣、危險源點多等特點的工程技術服務企業。通過系統快速傳遞、高效處理、傳送各類現場風險信息，能準確了解作業現場安全現狀，抓住關鍵、重點環節，實時、科學分析現場各類風險數據，為管理層提供決策依據。

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Digitalization of safety supervision for oil and gas companies：A case study of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.

Li Yi，Ren Ying，Zhou Hao，Li Fan
（Chuanqing Drilling Engineering Co.，Ltd.，CNPC，Chengdu，Sichuan 610051，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 3，pp.109－112，3／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Safety risk pre－warning is the main content of safety management in petroleum enterprises.In view of this，an accident risk warning model for oil and gas companies is built based on fuzzy synthetic evaluation theories，on this basis，a pre－warning system is developed for safe production and management.Different risk weight values are given to various degrees of the severity of consequences resulted from different categories of possible hidden hazards or violation behaviors.According to the input data of hidden hazards and violation behaviors recorded by field operators or supervisors，risk values from fields to all－level units then to the company can be calculated by use of this developed system，thus a risk trend chart is drawn automatically for the company.The real－time alarm of this pre－warning system works when a certain risk value is reached，the longitudinal contrast of the same unit and the lateral comparison between different units can be achieved，and valuable pre－warning information will be provided for the on－site operators and the supervisors from the terminal management side.Successful application shows that this developed pre－warning system is complete and will provide an important index for evaluating the safe production status from the previous qualitative to the present quantitative analysis.

oil and gas engineering enterprise，safety early warning，hierarchy analysis，fuzzy evaluation，early－warning system，CNPC Chuanqing

中國石油川慶鉆探工程有限公司科研項目（編號：2011－69）。

李毅，1959年生，教授級高級工程師；1984年畢業于原西南石油學院鉆井工程專業，現任中國石油川慶鉆探工程公司安全副總監、中國石油天然氣集團公司HSE管理專家，從事生產安全管理及鉆井技術研究工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段3號。E－mail：liyi＿sc＠cnpc.com.cn

李毅等.油氣工程技術企業安全監管數字化及其應用——以川慶鉆探工程公司為例.天然氣工業，2012，32（3）：109－112.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.024

2011－11－12 編輯 趙 勤）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.024

Li Yi，professor－level senior engineer，born in 1959，is mainly engaged in production management and research of drilling techniques.

Add：No.3，Sec.1，Fuqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

E－mail：liyi＿sc＠cnpc.com.cn