信息化技術(shù)在石油裝備制造企業(yè)的應(yīng)用

魏耀華，黃繼慶，李 立，閔祥玲，劉廣川，何志偉

（中國石油渤海石油裝備制造有限公司研究院，河北滄州 062658）

0 引言

某石油裝備制造企業(yè)以油氣輸送裝備、鉆井裝備、采油裝備和煉化裝備等產(chǎn)品為主營業(yè)務(wù)。直縫焊管、螺旋焊管、彎管管件、螺桿鉆具、鉆桿、鉆頭、節(jié)能型“三抽”設(shè)備、潛油電泵、專用電機、熱采設(shè)備、煙氣輪機和特種閥門等產(chǎn)品處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。近年，企業(yè)信息化工作取得了較大進步，先后建成應(yīng)用35套業(yè)務(wù)管理類和事務(wù)管理類系統(tǒng)，大大提高了工作效率，為各項業(yè)務(wù)高效運行提供了有力保障。

1 信息化建設(shè)應(yīng)用情況

企業(yè)完成了以ERP（企業(yè)資源計劃）為核心的信息系統(tǒng)集成項目、MES（制造執(zhí)行）系統(tǒng)、PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）系統(tǒng)、CRM（客戶關(guān)系管理）系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實施，深化應(yīng)用了集團統(tǒng)建的合同管理、物資采購等多項基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)；建設(shè)了輸送裝備生產(chǎn)管理系統(tǒng)，對MES 系統(tǒng)形成有效補充；利用條碼技術(shù)搭建庫存動態(tài)管控數(shù)據(jù)庫，建設(shè)了庫房超市化管理系統(tǒng)。各系統(tǒng)運行正常，對公司各項業(yè)務(wù)開展起到了一定支撐作用。

1.1 ERP 應(yīng)用集成系統(tǒng)

ERP 應(yīng)用集成系統(tǒng)以ERP 系統(tǒng)為核心，搭建經(jīng)營管理平臺，全面管理鉆井、采油、鋼管等9 大類8 萬多個規(guī)格石油裝備產(chǎn)品的產(chǎn)供銷全過程。

物資全程追蹤，強化過程管控，實現(xiàn)了必檢物資要質(zhì)檢、積壓物資要調(diào)劑、物資庫齡能分析、儲備物資可控制、重要物資能定位。

促進系統(tǒng)融合，數(shù)據(jù)共通共享，集成了合同管理系統(tǒng)、BPM 系統(tǒng)、物采系統(tǒng)、MES 系統(tǒng)、財務(wù)相關(guān)系統(tǒng)、科技相關(guān)系統(tǒng)等。實現(xiàn)了各模塊數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實時交互傳遞與共享。應(yīng)用集成系統(tǒng)關(guān)系如圖1 所示。

圖1 ERP 應(yīng)用集成系統(tǒng)關(guān)系

ERP 應(yīng)用集成系統(tǒng)將各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合后作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)綜合查詢和圖形化報表展現(xiàn)，實現(xiàn)物資儲運、生產(chǎn)運行、市場營銷、財務(wù)管理和質(zhì)量安全等業(yè)務(wù)的決策支持。集成系統(tǒng)實現(xiàn)了與14 個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的單點登錄集成，統(tǒng)一了訪問入口，與8 個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的待辦事項集成，與9 個業(yè)務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)了工作流集成。根據(jù)分層設(shè)計、聚焦核心需求的設(shè)計理念，分別設(shè)計了以展示綜合分析為核心的決策層界面，以輔助管理職能為核心的管理層界面，以提高工作效率為核心的執(zhí)行層界面。滿足不同層次及不同視角的界面需求。

1.2 PDM 系統(tǒng)

某石油裝備制造企業(yè)PDM 系統(tǒng)有6 個數(shù)據(jù)中心，9 個研發(fā)機構(gòu)，系統(tǒng)總用戶數(shù)達到800 多個。PDM 系統(tǒng)對運行項目、自制件、外購件、圖紙進行集中管理。實現(xiàn)了設(shè)計流程標(biāo)準(zhǔn)化、異地設(shè)計協(xié)同化和圖紙文檔管理安全規(guī)范化，提高了設(shè)計效率，產(chǎn)品明細表編輯時間由4 h 縮短為1 min，重點產(chǎn)品研發(fā)周期縮短20%。通過數(shù)字化模型設(shè)計，仿真驗證及有限元分析，提高產(chǎn)品研發(fā)的質(zhì)量和水平。

（1）設(shè)計過程。通過開發(fā)基于UG 的PDC鉆頭三維設(shè)計軟件，建立鉆頭設(shè)計、建模及分析技術(shù)平臺。通過開發(fā)基于Fluent 軟件的井底流場模擬仿真軟件，建立鉆頭水利優(yōu)化系統(tǒng)平臺。通過基于PowerMill 軟件的模擬數(shù)控加工，建立CAD—CAM 一體化平臺。

（2）效果。豐富了設(shè)計手段，研發(fā)周期縮短一半以上。提高了設(shè)計準(zhǔn)確率，降低了實際操作風(fēng)險，節(jié)約了研發(fā)成本。提高了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，結(jié)構(gòu)設(shè)計更加科學(xué)。

1.3 MES 系統(tǒng)

MES 系統(tǒng)在生產(chǎn)控制層面實現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)實時趨勢顯示、關(guān)鍵參數(shù)歷史趨勢查詢，以及設(shè)備故障記錄和統(tǒng)計等功能。在生產(chǎn)管理層面實現(xiàn)了生產(chǎn)合同信息錄入及查詢，生產(chǎn)月度、周、日的計劃錄入及查詢，實現(xiàn)了工作任務(wù)單的自動下發(fā)功能；在決策層實現(xiàn)了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備多維度統(tǒng)計報表的生成和分析功能，建立了一個完整的生產(chǎn)指揮平臺，形成了快速、靈活、準(zhǔn)確的反應(yīng)體系。

生產(chǎn)過程跟蹤、管理精細化，結(jié)合鋼管在線識別技術(shù)，通過每個鋼管的唯一標(biāo)識，對生產(chǎn)工藝、質(zhì)量數(shù)據(jù)進行監(jiān)測與追溯查詢。數(shù)據(jù)采集及工藝流程跟蹤界面如圖2 所示。通過SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）監(jiān)控跟蹤車間產(chǎn)品物流，全面監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場（圖3）。

圖2 數(shù)據(jù)采集及工藝流程跟蹤界面

圖3 生產(chǎn)線SCADA 監(jiān)控界面

通過應(yīng)用機器人技術(shù)，實現(xiàn)自動測量和磨削，提高生產(chǎn)效率、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，以及產(chǎn)品質(zhì)量控制水平，降低工人勞動強度。

自動綜合測量裝置采用機器人測量的形式，在機器人手臂上安裝檢測傳感器。機器人帶動測量傳感器沿鋼管管壁旋轉(zhuǎn)一周，獲得鋼管管端形貌數(shù)據(jù)，通過專業(yè)算法得出鋼管周長、鋼管不圓度等數(shù)據(jù)。

焊縫自動磨削裝置配置攜帶修磨機構(gòu)的機器人。磨削裝置通過焊縫檢測裝置檢測內(nèi)外焊逢的外觀形貌，通過數(shù)據(jù)運算處理，提取焊縫的特征數(shù)據(jù)。機器人根據(jù)檢測的焊縫特征數(shù)據(jù)，規(guī)劃修磨運動軌跡，磨削內(nèi)外焊縫。生產(chǎn)線自動測量和磨削實物圖與系統(tǒng)界面如圖4 所示。

圖4 生產(chǎn)線自動測量和磨削實物圖與系統(tǒng)界面

1.4 CRM 系統(tǒng)

通過CRM 系統(tǒng)建設(shè)統(tǒng)一客戶、營銷及服務(wù)管理平臺，規(guī)范客戶服務(wù)管理流程，實現(xiàn)對客戶全生命周期的管理，挖掘現(xiàn)有和潛在客戶需求，提升營銷服務(wù)信息化水平。通過與裝備制造ERP、合同管理系統(tǒng)等多系統(tǒng)集成，實現(xiàn)銷售全過程追蹤。從而制定有針對性的營銷策略，增加企業(yè)效益。

客戶360 視圖覆蓋客戶的全面信息，展現(xiàn)與客戶相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括商機、報價、競投標(biāo)、合同和服務(wù)等信息。通過展會、新產(chǎn)品推介會、客戶回訪等形式獲得銷售商機信息，形成商機管理記錄。平臺可以進行多維度數(shù)據(jù)分析，以報表形式靈活展現(xiàn)，包括客戶信息類、銷售類及服務(wù)類分析報表。

1.5 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)主要實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)、產(chǎn)品運行數(shù)據(jù)的自動采集，生產(chǎn)過程集中監(jiān)控、產(chǎn)品遠程監(jiān)測與技術(shù)服務(wù)，管理者通過系統(tǒng)實時決策與指揮。

煙氣輪機遠程監(jiān)測診斷系統(tǒng)，通過建設(shè)機組運行信息遠程監(jiān)測中心，提供機組的遠程數(shù)據(jù)管理、遠程分析診斷以及遠程信息溝通交流的平臺。綜合分析機組現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，提供自動匯總電子報表、機組運行綜合分析等分析手段。為各環(huán)節(jié)的管理人員及設(shè)計、診斷專家提供及時、準(zhǔn)確、智能化的數(shù)據(jù)分析和管理手段。

焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集，通過在線識別技術(shù)與數(shù)據(jù)接口技術(shù)，對生產(chǎn)線自動測量數(shù)據(jù)、工序工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)等采集利用。

焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)過程集中監(jiān)測，可以實時查看焊管生產(chǎn)線正在加工的焊管管號、焊管數(shù)量、工藝數(shù)據(jù)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)等，可以動態(tài)顯示各崗位能源消耗、設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)和故障報警等信息。

2 結(jié)語

目前，某石油裝備制造企業(yè)已完成了裝備制造ERP 應(yīng)用集成系統(tǒng)、PDM 系統(tǒng)、MES 系統(tǒng)、CRM 系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用。通過應(yīng)用這些信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了產(chǎn)品及工藝的協(xié)同設(shè)計管理，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)綜合利用，產(chǎn)品運行遠程監(jiān)測服務(wù)。未來，將繼續(xù)推進信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，全力打造數(shù)字化工廠，促進制造業(yè)向高端、智能、綠色、服務(wù)方向發(fā)展，推動制造業(yè)由生產(chǎn)型向生產(chǎn)服務(wù)型轉(zhuǎn)變，為實施強國戰(zhàn)略貢獻力量。