基于圖料匹配的物料管理在深水半潛項目中的應用

摘要：物料管理作為工程建設的重要組成部分，需要實時動態地掌控物資信息。通過對圖料匹配機制以及物料管理策略的分析，給出了基于圖料匹配功能的物料管理方案，并在深水半潛項目中進行了實踐，實現了物料信息的高度集中、實時共享、分類匯總和整理分析，提高了項目管理效益，為大型深海油氣開發項目的物料管理提供了強有力的支持。

關鍵詞：物料管理;圖料匹配;可視化;平臺駕駛艙;管理效益

中圖分類號：TU712.1? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）06-0047-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.014

1? ? 項目概況

某氣田是我國首個深水自營氣田，作業平均水深1 500 m，其天然氣儲量超千億立方米，每年約生產30億～35億m3天然氣。項目采取深水半潛平臺+水下生產系統+

干氣接入崖城管網的開發模式。半潛平臺由3.3萬t的船體和近2萬t的上部平臺組成。項目建成投產后，氣田產出的凝析油將進入平臺儲存，通過油輪外輸;天然氣則通過外輸海管接入崖城海底管線，通過香港終端、高欄終端及南山終端分別給香港、廣東及海南用戶供氣。

本項目是集團公司“十三五”重點項目，涉及半潛平臺、SCR立管、水下生產系統等多項深水領域工作。項目將挑戰2項世界第一（第一個具備凝析油儲存功能的半潛平臺，最大的桁架式組塊）、4項國內首次（半潛式平臺設計建造、聚酯纜錨鏈、南海應用SCR立管、一體化深水水下生產系統設計施工），同時要求30年不進塢，這就需要從設計源頭開始保證本質安全和質量要求，并嚴格控制設計質量、采辦物資質量和建造質量。風險與機遇并存，該項目的實施對于公司發展深水及浮式生產裝置工程技術能力、開拓國際深水油氣市場具有重要意義。

船體涉及的物資種類繁多，并有船舶入級要求，且82個分段分別在青島、海陽兩地建造，物料管理的精細程度對現場建造的進度具有至關重要的影響。

2? ? 基于EPC MAT圖料匹配功能的物料管理方案

物料管理直接影響工程的進度、費用、質量及安全[1]。從進度角度分析，任何一次物料的晚到貨，都有可能會影響到項目的施工進度，甚至缺少一個螺栓都可能導致項目不能按時投產。從費用的角度來看，物料占項目總承包費用的70%左右。就質量而言，物料是一個工程建設項目成功與否的關鍵，質量過剩將導致費用的增加，質量不足又將導致項目的失敗。就安全角度而言，由于物料問題而引發的安全事故，將對公司產生重大的影響。所以，物料管理在工程項目中占據重要的地位[2-3]。物料管理不僅是過程管理，而且要進行細節管理，只有這樣才能提高總承包項目的經濟效益[4]。

在項目中，采取了基于圖料匹配功能的物料管理方案，保證了項目參與者能夠準確掌握物料的流轉動態，隨時掌控物料的采購、到貨及使用情況，幫助項目決策者判斷物料是否滿足建造施工的預期要求。

2.1? ? 圖料匹配機制分析

圖料匹配的目的是通過梳理設計圖紙和模型得到物料設計凈量，分析采辦量是否滿足設計凈量;在采買過程中，需對比采辦料單轉化成采辦訂單的完成情況;在施工過程中，需對配料工作進行實時監控，即對比分析預期到貨計劃與施工計劃、現有庫存與目前施工需要，若出現物料不足的現象，則及時采取補采、調整施工計劃等措施。

因此，其主要機制分為4個階段：

（1）物料設計凈量和采辦量是否對應，采辦量應大于設計凈量，如出現設計凈量大于采辦量的情況，則自動發出預警;

（2）物料采辦量與采辦訂單是否對應，若采買訂單小于采辦量，則發出預警;

（3）預期的到貨計劃與施工計劃能否對應;

（4）現有庫存能否滿足當前施工的需要。

2.2? ? 基于圖料匹配的物料管理策略分析

本節從物料管理原則出發，分析基于圖料匹配的物料管理方案及底層邏輯，并通過項目應用驗證該方案的可行性和合理性。

2.2.1? ? 物料管理的5R原則

5R原則指的是物料供應的適時（Right Time）、適質（Right Quality）、適量（Right Quantity）、適價（Right Price）和適地（Right Place）。對于本項目來說，基于圖料匹配功能的物料管理具備了物料信息高度共享集成、物料狀態總體匯總、物料管理全過程可控和設計/采辦/材料多方協同等功能，其功能與5R原則的對標情況如表1所示。

2.2.2? ? 基于圖料匹配的物料管理設計方案

應用于本項目的EPC MAT2.0系統對物料的管理體現在設計層、采辦層和施工層3個方面，并且分別有以下設計方案及功能。

（1）設計層。

設計層的主要作用是為整個工程項目確定物料需求，例如物料主數據、設計料單、采辦料單、利庫料單和施工料單。設計層對于物料的需求規劃涉及數量、時間以及地點3個方面，不同施工階段的物料用量則由其對應工作包的施工計劃、物料需求數量和時間決定。工作包基于模型用三維坐標進行劃分，設計層的物料梳理方案如圖1所示。

（2）采辦層。

結合上述對設計層的分析，以工作包的形式梳理出所有的需求物料后，將同類物料以不同批次的形式統計成采辦料單并進行獨立編號，便于記錄相應物料的使用情況，實現物料的全過程位置動態定位及全項目周期去向跟蹤。所有采辦料單均采用數字及英文編碼結合的方式，根據物料的大類、應用模塊、專業種類和批次進行統一編號。

應制訂詳細的到貨、入庫及退還返修計劃，由檢查員按標準及產品檢驗文件檢驗物資是否符合規定要求。施工急需且來不及檢驗或驗證的物料應緊急放行和按照要求進行控制，并作出標記和記錄，一旦發現不合格應立即返回更換。同時，應按照項目的計劃節點，對采辦料單和實際訂單量進行比對，并結合施工用量對物料倉庫進行反饋，保證所有項目成員能夠及時、準確、全面地掌握詳實的項目物料動態，隨時掌控物料的采購、到貨、使用情況，從而及時準確地預估物料能否滿足建造施工預期要求。

（3）施工層。

施工層是設計及采辦的延續，也是驗證兩者對物料預測正確性的實踐。設計在前期通過圖料匹配功能，依托設計量和物料需求進行匹配，確保采辦料單量足夠滿足施工需求。在執行過程中，發生設計變更時，設計根據物料需求的變化，通過圖料匹配識別是否需要補采。

在施工現場，根據倉儲量與領用量之和等于到貨量的原則，判斷是否發生物料丟失、損壞、浪費的情況，識別出剩余物料是否能夠滿足剩余施工工作，如果發現現有庫存不能滿足施工需求（通常為丟失、損壞、浪費等原因造成），及時進行采買。

2.2.3? ? 圖料匹配的邏輯模型

通過上節對基于圖料匹配的物料管理方案的分析可知，所有物料其實是在設計—采辦—建造這一流程中單向傳遞，且反向反饋物料的使用情況。

對于設計層來說，其最主要的作用是通過設計圖紙和模型得到所有的物料設計量，根據2.2.2的分析，可假設某個工作包中某種類型物料的數量為Skj，則整個模塊該物料的設計需求數量為：

實際到貨量與當前計劃使用量的差值表示當前施工可用量，該值與項目能否順利進行息息相關，當趨于零時，可幫助項目管理人員了解下一步的物料缺口情況，及時進行補貨。

2.2.4? ? 基于圖料匹配的物料管理方案在深水半潛項目中的實踐

在本項目中，基于圖料匹配功能的全流程物料管理方案被成功應用。圖料匹配既能幫助項目材料人員及時準確地掌握設計、采購、施工過程中物料的動態信息，保證在正確的時間將正確的物料用在正確的地方，又能幫助項目管理人員了解下一步的物料缺口情況，進而調整采辦策略，優化設計和施工方案。圖2和圖3是本項目中采辦料單和物料使用計劃的部分示例。

另外，圖料匹配功能的數據匯總最終會在平臺駕駛艙體現，指標體系由設計、采辦、建造、安裝和調試的進度組成，實時統計和顯示設計成果文件、采辦動態、總體進度以及施工工時等信息，讓管理人員能夠直觀把握項目的進度情況，緊急應對突發問題，衡量項目損失，為進一步的工程部署提供參考。實例如圖4所示。

3? ? 圖料匹配功能的智能化展望

圖料匹配功能在實際應用過程中，可能會出現預測用料缺口大于實際庫存的問題，例如在項目進行的t時刻，預期編號為i的物料會出現Xi的用料缺口，則軟件會自動選取多組解決策略，主要包括：

（1）設計層：根據設計合理性，安排用料的優先層級。

（2）采辦層：招標或采買方式變更，使供貨時間縮短，物料到貨時間提前。

（3）施工層：調換工作包的工作計劃。

則軟件會進行以下判定：

f（n）=min（Xi-αXin）? ? ? ? ? ? （6）

其中，Xin表示第n種策略下的i物料缺口量;α為策略的實施優先級，且α∈[0，1]。例如，某物料在當前策略下，設計層無法對物料缺口進行改善，則α=0，各策略在當前狀態下越容易實行，則α越趨向于1。

例如在某時刻，根據圖料匹配功能的反饋預測到配管專業的銅鎳管線將缺少10 000 m，根據軟件分析，有如下策略：（1）將工作包B3調整于B1之前開始施工，此時X1 1 020為5 000 m;（2）將工作包B2調于B1之前，不再缺料，此時X2 1 020為10 000 m;（3）考慮設計的優先層級，先進行關鍵區域的施工，此時X3 1 020為4 000 m;（4）將采辦包C由公開招標改為競爭性談判，將縮減采辦周期50天，此時X4 1 020為10 000 m。同時考慮各方案的實施優先級，方案1、2的α值為1，方案3的α值為0.5，方案4的α值為0.5。

經過計算，方案2為最小值，所以在此時刻，選擇方案2為最優化的解決策略。

4? ? 結論

（1）基于圖料匹配的物料管理將EPC各環節串聯在一起，幫助項目管理人員及時準確地掌握物料在整個工程項目生命周期的動態信息，保證在正確的時間將正確的物料用到正確的地方，同時也幫助項目管理人員了解接下來項目中的物料缺口情況，進而調整采辦策略，優化設計和施工方案，提高管理效益。

（2）平臺駕駛管理艙為海油平臺建立了工程監測指標體系，由設計、采辦、建造、安裝和調試組成，貫穿整個生命周期。

（3）為圖料匹配功能的智能化開發做的基礎性算法研究，可用于后續項目的實施過程。

（4）本套系統中的圖料匹配功能為后續類似的海洋工程項目物料管理提供了參考，具有極大的工程意義。

[參考文獻]

[1] 張鵬宇，朱閆麗.淺談石油化工總承包項目的物資管理與控制[J].石化技術，2016，23（1）：252.

[2] 薛堃.淺談材料管理對施工成本控制的影響[J].引文版：工程技術，2016（5）：59.

[3] 申云青.石油化工EPC總承包項目材料管理的深化與延伸[J].項目管理技術，2018，16（10）：106-109.

[4] 劉連通.淺談加強工程項目物資材料管理的策略[J].科技資訊，2016，14（2）：82-83.

收稿日期：2021-12-10

作者簡介：楊方東（1985—），男，山東無棣人，高級工程師，從事海洋平臺、FPSO浮式半潛平臺的總體配管設計研究及項目管理工作。