网络化钻井企业资源计划系统体系结构研究.pdf

第 2 9 卷第 1 1 期 天然气工业 网络化钻 井企业资源计划 系统体 系结构研究 方 明 1 ． 西安石油大学计算机学院 2 ． 西安石 油大学油气信息系统工程研究 中心 方明． 网络化钻井企业资源计划系统体 系结构研 究． 天然气工业， 2 0 0 9 ， 2 9 1 1 1 2 7 1 2 9 ． 摘 要 由于油气钻井投资大， 钻 井物料消耗的管理 与控制难， 传 统的钻井企业物资供应 管理模 式和软件 系 统已难以适应市场竞争环境下钻井企业发展的需要 。为优化钻井企业物资供应管理过程、 提 高效 益、 控制成本， 将 企业资源计 划管理思想和钻井企业 管理 实际相结合 ， 基于计 算机 网络 ， 提 出网络 化钻井企 业资源计划管理模 型。 通过构建钻井物料清单， 实现了钻井物资供应 的优化和企业计划、 资金等资源信息 的集 成管理以及钻井企 业与客 户、 供应 商和钻井设计部门等外部相关企业之 间的协作 和信息共享 ， 给出 了网络化石油钻 井企 业资源计划 系统 的 总体结构。该项研究是对钻井企业资源有效利用和钻 井物资供应链管理方 式和组 织模 式的一种探讨。该 系统 的 建立与应用 ， 为石油钻井企业缩短物资供应周期、 降低 库存 成本， 实现钻 井物资供应过程 的网络 化、 管理的科学化 提供 了辅助 支持 。 关键词 钻井 企业资源计划 计算机网络 物料清单 物料 需求计划 库存管理 供 应链管理 软件体 系结 构 D0I 1 0 ． 3 7 8 7 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 1 1 ． 0 3 7 钻井 企业资金 与技术高 度密 集 ， 管 理难 度 大 、 控 制复杂。特别是钻井施工过程中器材物资消耗和供 应的科学管理与控制 ， 传统的管理模式、 方法和现有 钻井企业 管理软件 已难 以适应 市场 竞争 环境 下钻 井 企业发展的需要。近年来， 专家学者对控 制钻井成 本和构建钻 井 企业 信 息 系统 等 进行 了广泛 的研 究 ， 在钻井作业 成本控制 和钻井信 息 的采集 与管 理 等方 面取得 了一些 进展 l ] ， 但 在钻井 企 业物 资供 应优 化 和 物 资供应 链 管理 方 面 ， 尚缺少 对 管理 模 式 和软件 体 系结构进行 深入的理论 探讨和 系统 的框架研 究 。 1 网络化钻井企业资源计划管理模型 企 业资源计 划 E n t e r p r i s e R e s o u r c e P l a n n i n g ， 即 E R P 系统 是整 合 了企业 管理 理念 、 业 务流 程 、 基 础数据 、 人力物力 、 计算机 硬件和 软件 于一 体 的企业 资源管理 系统 ， 对 企业整个供 应链 资 源进行 管 理 ， 体 现事先计 划 与 事 中控 制 的先 进 管 理 思想 。因此 ， 笔 者从 降 低 库 存 、 优 化 配 置 钻井 资 源 、 缩 短 供 货 周 期 、 加强 相关企 业 间 协作 的 目的 出发 ， 结 合 E R P系 统 的基本组成 ， 提 出网络化 钻井 企业 资源 计划 Ne t wo r k Dr i l l i n g En t e r p r i s e Re s o u r c e Pl a n n i n g ，即 N D E R P 管理模 型 见 图 1 。 图 1 网络化钻井企业资源计划管理模型图 N D E R P的管理 流程 是通 过 客户 关 系管 理 和 工 程项 目管理获取客 户 的需求 ， 制 订相 应 的生产 计划 ， 由生 产 计划 和设 计 部 门编 制 的钻井 方 案 ， 形 成 钻井 物料 清单 ， 依据该 清单和定 额编 制投 标预 算 ， 再 根据 *本文受到陕西省科技计划项 目“ 网络化钻井企业资源计划系统的研究” 项 目编号 2 0 0 7 k 0 7 1 5 资助。 作者简介 方明， 1 9 6 3年生， 教授， 博士 ， 副校长 ； 1 9 9 8 年毕业于西安交通大学并获博士学位 ， 主要从事管理信息系统与油 气信息系统工程 的研 究 与教 学工 作。地址 7 1 0 0 6 5 陕 西 省西 安 市电 子二路 1 8号 西 安 石油 大学 党 政办 电话 0 2 9 8 8 3 8 2 2 0 5， 1 3 7 0 9 2 1 6 3 2 2 。 E ma i l mf a n g x s y u ． e d u ． c n 天然气工业 2 0 0 9 年 1 1 月 该 清单 、 生 产 计划 和 库存 形 成 钻井 器 材 和材 料 供 应 的物料需求 计划 Ma t e r i a l R e q u i r e me n t P l a n n i n g ， 即 MRP _ 3 和采 购 计 划 ， 实 施 采 购 管 理 。根 据 设 计 方案 、 钻井工 艺和 生产计 划编 制钻 井作 业计 划 ， 控 制 钻进 过程 ， 实 现钻 进 管 理 。通 过生 产 统 计 信 息 的不 断反馈 辅 助 管理 人 员进 行 分 析决 策 ， 适 时调 整生 产 计划 ， 实现 钻井企业 资源 的闭环管 理 。 这一管 理模式 一方 面在企 业 内部 通过 构 建相 应 的钻 井物料 清单 ， 实现按 相 关需 求 有 计 划 、 优化 的 库存 管理 ； 另一 方 面 ， 借 助计 算 机 网络 ， 实 现 企 业 与 客 户 、 供应 商 和设 计 部 门等外 部 相关 企 业 之 间 的协 作 和信息共 享 。充 分体现 了 E R P的事 先计 划 、 事 中 控 制和事 后反馈 调整 的管理思 想 。 2 钻井物料清单的结构与组成 钻井 物料清 单是 有效 实 现 ND E R P管理 思 想 的 核心 。传 统 钻 井 企 业 物 料 管 理 是 依 据 钻 井 任 务 计 划 ， 参 照 以 往经 验 和 目前 库存 制 订 钻井 物 料 采 购计 划 等 ， 这 种 管 理方 式 往 往 出 现 库 存 量 大 、 库 存 积 压 多 、 库存 物料不 合理 等状况 。 在 制造业 的 E RP中 ， 产 品物 料 消耗 是 通过 呈 现 一 种 树状 结 构 的、 表 示零 部 件 之 间所 属 装配 关 系 和 数量 的产 品物料 清单 B i l l O f Ma t e r i a l ， 即 B O M 来 反 映[ 3 ] ， 并根据 B OM 和库存 所 形 成 的 MR P进 行 库 存控 制 。制 造业 B O M 构造 方 法从 各 方 面都 有 较 为 深 入 的研 究 j 。 钻井物料清单 与传统制造业的 B O M 之间既有 联 系又有 区别 。 在 钻井 过 程 中 ， 一 口井 物料 的消 耗可 由钻 井设 计所形 成的钻具 组合 、 套管 组合 、 钻井 液 和 其他 主 要 辅助材 料等来 确定 。将钻 井设 计所 形 成 方案 中物 料 的使 用及 物料之 间 的 关 系与 传统 制 造 业 B OM 进 行 对 比 ， 可 构 造 出类 似 于制 造 业 E R P中 B O M 的 石 油 钻 井 物 料 清 单 Oi l D r i l l i n g B i l l Of Ma t e r i a l ， 即 O D B OM 。在 O DB OM 的构 造 中 ， 从结 构 上 可将 一 口井视为一个产品， 结构 中的第 一层 以虚项嘲形式 分别 表 示 钻井 过 程 中 钻具 组 合 、 套 管组 合 所 需使 用 器材 的模块 和消耗 材料模 块 。其 中 消耗材 料 模块 清 单 由钻井 液 、 油料 、 泥浆 等组 成 。而钻 具 组合 和 套管 组合 中所使 用器 材 的清单 结 构需 根据 钻 井开 次 分别 构造 。以钻 具 组合 中各 种 钻 井 器材 使 用 为 例 ， 油 气 井 的施 工 过 程是 由多 次 开钻 顺 序组 成 ， 每 次 开 钻钻 进 过程 中所 使用 的各 种钻 井 器 材 等 ， 按 照 钻 具 组合 设计 ， 这 些 器材 之 间 如钻 头 、 钻 铤 、 钻 杆等 是 以一 定 的方式 形成连 接组合 关 系 。下 面 是某 口井 第 一次 开 钻 的钻 具组合 3 4 6 mmMP 20 ． 3 5 m6 3 0 ／ 4 3 00 ． 6 m 4 1 1 ／ 4 3 1 0 ． 3 9 m 1 7 2 mmDW 8 ． 0 3 m 4 3 1 ／ 41 0 0 ．45 m 1 6 7 m mNDC 9 ．6 2 m 1 5 9 mmDC6 2 ． 4 1 m4 6 1 ／ 4 1 00 ． 5 m4 6 1 ／ 4 1 0 0 ． 4 5 m 1 2 7 mmDP 1 1 5 ．2 9 m 5 2 0 ／ 4 1 1 1 ． 21 m 1 3 3 mm KL 1 1 ． 7 m 按照该结构关 系， 结合 B OM 的思想， 可构造 出 该井钻具组合各开次所需器材的清单 。套管组合结 构清 单 可 类 似 构 造 。最 终 形 成 OD B OM 结 构 图 2 。在 O D B OM 的设 计 构 造 中 ， 为 了结 构 清 晰 和方 便管 理 ， 引 入 了虚 项 。如 图 2中第 4层 的第 一 次 开 钻钻 杆 、 第 一 次 开钻 钻 铤 等 虚项 是 本 次钻 进 中所 使 用 的多个 具体 型号相 应钻具 的总称 。图 2中第 二 次 开 钻 钻进 、 稳 斜 钻 进 的钻 具 组合 同第 一 次开 钻 钻 进 一 样可 以构造 出相似 的结构 、 层次关 系 。 通 过 OD B oM 的引 入 和构建 ， 可 充分 使用 E RP 相 关需 求 。 的概念 和 MR P模 型进 行 钻井 企 业 物 料 需 求计 划 的制订 、 钻 井进度 和 钻井 成本 的控制 ， 实 现 钻井物料的优化管理 ， 降低钻井器材库存 、 优化配置 钻井 资源 和管理 流程 。 1 2 8 图 2 某 井 ODB OM 的 部 分 结 构 和 组成 图 第 2 9 卷第 l l 期 天然气工业 3 ND E RP系统 的总体结构 在研究分析钻井企业资源计划管理过程组织模 式 和工作方式 的基 础 上 ， 运 用 E R P理 论 和 技 术 ， 面 向钻井 企业资 源计划和物 资供应过 程 ， ND E R P系统 在 总体 结 构设 计 时 ， 构 建 了可支 持企 业 内部 和企 业 外 部单位 ， 基于 O D B O M 及钻 井物料需 求计划 ， 以供 应链管理和组织方式协同进行钻井企业物资供应的 软件系统总体结构 如图 3 所示 。 整个 系统结构 分为企业 外部和企业 内部软件 系 图 3 NDE RP系 统 总体 结 构 图 统 。企业外部 软 件 系统 包 括 用 户管 理 系统 、 设 计 部 门管理 系 统 和 钻 井 物 资 供 应 商 管 理 系 统 ， 并 通 过 N D E R P系统 的通讯 接 口与 企业 内部 系统 进 行信 息 交换和共享 。企业 内部 软件 系统 由系统 管理 服 务器 端和客户端软 件组成 。服务器 端分 为数 据 层和平 台 层 ， 其 中数 据层 是 由面 向钻井 企业 资 源计 划 管理 和 物资供应 的数 据库 、 模 型库和业 务 流程 库组 成 ； 平 台 层 是根据企业 的需求定 制相应 的 工作流 、 协 同工 作 、 信 息交 换 等 ， 是 ND E R P系统 柔性 和 协 作性 的一 个 体 现方面 。客 户 端分 为 应 用层 和 通讯 层 ， 其 中应 用 层是 由应用软 件系统组成 ， 主要 是根 据钻 井 过程 ， 结 合 E R P管理思 想 ， 实现 企 业 钻 井 物 资 的计 划 制定 、 合理 配 置 和优 化管 理 ； 通讯 层 是实 现 网络 化钻 井 的 分布式 计算平 台和数据信 息传输平 台 。 4 结束语 网络化钻 井 企业 资 源 计 划 系统 将 E R P管 理 思 想 和钻井 企业 管 理相 结 合 ， 为钻 井企 业 物 资供 应链 管理 提供 了一 种 新 的管理 模 式 ， 是从 管 理理 论 和信 息技术方面对钻井企业物资供应管理模式和信息化 建设 的有益探索 ， 对降低钻 井 成本 、 优 化钻 井 资源 配 置 、 提 高钻井企业 竞争力 、 强化 钻井 企业 管理 有积 极 作用 ， 具有推广 应用 的前景 。 参 考 文 献 [ 1 ]戴永寿， 张欣欣 ， 于云华 ， 等． 钻井井场信息共享系统的设 计与研究[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 8 6 7 6 9 ． [ 2 ]樊明武 ， 李 志学． ， 冯力丹． 油气 钻井作业成本预测模 型研 究[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 7 ， 2 7 3 1 3 4 1 3 6 ． [ 3 ]程国卿， 吉国力． 企业资源计划 E R P 教程[ M] ． 北 京 清 华 大 学 出版 社 ， 2 0 0 8 ． E 4 ]刘艳凯 ， 于明， 张斌 ， 等． E R P系统中 B OM 构造方法研 究 [ J ] ． 计算机集成制造系统 ， 2 0 0 3 ， 9 4 3 0 9 3 1 3 ． E s ]WA C KE R J G，MI L L E R D ． C o n f i g u r e t o o r d e r p l a n n i n g b i l l s o f ma t e r i a l s i mp l i f y i ng a c omp l e x p r od uc t s t r u c t u r e o f m a n u f a c t u r i n g p l a n n i n g a n d c o n t r o l [ J ] ． P r o d u c t i o n a n d I n v e n t o r y Ma n a g e me n t J o u r n a l ， 2 0 0 0， 4 1 2 2 1 2 6 ． [ 6 ]周开吉． 钻井工程设计[ M] ． 东营 中国石油大学出版社 ， 20 0 6．一 修改 回稿 日期 2 0 0 9 0 9 2 8 编辑赵 勤 1 2 9