基于圖料匹配的物料管理在深水半潛項(xiàng)目中的應(yīng)用

1項(xiàng)目概況

某氣田是我國(guó)首個(gè)深水自營(yíng)氣田,作業(yè)平均水深1500m,其天然氣儲(chǔ)量超千億立方米,每年約生產(chǎn)30億~35億m3天然氣。項(xiàng)目采取深水半潛平臺(tái)＋水下生產(chǎn)系統(tǒng)＋干氣接入崖城管網(wǎng)的開發(fā)模式。半潛平臺(tái)由3.3萬t的船體和近2萬t的上部平臺(tái)組成。項(xiàng)目建成投產(chǎn)后,氣田產(chǎn)出的凝析油將進(jìn)入平臺(tái)儲(chǔ)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(xiàng)目是集團(tuán)公司"十三五"重點(diǎn)項(xiàng)目,涉及半潛平臺(tái)、SCR立管、水下生產(chǎn)系統(tǒng)等多項(xiàng)深水領(lǐng)域工作。項(xiàng)目將挑戰(zhàn)2項(xiàng)世界第一(第一個(gè)具備凝析油儲(chǔ)存功能的半潛平臺(tái),最大的析架式組塊)、4項(xiàng)國(guó)內(nèi)首次(半潛式平臺(tái)設(shè)計(jì)建造、聚酯纜錨鏈、南海應(yīng)用SCR立管、一體化深水水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工),同時(shí)要求30年不進(jìn)塢,這就需要從設(shè)計(jì)源頭開始保證本質(zhì)安全和質(zhì)量要求,并嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)質(zhì)量、采辦物資質(zhì)量和建造質(zhì)量。風(fēng)險(xiǎn)與機(jī)遇并存,該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)于公司發(fā)展深水及浮式生產(chǎn)裝置工程技術(shù)能力、開拓國(guó)際深水油氣市場(chǎng)具有重要意義。

船體涉及的物資種類繁多,并有船舶入級(jí)要求,且82個(gè)分段分別在青島、海陽兩地建造,物料管理的精細(xì)程度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)建造的進(jìn)度具有至關(guān)重要的影響。

2基于EPCMAT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(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量及安全。從進(jìn)度角度分析,任何一次物料的晚到貨,都有可能會(huì)影響到項(xiàng)目的施工進(jìn)度,甚至缺少一個(gè)螺栓都可能導(dǎo)致項(xiàng)目不能按時(shí)投產(chǎn)。從費(fèi)用的角度來看,物料占項(xiàng)目總承包費(fèi)用的70R左右。就質(zhì)量而言,物料是一個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵,質(zhì)量過剩將導(dǎo)致費(fèi)用的增加,質(zhì)量不足又將導(dǎo)致項(xiàng)目的失敗。就安全角度而言,由于物料問題而引發(fā)的安全事故,將對(duì)公司產(chǎn)生重大的影響。所以,物料管理在工程項(xiàng)目中占據(jù)重要的地位。物料管理不僅是過程管理,而且要進(jìn)行細(xì)節(jié)管理,只有這樣才能提高總承包項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

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

2.1圖料匹配機(jī)制分析

圖料匹配的目的是通過梳理設(shè)計(jì)圖紙和模型得到物料設(shè)計(jì)凈量,分析采辦量是否滿足設(shè)計(jì)凈量:在采買過程中,需對(duì)比采辦料單轉(zhuǎn)化成采辦訂單的完成情況:在施工過程中,需對(duì)配料工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,即對(duì)比分析預(yù)期到貨計(jì)劃與施工計(jì)劃、現(xiàn)有庫存與目前施工需要,若出現(xiàn)物料不足的現(xiàn)象,則及時(shí)采取補(bǔ)采、調(diào)整施工計(jì)劃等措施。

因此,其主要機(jī)制分為4個(gè)階段:

(1)物料設(shè)計(jì)凈量和采辦量是否對(duì)應(yīng),采辦量應(yīng)大于設(shè)計(jì)凈量,如出現(xiàn)設(shè)計(jì)凈量大于采辦量的情況,則自動(dòng)發(fā)出預(yù)警:

(2)物料采辦量與采辦訂單是否對(duì)應(yīng),若采買訂單小于采辦量,則發(fā)出預(yù)警:

(3)預(yù)期的到貨計(jì)劃與施工計(jì)劃能否對(duì)應(yīng):

(4)現(xiàn)有庫存能否滿足當(dāng)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(jié)從物料管理原則出發(fā),分析基于圖料匹配的物料管理方案及底層邏輯,并通過項(xiàng)目應(yīng)用驗(yàn)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(yīng)的適時(shí)(RightTime)、適質(zhì)(RightOuality)、適量(RightOuantity)、適價(jià)(RightPrice)和適地(RightPlace)。對(duì)于本項(xiàng)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(tài)總體匯總、物料管理全過程可控和設(shè)計(jì)/采辦/材料多方協(xié)同等功能,其功能與5R原則的對(duì)標(biāo)情況如表1所示。

2.2.2基于圖料匹配的物料管理設(shè)計(jì)方案

應(yīng)用于本項(xiàng)目的EPCMAT2.0系統(tǒng)對(duì)物料的管理體現(xiàn)在設(shè)計(jì)層、采辦層和施工層3個(gè)方面,并且分別有以下設(shè)計(jì)方案及功能。

(1)設(shè)計(jì)層。

設(shè)計(jì)層的主要作用是為整個(gè)工程項(xiàng)目確定物料需求,例如物料主數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)料單、采辦料單、利庫料單和施工料單。設(shè)計(jì)層對(duì)于物料的需求規(guī)劃涉及數(shù)量、時(shí)間以及地點(diǎn)3個(gè)方面,不同施工階段的物料用量則由其對(duì)應(yīng)工作包的施工計(jì)劃、物料需求數(shù)量和時(shí)間決定。工作包基于模型用三維坐標(biāo)進(jìn)行劃分,設(shè)計(jì)層的物料梳理方案如圖1所示。

(2)采辦層。

結(jié)合上述對(duì)設(shè)計(jì)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(tǒng)計(jì)成采辦料單并進(jìn)行獨(dú)立編號(hào),便于記錄相應(yīng)物料的使用情況,實(shí)現(xiàn)物料的全過程位置動(dòng)態(tài)定位及全項(xiàng)目周期去向跟蹤。所有采辦料單均采用數(shù)字及英文編碼結(jié)合的方式,根據(jù)物料的大類、應(yīng)用模塊、專業(yè)種類和批次進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)。

應(yīng)制訂詳細(xì)的到貨、入庫及退還返修計(jì)劃,由檢查員按標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品檢驗(yàn)文件檢驗(yàn)物資是否符合規(guī)定要求。施工急需且來不及檢驗(yàn)或驗(yàn)證的物料應(yīng)緊急放行和按照要求進(jìn)行控制,并作出標(biāo)記和記錄,一旦發(fā)現(xiàn)不合格應(yīng)立即返回更換。同時(shí),應(yīng)按照項(xiàng)目的計(jì)劃節(jié)點(diǎn),對(duì)采辦料單和實(shí)際訂單量進(jìn)行比對(duì),并結(jié)合施工用量對(duì)物料倉庫進(jìn)行反饋,保證所有項(xiàng)目成員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握詳實(shí)的項(xiàng)目物料動(dòng)態(tài),隨時(shí)掌控物料的采購、到貨、使用情況,從而及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)估物料能否滿足建造施工預(yù)期要求。

(3)施工層。

施工層是設(shè)計(jì)及采辦的延續(xù),也是驗(yàn)證兩者對(duì)物料預(yù)測(cè)正確性的實(shí)踐。設(shè)計(jì)在前期通過圖料匹配功能,依托設(shè)計(jì)量和物料需求進(jìn)行匹配,確保采辦料單量足夠滿足施工需求。在執(zhí)行過程中,發(fā)生設(shè)計(jì)變更時(shí),設(shè)計(jì)根據(jù)物料需求的變化,通過圖料匹配識(shí)別是否需要補(bǔ)采。

在施工現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)倉儲(chǔ)量與領(lǐng)用量之和等于到貨量的原則,判斷是否發(fā)生物料丟失、損壞、浪費(fèi)的情況,識(shí)別出剩余物料是否能夠滿足剩余施工工作,如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有庫存不能滿足施工需求(通常為丟失、損壞、浪費(fèi)等原因造成),及時(shí)進(jìn)行采買。

2.2.3圖料匹配的邏輯模型

通過上節(jié)對(duì)基于圖料匹配的物料管理方案的分析可知,所有物料其實(shí)是在設(shè)計(jì)一采辦一建造這一流程中單向傳遞,且反向反饋物料的使用情況。

對(duì)于設(shè)計(jì)層來說,其最主要的作用是通過設(shè)計(jì)圖紙和模型得到所有的物料設(shè)計(jì)量,根據(jù)2.2.2的分析,可假設(shè)某個(gè)工作包中某種類型物料的數(shù)量為Skj,則整個(gè)模塊該物料的設(shè)計(jì)需求數(shù)量為:

對(duì)于采辦層,可假設(shè)單個(gè)采辦料單的物料數(shù)量為cij,i表示同類別物料的不同批次,取值為1,2,3,…,j表示不同物料的編碼,由此,某某類的物料采辦料單總量為:

另外,在項(xiàng)目進(jìn)行過程中還存在隨進(jìn)度推移的當(dāng)前計(jì)劃使用量Di、到貨量Hi,i均為特定某一類型的物料,例如法蘭、閥門和管件等。

則整個(gè)圖料匹配的運(yùn)行邏輯應(yīng)滿足以下約束條件:

采辦總量應(yīng)在最大設(shè)計(jì)總量上留有裕度,保證項(xiàng)目進(jìn)行時(shí)物料充足,即:

采辦總量與當(dāng)前計(jì)劃使用量的差值表示當(dāng)前項(xiàng)目的采辦余量,如在項(xiàng)目進(jìn)行時(shí),該值小于零,則說明物料浪費(fèi)嚴(yán)重,偏離預(yù)測(cè)值,即項(xiàng)目出現(xiàn)嚴(yán)重疏漏。

實(shí)際到貨量與當(dāng)前計(jì)劃使用量的差值表示當(dāng)前施工可用量,該值與項(xiàng)目能否順利進(jìn)行息息相關(guān),當(dāng)趨于零時(shí),可幫助項(xiàng)目管理人員了解下一步的物料缺口情況,及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)貨。

2.2.4基于圖料匹配的物料管理方案在深水半潛項(xiàng)目中的實(shí)踐

在本項(xiàng)目中,基于圖料匹配功能的全流程物料管理方案被成功應(yīng)用。圖料匹配既能幫助項(xiàng)目材料人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握設(shè)計(jì)、采購、施工過程中物料的動(dòng)態(tài)信息,保證在正確的時(shí)間將正確的物料用在正確的地方,又能幫助項(xiàng)目管理人員了解下一步的物料缺口情況,進(jìn)而調(diào)整采辦策略,優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工方案。圖2和圖3是本項(xiàng)目中采辦料單和物料使用計(jì)劃的部分示例。

另外,圖料匹配功能的數(shù)據(jù)匯總最終會(huì)在平臺(tái)駕駛艙體現(xiàn),指標(biāo)體系由設(shè)計(jì)、采辦、建造、安裝和調(diào)試的進(jìn)度組成,實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和顯示設(shè)計(jì)成果文件、采辦動(dòng)態(tài)、總體進(jìn)度以及施工工時(shí)等信息,讓管理人員能夠直觀把握項(xiàng)目的進(jìn)度情況,緊急應(yīng)對(duì)突發(fā)問題,衡量項(xiàng)目損失,為進(jìn)一步的工程部署提供參考。實(shí)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(shí)際應(yīng)用過程中,可能會(huì)出現(xiàn)預(yù)測(cè)用料缺口大于實(shí)際庫存的問題,例如在項(xiàng)目進(jìn)行的1時(shí)刻,預(yù)期編號(hào)為i的物料會(huì)出現(xiàn)Xi的用料缺口,則軟件會(huì)自動(dòng)選取多組解決策略,主要包括:

(1)設(shè)計(jì)層:根據(jù)設(shè)計(jì)合理性,安排用料的優(yōu)先層級(jí)。

(2)采辦層:招標(biāo)或采買方式變更,使供貨時(shí)間縮短,物料到貨時(shí)間提前。

(3)施工層:調(diào)換工作包的工作計(jì)劃。

則軟件會(huì)進(jìn)行以下判定:

其中,xin表示第n種策略下的i物料缺口量:a為策略的實(shí)施優(yōu)先級(jí),且ae[0,1]。例如,某物料在當(dāng)前策略下,設(shè)計(jì)層無法對(duì)物料缺口進(jìn)行改善,則a=0,各策略在當(dāng)前狀態(tài)下越容易實(shí)行,則a越趨向于2。

例如在某時(shí)刻,根據(jù)圖料匹配功能的反饋預(yù)測(cè)到配管專業(yè)的銅鎳管線將缺少20000m,根據(jù)軟件分析,有如下策略:(1)將工作包B3調(diào)整于B1之前開始施工,此時(shí)xEQ \* jc3 \* hps11 \o\al(\s\up 3(020為5000m:(2)將工作包B2調(diào)于B2之前,不再缺料,此時(shí)xEQ \* jc3 \* hps11 \o\al(\s\up 3(020為20000m:(3)考慮設(shè)計(jì)的優(yōu)先層級(jí),先進(jìn)行關(guān)鍵區(qū)域的施工,此時(shí)xEQ \* jc3 \* hps11 \o\al(\s\up 3(020為4000m:(4)將采辦包C由公開招標(biāo)改為競(jìng)爭(zhēng)性談判,將縮減采辦周期50天,此時(shí)xEQ \* jc3 \* hps11 \o\al(\s\up 3(020為20000m。同時(shí)考慮各方案的實(shí)施優(yōu)先級(jí),方案2、2的a值為2,方案3的a值為0.5,方案4的a值為0.5。

經(jīng)過計(jì)算,方案2為最小值,所以在此時(shí)刻,選擇方案2為最優(yōu)化的解決策略。

4結(jié)論

(1)基于圖料匹配的物料管理將EPC各環(huán)節(jié)串聯(lián)在一起,幫助項(xiàng)目管理人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握物料在整個(gè)工程項(xiàng)目生命周期的動(dòng)態(tài)信息,保證在正確的時(shí)間將正確的物料用到正確的地方,同時(shí)也幫助項(xiàng)目管理人員了解接下來項(xiàng)目中的物料缺口情況,進(jìn)而調(diào)整采辦策略,優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工方案,提高管理效益。

(2)平臺(tái)駕駛管理艙為海油平臺(tái)建立了工程監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系,由設(shè)計(jì)、采辦、建造、安裝和調(diào)試組成,貫穿整個(gè)生命周期。

(3)為圖料匹配功能的智能化開發(fā)做的基礎(chǔ)性算法研究,可用于后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)施過程。

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