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海洋工程可视化信息智能建设

海洋工程开发项目包含多种作业类型,需从陆地建造延伸到海上安装。面对极具复杂性的深水项目,如何保障深水油气安全、高质高效开发,实现项目运行分析、预防和治理成为现阶段海洋工程重要的战略目标。4D可视化以三维立体仿真技术模拟现场施工各个环节,可直观展示现场施工状态,实现信息标准化共享,为海洋工程的发展提供信息技术支持。

项目简述

近年来中国海洋工程深水领域不断开拓,深水导管架平台被广泛应用于深水油气田开采。陆丰12-3油田开发项目是国家大型南海合作油田开发项目,实现国内深水导管架平台自主独立设计与建造。项目设计和建造在三方三地开展,涉及多方协作且工况复杂、工程量大、建造周期较短。针对此种情况,项目组采用信息化技术,建立一套集合设计、采办、建造、调试完整的管控体系(见图1),将时间、空间依托智能化技术更形象的展现在项目管理人员面前,辅助项目高质高效的完成。

图1 三方三地可视化协调系统

可视化智能管理平台简述

过于庞大的数据,在人类大脑中很难出现立体模型,而可视化使用计算机技术将图形学和空间技术融合在一起,通过图形或模型将数据更立体的展现,给用户呈现一个三维立体空间,通过动画效果高效的理解信息、分析信息。

(1)可视化智能管理平台概述

2014年可视化智能管理平台逐步在海洋工程项目中建立并使用,是国内海洋工程重视信息化管理的开端。4D可视化系统和BIM技术有着类似的设计理念,在3D模型中集成设备设施的建造构件信息,如图纸、材料、施工状态等,再以Primavera P6的工期计划作为时间轴,将建造的全周期过程在系统中完全展示出来。随着海洋工程业务的不断扩展和自身管理需求的提升,经过多年不断升级,已经覆盖EPCI全过程,涵盖了计划、费用、质量、安全、风险、文档、沟通、材料、界面等800多个管理功能。系统面向项目组、业主、厂家、供应商等相关方,为项目管理的数据维护、统计分析等日常工作提供服务。

(2)可视化智能发展平台优势

可视化智能管理平台四大优势:协调性强,实现项目时空交互,实现信息共享;立体形象感强,可视化更加直观,所见更有助于对项目的理解;模拟性强,将方案运作于项目实施模型,不仅可以提高效率,更有助于发现问题、解决问题、提高项目质量;连贯性强,可以将EPCI各个阶段数据保持紧密联系。

(3)可视化智能管理平台必要性

可视化智能平台通过三维模型与时间计划相融合,实现现场进度可视化和进度预警可视化。智能化平台满足了项目中多方协作模式的需求,通过对设计、采办和到货的跟踪,预测材料缺口对施工的影响。项目管理人员在可视化平台中通过由模块细化至工作包的进度跟踪,实现建造工程量统计,可追溯杆件级的建造进度和预警滞后的工作及根据完工报告,按调试系统跟踪施工已完工和未完工的状态,指导建造和调试工作有序开展。

结构设计与模块划分

以陆丰12-3油田开发项目为例,海洋工程深水项目可视化仿真系统利用模拟现实技术,以设计三位模型数据为基础,追踪项目各部有效运行且将仿真模拟结果数据进行可视化读取、评估、总结等,以下将可视化系统结构模块具体解析(见图2)。

智能管理平台设置材料管理业务模块。流程中涉及设计、采办、建造三个部分,各部分下设单独的项目管理人员及管理体系。智能化平台系统提供采办模板,设计工程师进行采办料单导入,每种材料的编码保持唯一性,后续有升版则导入最新版采办料单。跟踪到货信息、关联的验收整改意见、跟踪FAT和现场验货意见需分别录入、及时跟踪、协调解决。在此平台上,多人协同,根据岗位对应各自管理板块,保持信息同步,有效共享。平台项目所有的材料按照工作包拆分使多种导管架材料划分更加清晰,根据设计材料与建造计划匹配,可以通过工作包维度预测未来任意时间的材料采办缺口和到货缺口,对项目预警,提前规避此类事情的发生,避免因材料问题导致工期延迟。

设计工程师需要维护建造主数据和升版资料,项目组需要每日向可视化管理平台提供建造最新进度数据。系统按工作划分工作项,例如:制管、结构片预制、结构总装、管线预制、管线安装、管线试压等。系统也需按照工作项制定工序和权重。系统提供设计数据导入和建造进度跟踪模板,项目组按时录入数据和跟踪进度。分包商可以根据智能化平台跟踪建造进度,查询每日完成的工作清单、杆件级的每项工作完成时间,把控进度。智能化管理平台通过设计数据管理、跟踪数据管理、跟踪数据查看等三种方式实现线上跟踪、统一管理、信息共享,针对智能化平台反映的信息综合查看和分析数据模型。

调试管理分为五个管理模块,为机械完工管理、主数据管理、预调试管理、其他业务管理和遗留问题管理。机械完工管理主要涉及到完工报告查询,调试工程师按调试系统、子系统将设备、管线、电缆进行划分并集成建造跟踪模块,查看调试系统、子系统的完工报告状态。主数据管理是将建造与调试有效衔接起来,按调试系统查看建造完工状态。预调试管理主要包括预调试检查单管理和预调试检查单报告进行把控。其他业务管理主要是检查项模板和调试文件,保证调试状态可以共享,调试管理过程信息可追溯。遗留问题管理是根据系统提供的模板,按照调试系统、子系统跟踪遗留问题、责任人和整改状态,将项目中的问题不断完善。

可视化智能管理平台通过三维漫游技术,4D呈现效果,达到建造计划可视化、建造进度可视化、设备采办可视化、材料可视化,最后实现项目进度预警可视化,将项目过程中的漏洞提前预知整改或尽早发现减少项目损失率。可视化管理平台拥有自己的技术项目团队,可以提供支持服务到项目结束,帮助解决在项目发展过程中与智能化平台不完全匹配问题等协助。

图2 4D可视化系统功能模块

相对传统模式的优势

在传统项目管理中,因为数据共享不及时,项目管理人员对于采办、建造等环节不能进行实时跟踪,项目出现模糊化和断层。在利用4D可视化智能管理平台后,实现了数据仓库理念,将项目界面全部要素集中处理和传递。可视化平台将设计模型数据、时间计划、建造信息有效的联系在一起,建立了模拟建造平台,有助于项目在施工的可视化交流。通过可视化将界面方之间的数据共享,让项目参与各方对项目的工期和进度有直观的了解,有助于发现问题,快速的解决问题,避免出现严重的进度滞后。借助大数据的优势,可视化系统将工程建造通过数据进行展示,这是传统工程达不到的效果(见图3)。

图3 项目界面效果图

传统项目的管理者进行信息沟通的主要渠道是电话、邮件、面对面会议,当一方作为发起方,其他方人员在接到邀请后,才会进入信息的流通渠道。而4D可视化系统的信息传递模式借助网络将数据进行云存储随时共享或推送给特定用户,这就极大的缩短了信息流转的时间,提高了传递效率,模式对比见图4。

图4 可视化信息传递(右)与传统模式(左)比较

项目组织机构分为多个部门,项目管理人员一般只针对自身的部门有所了解,数据的断层加上专业的难度,导致在将工作交叉点中的原始数据处理加工为结论性数据时,需要耗费大量的统计和分析人员工时,使项目管理成本增加。而使用4D可视化系统,可以根据事先编制的统计公式与模板,将所有原始数据,都交给系统进行处理,直接生成想要的结论性数据,极大的节约人力和降低人为误差。对比同规模的项目,陆丰12-3项目统计和分析人员工时大幅减少,投入对比数据见图5。

图5 统计人员投入工时对比

在项目进行到中期时,对比同规模项目,陆丰12-3项目累计投入6528人工时用于统计数据,相比较传统项目投入14400人工时,减少54.67%。预计到完工时,总投入统计人员工时约将减少60%~65%。

综上所述,陆丰12-3油田开发项目利用可视化智能管理平台,完成了设计、采办、建造、安装和调试统一配合,将三维模型和时间概念相融合,解决了施工过程中出现的多重难题,智能化平台的应用不仅优化了项目的施工方案,也减少了很多人工时间成本和物耗,推动项目发展,使之更具国际竞争力。智能化是发展的必要手段,未来我们会发挥智能化更大的作用,将能源发展项目推向更高的国际舞台。

本文作者:董兆佳 杜梅 李晓光 李睿 张璐

基金项目:海洋石油工程股份有限公司生产项目资助(C-0821004)

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