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摘要：中哈天然氣管道擁有較大數(shù)量、規(guī)?？捎^的燃驅(qū)壓縮機(jī)組設(shè)備資產(chǎn)，在海外管道合資公司運(yùn)營環(huán)境下，開展針對(duì)機(jī)組全流程管理體系的研究十分必要。本文圍繞壓縮機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)的管理理念、管理構(gòu)架、數(shù)據(jù)平臺(tái)、管理工具和管理方法開展研究和分析，并通過實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證其適用性、高效性等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)組；全生命周期管理；信息化系統(tǒng)

1研究背景

中哈天然氣管道是中國-中亞天然氣管道的重要組成部分，中哈天然氣管道單線長(zhǎng)度1304公里，三線并設(shè)，設(shè)計(jì)壓力9.81MPa，其中AB線設(shè)計(jì)輸量300億方/年，C線設(shè)計(jì)輸量250億方/年。由中亞天然氣管道公司（TAPLine）和哈薩克斯坦天然氣輸送公司（KTG）各占50%股權(quán)所組建的合資公司AGP（AsiaGasPipeline）負(fù)責(zé)運(yùn)營管理。燃驅(qū)壓縮機(jī)組是中哈天然氣管道壓氣站廣泛采用的輸氣增壓設(shè)備，管道沿線共設(shè)壓氣站13座，配置20-30MW級(jí)別燃驅(qū)壓縮機(jī)組42臺(tái)，詳細(xì)情況如表1所示。配置特點(diǎn)為機(jī)組品牌較為集中，機(jī)組功率和選型較為統(tǒng)一但存在部分差異。長(zhǎng)輸天然氣管道是典型資產(chǎn)密集型產(chǎn)業(yè)，設(shè)備安全、可靠、高效運(yùn)行是保障生產(chǎn)任務(wù)的核心，企業(yè)對(duì)資產(chǎn)的依賴程度較高，企業(yè)業(yè)績(jī)與資產(chǎn)管理水平密切相關(guān)。鑒于中哈天然氣管道機(jī)組規(guī)模、配置差異以及海外復(fù)雜的運(yùn)營環(huán)境，規(guī)劃、建設(shè)一套與之相適應(yīng)的科學(xué)、完備、高效的信息化管理系統(tǒng)頗為必要。

2機(jī)組全生命周期管理策略

2.1設(shè)備全生命周期管理理念

設(shè)備全生命周期管理（LifeCircleManagement-LCM）是以保障企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營為任務(wù)，以設(shè)備可靠性和經(jīng)濟(jì)性為主要指標(biāo)，對(duì)企業(yè)所屬設(shè)備進(jìn)行包括從選型設(shè)計(jì)、調(diào)試驗(yàn)收、生產(chǎn)運(yùn)行、維修保養(yǎng)、升級(jí)改造直至停用報(bào)廢等設(shè)備全過程所進(jìn)行的管理。設(shè)備LCM可分為三個(gè)主要階段。設(shè)備生命前期：進(jìn)行設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、采購、安裝、調(diào)試以及狀態(tài)和功能驗(yàn)收。設(shè)備生命中期：制定操作標(biāo)準(zhǔn)并遵照?qǐng)?zhí)行，進(jìn)行必要的保養(yǎng)和維修作業(yè)。設(shè)備生命后期：進(jìn)行相應(yīng)的改造和升級(jí)，以維持設(shè)備安全、平穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)維修及繼續(xù)運(yùn)行成本遠(yuǎn)超新購置設(shè)備成本時(shí)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行停用和報(bào)廢。在此期間，設(shè)備生命中后期某些階段的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐成果可以反向影響到后續(xù)設(shè)備生命前期的選型設(shè)計(jì)決策和生產(chǎn)運(yùn)行規(guī)則。設(shè)備全生命周期管理流程如圖1所示。

2.2機(jī)組全生命周期管理架構(gòu)

中哈天然氣管道機(jī)組全生命周期管理體系按數(shù)據(jù)流向可分為五個(gè)層級(jí)。主要有，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：通過配備或改造現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使其具備DCS或PLC通訊功能，構(gòu)成了數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)。數(shù)據(jù)采集層：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備將運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至機(jī)組或SCADA下位機(jī)，而資產(chǎn)數(shù)據(jù)通過SAP或EAM系統(tǒng)進(jìn)行收集。數(shù)據(jù)應(yīng)用層：下位機(jī)將數(shù)據(jù)送至SCADA、機(jī)組控制面板和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)等上位機(jī)HMI進(jìn)行應(yīng)用；機(jī)組資產(chǎn)和相關(guān)物料淺層管理主要通過EAM資產(chǎn)接口前端平臺(tái)進(jìn)行。評(píng)估決策層：整個(gè)機(jī)組LCM的核心層級(jí)，從數(shù)據(jù)應(yīng)用層和數(shù)據(jù)分析層接收數(shù)據(jù)和一次結(jié)論，通過評(píng)估后進(jìn)行機(jī)組LCM構(gòu)架頂層決策。數(shù)據(jù)分析層：大部分機(jī)組LCM數(shù)據(jù)分析功能集中在該層，包括EAM的運(yùn)行管理、維護(hù)管理、資產(chǎn)管理和物料管理在內(nèi)的各專項(xiàng)模塊，作為機(jī)組大數(shù)據(jù)整合和分析工具，為評(píng)估決策層提供決策支持。機(jī)組全生命周期管理構(gòu)架如圖2所示。

3機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)

3.1機(jī)組全生命周期管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)

中哈天然氣管道機(jī)組LCM以各類大數(shù)據(jù)的支撐作為管理基礎(chǔ)和依據(jù)，相關(guān)大數(shù)據(jù)具有體量大、多樣性、價(jià)值高、速度快等鮮明特征。因此，數(shù)據(jù)采集、格式統(tǒng)一和集中存儲(chǔ)需要通過多數(shù)據(jù)平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)整合來實(shí)現(xiàn)。機(jī)組大數(shù)據(jù)主要有：SCADA數(shù)據(jù)平臺(tái)的運(yùn)行類、SAP數(shù)據(jù)平臺(tái)的資產(chǎn)類和EAM數(shù)據(jù)平臺(tái)的綜合類數(shù)據(jù)。其中，SCADA數(shù)據(jù)平臺(tái)立足機(jī)組生產(chǎn)技術(shù)管理，通過SCADA系統(tǒng)自動(dòng)采集機(jī)組運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)、事件記錄、報(bào)警信息、機(jī)組狀態(tài)等數(shù)據(jù)并傳輸給EAM數(shù)據(jù)平臺(tái)。SAP數(shù)據(jù)平臺(tái)立足機(jī)組資產(chǎn)管理，通過SAP系統(tǒng)與EAM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)機(jī)組資產(chǎn)、物資項(xiàng)目、供應(yīng)廠商、材料需求、備件轉(zhuǎn)移等資產(chǎn)數(shù)據(jù)共享。EAM數(shù)據(jù)平臺(tái)除了接收SCADA數(shù)據(jù)平臺(tái)和SAP數(shù)據(jù)平臺(tái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外，自身還內(nèi)嵌復(fù)合信息采集模塊如：機(jī)組檔案、單元信息、故障代碼、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)計(jì)劃、工單信息等。EAM數(shù)據(jù)平臺(tái)將以上三大類數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、整合和儲(chǔ)存后形成“機(jī)組LCM大數(shù)據(jù)湖”以作為機(jī)組LCM信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。機(jī)組全生命周期管理大數(shù)據(jù)湖結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)

作為資產(chǎn)密集型企業(yè)代表的長(zhǎng)輸天然氣管道公司，機(jī)組設(shè)備是其最重要的資產(chǎn)之一。機(jī)組設(shè)備管理信息化是實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效和可持續(xù)發(fā)展的最為重要的手段。中哈天然氣管道機(jī)組LCM信息化系統(tǒng)建設(shè)，是以EAM系統(tǒng)Maximo為管理中心，以SCADA、SAP等三方系統(tǒng)為集成支持，以資產(chǎn)和運(yùn)維為運(yùn)行核心，以工單管理為流程主線，以運(yùn)行管理為功能交互中樞，以資產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)、物料4個(gè)管理模塊為主，進(jìn)行設(shè)備LCM和PDCA循環(huán)管理。機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。（1）資產(chǎn)管理模塊。資產(chǎn)管理模塊包括設(shè)備生命前中期功能：資產(chǎn)信息管理包含供應(yīng)廠商、資產(chǎn)位置、資產(chǎn)編碼管理等，通過長(zhǎng)期積累篩選質(zhì)量可靠的產(chǎn)品供應(yīng)渠道。單元細(xì)化管理指機(jī)組最小可維修單元管理，其劃分原則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)集合或細(xì)分。機(jī)組履歷管理包含機(jī)組各主要功能體的基礎(chǔ)信息、性能、維修、變更等信息管理，機(jī)組履歷為機(jī)組技術(shù)評(píng)估和事后維修提供關(guān)鍵依據(jù)。設(shè)備生命后期功能：資產(chǎn)移動(dòng)管理是指在機(jī)組生命中后期，機(jī)組功能體中、大修后的重新配置和在維修成本高于運(yùn)營成本情況下的報(bào)廢處理，是優(yōu)化配置和重資產(chǎn)分布跟蹤的重要手段。（2）運(yùn)行管理模塊。運(yùn)行管理模塊包括設(shè)備生命全周期功能：指標(biāo)分析管理既包含機(jī)組生命前期的功能驗(yàn)收，也包含設(shè)備生命中后期的運(yùn)行、性能、潤(rùn)滑等指標(biāo)分析，為預(yù)測(cè)性維修決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。故障分析管理包含機(jī)組故障庫的建立和調(diào)用，這兩個(gè)進(jìn)程相互循環(huán)促進(jìn)和發(fā)展，形成企業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)資產(chǎn)之一。隱患管理主要利用FMECA工具依照層次和因果分析機(jī)組各系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，形成機(jī)組動(dòng)態(tài)隱患庫。資源優(yōu)化管理主要指基于各類運(yùn)行分析形成的統(tǒng)籌策略，在有限的資源條件下，根據(jù)各類因素加權(quán)分析將技術(shù)、人員、機(jī)具等資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化分配。（3）維護(hù)管理模塊。維護(hù)管理模塊包括設(shè)備生命前中期功能：維護(hù)計(jì)劃管理指在預(yù)防性維修模式下根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)生成維保計(jì)劃，評(píng)估決策層可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)管理主要是通過EAM數(shù)據(jù)庫的作業(yè)指導(dǎo)規(guī)范來計(jì)劃、執(zhí)行和驗(yàn)收維護(hù)作業(yè)，并根據(jù)設(shè)備更替、隱患變動(dòng)等情況更新作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。維保方案管理是綜合運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備狀態(tài)、隱患分析、維護(hù)計(jì)劃、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等一系列數(shù)據(jù)形成的系統(tǒng)作業(yè)流程，主要通過EAM作業(yè)工單來實(shí)現(xiàn)，評(píng)估決策層參與方案修訂。設(shè)備生命中后期功能：大修安排管理包含機(jī)組各功能組件的中、大修的節(jié)點(diǎn)安排，更換計(jì)劃和資源協(xié)調(diào)管理，在維修周期、運(yùn)行方案、商務(wù)進(jìn)展和廠家資源等因素影響下，系統(tǒng)生成的大修計(jì)劃普遍處于相對(duì)穩(wěn)定但動(dòng)態(tài)微調(diào)的狀態(tài)。（4）物料管理模塊。物料管理模塊包括設(shè)備生命前中期功能：投產(chǎn)初期，為了保證機(jī)組的可用性和維修效率，導(dǎo)入兩年運(yùn)行安全庫存，隨后根據(jù)機(jī)組狀態(tài)、故障分析、出庫分析管理對(duì)安全庫存進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化和補(bǔ)充。庫存分析管理主要是針對(duì)各庫房在庫物料的物資大類、積壓周期、需求頻率進(jìn)行綜合分析，采用庫存ABC分析方法，提供庫房統(tǒng)籌動(dòng)態(tài)管理決策。出庫分析管理采用依據(jù)分類物料特定周期（年度）內(nèi)出庫歷史數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)學(xué)模型算法，自動(dòng)生成下一周期內(nèi)參考物資需求計(jì)劃并根據(jù)歷史出庫信息動(dòng)態(tài)更新。設(shè)備生命中后期功能：物資需求管理結(jié)合計(jì)劃作業(yè)物資配額、安全庫存優(yōu)化補(bǔ)給、參考物資需求計(jì)劃以及機(jī)組管理評(píng)估決策自動(dòng)生成物資需求整體計(jì)劃并隨損耗定額調(diào)整動(dòng)態(tài)更新。同時(shí)，在EAM系統(tǒng)中，以運(yùn)行管理為連接中樞，各個(gè)管理模塊功能之間，如隱患管理功能與資產(chǎn)信息功能通過機(jī)組設(shè)計(jì)、選型優(yōu)化和隱患評(píng)估，指標(biāo)分析功能與維保方案功能通過方案優(yōu)化、監(jiān)控分析，故障分析功能與物資需求功能通過需求優(yōu)化、分析驗(yàn)證等關(guān)系形成各管理模塊之間的PDCA循環(huán)。機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)流程關(guān)系如圖5所示。

4結(jié)語

自2018年以EAM系統(tǒng)為中心的機(jī)組全生命周期管理信息化系統(tǒng)在中哈天然氣管道合資公司開始建設(shè)以來至2021年底，隨著LCM體系的逐漸成熟和信息化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，機(jī)組關(guān)鍵運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)穩(wěn)步提升。2018-2021年期間，壓縮機(jī)組停機(jī)次數(shù)下降率達(dá)63.89%，萬小時(shí)失效時(shí)間下降率達(dá)76.92%。同時(shí)，物資周轉(zhuǎn)流程工作量?jī)?yōu)化率達(dá)65.18%，極大提高了物資周轉(zhuǎn)效率，降低了物資調(diào)撥成本。隨著機(jī)組全生命周期管理系統(tǒng)等一系列信息化管理工具的上線運(yùn)行，在中哈天然氣管道合資公司實(shí)現(xiàn)了機(jī)組管理前期信息化轉(zhuǎn)型的成功案例，通過信息化管理系統(tǒng)所創(chuàng)造的效率和效益的提升，進(jìn)一步樹立起了合資公司設(shè)備、資產(chǎn)的信息化管理理念。為下一步的設(shè)備管理全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型打下了良好的框架基礎(chǔ)，積累了深厚的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，營造了積極的發(fā)展氛圍。

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作者：侯世宇 高吉發(fā) 宗鶴宏 張華卓 單位：中油國際管道有限公司 中國石油管道局工程有限公司管道投產(chǎn)運(yùn)行分公司 國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限公司廊坊輸油氣分公司 國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道有限公司丹東輸油氣分公司