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長慶油田基于WellinOS的生產(chǎn)管控平臺應用研究
  • 企業(yè):北京亞控科技發(fā)展有限公司     行業(yè):化工     領域:智能制造    
  • 點擊數(shù):341     發(fā)布時間:2025-01-15 16:10:24
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★北京亞控科技發(fā)展有限公司鄭炳權,李延樹,李澤浩

本文以中國最大油氣田——長慶油田基于亞控工業(yè)云操作系統(tǒng)WellinOS的生產(chǎn)管控平臺項目,圍繞油田生產(chǎn)業(yè)務核心,開發(fā)和建立公司級生產(chǎn)管控平臺,融合公司級、廠級等三級生產(chǎn)業(yè)務平臺,通過業(yè)務整合、管理變革、技術賦能,實現(xiàn)技術層的協(xié)同研究、精準預測,管理層的決策指揮、優(yōu)化運行,融合信息技術、崗位責任與油田生產(chǎn)業(yè)務為一體,實現(xiàn)生產(chǎn)業(yè)務閉環(huán)。解決了數(shù)據(jù)共享周期長、手工抄錄和填報數(shù)據(jù)耗時長、工作量大、成本矛盾大和管理難度高等問題。

1 項目背景

隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進,油氣田生產(chǎn)運行、科技創(chuàng)新、安全環(huán)保、業(yè)務管控等各個方面對數(shù)字化技術的需求日益迫切。迫切需求能夠構建一個統(tǒng)一的生產(chǎn)管控平臺,實現(xiàn)對油氣采收生產(chǎn)全過程的各類數(shù)據(jù)的集中管理和分析,集成各類業(yè)務系統(tǒng)和應用,促成業(yè)務管理的關聯(lián)統(tǒng)一、已建系統(tǒng)平臺的關聯(lián)統(tǒng)一、制度職責的關聯(lián)統(tǒng)一,實現(xiàn)信息共享和業(yè)務協(xié)同,為管理層提供準確、及時、全面的決策依據(jù),確保各項工作的協(xié)調(diào)一致,提高整體運營效率。因此,建設公司級生產(chǎn)管控平臺是順應數(shù)字化轉(zhuǎn)型趨勢,提升企業(yè)整體運營效率的必然選擇。

通過信息技術與油田業(yè)務的深度融合,生產(chǎn)管控平臺不僅可以推動油田業(yè)務精益化管理,還可以提升安全管控水平。平臺集成基于工業(yè)時序數(shù)據(jù)的報警優(yōu)化系統(tǒng),完善報警參數(shù)調(diào)整規(guī)范、研究高頻報警分析方法、構建生產(chǎn)工藝報警優(yōu)化算法知識庫、標準化報警管理流程、實現(xiàn)報警優(yōu)化全閉環(huán)管控,進一步提高生產(chǎn)現(xiàn)場工藝及業(yè)務精準報警。一旦發(fā)生異常情況,平臺迅速響應,結合數(shù)據(jù)分析手段,自動發(fā)起隱患風險措施處置或推送業(yè)務部分,及時采取有效處置措施,降低事故風險,保障企業(yè)生產(chǎn)過程的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”。

2 項目建設應用

依托生產(chǎn)管控平臺,開發(fā)基于閉環(huán)管控的大模型、知識庫、智能化以及流程自動化過程管理體系,實現(xiàn)通過實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和知識庫進行智能決策、優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)管理以及自動執(zhí)行生產(chǎn)作業(yè)的生產(chǎn)過程管理。

2.1 技術方案架構設計

本項目在現(xiàn)有業(yè)務梳理與分析基礎上,根據(jù)系統(tǒng)功能與技術方案,實現(xiàn)基于云組態(tài)的“大監(jiān)控”模式生產(chǎn)業(yè)務流程全閉環(huán)管控設計,為業(yè)務管理提供有效的支撐平臺。方案架構圖如圖1所示。

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圖1 方案架構圖

2.2 油田生產(chǎn)管理大模型設計

(1)數(shù)據(jù)采集與整合

·多元化數(shù)據(jù)采集:利用傳感器、儀表、無人機等技術手段,實時采集油田生產(chǎn)現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù),包括油井產(chǎn)量、設備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等。

·數(shù)據(jù)清洗與預處理:對采集到的原始數(shù)據(jù)進行清洗、去噪、歸一化等預處理操作,以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和可用性。

·數(shù)據(jù)整合與存儲:將處理后的數(shù)據(jù)整合到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺中,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和管理,便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和模型構建。

(2)模型構建與優(yōu)化

·生產(chǎn)預測模型:基于歷史數(shù)據(jù)和機器學習算法,構建油田生產(chǎn)預測模型,用于預測油井產(chǎn)量、設備故障等關鍵指標,為生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持。

·優(yōu)化決策模型:結合油田生產(chǎn)實際情況和約束條件,利用優(yōu)化算法構建油田生產(chǎn)優(yōu)化決策模型,實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的智能排程和資源的合理配置。

·模型迭代與更新:定期對模型進行評估和驗證,根據(jù)實際效果進行模型的迭代和更新,以確保模型的準確性和有效性。同時,隨著油田生產(chǎn)環(huán)境和需求的變化,及時調(diào)整模型參數(shù)和結構,以適應新的生產(chǎn)場景。

2.3 知識庫建立與應用

(1)知識庫架構設計

·數(shù)據(jù)分層架構:設計包括元數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)模型層、數(shù)據(jù)實例層等在內(nèi)的多層次架構,以支持知識的靈活組織和高效檢索。

·知識關聯(lián)與圖譜構建:通過實體識別、關系抽取等技術,建立知識之間的關聯(lián)關系,形成知識圖譜,提升知識的系統(tǒng)性和可用性。

·權限管理與安全保障:設計嚴密的權限管理機制,確保知識的安全可控,同時支持不同角色用戶的知識需求。

(2)知識填充與更新策略

·初始知識采集與整理:通過文獻調(diào)研、專家訪談、現(xiàn)場觀察等方式,收集油田行業(yè)的基礎知識和經(jīng)驗,進行整理和標準化后錄入知識庫。

·用戶反饋與知識優(yōu)化:鼓勵用戶在使用知識庫的過程中提供反饋意見,根據(jù)用戶需求和反饋進行知識的調(diào)整和優(yōu)化,提升知識庫的質(zhì)量和用戶體驗。

·動態(tài)知識更新機制:建立定期的知識更新流程,結合油田行業(yè)的最新發(fā)展動態(tài)和技術進步,不斷補充新知識、淘汰過時知識,保持知識庫的時效性和先進性。

·知識驗證與審核流程:設立專門的知識驗證和審核環(huán)節(jié),確保新錄入或更新的知識的準確性和可靠性,避免因知識錯誤而帶來的風險。

2.4 智能化開發(fā)與實踐

(1)智能化技術選型與分析

·關鍵技術分析:針對油田行業(yè)的特定需求,選用適合的智能化技術,如自然語言處理、機器學習、深度學習等,確保技術的成熟度和穩(wěn)定性。

·技術兼容性評估:評估所選技術與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性,確保智能化能夠無縫集成到生產(chǎn)管理流程中,降低實施風險。

·技術發(fā)展趨勢預測:關注智能化技術的最新發(fā)展動態(tài),預測未來技術趨勢,確保所選技術具有較長的生命周期和可擴展性。

(2)決策優(yōu)化與生產(chǎn)指導

·自主決策能力:設計智能化具備自主決策能力,能夠在遇到問題時根據(jù)預設規(guī)則和算法進行自主判斷,減輕人工干預的負擔。

·數(shù)據(jù)分析與處理能力:強化智能化的數(shù)據(jù)分析和處理能力,使其能夠高效處理海量數(shù)據(jù),提取有價值的信息,為生產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)支持。

·交互與協(xié)作能力:構建智能化與其他系統(tǒng)或人員之間的交互與協(xié)作機制,實現(xiàn)信息的實時共享和協(xié)同工作,提升生產(chǎn)效率。

·安全與可靠性保障:在功能設計中充分考慮安全和可靠性因素,確保智能化在運行過程中能夠抵御各種潛在威脅,保障生產(chǎn)管理的穩(wěn)定進行。

2.5 作業(yè)流程自動執(zhí)行與管理

(1)作業(yè)流程管理與優(yōu)化建議

·梳理現(xiàn)有業(yè)務流程:對油田公司作業(yè)區(qū)現(xiàn)有的生產(chǎn)管理流程進行全面梳理,包括勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售等各個環(huán)節(jié),明確各流程涉及的業(yè)務部門、崗位職責、關鍵節(jié)點等。

·分析流程瓶頸:針對現(xiàn)有流程中的瓶頸環(huán)節(jié)進行深入分析,找出影響流程效率的關鍵因素,如數(shù)據(jù)傳遞不暢、審批周期過長、資源調(diào)配不合理等。

·提出優(yōu)化建議:根據(jù)分析結果,結合油田公司的實際情況,提出切實可行的流程優(yōu)化建議,如簡化審批程序、優(yōu)化數(shù)據(jù)共享機制、提高資源利用效率等。

(2)作業(yè)督辦與閉環(huán)管控

·明確自動化需求:根據(jù)業(yè)務流程梳理結果,明確需要進行自動化的環(huán)節(jié)和具體需求,如數(shù)據(jù)自動采集、報表自動生成、任務自動提醒等。

·選擇自動化工具:針對油田公司各采油廠的特點和自動化需求,選擇適合的自動化工作流,確保這些工作流能夠滿足實際需求并具備可擴展性。

·配置自動化流程:根據(jù)選定的工作流,結合業(yè)務流程梳理結果,進行詳細的配置工作,包括設定自動化規(guī)則、配置數(shù)據(jù)交互接口、定義任務觸發(fā)條件等,確保自動化流程能夠準確、高效地運行。

3 項目創(chuàng)新性、重難點分析

(1)創(chuàng)新性

以“井站線、業(yè)務流、人機法”為研究對象、以一體化生產(chǎn)管控、多平臺有機融合、多部門業(yè)務集成為目標導向,研究開發(fā)長慶油田公司級生產(chǎn)管控平臺,實現(xiàn)大監(jiān)控模式下采油工藝系統(tǒng)“業(yè)務管控一體化、監(jiān)督?jīng)Q策一體化、風險管控一體化、體系紀律規(guī)范化、過程管控可視化、流程制度標準化、數(shù)據(jù)業(yè)務智能化”的運行效果,確保工藝系統(tǒng)高可用、好運維、易擴展,實現(xiàn)將先進的信息化技術與業(yè)務深度融合,優(yōu)化管理流程、突出專業(yè)技術,提高綜合收益,達到“自動化、可視化、智能化、一體化”的建設目標,為建設油田公司下各采油廠高質(zhì)量的數(shù)智化發(fā)展提供平臺保障。

(2)重難點

長慶油田在推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中,為適應業(yè)務管理需求,部署了各類信息系統(tǒng),多系統(tǒng)并行甚至冗余,數(shù)據(jù)共享周期長、難互通,且存在手工抄錄、填報數(shù)據(jù)耗時長、工作量大等問題;再加上現(xiàn)場業(yè)務體系龐雜、制度標準繁瑣、崗位職責模糊,導致員工工作負擔重、成本矛盾大、管理難度高等管理問題,使崗位責任制落實起來大打折扣。

(3)安全性

亞控工業(yè)云操作系統(tǒng)WellinOS的安全審計機制展現(xiàn)出了高度的專業(yè)性和先進性。該系統(tǒng)嚴格遵循國內(nèi)信息安全設計的主流方法論,同時融入了最新等保2.0的等保三級及部分四級要求,以確保其信息安全防護的全面性和有效性,為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。

4 項目效益

(1)本系統(tǒng)平臺的建設與運維,支持全配置式組態(tài)進行業(yè)務快速實現(xiàn),提供App開發(fā)、可配置、運維一站式服務,較傳統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)與運維,建設周期從年為單位降為數(shù)月、數(shù)周,大大縮短業(yè)務系統(tǒng)建設周期。

(2)系統(tǒng)平臺對油田公司業(yè)務和廠級生產(chǎn)業(yè)務進行了數(shù)據(jù)的貫通與融合,為后續(xù)廠級大集控平臺中數(shù)據(jù)下沉到作業(yè)區(qū)提供了重要的參考價值,更實現(xiàn)了“一體化生產(chǎn)管控、多平臺有機融合、多部門業(yè)務集成”的大監(jiān)控運行模式。

(3)一方面是多維數(shù)據(jù)的全融合,另一方面是對已建業(yè)務系統(tǒng)全面融合集成,避免重復建設投入。且基于WellinOS平臺的開發(fā)組件全量提供,基本無需其他第三方工具產(chǎn)品集成,平臺支撐后續(xù)業(yè)務的高拓展性。

(4)面向工程師用戶,低代碼,隨需而變自主運維。系統(tǒng)的硬件資源隨時可擴充,單端云化部署任意切換。實現(xiàn)多級節(jié)點統(tǒng)一管理,自主運維。

(5)平臺全面實現(xiàn)工業(yè)級安全保障,分級多域、自主可控的信息安全防護,支持各個層級的深度防御安全,實現(xiàn)高安全高可靠。

(6)在公司級管控平臺下開發(fā)的功能可以根據(jù)崗位權限直接下發(fā)至廠級管控平臺,同時滿足在廠級平臺開發(fā)的定制化功能同步至公司級平臺,實現(xiàn)定制化業(yè)務需求低成本快速推廣。

5 項目意義

長慶油田公司級生產(chǎn)管控平臺項目的成功實施,不僅為長慶油田提供了高質(zhì)量的數(shù)智化發(fā)展平臺保障,還具有重要的推廣價值。

(1)可復制性

該項目的實施經(jīng)驗和解決方案具有較高的可復制性。對于其他油田企業(yè)來說,可以借鑒長慶油田的經(jīng)驗,結合自身的實際情況和需求,快速構建類似的生產(chǎn)管控平臺。這不僅可以提高生產(chǎn)效率和管理水平,還可以降低建設成本和時間成本。

(2)模塊化與可擴展性

該項目的模塊化實施和可擴展性設計使得平臺可以隨著企業(yè)的發(fā)展和業(yè)務拓展進行靈活調(diào)整和優(yōu)化。企業(yè)可以根據(jù)實際需求增加或減少功能模塊,實現(xiàn)平臺的快速擴展和升級。這為企業(yè)提供了更加靈活和高效的生產(chǎn)管控解決方案。

(3)推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型

該項目的成功實施還具有重要的示范意義。它推動了長慶油田的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程,為其他企業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗和案例。通過構建統(tǒng)一的生產(chǎn)管控平臺,企業(yè)可以實現(xiàn)對生產(chǎn)全過程的集中管理和分析,提高整體運營效率和管理水平。

綜上所述,長慶油田公司級生產(chǎn)管控平臺項目不僅具有豐富的典型經(jīng)驗,還具有重要的推廣價值。通過借鑒和推廣該項目的經(jīng)驗和解決方案,可以為其他油田企業(yè)提供更加高效、靈活和智能的生產(chǎn)管控解決方案,推動企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

作者簡介:

鄭炳權(1973-),男,廣東人,碩士,現(xiàn)任北京亞控科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理,主要從事自動化軟件、MES軟件和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺相關的研究工作。

李延樹(1985-),男,山東德州人,碩士,現(xiàn)就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司,主要從事工業(yè)軟件、智能制造、智慧城市等方面的研究。

李澤浩(1999-),男,黑龍江大慶人,學士,現(xiàn)就職于北京亞控科技發(fā)展有限公司,主要從事工業(yè)軟件、智能制造等方面的研究。

摘自《自動化博覽》2024年12月刊

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