一个随钻仪器制造执行系统

2018-03-27张子银王传伟

西部探矿工程 2018年3期

张子银，王传伟

(大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413)

制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES)即制造企业生产过程执行管理系统，是美国AMR公司(Advanced Manufacturing Research，Inc．)在20世纪90年代初提出的，旨在加强物资需求计划（Ma⁃terial Requirement Planning，MRP）的执行功能，把MRP同车间作业现场控制通过执行系统联系起来[1]。制造执行系统的管理目标是实现管控一体化，提高企业制造执行能力，是实现智能工厂的关键管理环节。

随钻仪器加工制造是一个复杂的生产过程，从电子元器件的分批次提取、电路板焊接、质检、调试、注胶到插件装配及壳体总装联调等各环节，必须有一套完整可靠的管理体系来监控实施。当前的生产管理主要存在以下几个方面问题：

（1）在生产过程中使用的原材料及工具种类繁多，传统管理方式很难精确了解库存，给物资需求计划的准确申报造成一定困难，不利于精确控制成本；

（2）生产过程环节众多，人工管理很难及时跟踪和协调每一串仪器的加工或维修进度；

（3）技术文档、操作规程以及故障维修的解决方法都是分散电子存储，不利于经验分享和故障分析以及实施保密控制；

（4）多年运行积累了大量的纸质资料和电子文档，人工管理无法实现对历史情况做到详细和全面的跟踪，相关信息只能临时收集，难以准确、迅速地为上级或其他相关管理部门提供可靠的各种统计数据。

综上，生产单位迫切需要一套符合仪器加工制造及维修服务管理的软件支撑平台来统一数字化管理这些数据。并借助大数据管理和智能分析预测等技术将这些生产数据有效指导材料计划、生产组织及高效维修，实现精细规范和科学高效的生产管理。

1 系统需求分析

1.1 用户需求分析

构建一个可以监控随钻仪器生产运行全过程的信息管理模型。开发一套可以实际应用于随钻仪器生产过程管理的信息管理系统，该系统能够跟踪和监督随钻仪器生产运行各项工作进展，并可提供随钻仪器管理过程中相关的数据及报表的打印、统计分析等服务。

1.2 随钻仪器生产过程工作流程分析

工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行[2]。工作流属于计算机支持的协同工作（CSCW）的一部分。

根据随钻仪器制造管理实际情况，可以归纳整理出跨部门业务流程见图1。

对随钻仪器生产过程业务流程归纳整理完成后，建立起各类管理在计算机网络环境支持下的工作流模型。整个平台以数据库为核心，以随钻仪器生产信息管理工作流为驱动，实现功能与数据的高效流转。

2 总体方案设计

2.1 总体功能设计

2.1.1 系统部署结构

基于油田企业网，以B/S（浏览器/服务器）结构实现生产管理过程数据可视化，形成集查询、分析、研究于一体的随钻仪器管理信息数据查询、统计、计算及分析系统。

2.1.2 系统运行环境

服务器端：Windows2003及以上，SQL Server2000及以上/Oracle9i及以上或者Linux服务器，Oracle9i及以上。

客户端：Windows XP以上系统（IE浏览器6.0以上）。

2.1.3 系统功能设计

系统采用模块化结构设计，主要包含库存管理、计划管理、焊接管理、质检管理、电子调试管理等10个模块。各功能模块在主控模块的调动下运行。

（1）用户权限管理系统。对人员基本信息维护和管理，可以定义用户、组织机构、角色、用户组、用户权限等信息，并可以对用户、角色、用户组授权，以便对每一个用户的权限进行严格控制。

（2）库房管理模块。包含元器件出—入库管理、电路板出—入库管理、机械部件出—入库管理、整根仪器出—入库管理、报废管理等模块以及库存统计及预警功能开发。对于仪器生产过程中使用的物料管理，建立专用的仪器库房管理模块。系统具备自动统计功能，并具备强大的查询功能，操作人员能实时、准确地查询库存的各种数据，还具备安全库存下限预警功能，及时对管理者做出预警，为科研生产材料计划组织提供数据依据。

（3）计划管理模块。用于发布仪器生产运行计划和生产过程中所需材料计划等信息。

图1 随钻仪器生产过程业务流程

（4）电路板焊接管理模块。对每个电路板的焊接实行跟踪管理。可实时查询每块电路板的焊接进度。每块电路板唯一标识，为后续质检过程追溯责任人提供数据支持。

（5）质检管理模块。对焊接、调试和装配3个小组的质检工作进行集中管理，可以分功能单元、分版型，详细记录和查询每个电路板或每个环节质检出的问题，对于存在问题可及时返回各小组相应责任人进行整改。同时，对质检出的问题可进行汇总分析。

（6）电子调试管理模块。可详细记录和查询电阻率、伽马、探管、中控以及地面等小组的每一块电路板的维修调试情况。包括调试周期、故障原因及处理方式、负责人、交付时间和接收记录等，便于跟踪管理和故障分析。

（7）装配管理模块。可以及时、清晰地了解每一根仪器（发射骨架、发射连接环、接收骨架、接收连接环以及壳体）的装配进度及交接情况以及在历次组装中出现的各种问题汇总。

（8）维修跟踪管理模块。可及时跟踪每一串仪器的维修详细记录，历次故障解决的方法等。

（9）仪器服务管理模块。跟踪每一根仪器在每一口井的服务情况。

（10）设备工具管理模块。建立随钻仪器制造过程所需的设备工具的位置体系和分类体系，建立完备的档案台账，可随时查看在用设备工具的数量和使用记录、维修情况及责任人等，提高设备工具的使用率，有效控制成本。

（11）知识管理模块。对于技术文档、操作规程以及相关质量控制体系文件等文档，建立小型知识库系统，实行集中管理、分类存储和按角色的访问权限控制。

2.2 数据库体系建立

（1）用户数据表。在对现有石油行业标准进行细致研究的基础上，结合随钻仪器生产管理工作实际，分析现有信息管理相关记录文档结构，划分常量和变量，分析整理出随钻仪器生产过程管理的用户数据表，同时形成标准值数据库（编码库）。

（2）数据库编码规范。参照行业标准《石油钻井工程信息代码》的命名规则和随钻仪器技术领域的专业术语，确定了数据库表和视图以及字段的命名规则。所有表和字段名称均采用其中文名称的汉语拼音首字母缩写作为代码。如遇到重码，在代码后加一位数字1至9来区分。

数据库表采用“子系统名称_模块域_数据表实体（功能）名称”的方式命名，如探管交接数据表命名为asz_ts_tgjjd；数据库视图命名在“子系统名称”后增加字母“v”用以和数据库的物理表进行区分，如“焊接板查询”视图命名为asz_v_hjbcx；字段命名使用专业术语和通用名称，力求简单，含义清楚，如：焊接—hj、维修—wx等。

（3）数据库结构。随钻仪器管理信息数据库结构可划分成用户数据表、系统表、标准值表和视图4类。其中用户数据表存储用户录入和修改的仪器生产情况数据；系统表是建立平台时系统生成的，负责记录系统信息和设置、用户和角色信息以及工作流的过程数据等；标准值表为用户提供一些通用的常规数据标准值；视图主要用来依据用户数据表生成特定的数据查询和统计结果。