石油工程计量管理信息系统设计与开发

万 利，王晓鄂

（中石化中原石油工程有限公司录井公司，河南濮阳457000）

计量管理业务是企业生产管理中的重要组成部分。现今主要发达国家都把计量投入作为科技战略性投入，国外大的油服公司普遍建立了计量信息化系统，实现了“就地精确测量”、“智能和互联式测量”、“嵌入式和普及式测量”[1]。中国的计量管理系统建设起步较晚，中国石化集团公司最先在炼化板块引入计量管理信息技术，金陵石化、天津石化等8家企业相继建立了各自的计量管理信息系统，2011年发布了Q/SH 0381—2010《中国石油化工集团公司炼化企业计量管理信息系统技术规范》[2]。2016年针对油田板块的《油田企业计量管理信息系统》[3]也已经开发完成。前些年，中石化工程板块胜利工程[4]、江汉工程等单位也陆续开发了本单位的计量管理系统[5]。然而，这些软件由于缺乏顶层设计，且受限于当时的开发技术和数据格式等原因，在功能和流程上不能满足石油工程公司的整体管理需要。因此，有必要建立适用于石油工程板块统一管理需要的计量管理信息系统，依靠信息化技术提升石油工程计量管理质量和效率。

1 石油工程板块计量管理需求分析

1.1 石油工程板块计量管理难点

1)专业跨度大、施工队伍分布广，现场计量管理难度大。中国石化集团石油工程公司的业务领域涵盖地球物理、钻完井、测录井井下特种作业、海洋石油工程、油田综合服务、工程建设设计与施工等。施工队伍分布在国内560多个勘探区和海外38个国家，专业类型多、跨度大，市场分布广、队伍流动性强，计量器具种类和数量多，且调动频繁。加之大量智能化的仪器仪表在施工现场的使用，很多石油专用计量器具的量值传递[6]和量值溯源能力存在空白。因此，石油工程板块的现场计量管理工作难度非常大。

2)基层计量管理工作效率低。工程板块的基层计量管理人员配备不足，多数都是兼岗，而且缺乏专业计量知识。目前，基层计量管理中信息收集、处理和传递多是依靠手工台账或简单的电子表格形式，计量管理部门需要用大量的时间处理各种报表，采集到的信息很难做到规范、准确和及时，且无法提供信息查询，信息的可靠性更是无法保证。

3)计量基础数据管理不规范。计量数据来源于被测对象的计量检测，经采集、分析处理、报表和反馈等环节，直到数据输出，报告到有关部门。计量数据管理就是对这些环节的管理，而这些环节的关键就是基础数据管理，也称“数据中的数据”[7]。长期以来，由于专业和管理制度的差异，工程板块各单位计量基础数据存在定义不规范、数据标准不统一、格式千差万别等问题。这些都使得数据在出具、统计、传递、使用、反馈等环节难以快速流转，更无法实现数据共享。

1.2 石油工程板块计量管理信息化建设目标

1)建设目标。建立既能在整个板块内通用，又可在细分专业扩展的计量管理信息系统，达到计量工作流程信息化、计量数据统一共享化、计量人员操作简单化。

2)建设范围。覆盖石油工程公司所有管理单位的计量管理层级。

1.3 需求分析

石油工程公司按照管理层级划分，包括：石油工程公司总部、地区（专业化）公司（局级）、二级管理单位（处级）、基层计量管理单位等四个大的层级，各层级根据单位设置的不同又分为若干个小的层级。根据管理职责和实际工作需要，石油工程计量管理信息系统需求分析见表1所列。

表1 石油工程计量管理信息系统需求分析

2 计量管理信息系统设计

2.1 系统设计原则

1)灵活性。采用自主研发的可复用柔性构件的软件技术开发平台，系统主界面、系统管理模板等均可灵活配置，适用于企业机构等的动态重组，针对流程的转变可以及时地调整，不需要重复开发。

2)易用性。具有良好的操作界面，使用方便、操作简单，使普通操作人员可迅速掌握并熟练操作系统，满足了石油工程公司基层计量管理人员的使用需要。

3)通用性。系统的功能模块设计要覆盖石油工程各级计量管理层主要管理业务，管理流程设计既要符合通用业务流程需要，又要支持用户对于表单、窗体、报表等的自定义。

4)安全性和容错性。保证数据安全一致，可靠性高。提供防篡改、备份和恢复功能，防止SQL注入攻击；提供详细的系统操作日志、Web服务软件日志、系统操作管理后台日志来保证系统的安全性；建立基于角色的权限分配机制，提供运行状态的监控手段。支持系统主机、操作系统、网络、数据库长期平稳运行。

5)可扩展性。支持多个层面的可扩展性，能够实现快速开发、重组、业务参数配置、业务功能二次开发等，使得系统可以支持企业未来不断优化升级的管理需求。

6)开放性。具有标准的外部接口集成机制，依据标准的数据传输协议和数据格式，方便与外部系统集成共享，实现企业内数据有效联通，避免信息孤岛问题发生。

7)先进性。系统的设计开发应遵循标准化、模块化、组态化，并具有前瞻性[3]，保证系统有良好的升级和功能扩充能力，能适应计量业务的变化和计算机技术的发展，并能保证系统较低的维护成本。

2.2 系统架构设计

系统采用基于MVC（model view controller）框架的J2EE技术设计开发，系统架构为解耦合的三层架构，如图1所示，使用标准的JSON（java script object notation）及 XML（eXtensible markup language）数据包格式交互数据，应用主流数据库Oracle 和 J2EE（java 2 platf or m enterprise edition）中间件以及HTML5（hyper text mark-up language）技术，并在系统的稳定性、可靠性、易用性、可扩展性等方面进行了强化设计。

图1 石油工程计量管理信息系统架构示意

2.3 系统部署方式设计

针对石油工程板块施工范围广、计量管理业务量大的特点，系统部署在多台物理服务器和Web服务器上形成集群式应用，以此来提高并发能力，增加吞吐量，提高系统的数据处理能力，增加了服务的可用性，集群式部署方式如图2所示。

2.4 管理业务标准化设计

以Q/SH 0100.1—2013《中国石油化工集团公司计量管理与考核规范》[7]和《石油工程计量管理办法》的要求为依据，设计了计量人员取证管理、器具检定管理等6大通用业务流程及20个关键性节点的信息化管理方案，实现了管理流程的统一化和信息化；建立了2个包括21类基础数据的石油工程专业数据字典集，实现了数据的规范化和标准化管理及数据共享；设计了计量标准化管理通用角色权限，共4大层级8组，并支持个性化角色权限扩展，实现了管理业务通用、功能个性配置，充分满足了各单位的不同需求。

3 系统主要功能模块开发

石油工程计量管理信息系统是针对工程板块计量管理需要设计开发的综合管理软件，包括法规体系文件管理、计量人员管理、计量器具管理、计量标准管理、实验室管理、交流中心、通知管理、权限管理、基础数据管理等9大功能模块62个子模块，系统功能模块结构如图3所示。该软件国家软件著作权登记号为2017SR496193。

3.1 首页页面结构及主要功能

系统首页页面由登录入口、通知公告、政策法规查询、交流中心、下载服务、系统帮助、计量业务相关机构的快速导览等模块构成。主要功能包括：通知公告的快速浏览；法规体系文件的快速模糊查询、浏览、下载；交流中心的发帖信息、更新浏览；使用工具、操作手册下载服务；国家计量局、各省市质量技术监督局等30个计量相关机构的快速访问入口。

图2 集群式部署方式示意

3.2 法规体系文件管理模块主要功能

分类、分级管理国家法律法规、集团公司计量文档、单位管理文档；提供文档的上传、浏览、更新、检索和下载等功能。

3.3 计量人员管理模块主要功能

计量人员信息管理包括：录入、查询、证书查看、修改、删除、导出Excel，台账数据模板的下载等；计量人员证书管理，证书到期和超期提示和预警；年度培训计划的一键生成、编辑、查询、导出Excel等；人员按职称、岗位等可视化图表汇总展示。

3.4 计量器具管理模块主要功能

计量器具按照通用和石油专用计量器具[8]分别建立台账，实现台账信息的分类、分级、分项管理、维护、编辑、统计、查询、导出等；计量器具年度、月度检定计划的一键生成、编辑、查询、导出等；器具分类统计的可视化图表展示；计量器具配备率、受检率/周检率、周检合格率的实时和阶段统计汇总，待检信息的提示等；计量器具检定证书信息到期、超期提示和预警、功能限用器具提示等；计量器具的检定、维修、更新改造、报废等动态信息记录及查询等。

3.5 计量标准管理模块主要功能

计量标准台账建档管理，包括计量标准器具、主要配套设备、计量标准考核授权及开展的检定项目等信息的录入、查询、更新、导出等；计量标准考核申请相关资料的自动生成、自主编辑等；计量标准考核申请、审批、上报等流程运行；标准考核（复审）信息的提示与预警；台账信息的汇总分析的可视化图表展示。

图3 系统功能模块结构示意

3.6 实验室计量管理模块主要功能

实验室台账信息建档管理，包括实验室人员、仪器设备、检测能力、证书等数据的录入、查询、更新、导出等；实验室评审/复审申请资料的自动生成、自主编辑等；实验室评审/复审流程的线上审批等实验室证书复审信息的提示与预警；实验室台账信息汇总分析及可视化图表展示等。

3.7 基础数据管理模块主要功能

基础数据管理包括：计量管理网络图查询、编辑、更新、上传；各类基础数据字典的查询、添加、编辑、导出；通用字典数据的编辑、添加、导出；机构变动时各类台账数据的批量调拨。

3.8 权限管理模块主要功能

权限管理包括：组织机构信息建档和维护；在组织机构框架下系统用户的查询、添加、修改、删除、密码维护、导出等；用户角色的查询、添加、删除等；系统模块功能权限字段；用户或角色可操作性权限维护等。

4 应用情况

自2017年4月起，该系统先后在石油工程公司所有管理单位全面上线运行。目前系统用户总数1 039个。管理器具达2 100种共59 162件、人员信息1 543人共46 000个数据项、计量标准信息123条共14 000个数据项、实验室信息36条共8 700个数据项。

系统的成功应用健全了石油工程公司的计量管理网络，带来了石油工程公司计量管理模式的变革，实现了计量信息管理的规范化和网络化，使计量管理工作效率和管理的精细化程度得到显著提高。

1)以文件管理为例。以往从工程公司总部行文经逐级下发，至少需要20多天时间，而且还不能保证覆盖到所有目标用户，且文件在流转过程中还会存在人为的解读误差。系统建成之后，文件通过网络发布，利用系统的通知管理功能可以定时、定点（目标用户）发布，用户可通过消息提示及时接收信息，系统自动记录用户浏览情况，用户还可通过交流模块进行线上交流。对于总部计量主管来说，文件从顶层发布到末端用户最快只需要十几分钟就可以获得反馈。

2)以计量器具管理为例。中石化中原石油工程公司共有计量器具5 600余件、1 200余种，每年计量器具管理的工作量及难度非常大。仅器具检定计划就至少需要经过15个环节，器具送检过程又需要经过层层审批，最后的送检结果再逐级上报，业务流转十分缓慢。器具检定情况定期统计汇总工作量大、易疏漏，而器具超检期服役会影响工程施工质量，缩短器具使用寿命，增加工程事故的发生风险。计量系统上线之后，器具检定计划、器具送检单据根据台账生成，器具送检流程线上审批，汇总、统计也是一键生成，环节简化、数据准确，上级管理层可以实时查看器具台账、检定计划、送检运行情况、检定结果等，信息无需层层上报，管理可以从顶层直接到基层，系统具有数据的分类统计和可视化图表展示功能。系统可根据台账生成器具检定情况的提示和预警，以便管理控制，根据工期及时送检或安排调换。系统在中石化中原石油工程公司上线运行一年多，避免了800余件器具超检期服役，延长了100余件器具的使用寿命、至少规避了5起工程施工事故的发生，保证了施工质量，提高了顾客满意度。

系统上线以来，经过一年多的运行，用户普遍反映该系统设计先进、运行平稳、界面友好、操作简单、可扩展性、适应性、安全性强，没有出现过宕机及数据丢失现象，取得了良好的应用效果。

5 结束语

石油工程计量管理信息系统的开发和应用改变了中石化石油工程公司的计量管理方式，建立了计量人员、计量器具、计量标准、实验室台账，形成了工程公司企业级的信息数据库，实现了石油工程板块计量管理信息的动态管理。解决了工程板块长期存在的计量管理难度大、基层管理工作效率低、基础数据标准不统一的主要技术难题。有效减轻了各层级的工作强度，加快了管理业务处理速度，并且有助于管理层实行关键流程管控，能够有效地节约生产、管理成本，避免工程复杂情况的发生，降低事故的发生率。该系统的应用使工程板块的管理效率明显提升，社会及经济效益十分显著。