某成品油管道企业三维可视化设备管理和培训系统的建设及应用

杨 冬

〔中国石化销售有限公司华中分公司 湖北武汉 430023〕

长输管道被誉为国民经济的动脉。随着我国能源需求的不断增长，长输管道迅速发展，管线增长、站场增多，管道运营过程的自动化程度越来越高，对设备的依赖性也越来越大，一台设备、甚至单个零件故障都可能对全线油品输送产生较大影响，传统的设备管理模式在实际工作中的问题和不足逐渐凸显[1，2]，某成品油大区公司在2016年前设备管理仍基本采用传统的线下管理模式，手段相对落后，信息化程度不高，管理效率较低。

1 设备管理存在的主要问题

1.1 设备管理关键指标的统计不便

对设备完好率、设备维修情况、点检执行情况、设备类型数量等信息缺乏统计平台，不利于及时掌握设备的管理宏观情况。

1.2 设备管理票据审批效率低、收集整理难

长输管道企业设备的检维修作业、物资出入库等需要协调多个部门进行确认和审批，依靠传真、电话等方式传递，不仅流程繁琐、工作效率低，还会导致票据的信息难以完整收集，形成检维修作业记录存档不及时、查询不便等问题[3]。

1.3 设备预防性管理难度较大

长输管道设备的种类和数量繁多，不同设备的维护保养要求、强制检定周期各不相同，没有统一的设备管理信息化平台很难及时、准确地对每台设备实施维护、检定以及记录相关信息。

1.4 设备全寿命周期信息缺乏有效管理

对设备选购、安装、调试、使用、维修、改造、更新、报废等全寿命周期的信息收集统计不全面、不系统。

1.5 设备专业的培训有待提升

缺少一个直观易学，人机交互的仿真培训平台，很难实现对关键设备的日常操作和维护，进行结构原理、维修方法等知识的培训，有效提高各级设备从业人员的水平。

某企业在充分汲取EM系统和专业管理人员经验的基础上，以问题为导向，开发了一套基于三维模型的可视化设备管理培训系统，实现了设备的宏观管理、精细专业化管理、可视化培训等功能，规范了设备管理流程, 提高了设备管理效率, 确保了设备的安全、平稳、经济运行。

2 三维可视化设备管理培训系统的建设

2.1 部署架构

系统软件开发采用GIS(地理信息)和VR(虚拟仿真)相结合的先进技术，具备通用开放的协议、数据格式、数据库类型，能对数据进行收集、有效整合，具备强大的数据存储、数据兼容和处理能力。采用C/S(客服端型)嵌入B/S(网页型)的使用模式，满足不同地方、不同角色人员使用，具有较好的可扩展性和二次开发能力，能及时满足业务流程发生变化后带来的新需求，系统部署架构见图1。

图1 设备管理培训系统部署架构

2.2 功能模块

依据相关管理制度和各层级设备管理人员的岗位职责，系统对当前业务需求和未来发展需求进行了统筹规划、总体设计、分布实施。针对各项设备管理业务活动，开发相应的功能模块，满足设备关键指标统计分析，档案资料管理，点检管理、定修管理，物资管理，设备检维修方法、工作原理等相关知识培训等业务需求；系统操作简单，易于上手，界面友好，过程可视。目前已开发并使用的功能见图2。

图2 设备管理培训系统主要功能

2.2.1 综合管理

包含待办事项提醒、关键指标统计分析两项功能，能宏观展示设备管理情况，具体如下：

(1)待办事项提醒。依据登录用户角色的权限，对当前用户当前必须完成和可以完成的事项进行提醒，包括业务流程审批、生产物资审批、点检到期、检定到期及资料更新提醒等，并提供对应业务的直达入口。

(2)关键指标统计分析。以图表的形式对“设备数量”、 “设备完好率”、“点检执行率”、 “点检异常率” 、“设备维修次数”、“密封泄漏率”进行查询和展示，以便各层级管理人员了解设备宏观状态信息。相关查询指标默认单位为公司，显示所有输油处数据；当选择单位为输油处时，可查看所辖各库站数量；选择库站时，可查看各专业数量；选择专业时，可查看各类型设备数量。

2.2.2 档案资料管理

包含设备技术台账管理、一台一档管理、规章制度管理三项功能，是整个系统的数据库和应用基础，具体如下：

(1)设备技术台账管理。参考EM系统模板结构，结合企业实际设计了设备采集模板，按照“机械”、“电气”、“仪表”、“工控通信”、“其它”五大类、86个设备小类统计设备技术参数信息，相应权限的人员可以增、删、改设备类型和模板中的设备参数，添加设备照片，支持设备技术参数的批量导入、导出功能。

(2)一台一档管理。可将单台设备的技术参数、图片、技术档案、点检记录、检定记录、维修记录、备件、培训资料等信息进行自动关联和集中显示，全面记录设备全寿命周期的管理数据。

(3)规章制度管理。针对设备专业，按照“国家法律法规”、“集团规范”、“公司制度”、“基层管理文件”对相关制度和规范进行分类管理，相关方面各级人员查询学习。

2.2.3 点检定修管理

包含检定管理、点检管理、维修管理三项功能，是系统的核心模块，具体如下：

2.2.3.1 检定管理

(1)检定标准管理。预先录入需进行强制检定的安全阀、压力容器、质量流量计等设备类型，系统自动识别各库站需要进行检定的设备，然后由各库站技术员根据实际情况，新增并初始化设定需检定设备的检定周期、提醒日期、初次检定日期等信息。系统自动从提醒日期开始向相关角色推送检定任务。

(2)检定记录管理。各单位在检定作业完成后，填报检定记录，上传相关附件完成检定任务，结束任务推送。

2.2.3.2 点检管理

(1)点检标准维护。由企业设备管理部门统一维护各类设备的各项检查要求并固化进系统，可以初始化点检时间、指派检查人员、检查周期。设置完成后系统定期向相关角色人员推送检查任务。

(2)点检记录维护。相关设备管理人员根据点检标准在线填写各设备点检情况，完成点检任务。填报时一般先选取点检异常设备，单独填报相关信息后，批量填报点检信息，提高检查效率。

(3)异常记录维护。点检记录中填写的异常设备信息自动出现在异常记录里面，流转到库站技术员，由技术员判断开展维修或者处理完成。实现设备从检查发现、上报处理、组织维修的全过程线上管理。

2.2.3.3 维修管理

(1)检维修作业票查看。能根据单位、申报日期、专业、作业票状态等属性查找相应检维修作业票，方便查询检维修记录。

(2)维修计划。能填报月度、年度设备维修计划，并在线审批，审批完成的计划可以点击生成检维修作业票。

(3)检维修作业票处理。在线上报审批检维修作业票，根据维修作业单位的不同(区域抢维修中心或各输油管理处抢维修队)，分为上报作业票和自修作业票，能全过程记录检维修作业需求：申报—专业处理意见—工艺条件确认—现场施工条件确认—维修记录—作业评价的相关信息及文件，并能输出打印。

2.2.4 生产物资管理

生产物资管理包含备品备件、专业工具、低值易耗、应急物资4类生产物资的库存查询、入库、出库、借用、归还、退库管理功能。系统根据管理制度要求，完成物资管理流程在线审批及库存信息统计。其中将备品备件在入库环节就与所用设备进行关联，根据预先设定的备件管理标准，提供备件数量预警功能并向相关角色人员推送。

2.2.5 设备培训管理

包含设备机理培训、设备操作培训、设备拆装培训、工艺流程培训四项功能。

(1)设备机理培训。对关键设备的工作原理利用三维特效进行可视化表现，链接三维动画视频。

(2)设备操作培训。将设备的操作规程进行可视化编辑，以预先拍摄的设备操作、点检、故障处理方法视频为基础，插入相关文字操作规程、解说词等，同设备三维模型关联，进行操作规程培训，如管道不停输带压封堵、主输泵启停、电机加脂，闸板阀的排渣等，增强库站一线人员操作能力。

(3)设备拆装培训。对主输泵、主输泵电机、电动执行阀、质量流量计、伺服液位计、内浮顶罐等设备做三维模型的二次开发，构建设备精细单体模型(到零部件级)，植入设备常见故障检修或维护过程的拆装逻辑，以提供人机交互式的设备拆装培训，提高新入职检维修人员的专业水平。

(4)工艺流程培训。基于三维场景，整合工艺逻辑关系，将工艺流程及关键设备信息进行可视化展示，更形象地展示工艺运作流程。

3 系统应用效果

3.1 提高了设备管理工作效率

例如，该企业前期要开具一张检维修作业票，申报单位需要逐级电话联系相关部门审核，并扫描发送传真文件，开具一张作业票平均需要1至2天的时间。系统应用后大幅优化了上述环节，只需电话沟通，最快不到半个小时就能完成作业票开具和审批。通过系统将设备台账档案、设备检维修作业票、物资出入库记录等集中管理，有效解决了传统纸质文件容易遗失、记录不全、传递不及时、查询不便等问题，同时更加利于对相关管理情况进行统计分析。

3.2 减少了设备故障和非计划抢修

根据不同设备的管理维护要求，在系统内预先设定了设备的检定、检查等作业内容、周期及责任人，建立了设备维护维修预警机制，规范设备预防性维修事项。使设备维修由故障维修、事后维修逐渐转变为预防性维护，有效地规避了关键设备停机，设备超期检定等风险，为管道的安全运营提供了重要保障。根据系统投用以来的维修项目统计，设备完好率、点检执行率稳步提高，设备故障停机时间减少11 %～15 %。

3.3 降低了设备管理成本

通过建立管道设备数据集成共享的全程管理平台，使设备维修工作越来越准确、及时，避免了设备“久坏不修”、“过度维修”，降低了设备整体维修成本。通过备品备件的定额设定及系统的预警功能，可确保备品备件处于合理区间，在保证满足设备维修、抢修需要的同时，降低了设备备件购置费用和管理成本。

3.4 增强了各级设备管理从业人员的专业能力

通过可视化的设备专业培训，该企业设备管理的从业人员，特别是新入职人员对管理制度规范的认知、设备维修维护的实践能力得到较大提升，先后完成了进口输油泵自主维修、不停输带压封堵管道、部分电气预防性实验等难度较大的工作，使设备自主维保、修理水平不断提高。

3.5 提升了设备专业化、精细化管理水平

将设备管理流程嵌入系统中，按照规范流程开展设备检修、检定、维护，物资入库等相关工作，提高了设备专业化管理水平；用系统数据“说话”，为输油处、油库(站场)设备管理工作的监督考核提供了依据，为设备管理的决策提供了可靠的支持，提高了检查考核的针对性和有效性，使设备管理日趋精细化，管理效果显著增强。

4 结束语

通过三维可视化设备管理系统的建设及应用，该企业的设备管理“标准化、专业化、系统化”水平得到有效提升，对管道管理领域企业的设备管理工作具有一定的借鉴作用。目前该企业正在开展移动终端开发(通过手机端实施点检、巡检信息上报，作业票流转、物资管理审批功能)；设备管理自动报表输出(基于点检数据将设备润滑记录、阀门排渣记录、过滤器清洗记录、设备故障报表等相应台账通过系统自动输出)；设备管理积分制考核(根据设备技术参数档案完善情况、巡点检任务完成情况、维修作业开展情况等积分指标，自动形成考核统计和输出报表)等功能，推进“两化”深度融合，以信息化手段不断提高设备管理水平。