基于核心技术应用的LNG 工程设计协同化管理机制研究

窦星DOU Xing

（中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心，北京 100028）

0 引言

随着中国液化天然气行业进入高速发展期，国内LNG 工程项目尤其是LNG 接收站项目的数量和规模都在呈快速增长的趋势。相比国外（尤其是欧洲、美国、日本等），国内的LNG 接收站项目建设起步较晚，且几乎所有的大型LNG 接收站都需要引进部分国外制造的重要工艺设备（如LNG 潜液泵、气化器、高压泵等）[1]。在2014 年之前，国内LNG 接收站和储罐工程项目多数都采用了外方为牵头方的设计施工总承包或EPC 总承包的模式。近年来，伴随着国内LNG 领域多项关键核心技术的突破和重要工艺设备国产化的发展，以及国内LNG 工程公司在行业内工程建设经验的逐步积累，越来越多LNG 接收站项目的设计和施工开始由国内公司牵头承揽。以作为接收站核心设施的大型LNG 储罐为例，随着国内企业逐步掌握了从单容罐、双容罐到混凝土全容储罐，从3 万方到22 万方甚至27 万方超大型储罐设计与建造的关键核心技术，国内LNG 储罐的设计与建造开始越来越多地由国内承包商独立承揽完成，在建设成本、技术先进性甚至综合业绩等许多方面甚至能够领先于国外的知名承包商。

随着LNG 工程设计与建造领域技术的不断发展和竞争的不断加剧，近年来也出现了由多家国内公司形成联合体作为主体开展LNG 接收站工程EPC 总承包的实践。总体上看，这种联合体的形式能够有助于资源的整合和经验的互补，从而提升市场竞争力，但这种合作模式也会面临一定的挑战，例如由于不同公司管理模式、制度要求甚至技术标准方面的差异，可能导致在作为联合体承揽项目时存在业务信息沟通不畅、资源调配迟滞、管理效率下降和配合不够紧密等方面的问题。

基于上述背景，本文将以最大化降低管理成本、提升管理效能为出发点，探索在核心技术主导的LNG 工程设计中，对协同化管理的理念进行实际应用的可行性及基本模式。

1 协同化管理的理念及其应用机制

1.1 协同化管理的基本理论

协同化的理念最早诞生于二十世纪，其基础核心是将某一特定范围内相互联系的事物看作一个由多分支系统所构成的整体，这些分支系统和主体间存在有机的相互联系，并按照一定的既有规律运行。作为一个整体，发展的需求和趋势决定了各分支系统需要不断整合、协作并最终达到谐调，而这种使不同对象从相对独立无规则的发展转变为互相影响、互相合作并同步发展的作用即为协同。

随着工业技术的发展和现代化管理理论的逐步成熟，上世纪七十年代，在多学科研究和系统科学的基础上，诞生了协同化管理的理论，并在运用的过程中逐渐形成了系统化的结构和体系。协同化管理理论的本质是通过使不同独立系统或单体进行时间、空间、功能、结构或信息的组合与同步，来产生从竞争状态到合作状态再到协调状态的演变，从而更好地解决单个主体在管理中常遇到的“信息孤岛”、“应用孤岛”和“资源孤岛”三大问题，实现资源、信息、业务的协同，大幅提升管理效率和质量。（图1）

图1 协同化管理模型示例

1.2 协同化管理在LNG 工程设计中的应用机制

1.2.1 基于核心技术应用的LNG 工程设计

核心技术作为一个管理学概念，一般指在一定基础理论的支撑下，按照确定的技术路线使某一产品实现的关键技术或工艺，其一般具有开发投入较高、周期较长和不可复制的特点。正是因为有这些特点，核心技术往往也是企业最具用户价值的能力和技术积累的体现。对于LNG 项目的工程设计来说，核心技术是最具有引领作用和技术价值的部分，也是决定项目最终成果质量的最关键因素之一。

以常规的陆上LNG 接收站项目来说，列举几项目前国内较为领先的有关其工程设计的核心技术内容如下：

①LNG 储存与外输系统的工艺设计（如考虑各类工况下的罐容、储罐液位控制点计算，罐内低压泵的配置方案、数量与参数计算，高压输送系统的配置与计算，槽车外输系统设计等）；

②LNG 储罐结构设计与整体解决方案（如储罐的三维全模型和多点接触有限元计算，LNG 液体与内罐流固耦合模拟，储罐地震响应计算与结构校核，基于承载力计算的外罐配筋设计，关键罐体结构低温应力下疲劳失效及寿命分析等）；

③BOG 处理与压力泄放系统设计（如不同操作模式下的BOG 产生量计算，BOG 压缩机与再冷凝器选型，考虑极端工况下的压力安全阀、真空安全阀、热力安全阀计算，火炬排放系统设计等）；

④工艺管道设计（如低温管线的应力分析，工艺管道管径与保冷厚度计算等）。

不难看出，这些核心技术内容对于LNG 接收站项目的总体技术方案，以及接收站从设计、施工到运行和维护的全生命周期都有着至关重要的影响。因此，无论在国内还是国外，LNG 工程设计通常都是以关键核心技术的应用作为基础和前提来开展的。

1.2.2 协同化管理的应用机制

对于LNG 项目的工程设计来说，使协同化管理发挥作用的核心，是将协同管理理论中“网状信息”、“业务关联”和“随需而应”的三种基本方法在设计管理（包括界面管理、进度管理和质量管理三个主要方面）的整个流程中进行具体应用[2]。

①网状信息。

在信息时代，对于任何一个个体（无论是企业还是个人）来说，其内部的信息都是海量且相互关联、时刻变化的。不同主体在开展某项具体工作时，其信息常以某种形式被封闭在特定范围内（如某一数据库或信息平台）。对于LNG 项目的工程设计来说，通常需要多个主体配合完成大量的工作，而协同化管理旨在提供一种方案来使不同主体间分散的、不规则存在的信息被整合成一种网状结构，每个信息节点之间依靠一定的业务关系或逻辑关系进行关联，从而突破“信息孤岛”的制约，使重要的信息能够更及时被检索、访问和掌握。

例如，在开展接收站详细设计工作时，涉及到的信息相关方通常会包括业主、各承包商（包含总包商和设计、施工及其他各类分包商）、设备厂家（也包含其分包商）、第三方机构（如开展外部审查、第三方安全评价的机构）等，每个相关方又会包含大量与项目相关或无关的信息。

在设计管理尤其是设计界面和进度管理时，如何对这些海量信息进行有效获取、筛选和分析处理，保证其完整性、准确性、关联性和时效性，无疑是最大的挑战，也是影响管理效能的关键。如果建立一种以项目需求为核心的统一的信息管理平台，作为对项目有效信息进行发布、传递、收集、关联、检索和访问的主体，并科学、合理地设置各类信息权限层级和管理流程，就可以形成基于项目的“有效信息网状结构”，从而更有效地解决这一问题，这也符合协同化管理理论中“网状信息”的思想。

②业务关联。

如果把企业看作一台精密运转的机器，其内部各业务环节就如同机器上的各个部件，存在着时间上的先后、空间上的交叉以及功能和结构上的相互联系。当任何一个部件出现问题，都可能对整台机器的运转造成影响，对于一个工程项目来说也是如此。

对于LNG 工程项目来说，这种业务关联的关系在进度控制与管理的方面体现得尤为突出。在EPC 项目设计、采办和施工三个重要环节中，虽然通常设计进度所占的权重比相对最低，但作为整个工程项目的龙头，设计进度是否能够按计划推进，对后续的采办和施工进度都有着重要的影响和制约作用[3]。在项目管理的实践中已经充分证明，设计进度管理的质量（例如设计输入是否及时准确、上下游条件能否流畅传递、合同约定的进度安排及里程碑节点是否合理可行、预期成果文件清单及其权重设置是否科学等），对于整个项目执行效果的影响会远远超过其表面上的权重值数据，对于多个主体协同开展的设计工作，这种影响会更加复杂和明显。

基于以上原因，无论是制定项目设计进度计划，还是在实际执行过程中，都需要从系统化的角度出发，将项目工作看作一个有机整体，将设计与采办、施工结合起来。根据业务间互相影响的特点来进行管理与决策，例如充分考虑长周期设备、材料的采购对于锁定设计输入和保障项目施工的双向影响，再比如对于可能造成方案重要影响的专项工作（例如影响工艺方案的HAZOP 分析和影响总体布置的定量风向分析等）要制定专门的执行和响应计划。另外，对于多个主体协同开展的设计工作，还要根据设计界面管理状况和进度执行计划进行综合考量。这种全局性、系统性的管理思路能够更好地体现协同化管理中“业务关联”的特点。

③随需而应。

任何系统的运作都需要依赖于资源，人、财、物、时间、信息等共同构成了资源的基本要素。当不同主体需要依靠协同来完成一项工作，资源的准备与合理分配就会对最终的完成效果产生影响，同时，资源是否能够在合理的范围内得到最大化的应用，也决定了一项工作所需的投入，并最终影响到产出的效能（投入产出比）。

协同化管理中“随需而应”的思想就是在此基础上，根据完成工作所需资源种类（而非资源所属的不同个体）来进行统筹规划与合理分配，一定程度上突破不同个体间的壁垒，从而使最适合的资源以最及时有效的方式被利用，进而最大化地发挥资源价值。这种方法需要建立在信息充分共享，业务紧密联系的协同化管理流程基础上，即需要以“网状信息”和“业务关联”为前提。

2 实践中的应用案例分析

2.1 案例背景

本文将以中国海油旗下的三家单位所组成的联合体在承揽国内LNG 接收站EPC 项目时所开展的设计协同化管理实践作为案例进行简要分析。

三家单位长期从事LNG 技术研发或工程设计与管理的相关工作，拥有深厚的技术、业绩与经验积累，但由于业务侧重有所差别，所以也具备不同的特点，为了充分发挥三方各自优势，在信息共享、业务关联、资源协同三个方面形成合力，扩大在行业内的影响力和竞争力，同时也为了积累宝贵经验，更好地为后续项目服务，三家单位共同开展了工程设计协同化管理的探索和实践，以“1+1+1＞3”作为目标开展合作，并承担了不同的角色。

表1 三家单位特点及承担的角色

2.2 执行主体与管理内容

在确立基本分工后，还需要一套合理可行的实施方案来作为协同化管理的抓手。本文所述实践所采取的方案是在三方现有基础上，设立一个专门针对于工程项目业务开展的非独立的工程设计协同化管理机构。该机构作为三方联合体所承揽的各LNG 工程项目协同化管理的执行主体，其成员由三方业务相关人员共同组成，依托三方共同建立的信息共享与项目管理统一平台，能够调配开展具体工作所必要的管理资源。

从协同化管理的角度出发，该机构还被细分出若干个具体的管理功能，其基本逻辑如图2 所示。

图2 工程设计协同化管理逻辑示意

2.3 实现的管理功能

2.3.1 基于网状结构的信息共享平台的实现

①通过数字化的信息管理架构和体系，建立以项目为核心的信息网状结构，以及三方共享的统一信息管理平台；

②根据项目需求，制定信息处理、传递和访问的流程，并对平台进行数据接口、模块和功能的扩展与维护。

2.3.2 LNG 工程核心技术的深度应用

①梳理核心技术范围及内容，制定工程设计技术应用的标准流程和要求；

②对项目实施过程中的技术问题进行收集、分析和整理，编制工程设计手册，固化项目经验与技术成果；

③探索新技术应用，针对项目所涉及的新技术、新工艺、新产品进行专项研究及推广；

④基于核心技术应用，对设计方案与成果进行风险管控和技术把关。

2.3.3 LNG 工程设计的标准化、数字化提升

①梳理设计管理体系与技术标准，统一设计流程，推动标准化管理创新模式在LNG 工程项目中的应用；

②推进LNG 项目数字化设计、交付及数字化工厂应用。

2.3.4 资源的统筹协调与按需分配

①根据项目执行情况，制定关键任务清单，跟踪落实重点工作目标，进一步明确项目资源需求；

②统筹三方物资、人力、信息等资源，建立资源储备库，根据项目需求进行合理分配，最大化发挥资源的价值。

2.3.5 管理创新经验的积累与管理能力提升

①在实际项目执行过程中，提炼协同化管理创新模式的应用经验与成果，实现管理能力的进一步提升；

②对协同化管理的关键方法与流程进行总结与固化，为后续LNG 项目工程设计与管理提供参考。

3 小结

LNG 项目对于安全性、可靠性要求高，基于核心技术应用的工程设计管理难度大，对质量、进度要求十分严格。引入协同化管理理念并对其应用机制进行研究，对于优化管理流程、提升管理效能是非常有益的尝试。本文以实际项目中应用工程设计协同化管理的实践为案例，对其中的基本原理和关键方法进行探索，并对其中的问题与经验进行了总结，具有一定的创新和参考意义。