梁 晶

（浙江中控技術(shù)股份有限公司，杭州310053）

管道信息化發(fā)展大體經(jīng)歷了從傳統(tǒng)管道管理到數(shù)字管道概念的提出再到智慧管道。在油氣管網(wǎng)規(guī)模建設(shè)過(guò)程中，管道業(yè)務(wù)的“標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、信息化”水平不斷提高，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)數(shù)字化、施工機(jī)械化、管理信息化。近年來(lái)，隨著智慧管道概念的提出，管道信息化發(fā)展突飛猛進(jìn)。然而管道信息化的發(fā)展歷程也決定了管道信息化發(fā)展必然會(huì)遇到的問(wèn)題，隨著各類應(yīng)用的不斷增加，由于前期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用之間存在壁壘，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象屢現(xiàn)。各管道公司已經(jīng)意識(shí)到問(wèn)題所在，并著手整體規(guī)劃，試圖從底層開始逐步整合調(diào)整，建設(shè)中臺(tái)，支撐應(yīng)用。

管道信息化發(fā)展趨勢(shì)大致經(jīng)歷了3 個(gè)階段。在2003年以前，為傳統(tǒng)管道發(fā)展階段，管道建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)多以人為主，工藝過(guò)程自動(dòng)采集與監(jiān)控初步實(shí)現(xiàn)；約2003年到2017年進(jìn)入數(shù)字化管道建設(shè)時(shí)期，逐步實(shí)現(xiàn)了管道及周邊環(huán)境資料的數(shù)字化、可視化，管道運(yùn)行綜合應(yīng)用、生產(chǎn)管理、完整性管理等信息系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生；隨著管道信息化的不斷發(fā)展，智慧管道、智能管網(wǎng)等概念被提出，未來(lái)管道信息化發(fā)展將逐步實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)的全面統(tǒng)一、管道系統(tǒng)感知交互可視、系統(tǒng)之間融合互聯(lián)、管道供應(yīng)精準(zhǔn)匹配、運(yùn)行智能高效、預(yù)測(cè)預(yù)警可控。

1 管道類公司業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

管道類公司的業(yè)務(wù)大體上可以總結(jié)為四大核心業(yè)務(wù)加一個(gè)支撐業(yè)務(wù)。其中核心業(yè)務(wù)包括工程建設(shè)管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理、設(shè)備管理及管道完整性管理（管道管理）。按照業(yè)務(wù)類型[1]及管理層級(jí)可進(jìn)一步將管道類公司業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)分，如圖1所示。

圖1 管道公司業(yè)務(wù)圖Fig.1 Business of pipeline company

信息化的發(fā)展目前主要依托于業(yè)務(wù)需求展開，整體來(lái)看，好的管道公司信息化整體對(duì)業(yè)務(wù)的覆蓋率能達(dá)到80%以上，基本滿足日常的應(yīng)用，差一些的公司信息化水平較低，還處在起步階段。但是依托于單個(gè)業(yè)務(wù)需求開發(fā)的信息系統(tǒng)往往會(huì)在整個(gè)業(yè)務(wù)協(xié)同方面產(chǎn)生互相孤立的問(wèn)題，信息化對(duì)業(yè)務(wù)的滿足也隨著信息化自身的發(fā)展逐步顯現(xiàn)出各種問(wèn)題，如信息化應(yīng)用效率降低，業(yè)務(wù)工作量反而增大等。

2 管道類公司信息化發(fā)展存在的問(wèn)題

1）缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

長(zhǎng)期以來(lái)，管道類公司信息化工作根據(jù)業(yè)務(wù)需求陸續(xù)開展，隨著業(yè)務(wù)對(duì)信息化需求的不斷提高，逐步完善各單一應(yīng)用的開發(fā)。這也是信息化快速發(fā)展的必經(jīng)階段。然而當(dāng)各種應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展到一定程度，就會(huì)由于早起沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，引起應(yīng)用間的互通問(wèn)題。各個(gè)應(yīng)用間就會(huì)出現(xiàn)功能重疊，數(shù)據(jù)雜亂、重復(fù)等問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用效果降低，工作效率下降。

2）缺乏業(yè)務(wù)提煉，沒(méi)能形成業(yè)務(wù)中臺(tái)及數(shù)據(jù)中臺(tái)

目前，管道類公司信息化發(fā)展還是以滿足生產(chǎn)需求為主要出發(fā)點(diǎn)，采用從應(yīng)用入手，收集相關(guān)數(shù)據(jù)支持。隨著管道類公司的業(yè)務(wù)發(fā)展方向及內(nèi)容明確，管道類公司應(yīng)該逐步對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行提煉，提煉共性業(yè)務(wù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)梳理，分類整合，提煉數(shù)據(jù)中臺(tái)。逐步開展公司業(yè)務(wù)中臺(tái)及數(shù)據(jù)中臺(tái)建設(shè)，支撐管道類公司未來(lái)信息化應(yīng)用的拓展完善。

3）各應(yīng)用之前數(shù)據(jù)沒(méi)有打通，信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重

由于每開發(fā)一套新的應(yīng)用系統(tǒng)，都要建設(shè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，且各個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)沒(méi)有過(guò)多考慮與其他系統(tǒng)的關(guān)系，導(dǎo)致各應(yīng)用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不能互通，功能出現(xiàn)重疊，最終導(dǎo)致業(yè)務(wù)出現(xiàn)交叉，工作界面不清，影響正常工作的開展。且由于數(shù)據(jù)不互通，各系統(tǒng)單獨(dú)維護(hù)，也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致，不對(duì)等，數(shù)據(jù)重復(fù)錄入等問(wèn)題，使得大量數(shù)據(jù)不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

4）應(yīng)用覆蓋不全，用戶體驗(yàn)較差

目前信息化發(fā)展仍然存在業(yè)務(wù)覆蓋不全，由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等問(wèn)題，一些業(yè)務(wù)的開展還需要線上線下結(jié)合的方式，甚至信息化應(yīng)用還不如線下流程便捷。且系統(tǒng)間缺乏共享與集成，缺乏統(tǒng)一、便捷的訪問(wèn)入口，部分?jǐn)?shù)據(jù)需要手工重復(fù)錄入，效率較低，用戶體驗(yàn)不高。

3 管道類公司信息化發(fā)展趨勢(shì)

3.1 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)

從業(yè)務(wù)上看，目前管道類公司的業(yè)務(wù)發(fā)展已較為成熟，針對(duì)管道的業(yè)務(wù)開展模式及業(yè)務(wù)流程相對(duì)穩(wěn)定。未來(lái)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展需要靠信息化來(lái)推動(dòng)。

比如，近年來(lái)，管道類公司業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面：

1）區(qū)域化管理趨勢(shì)

未來(lái)將實(shí)現(xiàn)以大的站場(chǎng)為中心，周邊衛(wèi)星輔站覆蓋，管道資源調(diào)配由分散管理向局部區(qū)域優(yōu)化的趨勢(shì)。

2）風(fēng)險(xiǎn)管控趨勢(shì)由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)

隨著各種技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，通過(guò)給管道加裝智能感知設(shè)備，結(jié)合無(wú)人機(jī)、AR、人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用，開發(fā)系統(tǒng)及移動(dòng)APP 的應(yīng)用，再配合相應(yīng)業(yè)務(wù)管理規(guī)范的制定，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的主動(dòng)識(shí)別、預(yù)警和管控。

3）逐步實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視，遠(yuǎn)程調(diào)控，有人值守，無(wú)人操作

未來(lái)將實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)等設(shè)備的一鍵啟停，自動(dòng)分輸?shù)冗h(yuǎn)程操控。通過(guò)站場(chǎng)智能化改造，實(shí)現(xiàn)工況、設(shè)備的智能診斷。建立集中監(jiān)視中心，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)有人值守?zé)o人操作。

4）數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全生命周期管理

未來(lái)將逐步實(shí)現(xiàn)從工程建設(shè)到管道運(yùn)行維護(hù)維修直到報(bào)廢全生命周期數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化移交、數(shù)字化管理、數(shù)字化分析決策。

3.2 信息化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前油氣行業(yè)面臨著加速數(shù)字化、解決變革障礙、共享生態(tài)創(chuàng)新、IT 運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變等亟待解決的形勢(shì)，應(yīng)積極擴(kuò)大數(shù)字化轉(zhuǎn)型規(guī)模，利用技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)業(yè)務(wù)變革，以適應(yīng)企業(yè)內(nèi)外變化。

國(guó)際一流管道企業(yè)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理日趨完善，當(dāng)前正應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、GIS、智能設(shè)備、AI、數(shù)字孿生等技術(shù)開展管道運(yùn)營(yíng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。搭建數(shù)字化管道統(tǒng)一管理平臺(tái)，進(jìn)一步深化資產(chǎn)完整性管理，全面融合生產(chǎn)運(yùn)行管理，時(shí)間自主運(yùn)營(yíng)、智能化作業(yè)。

平臺(tái)搭建：建立信息化統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)，業(yè)務(wù)中臺(tái)，數(shù)據(jù)中臺(tái)，技術(shù)中臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)資源的充分共享利用，覆蓋業(yè)務(wù)應(yīng)用的全生命周期管理，助力企業(yè)獲得持續(xù)創(chuàng)新的核心能力。運(yùn)用統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái)，改變過(guò)去獨(dú)立系統(tǒng)建設(shè)模式為平臺(tái)應(yīng)用服務(wù)模式，將過(guò)去滿足業(yè)務(wù)需求開發(fā)周期從按年計(jì)算縮短到按周計(jì)算，從而及時(shí)響應(yīng)業(yè)務(wù)變化，有效支撐業(yè)務(wù)快速發(fā)展。

數(shù)字孿生：充分利用物理模型、傳感器、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，在虛擬空間中完成映射，反映相對(duì)應(yīng)的管道實(shí)體裝備的全生命周期管理過(guò)程。

云計(jì)算技術(shù)：隨著管道數(shù)字化的不斷推進(jìn)，管道數(shù)據(jù)巨量增加。通過(guò)云技術(shù)的應(yīng)用，解決管道數(shù)據(jù)的采、存、管、傳、用。實(shí)現(xiàn)管道數(shù)據(jù)云化，科學(xué)管理各類數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)應(yīng)用，大大降低數(shù)據(jù)維護(hù)成本，為管道智能化、數(shù)字化發(fā)展提供載體支撐。

大數(shù)據(jù)技術(shù)：隨著全球社會(huì)從傳統(tǒng)工業(yè)時(shí)代向數(shù)字化時(shí)代轉(zhuǎn)型，大數(shù)據(jù)已取代石油成為最有價(jià)值的資源。大數(shù)據(jù)技術(shù)之于管道生產(chǎn)運(yùn)行，將幫助管道類公司實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行狀態(tài)分析，管輸運(yùn)行優(yōu)化，事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，輔助營(yíng)銷決策等多個(gè)方面，分析來(lái)自不同源的海量數(shù)據(jù)，生成實(shí)時(shí)洞見(jiàn)，從而促進(jìn)業(yè)務(wù)、管理創(chuàng)新。

管道物聯(lián)網(wǎng)：開啟一個(gè)全新的自動(dòng)化集成水平，進(jìn)一步減少人的影響，并為管道生產(chǎn)運(yùn)行與資產(chǎn)維護(hù)創(chuàng)造更加安全、高效的環(huán)境。

AI（人工智能）：智能圖像識(shí)別技術(shù)幫助完成管道資料的數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化；實(shí)現(xiàn)智能巡檢；進(jìn)行管網(wǎng)運(yùn)行仿真，為管道安全平穩(wěn)運(yùn)行提供保證。

無(wú)人機(jī)巡線：無(wú)人機(jī)收集管道及周邊環(huán)境的圖像信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，分析后有針對(duì)性的指導(dǎo)處置可疑目標(biāo)，保障安全。

AR 技術(shù)：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱AR），是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)。在油氣管道行業(yè)，AR 技術(shù)可以應(yīng)用于管道的可視化、管道智能巡檢、站場(chǎng)設(shè)備的檢維修、管道缺陷定位、管道泄漏檢測(cè)等多個(gè)專業(yè)。

4 管道類公司信息化發(fā)展規(guī)劃步驟

4.1 中臺(tái)提煉

信息化建設(shè)目的，歸根結(jié)底是為業(yè)務(wù)服務(wù)，滿足業(yè)務(wù)對(duì)信息化的需求。因此，業(yè)務(wù)的提煉及通過(guò)業(yè)務(wù)梳理出來(lái)的數(shù)據(jù)的提煉必然是信息化規(guī)劃第一步的任務(wù)，只有理清業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，才能為其設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用及交互。

1）提煉目標(biāo)

中臺(tái)的提煉包括業(yè)務(wù)中臺(tái)及數(shù)據(jù)中臺(tái)的提煉。提煉的目標(biāo)是要對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行全面而深入的分析，須覆蓋整個(gè)業(yè)務(wù)架構(gòu)?？紤]到下步中臺(tái)可研或概要設(shè)計(jì)的易開展性和與前臺(tái)、后臺(tái)的相互協(xié)同[2]。能夠支持或明確業(yè)務(wù)中臺(tái)的單個(gè)服務(wù)及服務(wù)集合劃分。能夠支持或明確數(shù)據(jù)中臺(tái)的數(shù)據(jù)架構(gòu)模型中主題域、子主題域直至共享數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)實(shí)體）的識(shí)別和抽取。

2）提煉原則

中臺(tái)的提煉是要提煉出能夠支撐多個(gè)業(yè)務(wù)活動(dòng)開展的共享服務(wù)業(yè)務(wù)放在中臺(tái)。

公共數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)、特定應(yīng)用的核心數(shù)據(jù)資產(chǎn)等三類關(guān)鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理能力與數(shù)據(jù)服務(wù)能力建設(shè)適合放在中臺(tái)，還應(yīng)包括管道業(yè)務(wù)所特有的主數(shù)據(jù)。

通用數(shù)字化智能化能力，能夠?yàn)槎囗?xiàng)業(yè)務(wù)賦能的數(shù)字化智能化能力建設(shè)，適合放在中臺(tái)（如通過(guò)大量數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)而獲取的管道仿真模型、設(shè)備故障及失效模型等）。

3）業(yè)務(wù)中臺(tái)提煉

按照管道業(yè)務(wù)特點(diǎn)及業(yè)務(wù)范圍，分別從通用業(yè)務(wù)服務(wù)、專有業(yè)務(wù)服務(wù)、通用化智能能力3 個(gè)層面提煉出管道類公司的業(yè)務(wù)中臺(tái)，如圖2所示。其中涵蓋了管道業(yè)務(wù)的4 個(gè)核心，即工程建設(shè)管理，生產(chǎn)運(yùn)行管理，設(shè)備管理及管道完整性管理（管道管理）作為管道公司的專有業(yè)務(wù)服務(wù)。通過(guò)提煉的業(yè)務(wù)中臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前臺(tái)業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐作用。

圖2 管道類公司業(yè)務(wù)中臺(tái)模型圖Fig.2 Business model diagram of pipeline company

4）數(shù)據(jù)中臺(tái)搭建

在業(yè)務(wù)中臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)將管道類公司涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整合，統(tǒng)一規(guī)劃，形成管道類公司對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，同時(shí)輔以數(shù)據(jù)引擎的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中臺(tái)的搭建。數(shù)據(jù)中臺(tái)搭建是一個(gè)伴隨管道業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)梳理的過(guò)程，需要找到管道類公司業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)，通過(guò)主數(shù)據(jù)再擴(kuò)展到各個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中臺(tái)的搭建將極大地規(guī)范化管道類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采、存、管、用，實(shí)現(xiàn)對(duì)上層數(shù)據(jù)應(yīng)用的統(tǒng)一支持。管道類公司的數(shù)據(jù)中臺(tái)搭建示例如圖3所示。

圖3 管道類公司數(shù)據(jù)中臺(tái)模型圖Fig.3 Data middle platform model diagram of pipeline company

4.2 藍(lán)圖規(guī)劃

在對(duì)業(yè)務(wù)中臺(tái)及數(shù)據(jù)中臺(tái)提煉的基礎(chǔ)上，構(gòu)架管道類公司信息化建設(shè)的藍(lán)圖，實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)的統(tǒng)一規(guī)劃，綜合部署。規(guī)劃藍(lán)圖應(yīng)包含基礎(chǔ)層（儀器儀表、各類數(shù)據(jù)庫(kù)等），基礎(chǔ)應(yīng)用層（基于SCADA 系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速應(yīng)用），中臺(tái)層（包括業(yè)務(wù)中臺(tái)、數(shù)據(jù)中臺(tái)及技術(shù)中臺(tái)），應(yīng)用開發(fā)層（各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一部署）。其中，中臺(tái)建設(shè)是核心，對(duì)下集成各類管道數(shù)據(jù)，對(duì)上支撐各類應(yīng)用的開發(fā)。管道類公司的信息化規(guī)劃藍(lán)圖示例如圖4所示。

4.3 應(yīng)用規(guī)劃

在藍(lán)圖規(guī)劃的基礎(chǔ)上，逐步細(xì)化各層建設(shè)內(nèi)容，其中，應(yīng)用規(guī)劃[3]部分尤為重要，需要充分結(jié)合公司業(yè)務(wù)，進(jìn)行總體應(yīng)用規(guī)劃，應(yīng)用之間應(yīng)考慮業(yè)務(wù)邊界，對(duì)于業(yè)務(wù)邊界不清的，或業(yè)務(wù)有交互的環(huán)節(jié)重點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)劃，同時(shí)可以反過(guò)來(lái)推動(dòng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的改善。在應(yīng)用規(guī)劃時(shí)，應(yīng)同步考慮數(shù)據(jù)流，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)架構(gòu)，驗(yàn)證完善數(shù)據(jù)中臺(tái)架構(gòu)，使整體規(guī)劃完整可行。管道類公司的應(yīng)用規(guī)劃示例如圖5所示。

4.4 其他規(guī)劃

除了中臺(tái)，藍(lán)圖及應(yīng)用的規(guī)劃外，作為完整的信息化規(guī)劃，還應(yīng)該考慮網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體系、網(wǎng)絡(luò)安全等詳細(xì)設(shè)計(jì)，這些都是規(guī)劃不可或缺的部分。

4.5 分步實(shí)施

在做好各類架構(gòu)的基礎(chǔ)上，按照整體藍(lán)圖規(guī)劃及應(yīng)用規(guī)劃，將規(guī)劃出來(lái)的工作及各應(yīng)用分類展列，按照信息化開展邏輯、業(yè)務(wù)需求的急迫性及投資估算情況，將工作依次排開，整體規(guī)劃，分為近期、中期、遠(yuǎn)期開展的工作，分步分批進(jìn)行。同時(shí)做好時(shí)間規(guī)劃及投資規(guī)劃，根據(jù)公司實(shí)際情況開展后續(xù)工作。

在分步實(shí)施的過(guò)程中，注意實(shí)時(shí)滾動(dòng)實(shí)施計(jì)劃，動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)施步驟及時(shí)序，逐步完善規(guī)劃內(nèi)容，進(jìn)一步提高規(guī)劃的準(zhǔn)確性。

圖4 管道類公司信息化藍(lán)圖設(shè)計(jì)圖Fig.4 Information blueprint design of pipeline company

圖5 管道類公司信息化應(yīng)用規(guī)劃圖Fig.5 Information application planning of pipeline companies

5 結(jié)語(yǔ)

本文從管道類公司業(yè)務(wù)入手，分析管道類公司信息化發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，分析了現(xiàn)階段管道信息化發(fā)展趨勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上提出了管道類公司信息化規(guī)劃應(yīng)如何開展。為后續(xù)管道類公司的信息化規(guī)劃工作開展提供明確的思路。