摘要：由于油气钻井投资大，钻井物料消耗的管理与控制难，传统的钻井企业物资供应管理模式和软件系统已难以适应市场竞争环境下钻井企业发展的需要。为优化钻井企业物资供应管理过程、提高效益、控制成本，将企业资源计划管理思想和钻井企业管理实际相结合，基于计算机网络，提出网络化钻井企业资源计划管理模型。通过构建钻井物料清单，实现了钻井物资供应的优化和企业计划、资金等资源信息的集成管理以及钻井企业与客户、供应商和钻井设计部门等外部相关企业之间的协作和信息共享，给出了网络化石油钻井企业资源计划系统的总体结构。该项研究是对钻井企业资源有效利用和钻井物资供应链管理方式和组织模式的一种探讨。该系统的建立与应用，为石油钻井企业缩短物资供应周期、降低库存成本，实现钻井物资供应过程的网络化、管理的科学化提供了辅助支持。
关键词：钻井；企业资源计划；计算机网络；物料清单；物料需求计划；库存管理；供应链管理；软件体系结构
钻井企业资金与技术高度密集，管理难度大、控制复杂。特别是钻井施工过程中器材物资消耗和供应的科学管理与控制，传统的管理模式、方法和现有钻井企业管理软件已难以适应市场竞争环境下钻井企业发展的需要。近年来，专家学者对控制钻井成本和构建钻井企业信息系统等进行了广泛的研究，在钻井作业成本控制和钻井信息的采集与管理等方面取得了一些进展[1～2]，但在钻井企业物资供应优化和物资供应链管理方面，尚缺少对管理模式和软件体系结构进行深入的理论探讨和系统的框架研究。
1 网络化钻井企业资源计划管理模型
企业资源计划(Enterprise Resource Planning，即ERP)系统是整合了企业管理理念、业务流程、基础数据、人力物力、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理系统，对企业整个供应链资源进行管理，体现事先计划与事中控制的先进管理思想[3]。因此，笔者从降低库存、优化配置钻井资源、缩短供货周期、加强相关企业间协作的目的出发，结合ERP系统的基本组成，提出网络化钻井企业资源计划(Network Drilling Enterprise Resource Planning，即NDERP)管理模型(见图1)。
NDERP的管理流程是通过客户关系管理和工程项目管理获取客户的需求，制订相应的生产计划，由生产计划和设计部门编制的钻井方案，形成钻井物料清单，依据该清单和定额编制投标预算，再根据该清单、生产计划和库存形成钻井器材和材料供应的物料需求计划(Material Requirement Planning，即MRP)[3]和采购计划，实施采购管理。根据设计方案、钻井工艺和生产计划编制钻井作业计划，控制钻进过程，实现钻进管理。通过生产统计信息的不断反馈辅助管理人员进行分析决策，适时调整生产计划，实现钻井企业资源的闭环管理。
这一管理模式一方面在企业内部通过构建相应的钻井物料清单，实现按相关需求[3]有计划、优化的库存管理；另一方面，借助计算机网络，实现企业与客户、供应商和设计部门等外部相关企业之间的协作和信息共享。充分体现了ERP的事先计划、事中控制和事后反馈调整的管理思想。
2 钻井物料清单的结构与组成
钻井物料清单是有效实现NDERP管理思想的核心。传统钻井企业物料管理是依据钻井任务计划，参照以往经验和目前库存制订钻井物料采购计划等，这种管理方式往往出现库存量大、库存积压多、库存物料不合理等状况。
在制造业的ERP中，产品物料消耗是通过呈现一种树状结构的、表示零部件之间所属装配关系和数量的产品物料清单(Bill Of Material，即BOM)来反映[3]，并根据BOM和库存所形成的MRP进行库存控制。制造业BOM构造方法从各方面都有较为深入的研究[4～5]。
钻井物料清单与传统制造业的BOM之间既有联系又有区别。
在钻井过程中，一口井物料的消耗可由钻井设计所形成的钻具组合、套管组合、钻井液和其他主要辅助材料等来确定[6]。将钻井设计所形成方案中物料的使用及物料之间的关系与传统制造业BOM进行对比，可构造出类似于制造业ERP中BOM的石油钻井物料清单(Oil Drilling Bill Of Material，即ODBOM)。在ODBOM的构造中，从结构上可将一口井视为一个产品，结构中的第一层以虚项[3]形式分别表示钻井过程中钻具组合、套管组合所需使用器材的模块和消耗材料模块。其中消耗材料模块清单由钻井液、油料、泥浆等组成。而钻具组合和套管组合中所使用器材的清单结构需根据钻井开次分别构造。以钻具组合中各种钻井器材使用为例，油气井的施工过程是由多次开钻顺序组成，每次开钻钻进过程中所使用的各种钻井器材等，按照钻具组合设计，这些器材之间(如钻头、钻铤、钻杆等)是以一定的方式形成连接组合关系。下面是某口井第一次开钻的钻具组合：
Ø346mmMP2×0.35m+630/430×0.6m+411/431×0.39m+Ø172mmDW×8.03m+431/410×0.45m+Ø167mmNDC×9.62m+Ø159mmDC×62.41m+461/410×0.5m+461/410×0.45m+Ø127mmDP×115.29m+520/411×1.21m+ Ø133mmKL×11.7m
按照该结构关系，结合BOM的思想，可构造出该井钻具组合各开次所需器材的清单。套管组合结构清单可类似构造。最终形成ODBOM结构(图2)。在ODBOM的设计构造中，为了结构清晰和方便管理，引入了虚项。如图2中第4层的第一次开钻钻杆、第一次开钻钻铤等虚项是本次钻进中所使用的多个具体型号相应钻具的总称。图2中第二次开钻钻进、稳斜钻进的钻具组合同第一次开钻钻进一样可以构造出相似的结构、层次关系。
通过ODBOM的引入和构建，可充分使用ERP相关需求[3]的概念和MRP模型进行钻井企业物料需求计划的制订、钻井进度和钻井成本的控制，实现钻井物料的优化管理，降低钻井器材库存、优化配置钻井资源和管理流程。
3 NDERP系统的总体结构
在研究分析钻井企业资源计划管理过程组织模式和工作方式的基础上，运用ERP理论和技术，面向钻井企业资源计划和物资供应过程，NDERP系统在总体结构设计时，构建了可支持企业内部和企业外部单位，基于ODBOM及钻井物料需求计划，以供应链管理和组织方式协同进行钻井企业物资供应的软件系统总体结构(如图3所示)。
整个系统结构分为企业外部和企业内部软件系统。企业外部软件系统包括用户管理系统、设计部门管理系统和钻井物资供应商管理系统，并通过NDERP系统的通讯接口与企业内部系统进行信息交换和共享。企业内部软件系统由系统管理服务器端和客户端软件组成。服务器端分为数据层和平台层，其中数据层是由面向钻井企业资源计划管理和物资供应的数据库、模型库和业务流程库组成；平台层是根据企业的需求定制相应的工作流、协同工作、信息交换等，是NDERP系统柔性和协作性的一个体现方面。客户端分为应用层和通讯层，其中应用层是由应用软件系统组成，主要是根据钻井过程，结合ERP管理思想，实现企业钻井物资的计划制定、合理配置和优化管理；通讯层是实现网络化钻井的分布式计算平台和数据信息传输平台。
4 结束语
网络化钻井企业资源计划系统将ERP管理思想和钻井企业管理相结合，为钻井企业物资供应链管理提供了一种新的管理模式，是从管理理论和信息技术方面对钻井企业物资供应管理模式和信息化建设的有益探索，对降低钻井成本、优化钻井资源配置、提高钻井企业竞争力、强化钻井企业管理有积极作用，具有推广应用的前景。
参考文献
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[2] 樊明武，李志学，冯力丹.油气钻井作业成本预测模型研究[J].天然气工业，2007，27(3)：134-136.
[3] 程国卿，吉国力.企业资源计划(ERP)教程[M].北京：清华大学出版社，2008.
[4] 刘艳凯，于明，张斌，等.ERP系统中BOM构造方法研究[J].计算机集成制造系统，2003，9(4)：309-313.
[5] WACKER J G，MILLER D. Configure to order planning bills of material：simplifying a complex product structure of manufacturing planning and control[J].Production and Inventory Management Journal，2000，41(2)：21-26.
[6] 周开吉.钻井工程设计[M].东营：中国石油大学出版社，2006.
(本文作者：方明1，2 1.西安石油大学计算机学院；2.西安石油大学油气信息系统工程研究中心)
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