（管理科学与工程专业论文）石油钻井企业ERP物料需求计划模型的研究.pdf

中文摘要 论文题目：石油钻井企业e r p 物料需求计划模型的研究 专业：管理科学与工程 ， 硕士生：常玉( 签名) ! 堂乌 指导教师：方 明( 签名) 二京扛 摘要 石油钻井企业钻井器材品种多、价格高，现有的钻井物资供应管理方法造成钻井钻 具大量积压，库存成本高的现象。因此对石油钻井e r p 系统物料需求计划的研究，将有 助于提高石油钻井企业物资供应的管理水平，有助于控制钻井企业生产作业和库存管理， 促进石油钻井企业钻井器材供应的科学管理并提高钻井企业的市场竞争力。 本论文所做的工作主要从以下几个方面展开，这几方面的内容和本文的创新密不可 分： ( 1 ) 提出用m r p 决策管理方法优化石油钻井物资供应管理的构想。本文综述了物资供应 的库存管理方法，进而分析了石油钻井企业物资供应管理库存方法的现状，结合钻井器 材的使用情况及市场条件下订单生产的模式，m r p 方法是钻井企业库存优化管理的发展 趋势。 ( 2 ) 建立了石油钻井企业物料需求计划的框架结构，并在此基础上分析了石油钻井企业 物料需求计划的计算模型的主要输入因素：钻井物料清单和钻井主生产计划。钻井器材 的可重用性和需求不确定性的特点，是钻井器材固有的性质，钻井企业m r p 在此性质上 有所改进。 ( 3 ) 提出了钻井器材重用物料的物料需求计划改进算法确定型计算模型；钻井钻具 不确定损耗数量前提下，提出了钻井可重用器材的随机型计算模型。 在文章的最后，讨论了基于本文研究基础上的后续研究工作。石油钻井企业物料需 求计划模型，实现了钻井可重用钻具在需求数量上的优化，达到了石油钻井企业合同订 单生产的要求，从根本上解决了企业的库存积压的问题，为石油钻井企业物资供应管理提 供了新方法。 关键词：石油钻井；物料需求计划；钻井物料清单；主生产计划；随机需求 ( 本文受到陕西省科技计划项目“网络化钻井企业资源计划系统的研究 ( 项目编号 2 0 0 7 k 0 7 15 ) 的资助) n 英文摘要 s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r ： a s t u d yo nt h em a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n gm o d eo fe r ps y s t e mi no i l d r i l l i n ge n t e r p r i s e m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g c h a n gy u ( s i g n a t u r e ) _ 垡磐l h n g m i n g ( s i 卿觚压哿争 a b s t r a c i w i t l lt h ec h a r a c t e r i s t i c so fv a r i e t y ，h i g hp r i c eo fo i ld r i l l i n ge q u i p m e n t , t h ee x i s t i n g d r i l l i n gm a t e r i a ls u p p l ym a n a g e m e n tc a u s e dt h ep h e n o m e n o no fal a r g eb a c k l o go fd r i l l i n g t o o l sa n dh i g hi n v e n t o r yc o s t si n o i l d r i l l i n gc o m p a n i e s s or e s e a r c ho nt h em a t e r i a l r e q u i r e m e n tp l a n n i n gm o d eo fe r ps y s t e mi no i ld r i l l i n ge n t e r p r i s ew i l lh e l pi m p r o v et h e m a n a g e m e n to fm a t e r i a ls u p p l y ，h e l pc o n t r o ld r i l l i n gp r o d u c t i o no p e r a t i o n sa n di n v e n t o r y m a n a g e m e n t , a n di m p r o v es c i e n t i f i cm a n a g e m e n to fo i ld r i l l i n ge q u i p m e n ts u p p l ya n d i n c r e a s em a r k e tc o m p e t i t i o nc a p a b i l i 锣 t h i sp a p e ri sm a i n l yd i s c u s s e df r o mt h ef o l l o w i n ga s p e c t s , t h ea s p e c t sa n di n n o v a t i v ei s c l o s e l yi n t e g r a t ea sf o l l o w ： ( 1 ) o i ld r i l l i n ge n t e r p r i s e sm a t e r i a ls u p p l ym a n a g e m e n tu n d e rt h ec o n c e p to fm r pi s p r o p o s e di nt h i sp a p e r t h ei n v e n t o r ym a n a g e m e n tm e t h o d so fm a t e r i a ls u p p l ya r er e v i e w e d ， t h es t a t u so fi n v e n t o r ym a n a g e m e n tm e t h o d so fm a t e r i a ls u p p l yi nt h eo i ld r i l l i n ge n t e r p r i s e s a r ea n a l y z e d ，a n dc o m b i n e dw i t ht h ec o n d i t i o no f u s i n gd r i l l i n gt o o l sa n dm a r k e tc o n d i t i o n so f t h em o d e l - o r d e r ，m r pi st h et r e n d so fd r i l l i n ge n t e r p r i s ei n v e n t o r yo p t i m i z a t i o nm a n a g e m e n t ( 2 ) af r a m e w o r kf o rt h es t r u c t u r eo fo i ld r i l l i n ge n t e r p r i s e sm r p i se s t a b l i s h e d ，b a s e do n t h i s ，t h em a i ni n p u tf a c t o r so fc a l c u l a t i o nm o d e lo fm r p i no i ld r i l l i n ge n t e r p r i s e si sa n a l y z e d , t h a ti sd r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a la n dd r i l l i n gm a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l i n g b a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ed r i l l i n ge q u i p m e n tr e u s e da n dd e m a n du n c e r t a i n t y ，d r i l l i n gm r pa r e i m p r o v e d ( 3 ) t h ed e t e r m i n i s t i ca n dr a n d o md e m a n da l g o r i t h mm o d eo fm a t e r i a lr e q u i r e m e n t s p l a n n i n gi sp r o p o s e d c o m p a r e da n da n a l y z e d 谢mt r a d i t i o n a la l g o r i t h mm o d e lo fm r p ， c o n s i d e r i n gt h er e u s eo fo i ld r i l l i n gm a t e r i a l s ，t h em o d e lo ft h ec a l c u l a t i o nm o d e lo fo i l d r i l l i n gm r p i sc o m p l e t e d t h er e m a i n e dt ob ei m p r o v e da l ed i s c u s s e di nt h el a s tp a r to ft h i s p a p e r t h e c o n s t r u c t i o no fo i ld r i l l i n ge n t e r p r i s em r pm o d eo p t i m i z e dr e u s a b l ed r i l l i n gt o o l sa n ds o l v e d t h ep r o b l e m so fi n v e n t o r yb a c k l o gf u n d a m e n t a l l y t h en e wm e t h o do fm a t e r i a l s u p p l y m a n a g e m e n tf o rt h ed r i l l i n ge n t e r p r i s e si sa d v a n c e d m 英文摘要 k e yw o r d s ：o i ld r i l l i n g ；m a t e r i a lr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g ；d r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a l ； m a s t e rp r o d u c t i o ns c h e d u l i n g ；r a n d o md e m a n d ( t h ep a p e ri ss u p p o r t e db ys c i e n c ea n dt e c h n o l o g yo fs h a a n x ip r o v i n c e “r e s e a r c ho nt h e n e t w o r ke n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n gs y s t e mo fd r i l l i n g ”f u n dp r o j e c t s ( 2 0 0 7 k 0 7 - 15 ) ) i v 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 常量 日期：坦坐：垒：! 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录 到中国学位论文全文数据库并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表 或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大 学。 论文作者签名： 导师签名：日期：坦垒：! 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 虹丑 第一章绪论 1 1 问题的提出 第一章绪论 1 1 1 石油钻井器材物资管理的重要性 钻井工程是石油工业的主体工程，是一项为石油天然气增储上产、开辟油气通道和 采集地下信息的入地工程。几十万口油气井，是油田的基础，是石油工业大厦的基石。 据多年统计，钻井工程的投入占石油工业建设总投资的4 0 左右【1 】。钻井器材是石油钻 井必不可少的工具，石油钻井器材主要包括以下几种： ( 1 ) 钻头； ( 2 ) 钻井液材料；( 3 ) 钻柱，如钻杆、钻铤、方钻杆、配合接头、稳定 器、减震器等；( 4 ) 套管、水泥；( 5 ) 油料，如柴油、汽油、机油等；( 6 ) 其它， 如钢丝绳、螺纹油等。 在石油钻井过程中，钻井器材的成本占钻井生产的绝大部分比例。钻井物资供应管 理是控制钻井器材成本的关键，科学有效地管理方法对钻井企业物资供应起着非常重要 的作用。首先，随着钻井技术的不断提高，我国目前大多数钻井企业使用的钻井器材都 是从国外引进，价格非常高，钻井企业对钻井器材科学有效的管理是必要的。其次，钻 井器材的在这样的高成本采购条件下，加上钻井生产计划的不均衡等原因，造成了钻井 器材库存严重堆积的现象。石油钻井企业只有权衡物资需求和生产供应两方面的因素， 采用先进的、合理的管理方法，才能减少库存、减少大量被占用的流动资金，这是降低 钻井成本的关键。最后，由于油气资源埋藏于地下，钻井地下环境复杂、多变，钻井过 程钻井钻具的需求和损耗存在不确定性，针对钻井器材这种不确定的需求特征，选择科 学有效的管理方法也是非常重要的。 综上，石油钻井企业钻井器材管理的科学性、合理性是钻井物资供应的前提。科学 有效的物资管理方法对物资供应和库存管理方面都起到积极的推动作用，是企业的内部 整体效益提高必不可少的重要法宝。 1 1 2 研究的目的及意义 随着我国经济体制的改革，市场经济下的企业竞争日趋激烈，企业资源计划 ( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g e r p ) 不仅是一种有效的企业信息化管理工具，更体现 了一套先进的企业物资供应管理方法，它是市场竞争环境下企业发展的需要，在全球范 围内得到广泛的应用j 。 e r p 以订单生产作为企业生产计划为主线，结合生产运作和库存等相关的信息综合 考虑，制定采购计划。从e r p 的核心管理思想可以看出，物资供应管理和库存管理不仅 是e r p 的重要组成部分，还贯穿了e r p 发展的整个过程【那。在动态信息管理过程中，e r p 西安石油大学硕士学位论文 满足了企业物资供应的灵敏性、及时性，并将库存控制在了最小的范围内，最终做到了 钻井物资在数量上和时间管理上的优化，达到减少库存的目的。 企业信息化发展已成为一种趋势，e r p 系统提高了企业信息化管理的水平，它将企 业现代信息技术、现代管理技术和先进制导技术相结合，应用到产品生产的全过程和企 业运行管理的各环节，提高了企业核心的竞争力和生产运作的效率。在e r p 系统的支撑 下，企业管理范围得到延伸，增加了上游和下游的信息传输，实现了企业在整个产业链 上的链接，提升了企业的决策水平和控制水平，在信息化管理时代，e r p 系统是提高企 业现代化管理水平重要工具。 钻井企业物资供应管理是钻井器材库存管理的关键，实现种类繁多的钻井器材优化 供应和管理是钻井效益提高的必要前提，钻井器材的不确定损耗为钻井物资供应管理提 出了新的要求，e r p 管理思想能从钻井产品出发，以钻井器材在实际生产过程中的各环 节的控制为管理的核心，克服了钻井器材的生产、采购和库存管理数据不一致、管理标 准不统一的弊端，为钻井企业物资供应探索提出了新的思路。 本文结合e r p 物料需求计划的管理优势和科学化、及时化、准确化钻井企业物资供 应的管理需求，主要目的是利用e r p 物料需求计划的管理思想提高钻井物资供应的计划 性、降低库存，优化企业的物资供应。 1 2 物料供应与库存管理的研究 库存管理是企业生产管理过程的重要组成部分，是联系供应、生产、销售的枢纽。 库存管理的主要功能是在供、需之间建立缓冲区，达到缓和用户需求与企业生产能力之 间、最终装配需求与零件配套之间、零件加工工序之间、生产厂家需求与原材料供应商 之间的供需矛盾。库存从某种角度来说，可以说是企业物资供应管理的核心h 1 。 1 2 1 物料库存管理相关理论 a a b c 分类法 a b c 分类法又称分类管理法、重点管理法，它源于8 0 2 0 法则，最早是由意大利经 济学家v i t t e f r e d op a r e t o 在19 0 6 年首次使用的。由于它把被分析的对象分成a 、b 、c 三类，所以被称为a b c 分析法d j 。 a b c 分析法是运用数理统计的方法，对种类繁多的各种事物及相关因素，按影响因 素或事物属性或所占权重等不同要求，进行统计、排列和分类，划分为a 、b 、c 三部分， 分别给予重点、一般、次要等等不同程度的相应管理。对应到库存管理中a b c 分类管理 就是将库存物品按品种和占用资金多少分为特别重要的库存a 类、一般重要的库存( b 类) 和不重要的库存( c 类) 三个等级，然后根据不同的等级分别进行库存管理与控制 的一种方法，具体分类如下( 图1 - 1 ) ： 1 、a 库存( 特别重要) ：虽然只占所有库存品目的5 - 1 5 ，却占出库金额的6 0 9 6 8 0 ； 2 第一章绪论 2 、b 库存( 一般重要)：占所有库存品目的2 0 一3 0 ，占出库金额的2 0 一3 0 ； 3 、c 库存( 不重要) ：虽然占所有库存品目的6 0 - 8 0 ，却只占出库金额的5 一1 5 。 数量 物料种类 图i 一1a b c 分类法 a b c 分类法是物资分类管理的一种方法，它解决了对不同的物资采用不同库存管理 策略的基础问题。物资传统a b c 分类法在库存管理中不失为一种十分实用、有效的解决 办法，它将企业的物料通过资金占用的比例进行分类管理，提高管理的效率。但是a b c 主要考虑资金占用情况下的物资管理，仅仅从各物资库存成本角度出发进行管理，没考 虑到物料间的相关性特征。a b c 分类法是以一定的统计数据为基础的，库存管理数据和 预计发生变化时，物料的分类变化复杂。a b c 分类法的指标单一，适合生产经营对象较 简单，业务内容较单一的企业。 b 定期库存控制法哺 定期控制库存系统，是指每隔固定时间检查一次库存，并发出订单，定货的数量等 于最大库存量s 与实际库存量的差额，即订货间隔期固定不变，但订货数量不定相同。 由于没有自动订货信号，从整个库存控制过程看，缺货的风险较大，因此需保持较多的 安全库存量，一般对于需要严格控制的物资，采用定期订货法。其图解模型见图1 - 2 。 定期控制的方法是在企业连续需求的供应前提下采用的一种库存控制方法，但在市场竞 争激烈的环境下，该方法灵敏度较差，不能满足变化的市场需求，安全库存量一定要设 置合理才能保证物资供应的可靠性、生产或销售的连贯性，因此，该方法和生产销售环 节链接不紧密，可能存在的脱节。 c 定量库存控制法哺1 定量控制库存系统是指每次货物数量相同，而订货间隔不一定相同，以库存余量为 基础，当库存量下降到预先设定的重新订货点b 时，库存控制系统便发出订单。实际应 用中，根据经验已知订货提前期，可以以此为依据提前订货，当现有库存用完时，所订 货物也及时到达。因此，在库存控制过程中，需要提前设定两个系统参量，即重新订货 点b 与订货量q ，其图解模型如图1 - 3 所示。 3 西安石油大学硕士学位论文 库存 s 图1 - 2 定期控制库存系统模型 a bc d时间 图卜3 定量控制库存系统模型 在定量控制库存系统中，通常用经济订货批量( e c o n o m i co r d e rq u a l i t y ，e o q 法进 行控制。最简单的e o q 模型是单品种确定型多周期独立需求的基本经济订货批量模型【7 】， 主要包括不允许缺货和允许缺货两种条件下的库存模型、随机离散存储模型( 报童问题) 和连续需求随机变量和离散需求随机变量的存储模型等。连续需求随机变量和离散需求 随机变量的存储模型以损失期望值最小和赢利期望值最大的原则，制定存储策略。 1 9 7 2 年之后，s c h w a r - z 8 、b l e v ，t a y l o r 们、列夫( b l e v ) 【10 】等人又以时域和费 率为变量提出了相应的e o q 存储模型。我国学者张坚在以上研究的基础上，提出了多时 段费用变动e o q 存贮问题m 】【12 1 ，e o q 模型的研究随着现实问题的研究越来越深入，许 4 第一章绪论 多学者将价格变动、需求的函数、产品变质问题和需求时间滞后等相关因素考虑在模型 中，提出了相应解决问题的模型，这里就不一一列举了。 e o q 模型是一种独立需求库存模型，它是由用户对企业提出最终产品、零部件或者 半成品等需求，企业只能通过预测的方法粗略估算，再合适的时间点提供一定数量的需 求，满足客户的需求。定量控制库存系统主要用于连续生产产品的企业，生产和消耗连 续发生是该模型使用的前提条件，对于离散型生产的企业，这种方法使用的效率不高。 d m r p 库存管理法 a b c 分类法是从物料成本出发管理库存，这种方法并不能解决产生库存的根本问题。 定期法不能保证企业库存为生产提供的物资供应，只是在时间上方便了企业订货的管理。 相比较而言，定量法是较为优化的方法，但是该方法适用范围较为有限，它是以连续需 求生产产品为前提条件的，虽然扩展的模型对不同类型的企业的物资供应提供了有效地 理论方法，但是对于离散需求的企业，企业的物资供应和库存问题仍然不能很好的解决。 在市场竞争的环境下，订单式的生产使企业物料间存在相关需求的概念，m r p 正是考虑 到产品及其零部件之间的相关关系的库存管理方法。m r p 从企业订单出发，将生产、物 资供应、库存共同考虑，优化企业的整个生产供应链。同时，m r p 管理也解决了离散需 求产品生产的问题。 m r p 库存管理是在相关需求的前提下对企业的库存进行管理和控制的f 1 3 】。物料的需 求与产品的需求依据物料清单( b o m ) 建立起线性的关系，同时又由于每零件每道工 序的定额可确定每个零件乃至整个产品的加工时间，如果考虑到设备调整、工件运输、 加工等待以及各种管理保险期等，则可通过生产周期、提前期等参量在时间上进一步使 库存得到控制。 相关需求是相对独立需求而言的，独立需求是说产品或者零部件的需求和其他产品 或零部件的需求无关，这种产品或零部件的需求不会受到其他产品或零部件需求的影响。 例如完成的产品需求。而相关需求比如，用户对企业产品的订货需求对企业而言是独立 需求型，而一旦这种订货通过协议方式肯定下来，这项订货产品所需要的一切，包括零 部件、原材料。期量标准、时间周期等都随之而确定，其中对库存的需求便不再是独立、 不可控的需求，而是与该项订货直接相关、在数量、质量、时间上都确定的需求。 对于相关需求的库存控制完全可以通过信息控制手段在计划上对库存加以控制。独 立需求型库存由于其需求时间和数量方面的不确定性，因此，只能采用“补充库存 的 控制机制，将不确定的外部需求转化为对内部库存水平的动态监视与补充的问题，通过 保持适当的库存水平来保证对外界随机需求的恰当服务水平。 相关需求是m r p 管理的出发点，从产品需要零部件之间的相关关系，对物料的库存 进行监视，及时补充需要的数量。从这个角度出发，达到库存管理的基本目标：保证相 关关系下的每一种物料都达到最少，节约费用。 e e r p 库存管理 5 西安石油大学硕士学位论文 e r p 系统是由m r p 发展而来的，m r p 的库存管理思想始终贯穿在其发展的每一个阶 段中。纵观e r p 的发展过程，它经历了5 个阶段：订货点法、时段式m r p ( m a t e r i a t r e q u i r e m e n t sp t a n n i n g ) 系统、闭环式m r p 系统、m r pi i ( m a n u f a c t u r i n 8r e s o u r c e p l a n n i n g ) 系统、e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep t a n n i n g ) 系统。 订货点法是2 0 世纪6 0 年代前，企业采用各种方法确定采购的批量和安全库存的数 量，它是最初的科学计划管理库存的理论。 2 0 世纪6 0 年代末7 0 年代初，企业采用m r p 系统。提出对未来物料需求的计划生 产和采购，而不是基于历史档案数据。当生产计划和需求变化很大时，便需要较高的安 全库存已保证零件的供给。m r p 需要知道物料清单、现有零件库存情况，通过计算得出 需要物料和其需要的时间。 闭环m r p 中添加了信息反馈，从生产现场和供应商那里取得信息，使m r p 在相关 约束条件下控制生产的各环节，平衡物料的需求与能力，把计划的稳定性、灵活性和适 应性统一起来，通过企业内部生产的各方面约束，控制生产库存。 2 0 世纪8 0 年代制造资源计划系统( m r pi i 系统) 可以通过功能强大、速度快、存储 能力强的计算机进行大量数据处理和计算来实现。生产计划系统可以考虑生产现场的实 际问题，而不只是一个理想的计划系统。在这种方式下，获取库存信息的速度更快，物 料库存管理更方便，企业的整个管理都是通过一系列集成程序控制，m r p1 i 系统成为管 理企业生产的主要方法。 2 0 世纪9 0 年代，随着经济全球化，e r p 系统在全球得到了广泛发发展和应用。e r p 系统仍然是以m r p 的库存管理控制思想为核心，从管理上提高操作效率、增加管理效果、 带来战略效益；从信息系统建设上提供先进的信息管理平台；从组织上支持组织变革和 组织学习【1 4 】。具有集成性、先进性、统一性、完整性、开放性的特征。 1 2 2 石油钻井器材物资供应研究现状 石油企业物资供应一直以“集中采购、统一管理 为主线【15 1 。目前，油田普遍采用 二级设库的管理模式管理企业的物资供应。物资供应处的物资总库设在油田所需物资的 集散中心，是物资的储备中心，各单位物资供应部门留有少量库存以备生产急需，当接 到钻井任务时，从总库配送物资到各单位生产作业区的仓库中。 总库中，钻井物料的需求数量采用的定量库存供应法，是依据企业当年的钻井任务 计划，参照以往的管理经验和目前库存现状制订企业的钻井物料采购、供应。由于库存 是企业生产的保障，库存的作用往往被夸大，物料的供应不及时导致生产计划管理失误、 生产现场管理混乱等会给钻井生产带来严重的经济损失，因此，为保证生产过程的正常 进行，企业往往把提高库存作为解决问题的方法，但是，库存水平的提高不仅给企业带 来更大的浪费而且使生产经营过程的固有缺陷被掩盖得越来越深，为企业的发展埋下了 严重隐患。 6 第一章绪论 有些企业采用a b c 分类法对钻井企业的项目进行划分，针对不同物资进行分类管理 【16 】。钻井工程是一项十分复杂的系统工程，施工风险很大，钻井企业的管理工作具有其 本身的特殊性，其成本核算的项目多，并且单位成本高。a b c 法对企业不同种类物料分 类管理，提出策略，起到了一定的作用，尤其是成本占用较高的钻井物料。但是，该方 法只是将物料按成本占有划分，采用历史数据可能对本年度的物料管理指导思想意义不 大。并且a b c 分类法没有将产品的库存数量私生产特点相结合，从独立需求出发，没有 形成一个动态的管理机制。 对于二级库存下的各单位物料的管理，通常采用即时供货的方法控制企业的库存和 物料供应，即订货点法，订货点法是定量订货方法的一种。当企业库存中的物料的数量 低于某一库存量，就从总库里调一定批量的钻井钻具，供生产的需要，批量是根据库存 数量和需求数量确定的。钻井物资计划管理没有严格准确的需求数量依据，并且物料消 耗数据库不完善【1 丌，因此，计划的及时性差，仍有停工待料的可能。 从石油钻井企业物资管理的方法来看，石油企业物资供应管理都是从各物料库存状 况和生产预测来确定物资供应数量的，没有考虑到物料之间的相关关系。订货点法虽然 满足了库存补充不低于安全库存的条件，但是他并没有克服库存积压的缺点。因此，石 油钻井企业物资供应从供应的数量的准确性和供应物料的相关性两点来看，并不是一种 科学有效地管理方法。 1 3 石油钻井器材等物料使用的特点 1 3 1 石油钻井器材使用状况 钻井工程为地下工程，地质结构复杂、情况多变，石油钻井器材损耗受其影响，因 此，需求也有不确定性；对不同的地质条件，钻具型号的要求多变，钻具的种类也多。 这些都是由钻井环境造成的钻井器材最主要的特征，这些特征跟钻井工艺和钻具的组合 密不可分。 a 钻井的工艺流程 石油钻井工艺流程包括钻前工程、钻进过程和完井作业n 羽三个方面： 1 、钻前工程 钻前工程，即开始钻井前的一切准备工作，它包括：测量井位、钻井设计、现场勘 察、井场建设、钻井物料的准备等。其中钻井设计主要包括地质设计、工程设计、施工 进度设计和预算设计四个部分。钻井设计是一项十分重要的工作，它不仅直接影响到钻 井速度、工程质量、钻井成本，而且也是钻井物料的主要数据来源。 7 西安石油大学硕士学位论文 圈1 钻井工艺示意图 2 、钻进过程 钻前准备工程就绪后，便进入钻井工程的主要阶段，即使用设计规定型导的钻头， 向地下钻进，到达设计井深为止。这个阶段是一个多工种互相穿插、联合作业的复杂工 艺过程，其中包括：纯钻进、接单根、下表层套管、下技术套管、固表层和技术套管、 起下钻、换钻头、循环钻井液、取芯、授i 井、录井和固井等复杂工艺技术。根据钻机开 钻、下套管的次数不同，钻进全过程一般又可具体分为几个阶段多个开次，钻井过程如 图1 - 4 所示。 一开钻井，即第一次开钻，是从井口钻至下套管深度的过程。主要工序是：一开准 备，其中包括井队设备试车及运送钻具、工具、套管、油、水和钻井液的准备等：准备 工作就绪后，即可开钻。一开钻进的深度变化较大，一般在坚硬的岩层中仅仅钻1 0 - 2 0 米，而在沼泽地区则可钻进上百米；钻至规定深度，即可停止钻井开始固井、下入导管 和灌注水泥将导管固定等工作。导管的作用主要是固定井壁，并将钻井液从地表引导到 钻井装置平面上。 二开钻井，即第二次开钻，是从下完导管钴至下表层套管的过程主要工序是：二 开准备，其中包括高压循环系统试运转及钻具和打捞工具的准备等；二开钻进的钻进深 度一般在3 0 1 5 0 0 米左右；二开钻进结束后即可下入表层套管，用来安装井口防喷器， 以便继续钻进，它是井口设各 套管头和采油树) 的唯一支撑件，也是悬挂下入井内各层 套管的载体。 三开钻井，即第三次开钻，是从下完表层套管至下技术套管的过程，主要工序是： 三开准备，其中包括试流动压、探水泥塞和钻水泥塞等；三开钻进中的钻进深度根据单 井设计而各异；三开钻进结束后即可下入技术套管进行技术固井，并对己固井段进行技 术质量检查。技术套管主要用于隔离坍塌地层及高压水层，防止井径扩大和减少阻卡， 以便继续钻进，同时还可用于分割不同的压力系统，为井控设备的安装、防喷和防漏提 供条件，并能对油层套管起到保护作用。 第一章绪论 开钻次数和钻进分段并不是固定不变的，而是根据设计的井身结构和地下具体情况 来确定的。正常压力系统的井通常分三次开钻，下三次套管，即导管、表层管和生产套 管；异压力系统的井至少要分四次开钻，多下一层技术套管，有些井还要再下一层尾管。 b 钻井钻具组合 由钻井的一般过程可以看出，根据；t - o f t 太小和地层地质情况，每开次钻井钻进都设 计有相应的钻头、钻铤、钻杆等钻具组合，钻具组合用来完成本次开钻的钻进目标。 根据油气勘探，开发的地质地理条件和工程需要，在各开次中使用的钻具组合不同。 常用的有刚性满眼钻具组合( 图1 - 5 ，左) 和钟摆钻具组合( 图1 5 ，中) 两种。造斜和扭 方位井段常用井下动力钻具( 涡轮钻具或螺杆钻具) 加弯接头组成的造斜钻具组合( 图 卜5 ，右) 。每一开次下钻井钻具组合不相同，需要的钻井钻具的型号和类别多种多样。 图卜5 钻具组合 表11 为某井钻井钻具组合设计表 4 6 m p 2 ( 钻头1 个) + 6 3 0 4 3 0 ( 接头】个) 4 4 1 1 4 3 1 ( 接头 1 个) 却】7 2 d w ( 螺杆】根) + 4 3 1 4 1 0 ( 接头1 个) + q j l 6 7 n i m 2 ( 无 一开 o 2 2 l ( 一开) 磁钻铤1 根) 如15 9 d c ( 钻铤5 根) - - 4 6 1 4 1 0 ( 接头2 个) 邯1 2 7 d p钻进 ( 普通钻杆15 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) + 0 1 3 3 k l ( 方钻杆】根) 0 2 2 2 m s 9 5 3 m s s ( 钻头1 个) + 9 1 7 2 d w ( 螺杆1 根) + 4 3 1 4 1 0 ( 接头1 个) 1 6 5 s d c ( 钻铤1 根) + 4 6 1 4 6 0 ( 接头1 个) 邮1 6 7 n d c 二开 2 2 1 - - 1 2 7 6 ( 二开) ( 无磁钻铤1 棍) + c p l 5 9 d c ( 钻铤7 椹) + 4 6 1 4 1 0 ( 接头1 个) 钻进 邮1 2 7 d p ( 普通钻杆1 2 7 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) + 9 1 3 3 k l ( 方 钻杆l 根) 0 2 1 6m s l 9 5 3 m s s ( 钻头1 个) + 1 7 2 d w ( 螺杆i 根) + 4 3 1 4 1 0 】2 7 6 2 15 2 ( 三 ( 接头1 个) 斗叩1 6 5 s d c ( 钻铤1 根) - 4 6 1 4 6 0 ( 接头1 个) + q i t t n d c 稳斜 ( 无磁钻键1 根) + 十l5 9 d c ( 钻铤6 根) + 4 6 1 4 1 0 ( 接头1 个) 开)钻进 + 4 1 2 7 d p ( 曾通钻杆2 1 9 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) 4 x a l 3 3 k l ( 方 钻杆1 根) 西安石油大学硕士学位论文 由表1 - 1 可以看出，该井包含三次开钻，每一开次钻进的深度是不同的，随着钻进 深度的增加，对钻井钻具组合的要求也不相同。地质的坚硬程度对钻井钻头的要求较高， 开次增加，井眼变小，钻头抗压强度也相应的增加，因此，各开次钻头的型号均不相同。 各开次的钻具组合中，都少不了普通钻杆、方钻杆、无磁钻铤和各种接头的钻井器材， 这些钻具并不会随着井眼变小而改变，它是起到一定的连接作用的，主要传递完成钻进 尺度需要的压力，开次深度不同，需要的钻具的数量不同。如图1 - 5 ，多种钻具是在一 定要求的装配组合下使用的，等一开次钻进结束后可拆卸。各开次钻进结束拆卸的钻井 钻具，在下一开次可以重新装配，组成该开次需要的钻具组合，重新使用。 1 3 2 石油钻井器材使用特点分析 钻井器材是钻井生产必不可少的工具，钻井工艺复杂，不同的地区其地质条件和地 理环境不同，钻井过程用到的钻具组合也不相同，钻井工程是围绕钻井项目展开的，每 口井的生产过程中，各开次钻具组合需要的钻具都存在着相关关系，由这种相关关系可 以看出钻井钻具具有以下的特点： ( 1 ) 钻井钻具的重复使用性。钻井钻具是辅助油气开采的重要材料，从钻具组合 的设计表中可以看到，在钻井生产的一开、二开和三开中，都用到了方钻杆、钻铤和接 头等钻井钻具。由于各开次在时间上是向后延续的，前一开次装配使用过的钻具，在下 一开次能够再次使用，不会随着产品生产直接消耗。如：巾1 3 3 k l 方钻杆、由1 5 9 d c 钻铤、 巾1 6 7 n d c 无磁钻铤等。 ( 2 ) 钻井钻具消耗具有不确定性。石油钻井钻具用于钻井的地下作业，地下的底层 结构的预测和实际生产过程遇到的问题总是有些差别，专家只能将地下结构的预测和实 际结构的差异降到最低，把不确定情况带来的损失降低到可控范围内。随着钻进深度的 增加，地下结构会变化，钻井钻具承受的压力发生着不同程度的变化，钻井钻具有可能 在某一开次就消耗掉，但是消耗的数量和消耗的时间不可预测，存在不确定性。 ( 3 ) 不同类型器材使用数量多少不均衡。在设计表中，我们可以清楚的看到，钻头 每开次仅有一个，而钻杆使用的数量大。不同开次中，相同型号的钻井器材需求的数量 存在着较大的差异，如：巾1 2 7 d p 钻杆一开钻进需要1 5 根，二开钻进需要1 2 7 根，三开 钻进需要2 1 9 根。 1 3 3 石油钻井器材物资供应存在的问题和难点 从石油钻井企业物资供应管理的现状和钻井器材的使用情况分析，钻井物资供应存 在着以下问题： ( 1 ) 物资供应管理的落后造成大量的积压。钻井物资供应的方法是建立在独立需求 的基础之上，没有考虑相关需求的概念，定期定量的库存管理方法使钻井物资库存积压 1 0 第一章绪论 严重，生产计划的不均衡总是造成生产资源的闲置浪费。对于物料损耗的不确定性没有 科学的管理手段，总是一味的夸大库存的作用，增加采购力度，使资金大量被占用。 ( 2 ) 钻井成本的核算和采购没有充分考虑到物料使用的特点。钻井企业是按钻井 工艺流程生产的企业，根据钻井钻具组合的设计图可以看出，钻井钻具的物料可以重复 使用，而传统的物资供应没有考虑到重用物料的情况，仍然以单井需要的物料进行核算， 物料的需求数量按每开次需要的数目汇总，为企业的采购清单提供依据，这样的核算方 法不仅增加了库存数量也增加了采购的成本。 ( 3 ) 对钻井器材供应数量的预测精确程度差。钻井企业以定期库存管理为主的订 货点法管理企业物资供应，是预测钻井器材需求数量；钻井企业又属于离散生产的企业， 这种定量库存方法并不适用与企业生产的要求，在这样的情况下，钻井器材需求数量的 确定就不是非常准确，不科学、低效率的管理措施使企业效益难以提高。 针对以上石油钻井器材物资供应存在的问题，结合目前市场经济下订单生产能及时 满足客户服务、灵敏度强的竞争优势，我们提出了采用m r p 的方法来管理企业物料需求。 然而，钻井企业采用m r p 管理企业物资供应尚属初探，考虑到石油钻井企业钻井器材使 用的特殊性，石油钻井企业m r p 的管理存在以下难点： ( 1 ) 用相关需求概念实现钻井物料m r p 管理。石油钻井企业物料由独立需求转化 为相关需求的概念，这是石油钻井企业从来都没有出现过的。相关需求体现在石油钻井 企业钻井钻具组合中，结合钻井每一开次钻具组合的相关关系，形成对钻井产品需要的 所有钻井物料的相关关系数量上的链接，这是实现m r p 在相关需求下管理物料需求数量 的重要前提。 ( 2 ) 钻井可重用物料需求数量的确定是m r p 实现的一个难点。制造业m r p 中，物 料在某一产品生产完成之后，构成产品的实体，直接消耗，没有重复使用的特点。石油 钻井企业物料的可重用性特征决定了其m r p 实施的特殊性，重用物料的需求数量确定是 钻井m r p 实现的新难题。 ( 3 ) 钻井物料消耗不确定性为m r p 计算模型的实现增加困难。石油钻井企业物料 使用的环境是地下，地下作业的条件往往是多变的，地质的不确定性引起的钻井物料消 耗的不确定性是m r p 计算的难点所在。由不确定的损耗导致的钻井物料重复使用物料的 返回数量不确定的特征，是石油钻井企业特有的属性。石油钻井m r p 中毛需求、净需求 和库存量等相关量计算在不确定数量的前提下变得难以实现。 1 4 论文研究内容 1 4 1 论文研究的思路 本文在现有的物资供应所采用的库存管理方法的研究基础上，分析石油钻井企业钻 井器材供应的现状，针对石油钻井器材使用的特点和石油钻井器材物资供应存在的问题， 西安石油大学坝士学位论文 提出采用m r p 相关需求的库存管理方法管理钻井企业物资供应，不仅解决石油钻井企业 库存积压的问题，也使企业的物资供应模式更科学、更合理，达到了计划生产、合理采 购、减小库存的目的。研究思路和逻辑结构如图1 - 6 所示。 1 4 2 论文的组织结构 论文主要是借鉴制造业m r p 的管理思想。从降低钻井企业钻井器材库存和优化钻井 器材的需求的目的出发，利用m r p 的相关需求概念，对石油钻井企业钻具之间相关需求 进行分析，通过构建石油钻井物料清单及石油钻井主生产计划的形式，结合库存信息和 其他物料需求计划需求的要素，提出石油钻井e r p 系统物料需求计划的概念和相关的计 算模型。并针对石油钻井器材重复使用的特点，分析讨论了相关计算模型。 结合以上的研究内容，论文内容框架如下： 第一章：绪论。首先提出问题：五油钻井器材物资供应不合理造成大量的库存。在 对库存管理的基本方法研究之后，分析石油钻井企业物资供应系统下库存管理现状及出 现的问题，从石油钻井企业物料使用的特点出发，提出用m r p 的相关需求概念优化企业 的物资供应系统。然后，提出了石油钻井企业m r p 研究的难点所在。最后，对奉论文的 研究思路和组织结构进行概括性的介绍。 第二章：石油钻井e r p 系统物料需求计划的框架。石油钻井企业中的物料需求计划 与制造业中的m r p 理论相对比讨论了石油钻井企业物料