（管理科学与工程专业论文）石油钻井企业ERP系统物料清单构造方法研究.pdf

中文摘要 专业：管理科学与工程 雾矗：! 霎维蔷 萎耋；- 二爱 指导教师：方明( 签名)2 数 摘要 传统的以相互独立和连续需求为基础的库存优化管理模型和方法，在市场竞争环境 下，已难以适应投标订单式钻井企业物料供应优化管理的需要。论文针对石油钻井物料 投资大、物料消耗不确定、管理控制难的现状，采用e i 心系统中物料清单( b o m ) 的 概念，结合石油钻井过程中物料使用及消耗的特点，研究构建石油钻井物料清单的方法， 以达到科学计划采购，合理控制库存，优化钻井物料管理，减少经营成本的目的。论文 主要工作和创新包括： ( 1 ) 研究提出了石油钻井物料清单( d b o m ) 的整体模型。在分析介绍传统b o m 模型组成的基础上，针对石油钻井物料管理现状及消耗特点，讨论说明了引入b o m 模 型进行钻井物料供应优化管理的意义和必要性，并分别从结构组成和数量计算两方面研 究提出石油钻井物料清单组成的整体模型； ( 2 ) 研究给出了钻井物料清单结构模型的构造方法。根据钻井设计方案所体现的钻 井施工过程中各物料的使用情况及物料之间的关系，分钻井开次和不同钻具，以树型结 构构造出类似传统制造业b o m 结构的d b o m 结构模型，并分析了d b o m 的结构特点， 给出了d b o m 的形式化定义。该结构模型可清晰地描述钻井生产过程中各物料之间的相 互关系，同时反映了钻井生产中物料使用的特点； ( 3 ) 研究提出了d b o m 的确定型数量模型。针对钻井生产过程中，各开次相同型 号钻井物料可重复使用的特点，按钻井开次，以分阶段计算的方法，提出了一种物料可 重复使用、且消耗确定的d b o m 数量模型的计算方法。该方法对传统制造业b o m 数量 模型进行了改进，能有效适用于物料可重复使用的b o m 数量模型； ( 4 ) 研究提出了d b o m 的不确定型数量模型。根据石油钻井生产地下环境的复杂 性所导致的钻井物料消耗的不确定性，从钻具损耗的随机性和模糊性两个方面，分别采 用期望值和模糊数学方法，构建了石油钻井物料清单的随机数量模型和模糊数量模型。 该模型和方法是对传统制造业b o m 数量模型的补充和完善，可相应扩大b o m 的应用 范围。 关键词：石油钻井，物料清单，石油钻井物料清单，结构模型，数量模型 论文类型：应用基础研究 英文摘要 s u b j e c t ：s t u d y0 nt h ec o n s t r u c t i o nm e t h o d sf o rb i l lo fm a t e r i a li no i ld r i l l i n ge n t e r p r i s e e r p s y s t e m s p e c i a l i t y ：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 n a 删w e i j i al ( a n g ( s i g n a t u r e ) 绝些兰 i n s t r u c t o r ：m i n gf a n g ( s i g a 俯e ) 五搿 a b s i r a c i i nt h ec o m p e t i t i v ee n v i r o n m e n t ，t h eo r i g i n a li 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 tm o d e l s a n dm e t h o d s ，w h i c hw e r eb a s e do f fm u t u a li n d e p e n d e n ta n dc o n t i n u o u sd e m a n d ，h a v eb e e n u n a b l et om e e to r d e r sf o rd r i l l i n gc o m p a n i e sb i d d i n gr e q u i r e m e n t s a c c o r d i n gt ot h ea c t u a l i t y s i t u a t i o n so fg r e a ti n v e s t m e n t 、s t o c h a s t i cu n c e r t a i n t ya n dd i f f i c u l tm a n a g e m e n to fo i ld r i l l i n g m a t e r i a l sc o n s u m p t i o n , t h eo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw a sp r o p o s e db yu s i n gt h ec o n c e p to f b i l lo fm a t e r i a li ne r ps y s t e m c o m b i n i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fo i l d r i l l i n gm a t e r i a l s c o n s u m p t i o n , t h eo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw a sp r o p o s e dt oo p t i m i z ep u r c h a s i n g ，c o n t r o l i n v e n t o r ya n dr e d u c em a n a g e m e n tc o s t s m a j o rw o r k sa n di n n o v a t i o n si n c l u d i n g ： ( 1 ) t h ew h o l em o d e lo fo i ld r i l l i n gb i l l o fm a t e r i a l sw a sp r o p o s e d b a s e do nt h e i n t r o d u c t i o no ft h ec o m p o s i t i o no ft h et r a d i t i o n a lb o m ，t h em e a n i n ga n dn e c e s s i t yo ft h e i n t r o d u c t i o no fd r i l l i n gp r o d u c t i o nb o mm o d e lt oo p t i m i z et h em a n a g e m e n to fd r i l l i n g m a t e r i a l ss u p p l i e sw a si l l u s t r a t e d a n dt h ew h o l e m o d e lo fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a l sw a s p r o p o s e df r o mb o t hs t r u c t u r ec o m p o s i t i o na n dq u a n t i t yc a l c u l a t i o ni nt h ep a p e r ( 2 ) t h ec o n s t r u c t i o nm e t h o d so ft h es t r u c t u r em o d e l so fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a l sw a s p r e s e n t e d a c c o r d i n gt ot h eu s a g ea n dr e l a t i o n s h i pa m o n go i ld r i l l i n gm a t e r r i a l s ，t h et r e e s t r u c t u r em o d e lo fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a l sw a sc o n s t r u c t e du n d e ro i ld r i l l i n gs e q u e n c e o r d e ra n dd r i l l i n gm a t e r i a l s b a s e do na n a l y z i n gt h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so fd b o m ，t h e f o r m a l i z e dd e f i n i t i o nt od b o mw a sg i v e ni nt h ep a p e r t h es t r u c t u r em o d e l sn o to n l yc l e a r l y d e s c r i p t e dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nd r i l l i n gm a t e r i a l s ，b u ta l s oe m b o d i e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f d r i l l i n gp r o d u c t i o na n dm a t e r i a l sc o n s u m p t i o n ( 3 ) t h ec e r t a i n t yq u a n t i t ym o d e lo fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw a sp r o p o s e d b a s e do n t h er e u s a b l ec h a r a c t e r i s t i c so fo i ld r i l l i n gm a t e r i a l s ，t h ec a l c u l a t i o no fq u a n t i t ym o d e lo fo i l d r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw a sp r e s e n t e di nt h ep a p e rb yu s i n gt h em e t h o do fs t a g ec a l c u l a t i o no n o i ld r i l l i n gs e q u e n c eo r d e r t h em e t h o dh a sb e e ni m p r o v e dt h eq u a n t i t ym o d e l so ft r a d i t i o n a l m a n u f a c t u r i n gb o m a n dw o u l d a p p l yt ot h eb o m o fr e u s a b l em a t e r i a l s ( 4 ) 1 1 1 eu n c e r t a i n t yq u a n t i t ym o d e l so fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw e r ep r o p o s e d t a k i n g t h eu n c e r t a i n t yq u a n t i t yo fo i ld r i l l i n gm a t e r i a l sc o n s u m p t i o nc a u s e db yt h ec o m p l e x i t yo ft h e u n d e r g r o u n de n v i r o n m e n ti nt h eo i ld r i l l i n gp r o d u c t i o np r o c e s s ，t h es t o c h a s t i cq u a n t i t ym o d e l m 英文摘要 a n dt h ef u z z yq u a n t i t ym o d e lo fo i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a lw e r ep r e s e n t e di nt h ep a p e rb y u s i n gt h em e t h o d so ft h ee x p e c t a t i o no fl o s sa n df u z z ym a t h e m a t i c sr e s p e c t i v e l y t h em o d e l a n dm e t h o d sm a yb ea p p r o p r i a t et oe x p a n dt h ea p p l i c a t i o no fb o m k e y w o r d s ：o i ld r i l l i n g , b i l lo fm a t e r i a l s ，o i ld r i l l i n gb i l lo fm a t e r i a l s ，s t r u c t u r em o d e l ， q u a n f i 够m o d e l t y p eo ft h e s i s ：b a s i ca p p l i c a t i o nr e s e a r c h 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：她 日期：盘咖箩 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：触 导师签名：盔蛆 日期t # o 乡i 日期： - 莎 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) 。 第章绪论 第一章绪论 1 1 i问题的提出 1 1 1 研究背景 从地质普查到区域勘探再到决定开发，石油勘探开发各个阶段都离不开钻井。石油 钻井是石油勘探和开发的重要环节，是一项规模大、资金密集、施工技术复杂的高风险 系统过程，需要花费大量的人力、物力和财力，每口井总成本少则几十万元，多则几千 万元甚至上亿元。在如此高额投资中，材料及设备物质消耗占到工程造价的5 0 以上， 例如渤海q k i7 2 油田钻井材料占整个项目钻井成本的5 4 。钻井物料作为油田勘探开 发的主要生产工具，其成本控制的好坏直接影响着石油钻井的生产成本 1 - 2 1 。 在石油石化企业进行内部重组改制后，我国石油系统格局发生重大改变，钻井企业 已由油田内部单位变成了独立的市场主体，作为乙方承接油田的工程技术服务。油田公 司与钻井、炼油化工等工程技术行业的这种甲乙方独立生存发展的格局使得国内钻井企 业面临着巨大的风险和挑战。钻井企业应转变观念，牢固树立市场竞争意识，分析现有 物料管理中存在的问题，引入科学有效的现代化管理方法加强对钻井成本的分析和控 制，优化钻井物料管理，科学计划采购，合理控制库存，降低钻井物料的库存量和风险 性，以提高钻井效率，强化企业管理，提高钻井企业竞争力。分析钻井企业物料管理现 有状况发现： 首先，钻井物料种类多、专业性强、价值昂贵，且价格逐年上涨，使得企业物料成 本高居不下。钻井生产过程中所使用的材料、器具等物料种类繁多，包括钻头、钻杆、 钻铤、套管、泥浆等，这些物料专业性强、技术要求高，为适应未来市场变化和技术发 展要求，往往还需要引进国外先进的钻井装备和工具，这就导致钻井物料具有种类多、 价值昂贵、专业性强等特点。在外部市场竞争激烈，生产物料价格逐年上涨的情况下， 其价格降压的空间越来越小，给石油钻井企业生产经营带来了巨大压力，因此钻井物料 供应管理成为企业控制成本的关键，科学有效的物料供应管理方法对企业生产经营起着 非常重要的作用。 其次，钻井物料消耗具有不确定性和风险性，企业物料管理难。石油资源埋藏在地 下，油气的勘探、开发、保存、储运等工作十分复杂，钻井企业主要的生产业务是一线 作业，作业队野外工作，分布地域辽阔，作业现场情况复杂多变，地理环境和气候条件 以及设备故障等现场问题存在大量未知因素。这就令钻井生产及钻具消耗存在很大的不 确定性，物料管理困难，因而，选择科学有效的管理方法就显得十分必要。 最后，现有钻井企业物料管理模式导致物料供需不平衡，造成物料积压、资金占用， 企业成本增加，生产运作效率低下。现有石油钻井企业e r p 系统通常是以财务管理为重 点和核心，而物料管理并没有真正应用e r p 物料需求计划中相关需求的理念，一般是根 西安石油大学硕士学位论文 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，以单井成本来确定 企业的钻井物料需求的，没有考虑到物料之间的相互关系和物料供应的优化，是一种相 互独立的、连续需求型的管理模式。这种模式在一定程度上造成物料供需的不平衡，导 致库存结构不合理，物料积压，资金占用，增加企业成本，降低生产运作效率。石油钻 井企业应权衡供需，采用科学合理的物料管理方法，实现钻井物料的按需供应，以适应 市场竞争环境下订单式钻井企业发展需要。 1 1 2 物料供应管理的一般方法 a 传统的库存管理方法制造业中应用的传统库存管理方法很多，其中订货点 方法是最基本的。 订货点法也称为安全库存法，始于2 0 世纪3 0 年代。对于某种物料或产品，由于生 产或销售的原因而逐渐减少，当库存量降t l 毛n 某一预先设定的水平时，即开始发出订货 单( 加工单或采购单) 来补充库存，直至库存量降低到安全库存时，发出订单所定购的 物料或产品刚好到达仓库，以补充前一时期的消耗，该水平为订货的数值点，即称为订 货点【3 1 。 订货点法在计算订货点之前一般要进行a b c 分类，它是采用统计方法控制库存， 确定订货点的库存管理方法。其目的是在需求不确定的情况下，为了保证供应而将所有 的库存项目都留有一定的库存储备，一旦库存储备低于预先规定的数量，订货点就立即 发出订货单要求补充库存。对每项库存项目来说，订货点都要分别加以确定。确定的依 据是库存补充周期内的预测需求量及实际需求量超过预测量的概率。为了补偿预测上的 误差，在订货点法中均设有安全库存，安全库存的大小由以往的需求情况和希望达到的 供应率决定。当库存消耗到达订货点时，库存计划员就应发出订单，同时消耗继续发生， 当库存消耗到安全库存点，恰好是计划到货入库时刻，使库存量又得到补充。从发出订 单到计划到货进入库存的一段时间即为提前期【4 】。图1 1 表示了订货点方法的库存控制 过程。 数量 订货点 安全库存 l 提前期 图1 - 1 订货点法 2 时间 第一章绪论 订货点方法的计算公式如下： 订货点库存= 安全库存+ 前置期库存 前置期库存= s t 货提前期幸日均销量( 需求率) 订货点法对库存进行计划与控制时具有一定的前提假设p j ： ( 1 ) 订货点法假定库存项目的需求率是常数，即库存消耗是连续稳定的。 ( 2 ) 订货点法对每项库存设立一个固定的安全库存，而不考虑需求的变化与库存项 目之间的联系。 ( 3 ) 订货点法假定订货提前期是常数，而不计需求期的变化。 从以上讨论可以看出，订货点库存控制模型本身具有一定局限性： ( 1 ) 订货点方法面向的是相互独立的需求项目。即订货点法不考虑物料项目之间的 关系，每个项目的订货点是各自独立确定的。然而，对生产库存，如原材料、坯料、零 件、组件和部件等，它们的需求量和需求期是相互牵制的，各项物料必须配套。如果对 各项物料分别独立地进行预测和订货，就会在装配时发生物料数量不匹配等问题，导致 库存结构不合理，出现库存积压和短缺情况。 ( 2 ) 订货点方 圭很定库存项目的需求是连续的。按照这种假定，认为需求相对均匀， 库存消耗率稳定。而在制造业中，由于生产过程中的批量需求，对产品零部件的需求恰 恰是不均匀、不稳定的，库存消耗是离散、阃断的。显然实际生产中，对于多数物料连 续需求的假设是不成立的。 ( 3 ) 库存消耗之后应立即补充。按照这种假定，当物料库存量低于订货点时，则必 须发出订货，以重新填满库存。当需求是问断时，这样做并不合理，在实际需求发生之 前就有大批存货放在库里，造成库存积压，资金占用。 ( 4 ) 无法很好的解决何时定货的问题。“何时订货一被认为是库存管理的一个大问 题。订货点法是根据以往的平均消耗来确定需要时间，指出订货时间，但是对于不连续 的非独立需求来说这种平均消耗率的概念是毫无意义的。 b 物料需求计划方法6 0 年代中期，物料需求计划( m 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 gm r p ) 被设计用于有效解决制造业库存管理中如何实现在正确时间，接正确 数量得到所需的物料这难题 6 1 。m r p 是一种提供物料计划及控制库存，决定订货优先 度，确定物料需求的准确时间和数量的库存计划与控制管理模式它较好地协调了生产 库存与需求，解决了库存与资金占用的矛盾。 物料需求计划根据市场需求预测和顾客订单制定产品的生产计划，按照产品结构清 单和库存状况，以最后完工日期为计划基准来倒排计划，按时间段确定不同时期物料需 求。m r p 基于两个重要概念，即独立需求和相关需求。其中，独立需求是指需求量和需 求时间由企业外部的需求来决定，其需求变化独立于人们的主观控制能力之外，因而其 数量与出现的概率是随机的、不确定的、模糊的，需要企业进行预测。例如，客户订购 的产品、科研试制需要的样品、售后维修需要的备品备件等；相关需求是指需求数量和 西安石油大学硕士学位论文 需求时间与其他的变量存在一定的相互关系，可以通过一定的数学关系推算得出，故称 之为非独立需求或相关需求。这种需求的相关性可能有两种，一种是纵向的，即由上一 级的需求项目推出下一级需求项目，它是根据物料之间的结构组成关系由独立需求的物 料所产生的需求。另一种是横向的，例如，随同产品发货的附件等。生产中的库存项目 大部分是原材料、零部件、组件，这些项目的需求都属于相关需求项目，它们的需求量 与需求期不是靠预测而是通过最终产品的需求推算出来的。 m i 冲的基本任务是：根据产品的定单及销售预测的资料编制主生产计划，这是按时 间周期表示最终产品的生产计划( 即独立需求) ；然后利用物料清单查明为生产这些产 品所需要的物料项目( 包括原材料、零部件等) 的需求数量和需求时间( 即相关需求) ， 再查询现有的库存量与已订购或已投产的订货量，根据物料的需求时间和订货或生产周 期来确定其开始订货或生产的时间，最终编制零件的生产计划和采购计划。m r p 以主生 产计划、物料清单和库存信息为基本输入资料，编制物料需求计划，输出为分段时间的 采购计划( 即采购定单) 和制造计划( 即生产定单) 。他们之间的逻辑流程关系见图1 2 。 图卜2m r p 逻辑流程图 对比传统的库存理论我们发现物料需求计划方法主要有以下的特点： ( 1 ) 提出了独立需求和相关需求的概念。对于一个相对独立的企业而言，其产品是 独立需求变量，因为其需求的数量与需求时间一般是无法预先精确确定的，只能通过一 定的预测方法得出，而生产过程中的在制品以及原材料的需求，则可以通过产品的结构 关系和一定的生产比例关系准确确定。 ( 2 ) 引入了物料清单的概念。物料清单反映了产品物料间在结构和数量上的关系。 m i 冲主要通过物料清单将物料的独立需求和相关需求联系起来。物料清单的应用非常广 泛，是生产中各个环节的基础，是e r p 系统中最真实和关键的数据来源。 4 第一章绪论 ( 3 ) 通过时间分段和提前期提高需求时间的准确性和可靠性。物料需求计划理论下， 库存物料的消耗是离散的、不确定，m r p 通过时间分段和提前期，按产品的生产周期和 计划的控制精度要求而确定时间分段，根据物料的需求时口j 和订货或生产周期柬确定开 始生产或订单下达日期。时问分段是计划生产和管理需要的必要因素，采用时间分段记 录库存状态，不但清楚地指明了需求时间，也大大降低了库存，为计划的准确性、可靠 性提供了保障与支持。 m r p 适应市场经济需要，体现了以需定产的特征，主要用于离散性、相关性需求的 物料库存控制与采购管理。 1 2 研究意义及目的 1 2 1b o m 的重要性 按照企业资源计划( e n t e r p r i s er e s 0 1 1 r c cp l a n n i n ge r p ) 的基本原理，物料清单( b i l l o f m a t e r i a lb o m ) 一般指的是产品b o m ，是产品结构的描述文件。在制造业e r p 中， 产品的b o m 组成呈现一种树状结构，表示零部件之间的所属装配关系和数量， b o m 贯穿于产品的全生命周期，对企业有效实施e r p 起着关键作用。从数据管理 角度分析，b o m 是产品数据管理的基础，企业e r p 系统是以b o m 为信息细带来实现 其信息化建设目标的；从b o m 的使用角度来说，不同的部门和系统都为不同的目的使 用b o m ，每个部门和系统都从b o m 中获取特定的数据；从生产计划的制订角度分析， b o m 是企业生产、采购、销售和库存管理等各项计划制定的依据和基础数据来源。b o m 在e r p 中的基本结构关系如图1 3 所示。 围1 1 3b 删在e r p 系统中的结构差系 在制造业中，产品物料清单列出构成最终产品或装配件的所有部件、组件、零件等 的组成、装配关系和数量要求。m r p 决定主生产计划项目后，利用b o m 和库存信息动 态确定生产这些产品所需要的物料项目及其净需求量即确定需要哪些自制件和外购件， 需要多少，何时需要，标准用料与实际用料的差异分析。由此可以看出，b o m 是e r p 系统中m r p 的主要输入信息之一。物料需求计划要正确计算出物料需求的数量和时间， 5 西安石油大学硕士学位论文 特别是相关需求物料的数量和时间，首先要使系统能够知道企业生产制造的产品物料清 单。物料清单是e r p 系统进行物料库存控制，实现有计划、优化的物料采购与库存管理 思想的核心，在e r p 中起着关键的作用。 研究石油钻井企业e r p 系统物料清单构造方法，辅助钻井企业采用物料需求计划方 法对钻井物料进行优化管理，其主要原因有以下几点： ( 1 ) 现阶段，钻井企业在石油系统格局中作为乙方独立参与市场竞争，承接甲方油 田公司的工程技术服务，按照甲方提出的不同钻井要求组织设计生产，这就导致钻井企 业准确预测甲方个性化需求困难，生产周期不固定。为此，钻井企业应转变观念，牢固 树立市场竞争意识，采用投标订单方式进行企业生产经营管理。引入e r p 物料清单概念 和方法，采用m r p 进行石油钻井企业物料供应管理i 充分考虑到钻井企业的订单式离 散型生产需求特征。 ( 2 ) 在钻井生产过程中，根据地层情况分多次开钻进行，不同井段和地层，按强度 计算设计选择不同的钻头、钻具、套管、钻机设备、钻井液和其他主要辅助材料消耗等， 这些物料的使用和消耗具有其相关性。将钻井施工过程中物料的使用及物料之间的关系 与传统制造业产品b o m 进行对比，可相应地构造出钻井物料清单( d r i l l i n gb i l lo f m a t e r i a ld b o m ) 。d b o m 的合理构建，能够将钻井生产中物料的独立需求和相关需求 有效联系起来，为钻井企业后续物料需求计划奠定基础。 ( 3 ) 由于钻井生产工艺特点，钻井物料使用和消耗具有可重复使用性和消耗不确定 性，钻井物料的使用及物料之间的关系与传统制造业产品设计物料的使用及物料之间的 关系在结构和数量上既有联系，又有区别，钻井物料清单与制造业b o m 的结构和数量 模型有所不同。为此，需要针对钻井企业物料使用和消耗特点，构建适合于钻井企业的 b o m 模型。 1 2 2 石油钻井物料清单研究意义及目的 论文主要从生产计划的制订角度，考虑钻井物料清单在辅助企业采用物料需求计划 进行物料供应优化管理方面的作用。 在钻井e r p 系统中，钻井企业首先根据甲方油田公司订单需求制定相应的钻井生产 计划，按照钻井生产计划和设计部门编制的钻井设计方案，构建相应的石油钻井物料清 单，并据此定额编制投标预算，然后根据物料清单、钻井生产计划和库存情况编制钻井 施工过程中物料和材料供应的物料需求计划，最后根据物料需求计划安排采购计划和生 产作业【7 1 。钻井物料清单将钻井物料独立需求和相关需求有效联系，为钻井m r p 计算提 供基础数据，实现采购与库存科学优化管理。根据上述流程可构造出相应的石油钻井 m r p 逻辑流程图，如图1 4 所示。 论文探索和采用具有先进管理思想的e r p 物料清单的概念和方法，通过构建相应的 石油钻井物料清单，应用相关需求的理念，为实现有计划、优化的采购与库存管理提供 6 第一章绪论 高效可靠的依据，加强对石油钻井物料的管理与控制，以达到优化钻井企业物料供应管 理，缩短钻井周期，控制成本，提高效益的目的。论文主要的研究意义在于： ( 1 ) 石油钻井物料清单的构建，从理论和工程应用上对b o m 研究和钻井物料供应 优化管理研究进行有益探索和补充完善，为有效实旋钻井企业资源计划系统的奠定基础， 提高企业的现代化管理水平。 图1 - 4 石油钻井企业m r p 逻辑流疆圈 ( 2 ) d b o m 的数量模型有效将传统制造业b o m 的概念和石油钻井过程中物料使 用消耗的特点相结合，从两个层面上对b o m 数量模型进行改进，分别构造可重复使用 的d b o m 数量模型和d b o m 的不确定性数量模型。d b o m 数量模型的构建能在一定程 度上克服传统b o m 的局限性，扩大b o m 的应用范围。 ( 3 ) 石油钻井物料清单的构建，为钻井企业物料供应管理探索新的方法，使以相互 独立和连续需求为基础的钻井物料供应管理方式，转化为基于独立需求和相关需求的物 料需求计划的库存计划与控制管理模式。钻井物料需求计划根据钻井设计所反映各钻井 物料之间的相关需求对钻井物料进行优化管理，合理控制库存，缩短供货周期，节约成 本，实现钻井物料的按需供应，能够更好地适应市场竞争环境下订单式钻井企业发展需 要。 ( 4 ) 钻井物料清单能充分有效地辅助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，帮助科学优化企业物料供应管理，降低钻井物料的库存量和风险性，对 提高钻井效率、加大钻井企业竞争力、强化企业管理有着重要的作用。 1 3 研究现状 1 3 1 钻井物料供应管理研究现状 目前在钻井物料供应管理方面的研究主要从三个方面展开： 7 西安石油大学硕士学位论文 a 库存优化管理方面在库存优化方面，多是将库存论应用于石油行业库存管 理当中。吴有才，李小艳在石油企业物料管理的问题方面，依据油田实际情况，以a b c 控制法和运筹学原理为理论基础，将需求为连续型的随机存储模型运用于油田材料库存 管理中；周国尧针对上海石化股份有限公司现有库存量大，结构不尽合理问题，提出根 据a b c 分类法进行物料分类，以确定库存管理的重点项目，随后对各库存项目采用连 续观测库存控制系统法建立库存管理模型，确定合理库存总量，最后对物料进行集中采 购统一储备瞵j 。 这种库存管理方式对产品的需求是以调查统计资料和经济信息为依据，从需求的历 史、现状及规律性出发，预测未来的需求发展情况的，这种方式既不适应市场竞争环境 下投标订单式的钻井要求。另外，这种库存优化方法假定库存项目需求是相互独立和连 续的，这对最终产品和备品、备件等项目是适宜的。然而，在钻井实际生产中，物料需 求周期不固定，属于离散需求，且各物料之间需求数量和时间是相互关联和牵制的。采 用上述方法需求预测的时间一般较长，风险性较高，很容易出现积压和缺货，库存结构 不合理等现象，导致库存计划与控制失效。 b 应用管理信息系统系统方面石油钻井物料管理信息系统的研究多集中在 运用信息技术构建相应的管理信息系统，使管理人员能方便的随时获取有关信息方面。 吴汉娟，王亮针对石油钻井企业物料管理存在的问题，开发出一套物料管理信息系统。 该系统由企业设备、材料数据库及物料管理信息查询与监督系统组成。系统规范了钻井 企业物料管理业务流程，实现了物料管理数据的采集、存储、计算、分析的自动化，保 证了物流、资金流和数据流的畅j l 厦t g 。邓秋生以塔里木油田钻井物料单件管理系统为背 景，采用了摩托罗拉企业移动业务解决方案作了相应改进，以该方案提供的先进自动识 别技术和无线网络技术，首先建立起精确、实时的钻井物料库存信息，然后在精确库存 信息基础上实现自动产生发料信息l l o j 。 信息系统研究开发则主要是方便企业工作人员对物料管理数据的采集，及时准确的 获得，存储与分析，实现钻井物料供应的一般业务信息管理，并未对钻井物料供应的优 化管理进行研究。 c 应用企业资源计划系统方面油田钻井企业将具有先进管理思想的企业资 源计划系统应用于钻井物料供应管理中，如杨振勇，孙建峰所提到胜利油田使用的e r p 系统、吴红樱在克拉玛依钻井公司e r p 项目分析中所提到的e r p 系统和长庆钻井工程 总公司采用的柔性企业资源计划( f e r p ) 系统通常是以财务管理为重点和核心，与各 专业系统之间实现无缝连接，达到“三流合一 i l 卜1 2 j 。 现有钻井企业采用的e r p 系统主要都是从财务管理、供应商管理和库存管理等方面 实现信息的集成，而物料管理并没有真正应用e r p 物料需求计划中相关需求的理念，一 般是根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，以单井成本 来确定企业的钻井物料需求的，没有考虑到物料之间的相互关系和物料供应的优化，是 8 第一章绪论 一种连续需求型的管理模式。这种模式必然在一定程度上导致物料的积压，库存结构不 合理，资金的占用，增加企业成本，降低生产运作效率。 1 3 2b o m 研究现状 b o m 是系统中重要的基础数据，它几乎与企业中的所有职能部门都有关系，e r p 系统中b o m 构造的好坏，直接影响系统的处理性能和使用效果。因此，根据实际环境， 灵活地构造b o m 是十分关键的。 b o m 最早是作为可被计算机识别的产品结构出现的，当时是为了满足m r p 计算的 需要，作为p d m m r p 系统的一个模块产生并发展的。自从1 9 8 8 年，g a r w o o dd 提出 b o m 的概念后，人们逐渐开始把它作为一个独立的研究领域进行研究 1 3 1 。 自2 0 世纪9 0 年代以来，随着企业信息化进程的深入，以及计算机辅助设计、计算 机网络和关系型数据库等相关领域技术的发展，物料清单构造的研究也逐步向纵深层次 延伸。从以设计物料清单( e n g i n e e r i n gb i l lo fm a t e r i a le b o m ) 和制造物料清单 ( m a n u f a c t u r i n gb i l lo fm a t e r i a l m b o m ) 为代表的物料清单视图构架分化【1 4 1 ，到以波 音公司为首发起从单一产品数据源( s i n g l es o u r c eo fp r o d u c td a t as s p d ) 为代表的数 据清单构架整合；从基于数据库的数据存储方式【l5 1 ，到基于x m l 的数据存储方式；从 基于c s 的运行模式，到基于w e b 的运行模式1 1 6 】，b o m 已经成为企业信息化技术中最 活跃的研究领域之一。 近年来，国内外专家学者分别从简化复杂的产品结构b o m 以解决产品多样化的计 划和控制1 7 1 、面向用户环境的基于属性变量的b o m 自动生成方法【1 8 9 1 、基于w r e b 的动 态b o m 管理、复合式b o m 构造方法【2 0 】、可定制产品b o m 的模型【2 1 1 、表达产品族的 通用b o m 2 2 】等多方面对b o m 的模型和描述方法进行了深入的研究，使e r p 系统能更 有效地应用和进一步适应国内企业管理的特色和需要。 e r p 源于制造业，对制造业b o m 模型从各方面都有较为深入的研究【2 3 讲】。e r p 作 为一种先进的管理模式，在国内外众多企业中得到了广泛的应用。其的应用领域早已经 超越了离散制造行业，而扩展到如航天航空航海业、煤炭业、电力、石油等领域【2 5 - 3 2 。 因此，b o m 在不同行业的应用研究也随之展开。 在石油钻井业，信息科学与技术的发展极大地推动着石油工业的前进。钻井信息应 用技术近些年也已经有了很大的进步，主要是利用计算机信息技术对油田开发过程的数 据进行汇总、整理、分析实现基地与现场信息共享与互动，以缩短中间环节，提高生产 效率，降低生产成本。而应用e r p 系统，通过科学构造钻井物料清单模型，为m r p 运 算、库存管理、成本计算、采购计划提供可靠数据，从而提高企业信息化系统运行性能， 降低企业运营成本，这方面的研究相对较少。李炎将科学的m r p 物料管理思想引用到 钻井行业，通过物料的需求规划和库存控制两条主线提出基于m r p 思想的钻井物料需 求规划和控制，即d m r p 。其中有少量内容是针对钻井企业的生产特点、钻井物料组成 9 西安石油大学硕士学位论文 和特点厂构造钻井物料清单( d b o m ) 及展开算法的。杨思湘、王君在石油钻井企业 物料管理系统的研究一文中引入钻井物料清单的概念，科学分析了钻井过程中物料清 单的复杂性，采用参数化配置、流程化管理和添补表项等方案，解决了钻井过程中物料 清单的参数化、多变性和可重用物料等管理问题。但这两篇文献关注的是d b o m 设计过 程中如何构造合理的b o m 结构模型及完成对产品结构遍历和分解的高效便捷算法，均 未对d b o m 的数量模型做出讨论。 关于b o m 的数量模型的研究，制造业产品零部件等物料是装配在产品上，不能用 于其它产品，并且其使用数量基本是确定值。夏鑫等人针对煤炭企业生产特点，分别设 计了煤炭企业e r p 系统中作业b o m 的结构模型和数量模型。其中基于神经网络的b o m 数量模型是根据煤炭企业影响物料消耗因素的特点，应用神经网络模型确定不同生产条 件的物料消耗量。然而，钻井生产是一个多阶段生产过程，各阶段之间是一个线性关系， 它们不能并发处理和相互颠倒，相同型号物料在钻井过程中的不同阶段是可以重复使用 的，并且由于油气藏深埋于地下，而不同地区的地质条件、地理环境复杂多变，使钻井 物料的损耗存在较大的不确定性和风险性。由于钻井企业生产多阶段性及物料消耗可重 复性和不确定性的特点，制造业b o m 数量模型及煤炭业基于神经网络的b o m 数量模 型计算方法并不适用于钻井物料清单的数量模型。 将钻井设计物料的使用特点及物料之间的关系与传统制造业产品设计物料的使用及 物料之间的关系进行对比，可以看出两者既有联系，又有区别。在结构上，将一口井看 作虚拟最终产品，在钻井生产过程中，一口井钻井物料的消耗可相应的由钻井设计所形 成的钻具组合、套管组合、钻井液和其他主要辅助材料消耗等来确定。通过将这口井钻 井过程中所使用的各种材料，按照一定的方式，可相应的构造出类似于e r p 中物料清单 的相应的钻井过程中的物料清单( d b o m ) 。在数量上，由于钻井生产过程自身特点，其 物料使用与传统制造业存在不同，钻井物料在使用过程中存在一个重复使用和消耗不确 定的问题，所以d b o m 的数量模型与传统制造业b o m 表中数量确定的算法也不相同。 对比传统制造业产品b o m ，对d b o m 的组成结构与特点进行针对性地研究，是保证钻 井企业成功实施e r p ，优化钻井企业物料供应管理、控制成本、提高效益的关键所在。 1 4 研究内容 论文将e r p 系统中b o m 的概念和石油钻井过程中物料使用消耗的特点有效结合， 根据物料使用的相关性、可重复性、物料消耗不确定性等特点，构造出相应的钻井物料 清单( d b o m ) 结构模型，并在此基础上分别从两个层面上对传统制造业b o m 数量模 型进行了改进：一是提出了物料可重复使用的d b o m 数量模型，二是根据石油钻井物料 消耗的不确定性特点，研究构造了不确定条件下钻具组合d b o m 的数量模型。当损耗量 为概率分布条件下，分别采用期望值和渴望水平原则方法，构建石油钻井物料清单的随 机数量模型；当损耗量为模糊数值时，运用模糊数学和期望值方法，建立损耗数量为模 1 0 第一章绪论 糊数的石油钻井物料清单的模糊数量模型。论文主要研究内容包括以下几个方面： ( 1 ) 按照钻井计划和设计部门编制的钻井设计方案，针对钻井生产和物料组成特点 构造钻井物料清单的结构模型。在d b o m 的设计构造中为了结构清晰、设计方便和有效 管理，相应的引入虚项，这些虚项是本次钻进过程中所使用的多个具体型号相应钻具的 总称。d b o m 结构中的上下层父子节点之间不是零部件之间的装配关系，是一种包含关 系。 ( 2 ) 在d b o m 的结构模型基础上，考虑到钻具组合中物料可重用的特殊性，按钻 井开次分阶段