（计算机应用技术专业论文）基于agent的石油钻井erp钻具需求计划系统研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专业： 硕士生： 指导教师： 基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统研究 计算机应用技术 李俊锋( 签名) 方明( 签名)笨 一界 摘要 针对石油钻井企业钻具管理中因钻具库存量大、种类多、价值高而导致的管理难度 大、成本高的现状，指出石油钻井企业实施钻具需求计划系统的必要性。通过制造业物 料需求计划理论和a g e n t 技术的引入，提出研究开发基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需 求计划系统，为实现钻井企业钻具有计划的、优化的采购与库存管理提供理论依据。论 文所作的研究工作主要包括以下几个方面： 1 分析了石油钻井企业钻具管理的现状和m r p 发展现状，说明了利用制造业物料 需求计划理论优化石油钻井企业钻具需求计划的必要性。 2 分析讨论了制造业物料需求计划理论，基于钻具可重用的特点，提出了石油钻井 企业的钻具物料清单( d t b o m ) 和钻具需求计划的计算模型，为m r p 方法在钻井企业 钻具管理中的有效应用奠定了基础。 3 分析讨论了a g e n t 技术的特性，利用a g e n t 的技术和方法，将系统中相关的模块、 组建构造为相应的软件a g e n t ，并提出了基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统 软件体系结构，使系统具有相应的适应性和自主性。 4 对基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统按功能结构进行了设计，给出 了主要的功能结构图，数据库设计实体关系图。 5 采用c s 模式和三层技术，基于v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 开发工具开发实现了相应的 软件系统，并详细叙述了系统实现过程中基于编码的t r e e v i e w 控件节点生成算法等关键 技术。 本系统的研究与开发，为钻井企业钻具管理有效实施e r p ，降低钻具库存，节约成 本，辅助钻具优化管理，提高企业管理水平和信息化建设水平，提供了有力的支撑手段 和方法。 关键词：企业资源计划；物料需求计划；钻具物料清单；钻具；软件a g e n t 论文类型：应用基础研究 英文摘要 s u b j e c t ：t h es t u d yo nd r i l l i n g t o o l sr e q u i r e m e n t sp l a n n i n gs y s t e mo fo i l d r i l l i n ge r p b a s e do na g e n t s p e c i a l t y ： c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ：l i j u n f e n g ( s i g n a t u i n s t r u c t o r ：f a n gm i n g ( s i g n a t u a b s t r a c t b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h el a r g em o c ka n dh i g hc o s to fd r i l l i n gm a t e r i a l s ，w h i c hm a k e m a n a g e m e n to fo i l - d r i l l i n ge n t e r p r i s ed i f f i c u l t ，t h i sd i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r dt ot h en e c e s s i t y o ft h eo i l - d r i l l i n ge n t e r p r i s eb yc a r r y i n go u tt h ed r i l l i n g t o o l sr e q u i r e m e n tp l a n n i n gs y s t e m ， a n dt h ea g e n tb a s e dd r i l l i n g - t o o l sr e q u i r e m e n t sp l a n n i n gs y s t e mo fo i l - d r i l l i n ge r pb yt h e m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n go fm a n u f a c t u r i n ga n dt h et e c h n o l o g yo fa g e n t ，i ta l s op r o v i d e s t h e o r e t i c a lb a s i st or e a l i z et h ep l a n n e dp u r c h a s ea n do p t i m i z e ds t o c km a n g e m e n t r e s e a r c h w o r ki nt h i sd i s s e r t a t i o nm a i n l yi n c l u d e ss e v e r a la s p e c t sa sf o l l o w s ： 1 t h ep r e s e n ts i t u a t i o no fo i l - d r i l l i n ge n t e r p r i s et o o l sm a n a g e m e n ta n dt h ed e v e l o p m e n to f m r pa r ea n a l y z e di nt h i sd i s s e r t a t i o n i ta l s od e c r y p t st h en e c e s s i t yo fo p t i m i z et h ed r i l l i n g t o o l sr e q u i r e m e n tp l a n n i n go fo i l - d r i l l i n ge n t e r p r i s e ，b yu s i n gt h em a t e r i a lr e q u i r e m e n t p l a n n i n gt h e o r yi nm a n u f a c t u r i n g 2 t h em r po fm a n u f a c t u r i n ga r ea n a l y z e d ，d t b o ma n dc o m p u t i n gm o d e lo fo i l - d r i l l i n g e n t e r p r i s ea r ep r o p o s e dt op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i so fd r i l l i n g t o o l sr e u s i n gc a l c u l a t i o nb a s e d o nt h ec h a r a c t e r i s t i co fd r i l l i n g - t o o l sr e u s i n gi nt h ed i s s e r t a t i o n 3 t h ec h a r a c t e r i s t i c so fa g e n ta r ea n a l y z e d ，r e l e v a n tm o d e lo fs o f ta g e n ti sc o n s t r u c t e d ， a n dt h e s t r u c t u r eo fs o f ts y s t e mi sp r o p o s e d ，w h i c hm a k e ss y s t e mm o r ea d a p t a b l ea n d a u t o m a t i c 4 t h ed e s i g no ff u n c t i o n a ls t r u c t u r a lf o ra g e n tb a s e dd r i l l i n g - t o o l sr e q u i r e m e n t sp l a n n i n g s y s t e mo fo i l d r i l l i n ge r p i sg i v e n ，t h ed i s s e r t a t i o na l s op r o v i d e sm a jo rp a r a d i g mo ff u n c t i o n s t r u c t u r ea n dd a t a b a s ee n t i t y r e l a t i o nd e s i g n 5 t h i sd i s s e r t a t i o nu s e sc sp a n e r na n dt h r e e - t i r e ds t r u c t u r e ，c o n s t r u c t st h es y s t e mt o r e a l i z er e l e v a n ts o f ts y s t e mb yu s i n gv i s u a ls t u d i o2 0 0 5 i ta l s oi n t r o d u c e st h en o d eg e n e r a t i n g a l g o r i t h mo ft r e e v i e wc o n t r o lb a s e do nc o d i n gi nt h er e a l i z i n gp r o c e s s t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h i ss y s t e mr e d u c et h ec o s ta n dt h er e s t o r eo fd r i l l i n g t o o l s ，a s s i s t a n t t h ed r i l l i n gt o o l sm a n a g e m e n t ，i m p r o v et h ee n t e r p r i s em a n a g e m e n ta n d i n f o r m a t i o n i z a t i o n ，p r o v i d et h ep o w e r f u ls u p p o s ea n dm e t h o d s t oi m p l e m e n te r pf o r t h et o o l s m a n a g e m e n t o f o i l d r i l l i n ge n t e r p r i s e i i i 英文摘要 k e y w o r d s ：e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ，m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g ，d r i l l i n g t o o l sb i l lo fm a t e r i a l s ，d r i l l i n gt o o l s ，s o f ta g e n t t h e s i st y p e ：a 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己在论文中做 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： 豹篁连日期：醴芝：量：z 童 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： 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) 。 缘订熬 丛言一燃堪 第一章绪论 第一章绪论 e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 企业资源计划) 系统是用于改善企业业务流程性能 的一系列活动的集合，由基于模块的应用程序支持，它集成了产品计划、零件采购、库 存控制、产品分销和订单跟踪等多个职能部门的活动，它把管理科学与信息技术相结合， 为企业提供全面的解决方案，增强企业竞争力l l 】，是对企业的所有资源进行计划、控制 和管理的一种手段。m r p ( m a t e r i a lr e q u i r e m e n tp l a n n i n g 物料需求计划) 是e r p 的核心 内容，它将e r p 系统中的各类计划有机地联系在了一起。 1 1 研究的背景 石油钻井企业业务一般分为投标、钻井施工和验收交井。其中，钻井施工又分为钻 前工程、钻进工程和完井工程；验收交井又分为质量鉴定、交接资料、结算等。整个钻 井企业的主营业务流程是一个人员与技术高度密集，集技术、管理与经济等为一体的系 统工程，其业务涉及面广，信息种类多，信息集成、处理复杂程度高。钻井企业的这些 生产特点使得钻并企业管理难度大、经营复杂。特别是对钻井投标预算的准确编制和对 钻井施工过程中钻井物料消耗的科学管理与控制，传统的管理模式、方法和现有钻井企 业管理软件中由于缺乏有效的e r p 管理思想的支持，已不能适应钻井企业发展的需要。 而且，在石油钻井施工过程中使用的钻井器材成本高，消耗的钻井材料数量大，这些钻 井物料的使用消耗情况直接关系着钻井企业的生产成本。传统的钻井企业物料管理是依 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、供应计划等，这种管理方式使得钻井企业物料供应管理往往出现库存量大、库存 积压多、库存物料不合理等状况，已阻碍了市场竞争环境下石油钻井企业的发展。因此， 为适应石油钻井企业管理的需要，探索和采用更先进、更系统的研究理论、管理方法和 先进技术进行石油钻井企业资源计划系统的研究，用信息化改造传统钻井企业，使钻井 企业实现跨越式发展是目前钻井企业信息化建设和发展的趋势。 为了解决石油钻井企业的上述问题，提高石油钻井企业钻具的控制和管理，提高石 油钻井企业的竞争能力，推动石油钻井企业管理和业务的信息化和自动化，石油钻井企 业纷纷开始实施作为企业信息化内容之一的企业资源计戈o ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g ) t 2 , 3 系统。 e r p 系统是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工 提供决策运行手段的管理平台。它集信息技术与先进的管理思想于一身，对现有的业务 进行了重组，整合了企业内部人力、财务、销售、供应、库存、生产计划等的信息，成 为现代企业的运行模式。但是，石油钻井行业不同于一般制造业，加上传统e r p 系统本 身就存在一些弊端，所以在石油钻井企业中实施e r p 需要解决好以下问题： ( 1 ) 传统e r p 系统在系统结构上一般是固定的，缺乏对企业再造工程和业务流程 西安石油大学硕士学位论文 重组的支持。因此，石油钻井e r p 系统需要具有高度的灵活性和柔性，以动态满足企 业业务流程再造的需要。 ( 2 ) 传统e r p 中的各种功能及软件模块，企业在使用过程中，是被动地适应企业 市场及用户要求，缺乏主动根据所解决问题及环境的变化来自我调整系统自身知识结构 和主动求解问题的能力。因此，需要相应地提高石油钻井e r p 系统的智能性。 ( 3 ) 企业实施e r p 系统后，原有已开发运行的相对成熟的系统不宜随便抛弃，因 此，石油钻井e r p 系统应能有效地集成企业中的原有信息系统。 ( 4 ) 目前还没有成熟的关于石油钻井企业e r p 钻具物料m r p 计算的理论和模型， 需要根据石油钻井企业自身特点探索适合自身的计算理论。 因此，为了解决以上问题，使石油钻井e r p 系统更好的为现代石油钻井企业服务， 克服缺点，发挥优势，必须对传统的e r p 系统进行改进。而m r p 是e r p 系统的核心： 是e r p 系统的先驱，是e r p 系统中连接静态数据基础数据和动态作业计划的桥梁，研 究对m r p 的改进直接可以提高e r p 系统的性能。智能化是e r p 系统的发展方向，现在 越来越多的研究采用a g e n t 技术将e r p 系统中的各个功能及软件模块分解转换为任务 a g e n t ，提高和构造具有高可塑性、高适应性和自主性的e r p 系统。为此，本文提出基 于a g e n t 的石油钻井钻具需求计划系统研究课题。 1 2 研究的现状 m r p 自问世以来，经历了相当长的发展过程，这一过程是随着企业管理现代化的不 断推进和企业信息化建设水平的不断提高而发展的。在经历了启动期和发展期以后， m r p 系统在理论上已经很成熟，在应用的实际情况下，也已经基本形成了较完整的模块 设计方法和系统软件1 4 j 。 1 9 7 2 年第一个整合的e r p 系统由德国s a p 推出，经过几十年的发展，现在北美和 欧洲成为最大的e r p 市场。这些地区有极好的有效推广信息技术的基础设施；强大的经 济基础和经济的进一步增长也驱动了新技术的采用；较高的信息技术成熟度和良好的计 算机文化使企业有能力处理复杂的技术问题，这些都为形成广泛的e r p 市场创造了有利 条件。因此在发达国家e r p 被广泛接受，实旌成功率较高。在发展中国家，由于激烈的 商业竞争和来自发达国家大公司的压力，促使他们也积极采用信息技术。然而，信息设 施不足、公司规模小、信息技术经验不够、信息技术成熟度低等因素限制着e r p 系统的 发展，在发展中国家e r p 仍处于早期阶段。总的来说，国内外环境、当前的经济增长情 况、基础设施以及政府的相关政策都影响着信息技术应用和e r p 的实施【5 堋。 到目前为止，m r p i i 软件及管理思想进入我国已经2 0 多年了，实施m r p i i 系统的 企业已经超过8 0 0 家，从企业运行情况看，应用效果很不平衡，可分为三个层次：已经 完全实现了m r p i i 系统的运行；已经运行了系统的核心模块，并实现了m i 冲的闭环运 行：运行了部分模块，实现了模块或局部系统独立运行但尚未实现数据共享。达到第一 2 第一章绪论 层次的企业为数甚少，少数企业达到第二层次基本实现了闭环运行，大多数企业水平处 于第三层。从企业性质看，我国企业应用情况不够理想，实施难度较大，而外资、合资、 独资、乡镇企业的应用效果较好，从企业的实施方式上看，有些企业引进国外m r p i i 软 件，如s s a 、c a s a p 等，有些企业使用国内m r pi i 商品软件，有些企业采用与专业软 件商联合开发方式，还有一些企业采用独立开发方式【9 以o 】。 综观现代企业信息管理系统的发展，特别是生产作业系统的研究和开发，都是以 m r p 为基础发展起来的，以m r p 为核心，在管理理论上通过功能的增强和完善，在软 件系统上通过模块的添加和集成，试图整合企业的所有资源，达到资源共享和优化利用 的目的u l - 1 2 1 。所以，m r p 必须具有好的通用性和智能性，具有优良的模块化结构设计， 这样才能很好的和其他系统集成。 在石油钻井行业，随着企业的发展，m r p 在企业中的作用明显得到重视。但是，在 石油钻井行业不同于一般制造业，许多特性需要进一步探索研究，比如钻具的重用特性， 还没有形成系统化的模型和计算方法。 因此，为了解决上述问题，本文根据石油钻井行业的特点，结合a g e n t 技术，提出 了基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统。 1 3 论文的研究内容与组织结构 1 3 1 论文研究的内容 本论文的研究内容主要是基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统，实现该系 统的关键点是根据制造业中物料需求计划方法抽象出能适用于石油钻井企业的钻具需求 计划模型，并利用a g e n t 技术中的特性来使石油钻井钻具需求计划系统更具适应性、自 治性和更智能化。围绕着这些核心问题，本文的研究工作主要包括以下几点： ( 1 ) 研究企业资源计划理论和物料需求计划理论。 ( 2 ) 研究石油钻井行业中钻具的管理过程，了解石油钻井企业钻具需求的计划过程。 ( 3 ) 研究钻具的特性，结合制造业物料需求计划中的b o m ，提出适合于石油钻井 企业钻具需求计划计算的d t b o m ，给出了计算方法，并给出了数学模型。 ( 4 ) 研究a g e n t 的特性，结合石油钻井e r p 钻具需求计划的计算模型，提出了基于 a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统体系结构和应用模型。 ( 5 ) 根据基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划应用模型，对主要任务a g e n t 进行了设计，给出了主要任务a g e n t 的用例图，并给出了几张主要数据库表的逻辑数据 模型。 ( 6 ) 研究了在实现基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统过程中用到的一种 树节点的生成算法。 3 西安石油大学硕士学位论文 1 3 2 论文的组织结构 结合论文研究内容，本文内容框架如下： 第一章：绪论。介绍了论文的研究背景，为了提高石油钻井企业生产效率，减少库 存，使m r p 系统具有智能化特点，提出了基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系 统；然后，研究了m r p 的发展现状和意义，说明了论文研究的必要性；对本论文的研 究内容进行概括性地介绍。 第二章：石油钻井e r p 钻具需求计划的计算模型。分析了石油钻井企业中的钻具需 求计划，根据制造业中的m r p 理论，提出了适合于石油钻井企业进行钻具需求计划的 d t b o m ，给出了定义和组织结构，提出了数学模型；并分析了几个主要参数，提出了 石油钻井e r p 中钻具m r p 的计算模型，并给出了计算方法。 第三章：基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统体系结构。分析了a g e n t 的 发展和特征，提出了基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统总体结构和应用模型。 第四章：基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统设计。根据基于a g e n t 的石 油钻井e r p 钻具需求计划系统应用模型，按功能对任务a g e n t 进行了设计。 第五章：基于a g e n t 的石油钻井e r p 钻具需求计划系统实现。介绍了软件系统开发 的相关工具，采用三层架构对系统实现进行了阐述，并给出了实现过程中用到的树节点 生成算法的算法思想和实现。 第六章：结论与展望。对本论文的研究内容进行了总结，指出了其价值所在；同时 对论文的后续工作进行了展望。 4 第二章石油钻井e r p 钻具需求计划系统的计算模型 第二章石油钻井e r p 钻具需求计划的计算模型 物料需求计划( m r p ) 过程是一个模拟的过程【l 引。它根据主生产计划、物料清单和 库存记录，对每种物料进行计算，指出何时将会发生物料短缺，并给出建议，以最小的 库存量来满足需求并避免物料短缺。本章首先分析了制造业m r p ，提出了适合石油钻井 行业进行m r p 计算的d t b o m ，并提出了石油钻井e r p 钻具需求计划的计算模型。 2 1m r p 的基本概念 2 1 1m r p 的产生 自1 8 世纪产业革命以来，手工业作坊向工厂生产的方向迅速发展，出现了制造业。 随之而来，所有企业几乎无一例外地追求着基本相似的营运目标，即在给定资金、设备、 人力的前提下，追求尽可能大的有效产出；或在市场容量的限制下，追求尽可能少的人 力、物力投入；或寻求最佳的投入产出比。就其外观而言，为追求利润；就其内涵而言， 为追求企业资源的合理有效的利用。 这一基本目标的追求使制造业的管理者面临一系列的挑战：生产计划的合理性、成 本的有效控制、设备的充分利用、作业的均衡安排、库存的合理管理、财务状况的及时 分析等等。日趋激烈的市场竞争环境使上述挑战对企业具有生死存亡的意义。于是，应 付上述挑战的各种理论和实践也就应运而生。在这些理论和实践中，。首先提出而且被人 们研究最多的是库存管理的方法和理论。人们首先认识到，诸如原材料不能及时供应、 零部件不能准确配套、库存积压、资金周转期长等问题产生的原因，在于对物料需求控 制不好。然而当时提出的一些库存管理方法往往是笼统的、只求“大概差不多”的方法。 这些方法往往是建立在一些经不起实践考验的前提假设之上，热衷于寻求解决库存优化 问题的数学模型，而没有认识到库存管理实质上是一个大量信息的处理问题。事实上， 即时在当时认识到这一点，也不具备相应的信息处理手段。 计算机的出现和投入使用，使得在信息处理方面获得了巨大的突破。 在5 0 年代中期，计算机的商业化应用开辟了企业管理信息处理的新纪元。这对企业 管理所采用的方法产生了深远的影响。而在库存控制和生产计划管理方面，这种影响比 其他任何方面都更为明显。 大约在1 9 6 0 年，计算机首次在库存管理中获得了应用，这标志着制造业的生产管理 迈出了与传统方式决裂的第一步。也正是在这个时候，在美国出现了一种新的库存与计 划控制方法一计算机辅助编制的物料需求计划( 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 ，简记为 m r p ) 。 m r p 的基本原理和方法与传统的库存理论与方法有着显著的区别。可以说，它开辟 了制造业生产管理的新途径。 传统的库存控制理论认为，只有降低服务水平，即降低供货率，才能减少库存费用； 西安石油大学硕士学位论文 或者反过来，要想提高服务水平，就必须增加库存费用。有了m r p ，这种信条已不再成 立。 成功地运用了m r p 系统的企业的经验表明，他们可以在降低库存量，即降低库存 费用的同时，改善库存服务水平，即提高供货率。于是在制造业管理领域发生了一场革 命：新的理论和方法逐步建立，而传统的方式方法则面临着考验，原有的库存管理理论 乃至整个的传统学派的思想都受到了重新评价。 2 1 2m r p 的前提条件和基本假设 目前，人们建立和使用的m r p 系统已经形成了一种标准的形式。这种标准形式包 含着系统运行所依据的某些前提条件和基本假设。 2 1 2 1m r p 的前提条件 第一个前提就是要有一个主生产计划。也就是说，要有一个关于生产什么产品和什 么时候产出的权威性计划。该计划只考虑最终项目，这些最终项目可能是产品，也可能 是处于产品结构中最高层的装配件，这些装配件可根据总装计划装配成不同的产品。主 生产计划考虑的时间范围，即计划展望期，与所考虑的产品的零部件生产提前期和采购 提前期累计起来的总生产周期有关，计划展望期的长度应等于或超过这些提前期的累计 和，通常为3 至1 8 个月。主生产计划的形式通常是一个按时区列出各最终项目产出数量 的矩阵。 m r p 系统的第二个前提是要求赋予每项物料一个独立的物料代码，这些物料包括原 材料、零部件和最终产品。这些物料代码不能有二义性，即两种不同的物料不得有相同 的代码。主生产计划以及下面将要谈到的物料清单和库存记录都要通过物料代码来描述。 m r p 系统的第三个前提是在计划编制期间必须有一个通过物料代码表示的物料清 单1 1 1 ( b i l lo f m a t e r i a l ，简记为b o m ) 。b o m 是一种产品结构文件，它不仅罗列出某一产 品的所有构成项目，同时也要指出这些项目之间的结构关系，即从原材料到零件、组件， 直到最终产品的层次隶属关系。 m r p 系统的第四个前提是要有完整的库存记录。也就是说，所有在m r p 系统控制 下的物料都要有相应的库存记录。 2 1 2 2m r p 的基本假设 除了以上四个前提条件外，实施m r p 系统还要满足以下几中隐含的基本假设条件。 首先，要使系统能够有效地工作，就必须保证b o m 和库存记录文件的数据完整性。 确切地说，这个要求不是针对系统运行而言的。因为即使输入数据不正确，系统也能输 出技术上“正确”的报告。然而，正如计算机人员常讲的那样，“进去的是垃圾，出来的也 是垃圾”。这样的垃圾数据当然不能据以进行有效的管理。因此，保证文件的数据完整性 是针对管理效果而提出的要求。 6 第二章石油钻井e r p 钻具需求计划系统的计算模型 其次，m r p 系统还要求所有物料的订货提前期是已知的，至少是可以估算的。一般 情况下，在编制计划时，每项物料的提前期都应该是一个固定的值。虽然提前期的值可 以更改，但绝不允许一项物料的提前期同时具有一个以上的数值。m r p 系统无法处理订 货提前期未定的物料。 再次，m r p 系统要求所有受其控制的物料都要经过库存登记。从而有一个入库状态 ( 即使是短暂的) ，然后才可以为满足某项订货而发放出去。这样，生产过程的每个阶段 实质上是通过库存信息来监控的。 再次，m r p 系统在计算物料需求时间时，假定用于构成某个父项的所有子项都必须 在下达父项的订货时到齐。因此，子项的需求均在父项订货下达时发生。 最后，m r p 系统还假定每项物料的消耗都是间断的。例如，某父项由5 0 个子项构 成，那么m r p 在进行计算时就恰好分配出5 0 个，并假定他们一次性地消耗掉。 2 1 3m r p 的目标及其输入输出信息 2 1 3 1m r p 的目标 m r p 系统的目标是确定每项物料在每个时区内的需求量，以便能为正确地进行生产 库存管理提供必要的信息。虽然，这并非m i 冲的唯一目标( 例如m r p 还为能力需求计 划提供输入等) ，但这却是最主要的目标。从人们的主观愿望来说，这个目标同其它非 m r p 库存管理系统的目标并没有什么差别。m r p 系统与其它库存管理系统的差别仅仅 反映在如何实现这种愿望的能力上。例如用订货点法很难做到在恰当的时间对一项物料 进行恰当的数量订货，而要确定正确的到货期则更成问题。至于对已发出的订货作业进 行修改，用订货点法则基本上是办不到的。 m r p 系统之所以能成为生产库存管理的得力工具，主要由于以下原因： ( 1 ) 可使库存投资减少到最小限度； ( 2 ) 可对生产中的变化做出灵敏的反应； ( 3 ) 可以对每项物料提供未来的库存状态信息； ( 4 ) 库存控制是面向生产作业的，而不是面向台帐登记的； ( 5 ) 强调需求、库存储备和订货作业的时间性。 2 1 3 2m r p 的输出信息 上述几条原因相辅相成，使得m r p 系统的输出信息能够成为其他生产管理子系统 的有效输入信息。这些子系统包括能力需求计划、车间作业管理、采购作业管理等。m r p 的主要输出信息有： ( 1 ) 下达计划订单的通知； ( 2 ) 日程改变通知，( 要求提前或推迟已下达订单的完工日期) ； ( 3 ) 撤消订单的通知( 要求撤消或推迟已下达的订单) ； 7 两安石油大学硕士学位论文 ( 4 ) 物料库存状态分析的备用数据； ( 5 ) 未来一段时间的计划订单。 根据用户的需求，m r p 系统还可以输出如下信息：数据错误、不一致或超出界限的 各种反常信息报告；库存量预报；采购任务单；需求源追踪( 即需求反查报告) ；作业完 成情况的报告。 2 1 3 3m r p 的输入信息 m r p 系统的所有输出信息都是对来自下列信息源的输入信息进行加工的结果：主生 产计划，来自厂外的零部件订货，独立需求项目的需求量预测，库存记录文件，物料清 单等。 主生产计划是m r p 系统的主要输入信息源。因为m r p 系统要根据主生产计划中的 项目逐层分解，得出各种零部件的需求量，而其他的输入信息只是为m r p 分解主生产 计划提供帮助信息。 厂外零部件订货系指备品备件订货、厂际协作订货、来自专门采购其他厂家零部件 组装产品的厂家的订货以及其他任何与常规生产计划无关的特殊订货。此外，零部件订 货还可能用于实验、破坏性试验、推销、设备维修等等。m r p 系统在处理这类订货时， 只是在相应物料的毛需求量中加上这类订货的数量( 关于毛需求量的概念，将在下一段详 细解释1 。 m r p 系统是将对零部件的独立需求预测所得到的结果作为毛需求量来对待的，即对 于那些部分属于独立需求，部分属于非独立需求的物料，则只要将独立需求的预测量加 到毛需求量上即可。 库存记录文件是由各项物料的库存记录组成的，这些记录中含有用来决定需求量的 状态数据。库存记录文件必须通过各种库存事务处理来随时加以更新。每项库存事务处 理( 入库、出库、报废等) 都将改变相应物料的状态数据。库存事务处理更新了各项物料 的状态数据，而这些状态数据又在计算需求量的过程中被引用和修改。 物料清单中所包含的产品结构信息，则作为需求分解的依据。 2 1 4m r p 的数据处理逻辑 m r p 系统从主生产计划、独立需求预测以及厂外零部件订货的输入可以确定“我们 将要生产什么? ”把主生产计划等输入反映的需求沿各产品的b o m 进行分解，从而得知， “为了生产所需的产品，我们需要用些什么? ”然后和库存记录进行比较来确定出物料需 求，即回答“我们还需要再得到什么? ”并重建物料项目的状态记录。通过这样的处理过程， 使得在m r p 系统控制下的每项物料的库存记录都总能正确地反映真实的物料需求。这 一过程就是m r p 的数据处理逻辑，可以表示为图2 1 所示。 8 第二章石油钻井e r p 钻具需求计划系统的计算模型 物料清单 主生产计划 库存记录 物料需求计划 图2 1m r p 逻辑 m r p 系统对每项物料的库存状态按时区做出分析，自动地确定计划订货的数量和时 间，并提醒人们不断地进行调整。物料的库存状态数据包括：库存量，预计入库量，毛 需求量，净需求量。 其中，库存量也称库存可用量，无须解释。预计入库量是指本时区之前各时区的计 划订货或已下达的订货，预计可以在本时区之内入库的数量。对一项物料的毛需求量即 是为满足上属项目的订货需求( 可以是多项订货需求) 而产生的对该项物料的需求量。这 是一个必须提供的数量。净需求量则是从毛需求量中减去库存可用量和预计入库量之后 的差。在计算上，净需求量的值可以通过库存量的变化而得到。方法是首先按下面公式 求各时区的库存量： 某时区库存量一上时区库存量+ 本时区预计入库量一本时区毛需求量 当库存量出现第一个负值时，就意味着第一次出现净需求，其值等于这个负值的绝对值。 以后出现的库存量负值，则以其绝对值表示了直至所在时区的净需求量累计值。 物料的净需求及其发生的时间指出了即将发生的物料短缺。因此，m r p 可以预见物 料短缺。为了避免物料短缺，m r p 将在净需求发生的时区内指定计划订货量，然后考虑 订货提前期指出计划订货下达时间。 2 2 石油钻井e r p 钻具m r p 的物料清单 在石油钻井企业钻井施工过程中，用到的钻井器材和物料比较多，主要的有以下几 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。在本文研究中，把这些钻井器材和物料统称为钻具( d r i l l i n gt o o l s d t ) 。 石油钻井企业在钻井生产过程中所使用的上述钻具大都成本高，消耗数量大，这些 钻具的使用消耗情况直接关系着是由钻井企业的生产成本。传统的石油钻井企业钻具管 理是根据企业当年的钻井任务计划，参照以往的惯例经验和目前库存现状制定企业的钻 具采购、供应计划等，这种管理方式使得石油钻井企业钻具供应管理往往出现库存量大、 库存积压多、库存钻具不合理等状况，已难于适应市场竞争环境下石油钻井企业发展的 需要。因此，制造业m r p 这种先进的库存管理与计划方法在石油钻井企业广泛的被应 9 西安石油大学硕士学位论文 用。b o m 是m r p 的重要信息输入信息之一，探索和采用制造业b o m 的概念和方法， 通过构建相应的石油钻井钻具物料清单对石油钻井钻具进行优化管理，使实现石油钻井 钻具管理、降低库存、节约成本、缩短供货周期的有效方法和手段。 2 2 1 石油钻井e r p 钻具m r p 物料清单的结构模型 物料清单是m 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m r p 中起着关键的作用。石油钻井钻具物料清单的构建是石油钻井 企业钻具需求计划系统建设的基础。在制造业m r p 系统中，产品的物料消耗数量是通 过呈现一种树状结构的、表示零部件之间的所属装配关系和数量的产品物料清单( b i l lo f m a t e r i a l b o m ) 来反映【1 1 。在石油钻井生产过程中，一口井的钻具的使用与消耗是由钻 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的。如 表2 1 是某口油井的钻具组合设计表： 表2 - 1某油井的钻具设计表 序号钻进井深钻具备注 ( 米) q 0 3 4 6 m p 2 ( 钻头1 个) + 6 3 0 4 3 0 ( 接头1 个) + 4 11 4 3 1 ( 接头1 个) + q 0 1 7 2 d w ( 螺杆1 根) + 4 3 1 4 1 0 ( 接头1 l 0 2 l l 个) + 9 1 6 7 n d c ( 无磁钻铤1 根) + q d l 6 0 d c ( 钻铤5 根)一开钻进 + 4 6 1 4 1 0 ( 接头2 个) + 9 1 2 7 d p ( 普通钻杆1 2 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) + t p l 3 3 k l ( 方钻杆l 根) 0 2 2 2m s l 9 5 3 m s s ( 钻头1 个) + 9 1 7 2 d w ( 螺杆1 2 1 1 根) + 4 3 1 4 1 0 ( 接头1 个) + t p l 6 5 s d c ( 钻铤l 根) + 4 6 1 4 6 0 2 ( 接头1 个) + t p l 6 7 n d c ( 无磁钻铤l 根) + t p l 6 0 d c ( 钻 二开钻进 1 2 6 2 铤6 根) + 4 6 1 4 1 0 ( 接头1 个) + t o l 2 7 d p ( 普通钻杆1 2 7 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) + c p l 3 3 k l ( 方钻杆1 根) 0 2 1 6s k h 4 4 7 g ( 钻头1 个) + t p l 7 2 d w ( 螺杆1 根) + 4 3 1 4 6 0 ( 接头1 个) + t p l 6 5 s d c ( 钻铤1 根) + t p 2 1 2 s t a b 1 2 6 2 ( 稳定器1 个) + 4 6 1 4 6 0 ( 接头1 个) + t o l 6 7 n d c ( 无磁 3 稳斜钻进 1 9 1 0 钻铤l 根) 却1 6 0 d c ( 钻铤7 根) + 4 6 1 4 1 0 ( 接头1 个) + t p l 2 7 d p ( 普通钻杆1 2 7 根) + 5 2 0 4 1 1 ( 接头1 个) 邮1 3 3 k l ( 方钻杆1 根) 在石油钻井过程中，井眼不断加深，形成井眼的井壁应当稳定，不发生复杂情况以 保证继续钻进。在钻进中要钻穿各种地层，而各种地层的特点不同，其岩石强度有高有 低，有的地层含有高压水、油、汽等流体，有的含有盐、石膏、芒硝等成分，这些对钻 井液有不良影响。强度低的地层会发生坍塌，或被密度大的钻井液压裂等复杂情况，妨 碍继续钻进，这需要下入套管并注入水泥予以封固，然后用较小的钻头继续钻出新的井 段。每改变一次钻头尺寸( 井眼尺寸) ，开始钻新的井段的工艺叫开钻【1 4 1 。一般情况下， 1 0 第二章石油钻井e r p 钻具需求计划系统的计算模型 一口井的钻进过程中应有多次开钻，井深和地层情况不同，则开钻次数也不同。 表2 1 中油井分三次开钻钻进，对应每次开钻，分别设计有相应的钻具组合、套管 组合等，这些钻具组合给出了本次开钻所选用的钻具规格型号与数量。将石油钻井施工 过程中钻具的使用及钻具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 出类似于制造业m r p 中b o m 的钻具物料清单( d r i l l i n gt o o l sb i l lo fm a t e r i a l d t b o m ) 。 以表2 1 所示油井钻具中各种规格型号钻井器材使用为例，为了构造出该井的d t b o m ， 从结构上将该口井视为一个虚拟的最终产品，该井所包含的三次开钻视为该虚拟产品( 根 节点) 的子项。每次开钻钻具中所使用的各种钻井器材之间，如表2 1 所示，是从钻头 到普通钻杆等逐项连接形成，这种连接不同于制造业零部件之间的装配关系，在构造 d t b o m 结构时不宜用b o m 中的传统方式来表示，而是以每次开钻所包含的各种钻井 器材作为每次开钻节点的子项来构成d t b o m 的结构。按照这一思路可构造出表2 1 油 井钻井过程中各次开钻所需器材的d t b o m 如图2 2 所示： 2 1 8 1 8 井 开钻进 一开钻讲 稳斜钻讲 i 巾3 4 6 m p