海洋石油设施起重设备备件管理方法研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：王强（1979），男，汉族，天津人，大学本科，中级经济师，研究方向为供应链。-138-海洋石油设施起重设备备件管理方法研究 王 强 中海油能源发展股份有限公司采办共享中心，天津 300452 摘要：摘要：本文通过对吊机备件管理现状及问题进行分析，以问题和需求为导向，通过探索设备完整性管理、创新商务模式、标准化、信息化等一系列管理理念、技术和方法在吊机备件管理中的应用，研究出一套科学实用的吊机备件管理方法，为提升吊机完整性管理水平提供抓手。旨在规范、提升吊机备件管理流程及行为，发挥吊机备件管理在吊机完整性管理体系建设中的价值，助力吊机维保产业健康发展。关键词：关键词：起重机备件管理；完整性管理；采购技术标准化；寄存寄售；完整性管理；采购技术标准化 中图分类号：中图分类号：TE58 0 引言 海上基座式起重机（简称吊机）是海上油气生产设施中的关键设备，在油气开采过程中起着重要作用，不仅承担着繁重的钻修井作业，还承担着平台日常所需的货物倒运及人员的登离平台的任务，因此吊机备件管理工作是保障吊机安全、稳定运行的基础，对提升特种设备运维管理水平具有现实意义。目前，吊机数量及服役平均年限均呈现逐年递增态势，随着海洋石油设备设施完整性管理水平不断提升，吊机管理要求随之增高，吊机备件管理中存在的亟待解决的问题也随之逐渐显现。同时数字化、智能化、标准化、区块链等技术在海洋石油动设备维保中的不断发展与应用，也为吊机备件管理提供了更多技术支撑。1 吊机备件管理现状及问题分析 以渤海海域吊机为研究对象，并且数量还在不断增加，除了吊机的数量众多外，吊机的品牌和产地也比较多，国产吊机品牌除中船华南外，还包括无锡华星和海油自产的。进口品牌种类更多，包括 KENZ、HYDRALIFT、TITAN、MANITEX、LIEBHERR 等品牌，各品牌占比情况如下所示。随着平台投产时间不同，吊机的使用时间也各不相同，如图所示。综上，可以看出海上吊机的两大特点：一是品牌杂乱，产地各异；二是使用年份的吊机数量也分布不均。图 1 渤海吊机品牌占比情况 图 2 吊机使用年份分布情况 0%0%0%1%1%1%2%2%2%2%4%4%6%10%65%渤海吊机品牌渤海吊机品牌FAVCONAUTILIUSPATRIOTHSMCMANITEXSTALPRTITAN武汉船机Liebherr无锡华星HYDRALIFTKENZ装备公司Seatrax中船华南5 5年年6 61010年年11111515年年16162020年年21212525年年2525年年使用年份分布使用年份分布5年610年1115年1620年2125年25年中国科技期刊数据库 工业 A-139-1.1 吊机备件供应问题 受吊机设备品牌范围广、型号规格多等诸多因素影响，吊机备件采购存在分散、未形成规模效应等特点，导致部分备件采购缺乏议价优势。由于部分吊机厂家备件资料不准确，导致按备件手册采购的备件，在型号或规格上发生错误，不但造成直接经济损失，还大大影响检修工期。因海上吊机的设备保有量较少，使用的备件又比较特殊，这就导致备件供应的周期一般较长，尤其液压元件多为进口元件，部分供货期长达 8-10 个月，若不及时储备，待出现故障时停机时间过长，将严重影响平台的正常生产作业。例如：某平台吊机变幅动滑轮组出现故障，由于销轴和轴承运行状况恶劣，各部件已经无法正常拆下来，又没有合适的滑轮组进行整体替换，导致第一次海上施工 7 天，将变幅钢丝绳和动滑轮组整体拆下后，在陆地连续加班检修了 18 天，制作了新销轴和端盖，更换了轴承，后期在海上安装用时 8 天，最终完成了检修工作。吊机停用总时间长达 33 天，造成较大的直接和间接经济损失。1.2 吊机备件仓储问题 在吊机使用过程中，各作业公司均对吊机备件进行了储备，但因各平台的实际工况不一样，致使各作业公司均产生了积压库存，并且各库存分散在不同的地方，无有效统筹，既有积压浪费的情况，也有安全库存不足的情况。根据各作业公司梳理了吊机备件库存清单，按类别划分情况如下：以上从五大方面，按照类别描述了目前吊机备件所存在的问题，也正是亟待解决问题。1.3 吊机备件质量问题 海上吊机不同于陆地的普通起重机，其执行的制造标准为 API-2C，导致其使用的备件也具有特殊性，不同于常规备件。而目前物资供货商技术实力良莠不齐，部分供货商对吊机备件的标准、质量和特殊要求没有把控到位，或者没有技术能力把关，最终提供了假冒伪劣产品，严重影响了吊机正常运行。例如：某平台采买到货的主液压泵，在施工方达到现场后，将各项准备工作准备完毕后，在安装前确认技术参数时，发现新采买的液压泵铭牌与原泵铭牌存在多处不符，同时铭牌信息也存在错误，后经过力士乐售后工程师的核实，确定这是一台假冒液压泵，给平台造成的直接经济损失和施工方动复员等的间接损失均较大。图 3 液压泵铭牌信息 1.4 吊机备件售后服务问题 因海上平台所处地理位置及出海程序的原因，在备件安装、调试或后期使用过程中，若发生质量问题，一般供货商因缺少出海经验和人员，基本无法做出及时有效的现场售后服务，给备件的安全使用带来一定隐患。而海上吊机检修时，动复员费用也比较高，并且施工时间和条件都受到限制，部分关键备件需要解决及时的售后服务问题。2 吊机备件管理方法及应用情况 吊机备件管理技术研究及应用以问题和需求为导向，通过探索设备完整性管理、创新商务模式、标准化、信息化等一系列管理理念、技术和方法在吊机备件管理中的应用，为提升吊机完整性管理水平提供抓手。通过问题梳理、分析，形成吊机备件管理需求，为解决方案制定提供依据。2.1 完整性管理方法在吊机备件管理中的应用“吊机完整性管理工作的核心是以基于风险分析的检验技术(RBI),以可靠性为中心的维修技术（RCM）、安全完整性水平分析技术(SIL)等做支撑，为管理者提供吊机全过程潜在风险及风险等级，并给出这些风险管控的措施，以最终降低安全、环境和运营风险”1。在吊机备件管理过程中，充分运用完整性管理技术及方法，采用“吊机完整性管理解决方案”解决吊机维保及备件管理过程中存在的问题，相关完整性技术应 表 1 吊机备件库存清单 密封件类 液压 液压胶管 吊钩滑轮 钢丝绳类 齿轮箱类 柴油机类 其它类 占用资金 数量 1739 473 225 13 10 2858 476 947 642 万 中国科技期刊数据库 工业 A-140-表 2 吊机备件管理方法 序号 问题 管理需求 解决方案 1 备件供应方面（成本高、周期长）备件供应计划性 资源保障及时性 完整性管理理念 创新商务模式（寄存寄售、集中采购）2 备件仓储方面（库存数量不科学、结构不合理）信息共享 联储联备 信息化系统建设 寄存寄售商务模式 3 备件质量方面（不合格、假冒伪劣）备件标准化系列化 采购技术标准化 标准化研究 4 备件售后服务方面(不及时、不专业)检维修一体化 创新商务模式（带料服务）用及效果如下：（1）充分运用状态监测技术以及相应的“动设备预知性维修平台”科技成果，使设备由故障性维修向预防性维修以及预知性维修目标转变，避免过度维修和故障性维修，提升设备完好性，降低备件存储压力，提升备件需求及供应计划的准确性。（2）使设备设施完整性数据成为标准统一的吊机备件数据源，对吊机备件管理活动提供数据支持，充分发挥数据资产的价值，为备件供应、储备等管理工作提供数据支持，实现备件管理降本、增效。（3）依托专业技术公司“设备维修”以及“状态监测”产业优势，打造吊机“检维修一体化”，探索切实有效的完整性管理模式，如带料服务。（4）加强吊机备件从设计选型、采购、储备、使用直至报废的全寿命周期信息流打通及管理，通过闭环管理，反馈完善完整性管理解决方案。2.2 标准化技术研究方法在吊机备件管理中的应用 通过发挥公司“备件数据分析、数据梳理、数据深化”的技术服务能力以及“备件国产化、本地化”的技术服务能力，通过成果推广应用，有效解决备件种类繁多不利于管理等问题的发生：（1）吊机备件的标准化、系列化研究及应用 吊机备件存在品牌种类多、规格型号多等特点，通过标准化、系列化技术研究及应用，旨在扩大备件的通用性、互换性，实现相关规格的统一，便于备件管理。以钢丝绳为例，在当前所开展的吊机备件寄存寄售商务模式探索项目研究过程中，以某海域 229 台吊机为研究对象，通过现场调研，梳理出 584 条钢丝绳数据。经数据分析，可将钢丝绳按功能划分为抗旋转绳和非抗旋转绳两大类（根据功能论证，两种方式需共存），在此基础上再从钢丝绳结构形式、强度级别、直径、捻向、表面处理方式等五个维度进行归类、参数分析，结合实际应用经可行性论证及实践验证，最终钢丝绳标准化、系列化成果及应用情况如下：表 3 钢丝绳标准化、系列化数量对比 种类 参数 优化前种类数量 优化后种类数量 抗旋转绳 结构形式 4 1 直径 18 13 表面处理 2 1 捻向 4 1 强度级别 4 1 非抗旋转绳 结构形式 4 1 直径 17 13 表面处理 2 1 捻向 4 2 强度级别 4 1 钢丝绳型号规格的统一优化还需通过设备改造等技术支持，如钢丝绳捻向通常分四种：右交互捻（ZS）、左交互捻（SZ）、右同向捻（ZZ）、左同向捻（SS）。因钢丝绳捻向与绞车上钢丝绳固定端和缠绕出绳方向有关，需要通过绞车改造，来实现钢丝绳捻向优化。该类优化在实际应用过程中还需经过可行性分析、论证以及经济效果分析等。最终将抗旋转绳捻向优化成 ZS，非抗旋转绳捻向优化成 ZZ 或 SS。(2)吊机备件的国产化、本地化研究及应用 中国科技期刊数据库 工业 A 国外吊机品牌包括 KENZ、HYDRALIFT、TITAN、LIEBHERR 等，经调研，该类进口设备备件具有价格高、供货周期长、售后服务体验差等特点，由此为吊机备件的国产化研究及应用提供了可能；此外对于型号稀少、停产备件，通过测绘和定制加工方式，或采用国产新型备件替代的方式，有效解决备件供应问题。（3）采购技术标准化 通过编制吊机备件采购技术标准，规范吊机备件采购技术要求，确保备件供应质量。为采购提质、降本提供技术基础。2.3 创新商务模式方法在吊机备件管理中的应用 针对吊机维修工期紧、技术难度高等特点，梳理制约备件管理的痛点，通过带料服务、寄存寄售、战略协议、品类化协议签订等创新商务模式在吊机备件管理中的应用，助力吊机备件管理水平稳步提升。（1）带料服务 专业技术服务公司，发挥专业技术优势采用带料服务模式有效解决备件售后服务不及时的问题。最大限度的发挥专业技术服务公司的优势。例如，按照吊机完整性管理要求，已将大钩&小钩、变幅钢丝绳等备件纳入一体化服务范畴，通过定额管理、标准化管理，实践效果良好。（2）寄存寄售 根据集团公司针对特定吊机备件开展“零库存”管理模式的要求，需要从设计、制造、供应、储备、使用以及处置等全流程深化库存备件压降工作，促进形成采办与仓储统筹管理的长效机制。例如近期针对具有通用性强等特点的液压胶管，通过胶管结构形式、胶管通径、最高工作压力、管接头类型、密封形式 5个维度优化，形成采购需求，签订寄存寄售协议，为吊机维保产业提供资源保障。（3）品类化协议 基于卡拉杰克定位模型理论，结合不同种类吊机备件需求对供应风险分析，通过签订符合备件特点的品类化协议，为设备正常运转提供资源储备。以钢丝绳为例，Bridon 钢丝绳物料价格相对高、应用范围广，其重要程度高及对设备的影响大，属于卡拉杰克定位模型的战略备件。该类产品现阶段采用与一级代理商签订战略协议，通过缩短供应链，达到降本、增效，降低供应风险的目标。此外，当前已针对其他供应风险低、使用频次高、累计金额大的机械、液压备件定位为杠杆备件，通过形成规模、扩大寻源，签订有品类化协议，达到了保供、降本的目的。3 吊机备件管理成效 3.1 参数准确-解决技术参数错误问题 利用备件信息管理系统，将海上吊机备件信息的搜集、录入与维护工作作为常态内容，并由专人负责管理，充分保障了每一个采购单的技术参数准确性。每接到一个订单，除了详细的规格型号外，还要确认备件的出厂设定参数、试验方法、证书种类及特殊要求等信息，并对比历史维修数据内容，查看是否有偏差。利用较短的确认时间，解决了参数准确的问题，给后期的供货及使用带来很大便捷。例如：在进行钢丝绳更换项目时，除了将钢丝绳的技术信息进行记录外，还会检查钢丝绳的缠绕情况。若绳子过长，会导致跳绳、咬绳、乱绳等排绳故障。若钢丝绳过短，则会导致不符合标准，或者有安全隐患。更换完成后，会将最新的合适长度更新到备件信息系统中，用来作为下一次采购钢丝绳的重要参数。在 2019 年，某平台计划采购一根吊机主钩钢丝绳时，在复核技术参数过程中，发现吊机备件手册中显示为220m，而根据 2015 年的更换记录，并查阅备件信息管理系统，发现实际合适的钢丝绳长度为 195m，最终按照实际长度进行采购，更换完成后各项运行情况均正常。不但避免了乱绳、咬绳等故障的发生，还因为长度缩短而降低了备件的采购成本，挽回了损失。图 4 吊机钢丝绳参数记录 另外，因钢丝绳是整根运行，无法采用对接的方式使用，若是采购的长度小于实际长度，则会导致整根钢丝绳报废，带来的损失少则几万元，多则十几万元，并且会影响检修进度，影响较大。3.2 质量可靠-解决假冒伪劣问题 中国科技期刊数据库 工业 A-142-在备件的整个采购及使用周期，包括采购单的技术要求、物资到货验收、现场的安装调试环节，均由有经验的专业工程师进行，并且按照不同的专业分别配备，可以确保产品在技术参数符合要求。同时，针对重要备件，尤其是总成类部件，需要到专业的试验台上进行测试，以确保备件的质量。通过以上的一系列质量控制方法，使得采购的所有备件中没有出现假冒伪劣、质量残次的现象。针对海上的特殊环境，项目组还通过优化备件技术要求的方法，来提高质量的可靠性，确保吊机的安全使用。例如：经过长期的维保，发现吊机滑轮在新出厂 1-2 年内就会出现绳槽异常磨损的情况，反复的更换滑轮，不但浪费了备件采购成本，还要产生维修成本，以及吊机停用的间接成本。通过搜集大量的损坏样本，并经过试验验证，找到了问题所在。所以，在滑轮制造时，会对滑轮槽的硬度做特殊要求，使得所使用的钢丝绳硬度与滑轮槽硬度相匹配，保证两者之间摩擦处于最优状态，避免异常磨损现象。同时，会禁止在滑轮槽内刷漆，而是改为涂油处理，这样可以大大方便对滑轮槽进行硬度测试和探伤检查，同时还能避免轮槽油漆对钢丝绳的污染。目前，使用该滑轮的有 JZ25-1 平台、JZ25-1S 平台、JX1-1 平台、LD10-1 平台、BZ28-1 平台、KL10-1平台、BZ34-1 平台吊机等等。截至目前，该类滑轮使用的时间已经 1-3 年不等，使用状态良好，未见异常磨损现象，现场反馈较好。3.3 货期缩短-解决备件周期过长问题 在库房内储备现货为主要基础，和专业备件厂家签订年度协议为补充，将协议清单中的各项备件逐条落实，最终极大的缩短了备件的供货周期。根据清单内容，将消耗速度快、数量大的备件，储备的共享库房内，以现货的状态呈现。共计包含七大类的备件，共计 202 项，在接到订单后，可以 3 天内送到指定库房，极大的缩短了供货周期。为了平衡其它备件的库存和资金占用问题，又要保证供货质量和供货周期，还与部分备件专业厂家签订了年度采购协议，共计包含钢丝绳、液压元件、机械零部件、液压胶管和接头 4 项协议，覆盖清单中共计 103 项备件。年度协议中的备件，供货周期也可以保证在 3-7 天，完全满足现场需求。2018 年，某平台正在修井作业，施工现场一片繁忙，而吊机作为修井的重要配合设备，却突然出现了变幅齿轮箱的故障，经过现场初步检查，发现轮齿折断，导致内部损毁严重，总成报废。而齿轮箱作业总成部件，一般在平台现场是没有储备的，经过连夜查找并确认，共享库房内提前储备的齿轮箱可以使用。经过手续确认后，在第 3 天即送上了平台，第 4 天恢复吊机使用，为现场解了燃眉之急。在 2019 年，某平台吊机液压马达出现故障，导致吊机彻底停用，而该马达备件是产自于德国，其正常的供货周期为 68 个月左右，这将严重影响平台的正常生产。经过调用共享库存内的液压马达，在第 4 天即运至平台进行更换，前后停机使用小于一周，为后续的大型作业提供了支持。4 展望 经过实践，吊机备件管理相关理念、方法不断成熟，在完整性管理、商务模式、标准化等方面均取得了相关应用成果：（1）完整性管理理念及信息化系统应用 创新商务模式：开拓带料服务商务模式、签订钢丝绳等备件寄存寄售协议、形成机械液压备件品类化协议；标准化方面：吊机备件采购技术标准化文件；吊机备件标准化、系列化成果。随着可视化、协同化、数字化、智能化理念在设备完整性管理中的应用，需要匹配更高水平的备件管理技术及数字化系统：以完整性管理理念、标准化技术成果为依托，全面提升管理能力 在动设备完整性管理场景下，注重标准化、国产化成果推广应用，为吊机备件管理提供技术。（2）以信息化系统为抓手，挖掘数据价值 构建规范化、透明化、标准化的备件管理流程及数字化系统，通过数据挖掘实现为业务赋能，例如：通过对吊机备件价格数据实时监控和历史采购价格的综合分析，结合采购议价分析、订单交期及时率等数据分析，为备件储备等决策工作提供科学、客观的价格依据和分析工具。中国科技期刊数据库 工业 A 参考文献 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