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. .1 第一章 绪论十六大报告中强调：信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。信息化建设的重要性已经被提升到前所未有的高度。在全球围,各国的政府、企业和其它几乎所有的组织机构都对信息化建设给予越来越多的关注。信息化水平已经成为衡量一个国家、一个地区、一个企业甚至一个最小的组织单元整体实力的重要指标。在某些时候,信息化几乎成了发展的代名词。对于一个企业而言,信息化已经被普遍认为是提高竞争力、获得更大收益的最有效的手段之一。近年来在企业界引起强烈反响的电子商务E-Commerce 或E-Business、企业资源计划ERP, Enterprise Resource Planning、业务流程再造BPR,Business Process Re-engineering、知识管理KM, Knowledge Management等一系列新思想、新技术都是以信息化为基础的。信息和知识已成为企业发展的战略资源,企业采集、处理、利用信息和将信息转化为知识的能力已经被有远见的企业家视为保持和增强企业竞争优势的关键要素。因此,全面提升企业信息技术应用水平已势在必行。尤其是,随着中国进入WTO,企业面临着更大的挑战和机遇,企业的信息化建设任务更显得迫在眉睫。这一点已经成为企业界、政界乃至社会各界的共识。油田XX公司简称油田公司或油田公司作为中国最大的超大规模国有企业,不仅要为提高自身的整体竞争力而搞好信息化,同时还有责任、有必要为中国石油行业和整个国家的信息化建设做出应有的贡献。因此,我们必须认真贯彻落实党的十六大精神,站在时代发展的前沿,统一思想,提高认识,与时俱进,开拓创新,扎实工作,不失时机地抓住和利用信息化所带来的发展机遇和技术成果,大力推进企业信息化工程,努力提高企业的整体能力,切实增强企业的国际竞争力,发挥好在中国石油行业和国有大型企业中的信息化建设表率作用。但是,信息化建设并不是一劳永逸的。信息技术在飞速发展,企业的需求也不断出新,信息化建设已经发展到了新的阶段。油田XX公司和其它国外的石油企业一样,正面临着信息化建设的新课题。而且,由于历史等方面的原因,油田XX公司信息化建设的形势变得更严峻、更复杂、更具特殊意义。为了实现油田XX公司高水平、高效益、可持续发展的总体战略目标,公司决策层对信息化建设寄予重望,确立了长远的信息化建设目标数字油田Digital Oilfield,并将数字油田纳入到公司的总体战略目标之中。然而,数字油田到底是什么？怎样建设？需要多大的投入？会产生多大的效益？所有这些问题都有待于深入研究,并要结合实际的信息化建设工作逐步探索,逐步回答。因此,针对数字油田的发展战略进行认真研究是必要的,也是适时的。作为支持油田XX公司总体战略的一项职能战略,数字油田的发展战略研究是十分重要的。1.1 油田XX公司信息化建设概述1.1.1 油田XX公司概况油田XX公司是中国石油天然气股份简称中国石油或PetroChina的全资控股子公司,于20XX1月1日经重组改制正式注册成立,是以油气勘探开发为主营业务的特大型企业。它的经营围包括石油天然气勘探开发、石油天然气储运销售和石油天然气勘探开发技术服务。它由石油天然气勘探开发、科研设计、技术服务、产品销售等21家所属企业组成,分布在5000多平方公里的地域。油田XX公司开展油气勘探开发的围是中国东北部松辽盆地的嫩江、松花江一线以北地区。公司共有员工约9万人,注册资本475亿元,资产总额约850亿元。20XX,生产原油5013万吨,生产天然气20亿立方米,实现第27年年产原油5000万吨以上高产稳产。油田开发建设43年来,已累计生产原油17.26亿吨,上缴各种资金并承担原油价差8000多亿元。20XX,实现销售收入789.8亿元,利润总额国准则484.4亿元,实际上缴税费136.44亿元不含所得税。从总体上来看,油田公司保持了良好的经营态势。20XX4月,油田XX公司随中国石油天然气股份在境外上市,成为国际化石油公司。面对国际市场巨大的竞争和挑战,以及中国石油部署的加快主营业务发展、削减成本、科技创新、持续重组四大战略,油田XX公司提出了高水平、高效益、可持续发展的总体战略目标。十五期间,油田公司的总体发展思路是：大力发展主营业务,积极开拓外部市场,努力提高经济效益,实现企业持续发展。围绕这一思路,采取的四个战略举措是：一是加强勘探力度,增加后备储量。依靠勘探观念、方法、技术、管理的不断创新,加强战略勘探、精细勘探和综合勘探。二是发展油田开发技术,提高采收率。解放思想,挑战极限,进军世界油田开发禁区,不断创新,提高开发技术水平。三是发展天然气产业,培育新的经济增长点。立足21世纪的能源需求,搞好天然气的综合开发利用,加快天然气产业化进程,逐步实现以气补油,提高开发总体经济效益。四是,加快外部市场开发,拓展企业生存空间。大力推进企业扩战略,积极进入国际市场,充分利用国外资源缓解自身紧的状况,实现企业持续发展。经过几年的努力,力争把油田XX公司建设成为按现代企业制度进行规运作,在综合实力上能够与国外大石油公司相抗衡的高科技石油企业,最终发展成为外向型、能够在国际资源与资本市场上广泛参与国际性竞争与合作,具有相当资产与资本规模的石油公司。油田XX公司的近期业务目标是围绕油田公司高水平、高效益、可持续发展的发展战略,按照现代企业制度和国际规的要求,坚持继承与创新相结合,建立新体制,树立新形象,谋求新发展,确保油田公司总体经济效益持续稳定增长。在油田XX公司的总体战略中,数字油田战略是重要的组成部分。数字油田不仅是实现总体战略的支持技术和环境,同时也是一个主要的战略目标。1.1.2 油田XX公司信息化建设基本情况在油田多年油气资源勘探开发的历程中,信息化建设工作得到了越来越多的重视,并取得了长足的发展。油田XX公司一直重视信息资源的建设与利用,引进和自行开发了大量的信息应用系统,积累了大量的生产经营数据和应用成果,解决了大量的实际问题,取得了良好的经济效益和社会效益。近年来,油田企业网基本建成,信息系统应用初见成效,许多方面一直保持着国同行业的先进水平。信息化建设为油田的高产、稳产做出了重要贡献,并将继续为油田的可持续发展提供有力的保障。可以说,油田以往的信息化建设成绩是巨大的,效果是明显的。然而,随着油田XX公司可持续发展和国际化发展战略的实施,以及信息技术的迅猛发展,油田生产经营对信息化建设的需求不断变化并日益增多,要求也越来越高。另外,同国外大型油公司相比,油田的信息化基础设施建设相差不大,但要实现油田XX公司勘探开发、储运销售和生产经营管理活动的全面整合与集成,并推动企业业务流程再造,就必须进一步大幅度提高信息技术综合应用水平,转变思想观念,变革信息化工程管理和运行机制。近年来,电子商务和ERP等技术和思想在油田公司得到了一定的研究和试验,但进展不大。这主要是由油田的历史和现实条件所决定的。这些方面的技术已被纳入到数字油田中考虑。总而言之,油田XX公司的信息化建设尚处于初级阶段,与数字油田的目标还有相当大的距离,还需要做大量的、艰苦的工作。1、 信息化组织及人员现状目前,油田XX公司已经建立了比较健全的信息化建设组织机构见图1-1。油田公司现有信息专业技术人员共941人,平均年龄39岁,其中高级工程师69人,工程师403人；本科及以上学历405人,占总人数的43%。由于公司规模大,信息化建设工作繁重,致使信息技术人员短缺现象普遍。另外,年龄老化也是一个突出的问题。2、 网络建设现状油田企业网基本建成。油田计算机网络通过155M或100M带宽连接到绝大部分二级单位和公司机关,各二级单位和公司机关都组建了自己的园区网。全公司建网结点共约20000个,常用节点约15000个。随着网络应用的扩展,每年都要新增一定量的节点。当前需要着重考虑的是重要链路的速度问题。为了满足今后信息共享的需求,部分主干网络需要升级到千兆。信息化建设领导小组油田公司信息中心矿、大队级单位计算机室小队、室信息维护岗油田公司机关2个信息科,22个信息岗19个二级单位信息中心图1-1 XX油田XX公司信息化组织机构图3、 计算机设备现状截止20XX底,油田公司在用各类微机12075台,其中98年之前采购的4806台,486以下机器近500台；在用工作站、服务器610台,其中98年之前采购的331台,低档次微机服务器比例比较大；并行机2套；微机机群8套。随着应用的深入,很多设备需要更新,尤其是服务器。另外,还需要配备一定规模的存储设施。4、 数据库建设现状油田公司数据库以中国石油天然气集团公司简称集团公司或CNPC勘探、开发等数据库标准为基础,经过十几年特别是中国石油上市以来的不懈努力,数据库建设取得了重大进展,已经建立了勘探、开发、地面工程三大综合数据库,经营管理、储运销售等数据库也正在逐步完善。截止到20XX11月,各类数据库共建数据表1945个,数据总量约515GB,年增数据量已达106GB。5、 应用系统建设现状油田在其多年的油气资源勘探开发历史进程中,引进和开发了大量的应用系统。这些应用系统解决了生产、科研和经营管理中的大量问题,并获得了良好的经济效益和社会效益,在油田的生产经营中发挥着重要的作用。目前,油田公司在用应用软件系统共计396个种,其中专业生产科研类软件341个,管理类软件55个；自行研制开发222个,合作开发及外部采购174个。6、 信息化建设管理现状油田公司的信息化建设实行一把手原则,由公司总裁担任信息化建设领导小组组长,领导小组的常务办公室设在公司信息中心。几年来,已经建立了一系列的规章制度和管理办法。在网络施工、计算机采购、软件引进与开发以及网络安全管理等方面进行了严格管理,保证了信息化建设工作有序开展。20XX,进一步完善了招标管理工作,克服了许多新困难,解决了许多新矛盾,节约资金约占总采购额的15%,有力地支持了信息化建设；加强了信息标准化和数据库建设规等基础工作。20XX,结合公司105次岗检,制定和完善了油田公司信息工作管理流程,进一步明确了信息中心的管理职能,确定了岗位规,实现了信息工作的规化和文本化管理。20XX初,通过了油田XX公司2003-20XX信息化建设总体规划,明确了数字油田的建设目标,并为未来几年的信息化建设做出了合理的安排。1.2 数字油田的基本含义关于数字油田的定义,目前存在着较大的争论。但是,有一点是被普遍认可的,即数字油田与数字地球Digital Earth有着密切的联系。虽然数字地球的确切定义也存在分歧,但由于关于数字地球的研究较为深入,所以我们可以从数字地球的含义出发对数字油田的概念加以探索和推断。如果说数字地球是数字化的地球,那么也可以说数字油田是数字化的油田。从油田业务的视点出发,一般意义上的数字油田是油田企业的信息基础设施和企业生产管理的基础信息平台。它以油田为研究对象,以石油的整个生产流程为线索,建立勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等多专业的综合数据体系,并将各专业的数据和应用系统进行高度融合。在建立油田生产和管理流程优化应用模型的基础上,利用可视化技术和模拟仿真以及虚拟现实等技术对数据实现可视化和多维表达,并且通过智能化分析模型,为企业经营管理提供辅助决策信息,进一步挖掘生产和管理环节的潜力,使信息化建设更好地服务于企业生产和管理,为油田企业的发展创造良好的信息支撑环境。然而,油田XX公司对数字油田的理解更为广泛,也更为具体。在油田XX公司20XX制定的20XX信息化规划中对数字油田的描述基本可以概括为：数字油田是信息技术在油田应用的高级阶段,是油田生产经营业务与计算机网络、数据、应用系统的高度融合；数字油田包括数字石油业务、数字企业文化、数字员工。可见,油田XX公司不仅仅把数字油田看作油田的虚拟表示,而且更加强调数字油田的实际应用效果,更加重视数字油田建设过程对公司业务流程和资源配置的改造作用。油田XX公司的数字油田已经将ERP、BPR等先进的企业管理技术与思想纳入其中,比一般意义上的数字油田具有更大的外延,数字油田已经成为油田公司战略目标的重要组成部分。如果把一般意义的数字油田视为狭义的数字油田,那么油田XX公司提出的数字油田就是一个广义的数字油田。1.3 数字油田战略与总体战略的关系企业战略是有层次的。一般情况下,一个企业的战略体系包括三个层次：企业总体战略、经营领域战略和职能战略。而且,各个战略层次不是孤立的,而是互动的,并形成完整的企业战略体系。它们之间的关系可以用图1-2表示。企业总体战略对经营领域战略和职能战略具有指导意义,而经营领域战略和职能战略对企业总体战略具有支持作用。在图1-2中,信息化战略是整个企业战略体系中的一项职能战略。但是,油田XX公司的数字油田战略不仅是作为职能战略的信息化战略,同时也是公司总体战略的一部分。可以说油田公司数字油田战略是总体战略与职能战略的混合体,与其它的职能战略相比,数字油田战略具有较高的地位。见图1-3所示。因此,油田XX公司的数字油田发展战略既需要作为企业总体战略的组成部分进行宏观分析,同时还需要作为职能战略进行具体的规划和计划,并使之成为企业总体战略实施与控制的关键容之一。这也正是油田XX公司数字油田发展战略与一般意义的信息化战略的区别所在。数字油田建设是油田XX公司战略目标和油田生产经营实际的需求,有其深刻的应用和技术背景,可见明确的现实意义。企业总体战略财务战略营销战略供应战略人力资源战略科研开发战略信息化战略A分公司战略B分公司战略N分公司战略 总体战略职能战略经营领域战略图1-2 企业战略体系示意图XX油田XX公司总体战略财务战略供应战略勘探开发战略人力资源战略信息化战略XX油田XX公司数字油田发展战略图1-3 XX油田XX公司数字油田发展战略与公司总体战略和各职能战略的关系1.4 本文的研究目的与意义数字油田对油田XX公司乃至全球的石油行业而言都是一个全新的课题。针对数字油田的研究正在逐步展开,但是不论在技术上还是在建设策略上,还有大量的问题没有得到解决。本文的重点放在数字油田的基本模式和发展战略上,而不讨论技术细节。本文的研究目的是为油田XX公司数字油田的基本模式和发展战略进行初步的探讨。本文结合油田的实际情况,提出油田XX公司数字油田的基本模式,并对数字油田战略加以较全面的分析,制定切实可行的战略规划和可选实施方案,最后对方案进行甄选和评价。本文的提出的观点和策略可能存在一定的偏差,但仍不失为正确制定油田XX公司的数字油田发展战略提供一些思路和方法。本文可能会在下列几方面对油田XX公司以及其它石油企业的数字油田建设有所帮助：首先,回答一些问题。例如：数字油田是什么？数字油田怎么建设？数字油田建设风险有多大？第二,明确一些关键因素。明确数字油田建设的机会和威胁,发现油田公司建设数字油田的优势和劣势,确定数字油田建设的主要障碍,找出成功与失败的关键因素。第三,提供一些思路和方法。以往对数字油田战略的研究很少,本文的尝试可以为后续者开阔思路,并为他们选择适当的分析工具和方法提供一定的参考。第四,给出决策参考依据。对于尚未确立或正在论证数字油田建设项目的企业领导和信息化建设人员提供决策信息和参考依据。III / 1132 第二章 数字油田战略研究的主要理论和方法为了做好油田XX公司的数字油田发展战略研究,必须利用有效的理论、方法、技术和工具,从战略分析入手,首先解决环境分析、资源分析等问题,找出数字油田建设面临的机会与威胁以及自身的优势与劣势,进而选择合适的发展战略,并为战略的实施制定合理的具体方案。最后还要对选定的战略和方案做出恰当的风险评估。本文使用了斯沃特分析法SWOT、层次分析法AHP、蒙特卡罗方法Monte Carlo Method、德尔菲法Delphi、定量战略计划矩阵QSPM等多种技术和方法。限于篇幅,在此只对几种主要的技术方法加以阐述。2.1 斯沃特分析法SWOT2.1.1 SWOT分析法简介SWOT是Strength-Weakness-Opportunity-Threats四个英文单词的缩写,即优势-劣势-机会-威胁。由于SWOT具有清晰、简明、具体的特性,可以减少时间和精力的浪费而深得企业界的喜爱,成为竞争与经营战略决策中常用的工具。SWOT的基本思想最早见诸于企业战略管理理论设计学派的代表人物塞兹尼克Selznick与钱德勒Alfred Chandler的战略管理学说。但是,对SWOT分析法贡献最大的当属哈佛大学商学院的安德鲁斯Andrews。他在企业战略概念一书中提出了成熟的战略理论及其分析框架道斯矩阵。国际著名学术刊物哈佛商业评论1995年78月号在回顾企业战略理论发展史时指出：企业竞争战略的理论框架在很大程度上是由安德鲁斯所构想的。SWOT提供了一种分析相互缠绕的各个因素的系统方法,虽然比较简单,但是很有效。这一点已被实践所证明。SWOT分析的目标在于找出企业现行战略、企业具体优势和劣势的关键因素,进而分析建议的新战略能否响应和处理环境变化。SWOT分析法不仅能够确认部资源和外部环境的关键要素,还能够进行结构性分析。2.1.2 SWOT分析法的主要特点SWOT具有如下主要特点：n 简便、易行；n 分析围全面,方法有效；n 目标具体,重点突出；n 能够提出新战略；n 经验要求较高。2.1.3 SWOT分析的过程在进行SWOT分析时,要组成一个小组。该小组主要由管理人员组成,同时也要吸纳部分技术人员。SWOT的分析过程如下：第一步是现行战略识别。要把现行战略如实地表达出来,不管是否存在问题。还要对现行战略加以详细的讨论。第二步是环境变化分析。首先由个人进行独立分析,然后再综合起来形成小组的一致结论。最终形成机会和威胁的若干个要点。第三步是部资源分析。首先进行个人独立分析,然后再经综合形成总体结论,并确定优势与劣势的若干个要点。第四步是作图表。将机会/威胁、优势/劣势分别列于横纵坐标上。第五步是关系分析。将纵横坐标上的机会/威胁和优势/劣势每个交叉点逐一分析,并标出各点的分析结果。有利标+,不利标-,不存在关系标0或空。在特别有利或不利的情况下可标+或-。有利的含义：环境对发挥优势有利,或优势能够削弱环境问题,或环境能够补偿弱势,或弱势能够利用环境；不利的含义：环境对发挥优势不利,或优势加重环境问题,或环境使弱势更弱,或弱势加重环境问题。第六步是统计总结。把第五步得到的关系图进行统计,并做出结论。2.2 层次分析法AHP2.2.1 AHP分析法简介20世纪70年代,美国著名的运筹学家匹兹堡大学T. L. Saaty教授提出了层次分析法AHP,Analytic Hierarchy Process。其目的是用数学方法进行系统分析和决策分析。自从该方法发明以来,已经成功地运用于政治、社会、经济、技术、军事等许多领域,并取得了很多成果。AHP是在1982年引入中国的。从那时起,AHP在中国得到了深入的应用研究和迅速普及。目前AHP已经应用到我国的企业经营管理、科技管理、计划规划、医疗诊断、冲突分析、武器系统评价等各个方面。AHP具有良好的发展和应用前景。2.2.2 AHP分析法的主要特点AHP的特点是：n 决策数据化；n 目标层次清晰明了；n 简便、易行；n 适用面广。2.2.3 AHP分析法的基本原理及计算过程AHP的基本思路：首先,找出问题的主要因素,并将各因素逐步细化和按照它们的支配关系分组,最后形成一个递阶层次模型；然后,对递阶层次模型上的各个因素在同层次上进行两两对比,逐层进行,得到一个个判断矩阵；再在判断矩阵的基础上进行数学运算,最后得到量化的分析结果各决策方案的优先顺序权重,管理者可据此决策。层次分析法能将人们的思维过程数学化,便于人们接受,所需定量信息较少,但要求评价者对评价本质、包含的要素及其相互之间的逻辑关系掌握得十分透彻。这种方法尤其可用于对无结构特性的系统评价以及多目标、多准则、多时期等系统的评价。在实际操作过程中,因计算繁琐,工作量很大,往往借助于计算机等手段使决策过程科学和高效。利用层次分析法求解多目标决策问题的步骤如下：第一步,建立递阶层次结构。对问题的有关因素进行分类,形成一个各因素之间相互联结的递阶层次结构模型。从上自下分别为目标层、准则层可有多层、方案层。第二步,构造两两比较判断矩阵。两两比较判断矩阵是以上一层元素作准则将下一层受支配元素两两比较,并将其相对重要程度赋予一定数值一般为1-9,可采用专家打分法。第三步,计算单一准则下的相对权重。根据判断矩阵计算对于上一层某元素而言本层次与之有联系的各元素的相对重要性次序的权值。即,对于各判断矩阵A,把其视为单层次子模型求解特征根问题：AW = maxW 所得特征向量W经过归一化后作为本层元素A1,A2,An对于上一层次元素的排序权值。max和W的计算方法不再赘述。第四步,检验判断矩阵的一致性。在得到max和所对应的特征向量W = T后,还需要检验各判断矩阵的一致性。第五步,计算各层次上元素的组合权重。从上至下逐层进行层次总排序。第六步,评价层次总排序计算结果的一致性。判断C.R. = C.I. / R.I. 0.1 当式2-2成立时,认为层次总排序的结果具有满意的一致性。若不满足式2-2的条件,则需要对判断矩阵进行调整,直至式2-2成立为止。2.3 蒙特卡罗方法Monte Carlo Method2.3.1 蒙特卡罗方法简介蒙特卡罗法Monte Carlo Method也称随机模拟法或统计模拟法。它是以概率论为基础的风险预测方法。蒙特卡罗法的分析结果是建立在大量的随机试验的基础上的,因此受试验手段和计算量的限制。直到20世纪40年代电子计算机出现,大量的随机抽样试验能够利用计算机快速模拟,使得蒙特卡罗方法具有了实现的可能。二战期间,诺伊曼Von Neumann等人利用计算机进行中子行为随机抽样模拟,通过大量的随机抽样模拟分析有关参数。这一方法收到了相当好的效果。因为战时的原因,这个方法被称为蒙特卡罗。近几十年来,蒙特卡罗法得到了广泛的应用,其中的一项应用就是风险分析。蒙特卡罗法的实质就是利用服从某种分布的随机数来模拟现实系统中的随机现象,因此只有模拟次数足够大才能得到有意义的结论。2.3.2 蒙特卡罗方法的主要特点蒙特卡罗法具有如下特点：n 定量分析；n 适应性较强；n 运算方法清晰、简单,但计算量大；n 数据需求量较大；n 不能较好地突出关键因素。2.3.3 蒙特卡罗方法的基本原理及计算过程蒙特卡罗法利用各种不同分布的随机变量的抽样序列模拟给定问题的概率模型,给出问题的数值解的统计估计值。假设有下述模型：Y = f 式中,X为服从某种概率分布的随机变量可设多个变量,为方便起见,此模型中只设定了一个变量。f是未知的或是一个复杂的函数式,不能用解析法求得Y的概率分布。但是,利用计算机模拟方法,可以让计算机产生均匀分布的随机数,再经过适当的转换得到与自变量累积概率分布相对应的随机变量Xi,并代入模型式2-3,求得函数值Yi。经过n次独立的模拟计算,便可得到n个Y值：Y1,Y2,Yn。当n足够大时,就可以得出模型Y的概率分布特征包括函数的数学期望、方差、均方差等,还可以对期望值进行区间估计,对自变量X进行敏感性分析,进而根据模拟结果进行评估决策。蒙特卡罗方法的运算过程如下：第一步,构造数学模型。分析要研究的问题,确定性能指标,选择模型的随机变量参数若干。第二步,确定各参数的状态概率分布。由参数的概率密度分布函数求出累计概率分布。参数的状态概率分布可以用适当的理论分布代替,也可以用历史数据或主观概率法求得参数的一个概率经验分布。第三步,数字模拟。把累计概率分布映射到一个实数区间上。然后,在这一区间产生一个随机数,若该随机数落下的区间与某一事件发生概率所对应的区间相同,则认为这个事件发生了,即得到了一个随即变量值Xi。把Xi带入模型得到Yi。反复n次得到Y1,Y2,Yn。第四步,统计分析。经过大量次数的模拟试验后,对各次试验结果进行统计,做平均化计算,根据期望结果做出决策。3 第三章 数字油田建设需求分析为了确定油田XX公司数字油田的模式和发展战略,必须进行认真的需求分析。受篇幅所限,本文只阐述需求分析的要点,详细的需求分析可在参考文献10中找到。3.1 总体需求3.1.1 主要生产经营活动分析油田公司的主要生产经营活动包括：油气勘探、勘探开发一体化、油气开发、储运销售,以及贯穿这四个环节的经营管理。油气勘探就是通过采用不同的技术手段采集各种野外原始地质资料,并经处理、解释形成成果资料,进而采用各种科学方法进行盆地评价、圈闭评价和油气藏评价,开展勘探规划部署、井位设计和地质综合研究工作,完成勘探科研和生产任务。勘探开发一体化就是在勘探重大发现和控制储量基础上整合开发前期评价和探明储量评价工作,开展油藏评价,组织、编制和实施开发方案,提交探明储量,同时完成产能和储量两个目标,优化投资结构,实现勘探开发整体效益最大化。油气田开发的主要活动包括油藏管理、采油工程、地面工程、油田监测、油田开发生产管理。油藏管理就是制定开发规划,编制产能方案,然后进行新区建设、老区改造、三次采油,最后由采油厂组织综合调整。其它几项活动围绕着油藏管理进行。储运销售负责油田公司12个采油厂的原油收油与计量,并负责向中国石油管道公司及直供炼厂外输外运原油的管理、储运销售安全生产与辅助决策、油田部成品油收发存管理、原油成品油市场价格预测及分析等工作,全方位、高效地提供国际、国石油市场价格及市场供需状况等相关信息,确保油田公司油气资源产品储、运、销工作的紧密衔接。图3-1为油田公司主要生产经营活动示意图。3.1.2 综合信息流程分析油田公司是一个以上游为主的特大型油气公司。勘探开发的综合研究和生产管理,以及油气的储运销所涉及的信息和所应用的软件非常繁杂。从专业用户需求的角度,概括起来,油田公司包括勘探、开发、地面、储运销售共四大类信息和专业应用。每一类信息的数量都非常大,容非常复杂,既有产生于油田公司部的,也有来自于油田公司外部的。图3-2为油田公司信息综合流程图。另外,综合管理业务涉及到公司所有专业领域。3.1.3 总体需求分析从企业信息化建设的整体来分析,油田公司的数字油田建设需求主要包括通信传输网络、信息技术应用和支持平台以及数字油田经营策略等几个部分详见图3-3。从油田的专业应用出发,油田数字油田建设的需求主要包括勘探系统、勘探开发一体化系统、开发系统、地面工程系统、储运销售系统和经营管理系统等几个方面。数字油田经营策略系统集成安全管理应用层决策支持分析办公自动化业务应用信息服务系统支持平台XXWWW平台数据库平台操作系统网络支撑平台主机、设备广域网VPNInternet局域网图3-3 XX油田XX公司数字油田总体需求分类通 信 传 输 网 络3.2 应用系统总体需求油田公司是一个包含勘探、开发、储运销售在的大型石油开发公司,在生产的各个环节都有信息化建设的应用需求,因此要开发大量的应用软件系统,完成不同的功能,构建各系统、各专业的信息系统来完成各自不同的工作任务。大体上可以把这些软件分为两类：大型专业应用软件和信息处理分析软件。3.2.1 大型专业应用软件包括勘探地震资料解释与反演软件、油藏数值模拟软件水驱、聚驱、油藏三维地质建模软件等。3.2.2 信息处理分析软件包括四个方面。分析、方案、辅助决策、决策软件：包括开发动态分析及综合调整方案优选、油田开发规划方案制定、剩余油分析、地质绘图、开发指标预测及经济评价、工作流程的模拟、仿真等软件。信息汇总、基础信息处理、报表制作软件,包括：信息查询提取、报表汇总计算、基础资料处理等软件。信息的采集、维护、发布软件,包括：数据库维护、网络信息发布等软件。综合经营管理软件,包括：人、财、物、产、供、销、辅助决策等各类信息系统。3.2.3 对应用系统的总体要求对各类软件系统有如下总体要求：首先,软件的系统性要求。所有软件应统一规划,成系统地开发,以便构筑大型的、完整的信息系统。各类软件在运行过程中,相互之间存在着一定的协同要求。其次,软件的统一性需求。软件应以统一的标准数据库为中心,完成各自的功能。大型专业软件也要依托数据库运转。基础信息处理软件既要具有建设和维护数据库的功能,又能使用数据库,同时要满足各自的业务功能需求。第三,软件的通用性和可扩展性需求。同专业的软件应避免重复开发和引进,开发完的软件应能推广应用。要达到这个要求,必须进行统一的规划和部署,统一数据库标准,统一软件配置,并在开发过程中注意到不同业务的特殊性要求。3.3 信息总体需求根据油田公司的整体生产运作模式,油田生产信息的采集、处理及使用,大体可分为5大类：勘探信息、油田开发信息、地面建设信息、储运销售信息和经营管理信息。3.3.1 勘探信息包括非震物化探数据、地震资料、测井数据、钻井资料、录井资料、试油试采数据、分析化验资料、综合研究成果资料等。3.3.2 油田开发信息包括油藏工程、采油工程、油田监测、生产管理四个方面的信息。其中油藏工程信息包括油田开发动态数据、静态数据、方案规划数据等；采油工程信息包括采油工程生产管理数据、规划方案数据等；油田监测信息包括油水井测井数据、试井数据、动态监测数据等；生产管理信息包括油水井生产管理数据、作业施工管理数据、油田监测管理数据、地面集输管理数据、开发生产管理数据、油藏工程管理数据、采油工程管理数据等。3.3.3 地面建设信息包括地面工程基础资料、工程勘察数据、地面工程静态数据、地面工程动态数据、投资控制及经济评价数据等。3.3.4 储运销售信息包括站库地理信息、站库生产运行及工艺流程信息、安全生产辅助决策信息、加油站基础数据、成品油收发存信息、自用油信息、客户信息、原油成品油市场价格分析预测信息等。3.3.5 经营管理信息包括财务信息、资产信息、人力资源信息、物资管理信息、计划规划信息、质量控制信息、安全信息、环保信息、企业管理信息、法规信息、公共关系信息、公文信息、市场开发信息、科技信息等。3.3.6 对信息的总体要求上述各类数据在采集、存储、处理、传输和使用过程中,有如下特点及要求：第一,信息的表现形式多种多样。包括：数据表格、矢量化数据、图形图幅、曲线等各种信息。因此,信息的采集、处理、存储方式也是多种多样的,有手工录入的、有仪器测得的、有扫描进机的。所以,在采用信息化技术实现时,要有针对性。软硬件技术要求先进、可靠；数据库技术和应用软件平台的选择要能够适合各类信息处理、存储的要求。第二,信息源来自各个方面。总体上是自下而上,逐级汇总、处理和传递,但在各级都有新的源数据的加入。因此,对于信息源的建设要求有统一合理的布局和分工,同类信息源要统一规。存储地点也应有统一规划,即在各级应用单位存储哪些数据应统一规划。第三,各类信息的共享要求高。在部门之间、专业之间、系统之间都有数据的交叉使用要求,尤其是在勘探开发一体化的生产运作模式下,这种要求更加强烈。因此,对于数据的获取途径、数据的准确性、数据的标准化、数据的唯一性、数据的及时性,都有很高的要求,达不到这些要求,就不能满足信息共享应用的需求。所以,在信息化建设过程中,信息必须在统一的规划下实现网络化共享。集中合理的存储、维护与管理信息,是信息化建设中十分重要的工作。零散的、不规的数据存储与管理模式不适合各专业、各系统对于信息的需求。第四,信息需求多样。对于信息的使用,各专业、各部门有不同的要求、不同的格式、不同的组合。因此,在数据库的建设过程中,数据库表的设计应是科学合理的,在面向不同应用时,能够产生不同的映射或视图。第五,信息维护要求及时准确。动态信息随着时间的变化定期快速增加,静态信息虽然不是定期变化的,但也要不断的录入新产生的数据,信息量随之不断增多。因此,在信息的维护、备份方面要有强有力的机制,同时在数据库容量不断增大的情况下,对于数据库的访问速度也提出了更高的要求。3.4 基础设施总体需求3.4.1 网络基础设施需求为了保证网络的稳定性和勘探开发大块数据体的传输需求,在20XX年底前,广域主干网需要根据10 GB网络技术标准,进行逐步升级、改造和完善。各单位局域网根据实际需求,也要进行核心千兆升级。3.4.2 网络安全需求主要的网络安全需求包括身份认证和数字签名、虚拟私有网络VPN、病毒防治以及网络管理、监控和安全评估等几方面。具体的安全需求包括防火墙、用户名/口令认证、摘要算法认证、基于PKI的认证、数字签名、隧道、加解密、密钥管理、使用者与设备身份认证、病毒查杀与控制、安全的网络操作系统、网络管理工具套件、Web Cache 、负载均衡,等等。3.4.3 容灾和备份需求网络大容量存储技术已经成熟,油田计算机应用系统的大型数据存储和备份需要采用SAN方式和NAS系统,利用光纤通道交换机实现远距离异地数据备份。3.4.4 基础应用需求主要需求包括电子、Web服务、公共信息库、公共应用系统、全文检索数据库、网上论坛服务、公司门户系统等。3.4.5 对基础设施的总体要求基础设施是数字油田的支持部分,要达到下述要求：第一,基础设施运行可靠。基础设施要保证时时刻刻能够为应用系统提供支持作用。如果出现问题要以最快的速度恢复。第二,基础设施的设备型号要尽量一致。这主要是为了降低维护成本,同一型号的或相同厂家生产的设备容易实现统一管理和集成。第三,具备可靠的安全措施。必须保证重要信息、系统和网络的安全。要达到防到位、及时补位。第四,具备足够的计算性能、传输性能和存储性能。要保证应用系统所需的计算机配置,保持传输链路畅通,提供相应的存储空间。3.5 数字油田的背景油田XX公司数字油田的构想不是凭空产生的,既有信息技术高速发展促使应用水平升级这方面的原因,更是因为油田的实际情况需要数字油田。数字油田能够在前所未有的水平上将信息技术与石油地质理论和油田工程技术全方位、高强度地结合起来,从而增强油田企业的综合竞争力。这是建设数字油田的真正意义所在。3.5.1 数字油田的需求背景数字油田构想的提出有着深刻的应用需求背景。数字油田是油田企业信息应用的需要。油田的生产涉及到勘探、开发和管理等多个相关的环节,每个环节都产生大量的数据,为了提高油田的数据管理水平和应用效率,必需建立一种统一的数据管理体系；同时,由于石油数据是一种在时间、空间上数据跨度大,结构复杂的庞大信息体,通常的数据查询手段在应用这些数据时显得非常困难,某种程度上制约了专业数据应用水平。数字油田将运用可视化等技术实现信息的直观快速展示,为石油数据应用提供一条崭新的途径。数字油田是油田各项业务的需要。油田各个生产经营领域需要信息技术工具的帮助。在目前的油田生产、科研、经营管理工作中,信息工具已经是不可或缺的,离开信息技术的支持,许多活动难以进行。并且,这种需求越来越迫切,越来越复杂,越来越严格。只有数字油田才是最终的解决方案。数字油田是企业全面升级与再造的需要。ERP、BPR、CRM、电子商务等等一系列的增强企业竞争优势的思想和技术都离不开信息技术的支持。然而,传统的独立运行的信息管理系统、油田专业软件系统等已经难以在总体上为企业的持续发展发挥更大的作用。数字油田广义的数字油田既是企业再造所需的技术手段,也是主要目标。数字油田是竞争压力的结果。中国的石油企业所面的国际竞争压力随着入世而加大。竞争对手同样也选择数字油田作为增强竞争力的重要手段,油田XX公司也必须采取同一策略。总而言之,油田XX公司对数字油田的需明确的,而且这种需不可替代的。3.5.2 数字油田的技术背景需建设数字油田的因,而信息技术的发展为数字油田的发展创造了条件。石油工程技术的创新与进展为数字油田能够广泛地采用信息技术做好了基础的理论准备。地震勘探、油藏模拟、地质建模、井筒模拟等专业技术、理论和算法的发展使得计算机系统的应用成为可能。这一点在地震勘探资料采集、处理、解释以及油藏数值模拟领域表现得尤为突出。近年来,地理信息系统平台发展十分迅速,在石油界得到了较为广泛的应用。它突破了传统应用框架,利用丰富的图形和自然的查询界面作为信息展示方式,这种运行环境和效果得到了人们的广泛认同。同时,自从1998年数字地球概念首次提出以来,数字地球的应用研究成果和示系统纷纷推出,并且在多个领域的应用中取得很大的成功,这也激励着油田企业在数字地球技术的指导下应用和推广自身要求的信息技术。计算机网络技术迅速发展也是数字油田产生的重要原因。网络技术不仅促进了油田的信息化,也培养了油田对信息技术的进一步需求。网络为信息流的流动、工作流的改造、电子商务的开辟、ERP技术的应用等提供了基础条件。软件工程技术应用大大提高了油田业务的运行速度,改善了工作质量,使油田的生产经营环境发生了巨大的变化。这些都大幅度地增强了企业的综合能力,让企业上直接尝到了信息技术的甜头。面向对象的软件工程方法使各类油田专业软件系统和通用软件系统的开发、推广更加迅速和有效。另外,油田管理技术的进步也是数字油田提出的背景因素之一。信息管理技术、知识管理技术、协同工作技术、业务流程再造技术的研究与发展等为数字油田建设创造了条件。3.6 数字油田发展现状3.6.1 国外数字油田研究与建设现状人类已经步入了21世纪,知识经济革命正在蓬勃兴起,企业信息化的发展更为迅猛,信息和知识已经成为企业的战略资源,企业采集、共享、利用和传播信息的能力已经成为企业竞争优势的重要部分。国际上各大石油公司已经充分认识和体验到信息技术全面应用的作用。为了提高工作效率、降低生产和管理成本、面向全球及时做出生产经营决策,提高精细和综合地质研究的水平和能力,进而提高企业经济效益和增强企业竞争力,他们非常重视信息系统和数据库建设,不断地提升企业信息化建设的水平,实现企业流程再造,变革企业运作方式,向数字油田或数字化油气公司迈进。首先,国际各大石油公司,如Shell、Schlumberger、BP-AMOCO等,建立了与公司相适应的高速计算机网络传输平台,信息化基础设施已经比较完善,部的勘探开发研究和生产、销售、技术服务等生产经营管理活动都运行在统一、稳定的网络上。不仅日常生产和管理信息通过网络传输,大块的地震数据也已经在网络上接收和处理,从而提高工作效率,降低运营成本。其次,利用数据银行等数据管理与应用技术,国际大部分油气公司实现了以集中的方式对勘探开发的原始数据和成果数据类信息进行统一的管理,为专业技术人员决策分析、科学研究包括地震资料处理解释、地质综合解释、油藏描述、测井处理解释等和生产管理人员的决策提供全面的信息支持。另外,在信息管理方面,各油气公司均实现了规化、系统化和网络化,能够为各层次的管理人员提供及时、全面的信息服务。但管理的方式各据特色,有的公司以成本为核心管理生产信息,有的以产量为核心管理生产信息；有的建立了基于数据库的生产信息管理系统,有的采用EXCEL等简单表格的方式管理、使用和共享生产信息。1、 国外石油数据银行的应用情况通过建立石油数据银行,基本解决了由于石油勘探采集的数据量快速增长而产生的数据存储、管理、数据检索与使用的难题。具体地讲,解决了这些问题：数据分散,不宜检索；数据格式不统一,存取困难；数据存储介质老化；数据不完整,可靠性差等。实现了跨部门、跨系统和跨专业的数据共享,从根本上消灭了信息和应用孤岛,大大提高了数据的利用率以及科学研究和综合分析的水平,降低了软件购买费用和维护费用。石油数据银行在许多方面是目前数据库管理系统无法比拟的。特别是,传统的数据库系统是针对每个具体学科应用系统的需要建立的,而数据银行则是针对多学科应用软件间数据共享要求建立的。数据银行按照统一的数据模型存放多学科数据。进入数据银行的数据均经过严格的质量控制、审查,确保所有数据的完整性、正确性、唯一性、标准化。数据银行采用高密度大容量存储介质和可靠的备份机制,并具备可视化的数据查询和检索系统,与应用系统的项目数据库或数据仓库之间有接口部件。数字化空间市场门户方案应用软件工作流程环境数据管理基础图3-4 数字化空间示意图数据的集中统一管理,开创了数字价值创新的新时代。据国外资料统计,各大油气公司的研究和管理人员,在1996年,仅花费20%的时间在核心业务方面,其余的时间都在寻找数据、访问数据、准备数据、处理文档和归档。通过一体化数据管理,在20XX,研究和管理人员可以把50%的时间用在核心业务方面。很多国际油气公司将在20XX前后实现建立一个初步的数字化空间见图3-4的目标,这样就可以保证研究和管理人员85%的时间花费到核心业务上。据有关资料显示,500强中一些重要的石油天然气公司认为数据管理是增强企业竞争优势的重要因素,并明确提出了油气企业只有具备了六项数据管理能力,才能建立并维持竞争优势。一是更快、更有效地组织传递信息的能力；二是整个公司的信息一体化管理能力；三是实现数据输入/输出格式的标准化,保证信息在全公司畅通无阻的能力；四是实现全公司围分布存储数据的集中管理,确保为综合研究提供准确数据的能力；五是建立完善的、能够充分体现数据价值的、可靠支持业务决策工作流程的能力；六是合理调整应用软件,尽量做到应用与数据管理无缝连接的能力。采用石油数据银行的方式是实现上述六项数据管理能力的有效途径。2、 国际公司勘探与开发一体化情况勘探与开发、科研和生产信息一体化的建设,促进了国际各大油气公司勘探开发研究和管理决策应用的集成,实现了各系统、各部门间数据共享,加快了企业生产经营管理活动的全面整合。目前,许多国际大油气公司的价值链的完成主要是在计算机集成应用平台上实现的,而且,随着电子商务、供应链管理和客户关系管理的开展,企业资源的整合正不断地扩展,企业运营模式、员工的工作和思维方式也在不断地发生着变革,企业的经济效益也会获得巨大的提高。随着石油工业的发展和剩余油气藏开采难度的加大,勘探开发的融合越来越紧密,对于油藏地质的研究和开发动态分析的要求越来越深刻。为发现复杂油气藏,深入分析开采过程中不断变化的地下形势,制定调整方案,提高采收率,国外油公司多采用地震勘探、油藏工程、生产测井等多学科方法和技术的综合运用,即项目协同工作方式,来提高油田勘探开发的水平。在地震解释、油藏数值模拟、油藏三维地质描述等方面应用了大型的软件系统,并不断推进集成化程度。使得从寻找油藏、认识油藏到开采动态形势分析、方案预测的工作效率和质量大大提高。不少石油软件公司,如GeoQuestSchlumberger,Landmark近几年都努力使自己的软件集成化起来,形成所谓的石油勘探开发一体化解决方案。3、 国际公司知识管理情况国外许多大型企业已经系统地开展了知识管理工作。借助信息网络技术,以加快企业知识、经验、专长的传输和交流以及知识创新为目标,实现企业知识共享和企业员工的洲际合作。共享的用户围正在不断地延伸,不仅包括企业员工,还有供应方、客户,甚至竞争对手。通过知识管理,不仅保护了企业的知识资产,而且加快和拓展了企业智慧的发展。目前,他们正在通过互连企业有技术专长的员工,建立知识库建设机制,实现企业知识、经验和专长的实时共享。他们的长远目标是依托数据库、知识库和组织学习,致力于构建企业知识共享文化,建立新型人际关系,实现个人应用集体知识,实时地做出生产和管理决策。4、 国际公司数字油田模式研究与实现情况国际上各个大型石油公司都在加紧进行数字油田的模式研究和建设工作。但各公司对数字油田的理解和解释都有所不同。有的公司在数字油田的研究与建设上投入了大量的资源,有的并不使用数字油田这一概念,有的甚至没有把公司的数字化作为重点考虑的容。但是,这并不是说他们不重视数字油田,而恰恰是他们认为自身情况已经距离数字油田的目标不远了。各大油气公司对自己的数字油田的涵定义也存在很大的区别,但基本可以划入本文将在4.1节所划分的各个流派当中。值得注意的事,他们大多接受狭义数字油田的涵,这是因为我国油公司和国外油公司的运作机制不同所致。总的来讲,国外大油气公司的信息化建设水平较高,在勘探开发等数据一体化管理、专业应用、企业管理、信息化建设管理以及信息技术基础设施维护管理等各方面都存在着明显的优势。3.6.2 国数字油田研究与建设现状国数字油田的研究与建设情况较为简单,都处于研究和试验阶段。目前油田XX公司仍处于领先地位。1、 国各油田数字油田立项情况国各大油田都在油田提出数字油田的构想之后,相继提出了数字油田的设想或目标,许多油田已经立项。其中胜利油田的数字油田架构与油田XX公司最为相近,也基本属于广义的数字油田。其它许多油田如油田把数字油田的目标都基本定义在技术层面上,属于狭义的数字油田。20XX,数字油田被列为十五国家科技攻关计划重大项目,塔里木油田承担了这个项目。塔里木油田明确提出了数字塔里木油田目标。塔里木油田公司的运作模式在国是最新的,最接近于国际通行模式,数字油田在那里最容易实现,这国家科技部在塔里木油田立项的主要原因。2、 国数字油田的研究与建设情况国各油田都在着手研究数字油田。中国石油天然气股份PetroChina,油田XX公司的母公司和中国石油化工股份Sinopec,胜利油田的母公司等都在进行模式研究和方案论证。中
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