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运营商的困惑
而谈到运营商的数字化转型就不得不说说为何转型?在过去的几十年里,运营商一直在发展,且从结果来看,发展得还不错。但是,在互联网浪潮下,新一代的客户发生了变化,运营商传统的思维和商业、业务模式无法满足新一代客户的需求。
客户的改变带动着整个产业链逐步数字化,运营商由于其厚重的资产和冗长的决策链条、生产链条不能适应这个过程,直接体现在营业收入的不断下滑上。中国联通上海市分公司副总经理沈可认为,运营商做数字化转型必须想明白两个问题:其一,为什么转型?其二,转型到什么程度才算成功?
对于第一个问题,沈可直白地指出:“数字化转型完全是为了营收。”
而对于第二个问题,沈可则认为运营商做到了以下四方面,便基本实现了数字化转型:
第一,数字化生产。原有的网络由于基于不同的网络资源进行调整,因此无法实现数字化生产。但是,现在由于网络云化,底层的网络资源可以实现平移,庞大的底层网络构建可操作便完成了运营商的数字化生产。
第二,数字化运营。数字化运营要基于数字化生产,数字化运营包括打造系统和全渠道互联网模式的搭建。除了原本的营业厅和实体渠道以外,打造电商渠道,将生产交付过程数字化。如上海联通会将所有渠道订单都归入到生产交付平台上,最后统一调度资源、管理、配送,形成流水线式的订单处理能力。
第三,数字化决策。数字化决策是运营商的一个重要的资产,在企业运营过程中,大数据平台作为重要的决策中心,提供辅助的大数据分析的决策支撑,从而管理各个生产流程,大数据平台希望“人人可用、处处可见”。例如,目前10010中有一套投诉预警系统,客服会从大数据平台收到关于用户的投诉可能性和投诉方向预警,用红、黄、绿表示风险程度,这便于客服提升服务水准。
第四,数字化生态。数字化生态,就是把运营商的能力开放给合作伙伴和用户,方便其在该平台上调取运营商的能力,应用到自己的产品上,上海联通的能力开放体系里面是两个平台加N种形式的方式。其一是智慧沃商的平台,这和运营商的网厅不太一样,重点推荐客户集团的商品在上面销售。另外一个是能力开放平台。比如,可以在这一平台上调用语音通话能力、短信发送能力、LBS能力以及身份识别能力等等。
沈可表示,上海联通按照上述四个方面进行数字化转型的同时,也在不断摸索,而对于是否做到了数字化转型,需要从三个方面的感知来确认:客户满意度是否有所提高?运营商自身的经济效益是否得到提升?员工的能力和感知是否提升?沈可坦言,对于运营商而言,数字化转型将是十分痛苦的过程,目前的业务人员还不太习惯这种新的模式,而且联通的现有重资产资源都还没有完成数字化改造。沈可希望未来大数据能够提供各种模块和接口,根据产品的需求来适配对应的模块,而不是传统的根据产品需求来生产资源,这是数字化转型真正应该提供的解决方案。
Telco OS助力运营商数字化转型
当然,在数字化创新和转型方面,运营商仅凭自己的能力是远远不够的,需要各方的共同努力和帮助,华为便是运营商最紧密的伙伴之一。在上海MWC2016期间,华为举办了数字化运营转型生态论坛,聚焦三大运营商数字化转型。华为数字化转型首席架构师孙栋介绍道:“数字化的核心是运营,而华为所说的运营并非传统意义上的运营,而是囊括商业模式、业务模式的端对端的企业经营概念的大运营。”
孙栋强调:“华为积极响应行业数字化转型需求,通过平台化、整体化服务,与运营商及合作伙伴们一起建设数字化运营和开放生态系统,通过数字化运营和开放生态,华为正在帮助运营商构建数字化能力来满足客户的需求。”
华为作为方案提供商,将基于其推出的下一代数字化运营系统Telco OS,为运营商数字化转型提供解决方案。孙栋指出,Telco OS以大数据为核心,利用其庞大的算法数据为基础设施系统和商业系统提供有效的对接。对于运营商来说,它将对企业内部的生产、决策、运营等各个环节带来影响。
在6月28日召开的2017上海MWC主题论坛上,华为副董事长、轮值CEO郭平表示,数字化社会发展对运营商提出了新诉求,通过提供数字联接,实现传统行业的数字化改造和开发云上的应用并做好大数据分析这三部曲,运营商可实现新增长。
四大场景寻求新增长
近几年来,从国际上看全球移动用户数趋于饱和,运营商只能在存量用户中竞争,得到的只有零和游戏。但是,当前社会正在朝数字化发展,这对运营商产生新诉求,而运营商也有能力沿着个人、家庭、企业、政府这几个场景,去追求新的增长。
对此,郭平分别在个人、家庭、企业、政府层面分享了华为与运营商合作寻找新增长的成功故事。
在个人服务方面,十年前,华为Mobile Money解决方案就与肯尼亚运营商Safaricom合作开展M-PESA移动金融业务。“今天在中国,我们用二维码已经基本上可以实现‘无现金生活’,但其实好多年前,肯尼亚居民就可以使用M-Pesa买水、打车。”郭平表示。
据悉,这些年M-Pesa业务继续发展,从十年前的转账到后来支持缴水电费、教育费、加油等生活服务,再到现在做深度的金融合作,现在Safaricom已经能够提供小额存取款业务、保险等金融服务。据悉,截止到2016年,M-Pesa的转账和交易流水量已经相当于肯尼亚的GDP总额的50%。M-Pesa收入已经占到Safaricom总体收入的27%,对ARPU值提升超过1.5美元。
“华为的Mobile Money解决方案在不断发展,帮助肯尼亚居民真正实现了‘无现金生存’。”郭平表示。
在家庭服务方面,华为与软银合作Air项目可谓是驶出了商业新蓝海。
针对在日本有相当一部分人由于种种原因享受不到高速宽带服务,软银推出基于WTTx的Air业务。
该方案引入Massive MIMO技术可以在30分钟内完成合约部署和CPE发放,即插即用。仅用一年的时间就发展了100万用户,带动整体宽带收入同比增长51.9%。在今年,软银计划新增100万用户,未来目标发展到500万用户。
在企业服务方面,华为与中国电信、深圳水务合作智慧水务项目。深圳水务在智能抄表系统部署之前,面临着两个经营难题。
首先是基于政府要求的“抄表到户”原则,深圳水务在未来5年内要从各小区物业接收130万用户,如果按照传统人工抄表方式需要新增大约210名抄表工人。其次是现有管道无法实现及时异常告警。对于长期小流量、突发大流量、高流速等异常问题不能及时告警。
使用远程抄表能够节省运维成本,同时基于高频次抄表,实现大数据分析,减少了漏损。“基于这个方案,未来有望降低漏损,产销差下降3%,相当于实现每年3200万元的效益,同时节约1500万元的人工成本。”郭平表示。
在政府服务方面,华为与Safaricom合作打造平安城市项目,提升城市公共安全,振兴当地旅游业。
三步战略迈向数字化
郭平表示,从之前与运营商合作案例的经验来看,要想抓住数字社会带来的机遇,寻求新的增长,华为总结了三点成功因素。首先,在组织上需要高度重视,有独立决策小组。其次,在技术上要跟进,根据业务适配相应的IoT、安全、大数据以及AI等技g能力。最后,运营商需要争取到政策支撑,包括业务牌照、频谱和业务开展便利性。
同时,郭平认为运营商参与行业数字化可以分三步实施。
第一步,提供联接是运营商的传统业务,除了继续做好现有连接的体验之外,还需要拓展家庭、企业、政府的新连接。
第二步,是实现传统行业的数字化改造。传统行业的数据采集、业务流程正在逐步数字化,作为决策支撑系统的输入。所以,这就需要运营商要设法帮助合作伙伴实现改造。
商场如战场,市场竞争说到底比拼的是企业运营系统的优劣。企业运营系统的载体就是供应链。供应链的背后就是价值链,在价值链的每一个环节上都沉淀了企业运营系统的运营效能和客户体验。
运营效能和客户体验决定了市场竞争胜负的天平。
企业供应链的两大痛点
企业运营系统的两大管理目标是运营效能和客户体验。
运营效能反映的是价值创造与成本耗费的关系,包括通常意义上的单位成本所形成的价值,以及通过技术进步和模式创新产生的边际成本所带来的价值。运营效能是企业核心竞争力的内在表达。
客户体验是客户通过产品和服务触点产生的直接感受和评价,以提升客户整体体验为出发点,注重与客户的每一次接触,积极创造良性互动,目的是追加销售机会和净推荐指数。客户体验决定了客户满意度和忠诚度。客户体验是企业核心竞争力的外部映射。
运营效能和客户体验是企业运营系统普遍存在的两大痛点,在传统供应链所具备的环境和条件下基本无解。
保险行业的车险续保作业模式就是一个典型案例:续保业务是车险业务的主要来源,因为争抢续保客户,险企往往提前三个月就开始不断推送续保短信和拨打电话;打来续保电话的时候客户不一定方便接听,客户方便的时候电话打回去又多半占线,因为坐席生正忙着拨打续保电话;客户放下各种事情被动接听了续保电话,约好上门签单续保付款的时间,还要在电话里面核对一大堆信息,背书一样足足数分钟,法定义务走过场;隔天快递上门签单收费,又要放下各种事情去见快递,签若干名,领一大堆保险凭证和票据,糊里糊涂现场刷卡付款。如果还是上年投保的那家公司、还是投保的那辆车、还是投保那些险种、保费也一模一样,车险续保可以简单点儿吗?
车险续保与快速消费品不同,是一种大额、低频和信用型的消费。由电话交易、快递配送、客户被动响应构成的车险续保场景和供应链,运营效能和客户体验均不佳。
医疗保险的理赔供应链也很典型。健康医疗保险的产品线包括疾病保险、医疗保险、失能收入损失保险和护理保险四大类2900余种具体产品。其中医疗保险类产品理赔的标的,是对实际发生的医疗费用的补偿,风控的关键点是医疗费用票据的逐单人工审验,因此必须完成医疗费用票据的实物流转,尤其是团体业务定期报销的脉冲式作业流量分布,决定了劳动密集的作业模式。
实物单证交换、键盘信息录入、海量数据处理是医疗保险理赔供应链的三大耗时费力的人工低效痛点。
我们再来看看与这两个案例相关的几组数据:
2015年全行业车险保费收入为6199亿元,承保车辆数约为1.85亿辆,同比增长12.4%。除了少量当年新购车辆,绝大部分都是续保车辆。
2015年全行业健康医疗保险在售产品四大类2900余个,承保人数超过10亿人次,健康医疗保险保费收入约为2400亿元。按照80%的赔付率匡算,健康医疗保险理赔款近2000亿元。都是一个案子一个案子赔出来的。
保险企业的运营成本,以上市保险企业年报披露数据简均计算,年化保费费用率25.8%,其中年化佣金及手续费率13.45%;年化业务及管理费12.375%。前者为销售成本,后者为狭义运营成本。
根据保监会公布的数据,2015年行业投诉总量1.5万件,同比增长1.8%;亿元保费投诉量为0.97件,同比下降18.5%;万张保单投诉量为0.21件,同比下降14.7%。按照客户关系管理理论,一个投诉的背后是25个不满的客户。
传统供应链捆绑下的保险企业和客户应该都不满意。
数字化再造
从数字化的角度看供应链的定义,就是解决连接、检索和交互的问题。所谓连接,通过系统和流程把各种企业资源,包括人、财、物、信息有效连接起来,把企业与供应商、渠道、客户等上下游有效连接起来;所谓检索,企业各种资源分布在不同的空间和节点,要解决资源的有效配置,前提条件是能够在对的时间以对的方式把对的东西找出来;所谓交互,泛指内外部客户的广义交易活动,包括触点、场景、媒介、工具和标的物交付。
传统供应链的数字化再造试图通过数字化的逻辑,找到解决企业运营系统两大痛点的有效途径。
所谓供应链的数字化再造,就是以数字化技术优化升级传统供应链的各个环节,通过企业级的移动应用布局,实现“前中后台融合,端到端交互”,以两进位制的“0”和“1”组成的数字化语言,精确解决“连接、检索和交互”的问题,以客户体验作为出发点和落脚点,推动运营效能和客户体验指数级提升。
数字化供应链的最佳实践是Uber。
Uber模式有七大要素:随叫随到,价格公道随行就市;共享经济,有效配置社会资源;平台经济,以乘客端APP和司机端APP双头构建平台运营模式,有效连接需求和供给;充分发挥即时通讯、LBS定位和大数据分析技术,支持智能调度和市场化差异定价;无固定资产及轻运营;辅之以高额补贴策略拓展市场;制定游戏规则双向评分弘扬契约精神和诚信教育。
Uber市值已达625亿美元,高居全球创业公司之首。
出租车行业司机扫街觅客抢单或预约的传统供应链,决定了车难叫脸难看、价格贵服务差、份儿钱怨声载道、乘客的哥资方关系全面紧张的无解难题。
即时用车软件公司如Uber们的用户体验和口碑,压倒性完胜传统出租车行业;偌大的上海其大规模运营,整个管理团队居然只有10个脱产管理人员,运营效能之高可见一斑。
从Uber这个案例我们可以明显看出供应链数字化再造的价值:用物化劳动解放了活劳动;改变了做事情的约束条件;扩展视野和路径可以创造全新的商业模式。
引进OCR图像识别技术是保险企业供应链数字化再造的实战案例。
所谓OCR图像识别技术,就是利用计算机可以将图片、照片上的内容自动转换为结构化文本。保险企业可以借助该技术对传统理赔作业模式进行改造,客户将就医发票通过手机拍照上传,后台可自动识别发票照片,生成结构化文本并进行后续理算核赔处理。OCR技术的五个关键环节是:实物文本、成像和上传质量;图像修复、甄别技术;数据库比对识别算法;结构化文本及应用系统接口;数据库自学习能力。
OCR技术可解决实物单证交换、键盘信息录入、海量数据处理的三大人工低效痛点,保守估计该技术可使传统理赔作业成本降低50%以上,大幅缩短理赔流程,有效改善运营效能和客户体验。
路径和方法论
启动和完成供应链的数字化再造,是数字化时代打造企业核心竞争力的战略级选项。
供应链数字化再造工程的路径和方法论有三种选择:
一是全面变革。自上而下进行彻底的组织架构、模式、流程上的重新构建。其优势是采取全方位、系统化的变革举措,有协同效应,适于推动全面实现整体的战略转型,变革相对比较彻底。其面临的挑战也很明显,因为涉及整个运营系统的改造,包括管理理念、架构和能力建设,投入资源大,变革周期长,对变革的决心、组织能力和资源的要求都很高,实施难度大,成功率低,高风险,成功实施的案例似乎不多。
二是精益化。在现有运营系统框架内,利用精益化工具进行局部优化和持续改进,基于现有模式和流程渐进式优化,对组织和业务冲击较小,风险较低;有成熟的经验,易于实施,标准化程度高,易于复制和推广。对精细化的挑战是,仅有边际性优化效果,无法实现量级提升;难以捕捉和把握新技术带来的颠覆性改变机会。
三是寻找破局点,在战略方向上,抓住机会点,聚集资源和能力实现单点突破,打开局面。其明显优势是:便于集中资源和能力,成功率高;通过破局点,迅速实现客户体验和运营效能的量级提升;可以纵深突破,充分运用数字化新技术带动全局的模式创新和流程再造;挑战是对选点和爆发力的要求高;试错成本和机会成本高。
全面变革、精益化和破局点三种选择没有好坏对错之分,应该因环境、条件、机会和能力制宜。
无论选择全面变革、精细化还是破局点,供应链的数字化再造要充分发挥大数据、商业智能和移动终端“三大技术引擎”的驱动作用,以及移动应用软件APP的“枢纽”作用。
大数据不仅仅是“1024TB”和“4个V”的简单概念,而是在大规模数据处理和应用的基础上改变了我们做事情的约束条件。大数据赋予我们一种前所未有的洞见方式,通过对海量数据进行挖掘,带来了获取更丰富、更深入和更准确地洞察市场行为的全新机会和价值。保险业本来就是一种典型的以大数法则为基础的商业模式,传统的精算理论就是通过掌握与某项风险相关的暴露数据,通过建模分析寻找其中规律,在一定的假设前提下对未来风险进行判断,进而设计相应产品和定价。保险行业积累了大量的数据资产,具有大数据的天然基因。
大数据应用的核心是建模,包括概念建模、逻辑建模和物理建模,概念建模必须基于应用场景,逻辑建模必须穷尽事理,物理建模必须把概念和逻辑实体化。如何真正从大数据中发掘出“真金白银”是一个现实的挑战,大数据是供应链数字化再造的前驱引擎。
商业智能就是将人工智能技术的一系列概念和方法应用于商业领域,辅助商业决策和运作。典型的结构化商业智能包括:基于后台数据库的用户界面以支持个性化的交互;强化记忆功能自学习能力;程序化的交易、自动化校验和对账;容错及防止“乌龙指”机制等等。
商业智能的应用场景之一是:柜面、电话、上门服务等各种客户触点,以及销售人员见客户的时候,系统界面自动提示告诉你这个客户是谁,年龄多少,家里几口人,地址电话,买过什么产品,既往及最近一次与公司的交互内容?这个客户的特点偏好、下一单最佳购物建议等等,第一时间就能够集成想要的信息,提供基于客户关系管理的销售支持。
应用场景之二是:为管理者提供被管理对象一对一的动态集成资讯。你去分支机构在机场等飞机的时候,或者与下属通电话的时候,拿出平板就可以调出这家分支机构最新更新的基本概况、业绩简报、市场地位、财务状况,以及管理团队和人力资源的情况。决策支持应用软件尽管与服务和销售支持软件的智能维度有所不同,基于场景、数据和算法的商业智能闭环是一致的。商业智能化程度和用户体验高度相关,用户界面极简,意味着后台逻辑架构、数据挖掘和调用极繁。商业智能是供应链数字化再造含金量最高的部分。
移动终端正在成为生活场景和企业运营的遥控器。截至2015年底,我国在网活跃的智能移动终端设备数量已达到8.99亿,移动终端已经成为互联网的第一大入口。移动终端具备即时、便捷、互动性强三大特点,突破了时间和地域的限制,可以充分支持交易行为无纸化和智能化,通过连接前中后台、连接B端与C端,使供应链上的资源和信息传递实现高频次和强交互,而且靶向性和可控性更高;移动终端还可以实现对个体行为、情景、交互的全记录,充分支持大数据和商业智能技术应用。移动终端正在改变人们的生活方式。奢谈大数据和商业智能而没有从应用场景出发连接产品和服务,是没有意义的。移动终端通过在用户端解决连接、检索和交互问题,最终完成了供应链数字化再造的闭环。
APP是企业供应链数字化再造的枢纽。
APP是通过互联网连接中后台数据库资源的智能化应用程序软件包。数字化供应链中的APP是基本的应用场景,承载大数据、商业智能和移动终端三大技术引擎的运转,输送、交换和集散信息和能量。
从企业端来看,APP具备分发便捷、渗透性好、用户增长快的优势,可整合LBS定位、即时通讯、OCR、数据库挖掘等技术,借助数据分析精准到达目标用户,进而绑定用户,并对其实施可持续的深度开发;从客户端来看,APP可基于手机实现随时、随地、随身的“7×24”小时便捷服务,相比传统的信函、电话、柜面服务和基于PC端的网上服务,客户体验更佳。
乔布斯说:“站在科技与人性的交会处。”企业供应链的数字化再造,要解决运营效能和客户体验问题,关键在于“三大技术引擎”、应用软件“枢纽”和人性关怀,人性关怀的背后,是从客户出发的理念和情怀。
再造瓶颈
传统的流程再造是指从根本上彻底颠覆企业的运营流程,重新设计和安排企业的整个生产、服务和经营过程,是对植根于企业内部的、影响企业各种经营活动的、固有的成熟模式发起挑战,目的是在成本效能质量速度上得到量级提升。
企业供应链的数字化再造是一种基因级的改造工程,比传统的流程再造更加彻底。
企业供应链的数字化再造有三大瓶颈:一是理念和思维方式;二是科层制路径依赖;三是能力重建。
企业供应链的数字化再造,首先是自上而下,要从管理型总部向研发型总部进化,我们的管理思想、经营策略和资源配置,更多的不是靠会议和文件,而是要改写成数字化逻辑和语言、靠应用系统和移动终端去执行,用编程语句去精确表达、传导和落实。要从PPT高手进化到APP高手。
企业供应链的数字化再造,肯定要打破传统科层制管理模式的事权、岗位、流程、架构甚至体制的束缚,包含了两个基本思想:一是去中心、去层级、去中介、去行政化;二是条件反射首选能不能换一种玩儿法。任何事情都有生命周期,与其被别人颠覆,不如自己颠覆自己。
企业供应链的数字化再造,要推动基于数字化基因的能力重建,形成全新的能力素质模型:专注、从场景出发、用户体验导向、下笨功夫穷尽事理到二进位制、真正解决用户的问题。
我们最不缺少的就是策论,缺少的是解决方案。
何谓策论?一是以见解、主张、议论为主;二是从应该怎样出发,政治正确;三是坐而论道纸上谈兵而已。好的策论主要看选题、材料占有和表达。策论的关键词是对策。
何谓解决方案?一是路线图;二是任务清单;三是配套资源;四是方法论和工具;五是责任体系;六是预警响应和复盘机制。解决方案就是要解决问题并且承担后果。解决方案的关键词是执行。
数字信息化已经成为城市燃气管道设计、建设和运营管理过程的重要组成部分[1].将城市燃气管网在勘察设计、施工建设及运营管理实现综合利用的4S技术,即全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、监测控制与数据采集系统(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)、遥感(RemoteSensing,RS)、地理信息系统(Geographic Information System,GIS)统称为数字化管理[2-5].城市燃气输配系统包括门站、储配站、CNG加气站、LNG接收站、用户及燃气管网等.为了实现燃气输配系统安全、合理、有序及全面的管理[6],需要相关的数据模型[7-11]集中管理.地理空间平台及基础数据库的建立将为决策者提供具有较大保障且信任度高的数据和信息资料,最终实现完整性管理的优化.我国城市燃气管网具有埋地多年数据不真实、不全面的隐蔽性;环状管网、枝状管网相结合,高压管道、中压管网及低压管网交错的系统性;压力波动、用气调峰、事故工况、供气不稳定等动态特性.同时,还具有交错复杂、点多、线长、面广,用户多、素质参差不齐,城市环境多元化,施工作业面大,道路、车辆多等特殊性.我国城市燃气管网数字化建设存在问题,如设计思路不清晰、功能实现不完整、设计内容不全面、安全措施[8]不到位等[9],需要优化管道勘察设计线路,科学有效组织实施管道施工,实现高效率、安全可靠地运营管理[10].
1 系统功能分析
城市燃气管网数字化系统是结合管道设计、施工、运营过程中的资料信息,集网络化、数字化、真实三维可视化为一体的综合管理系统,基于网络技术、GIS技术及数据库技术,具备功能[12]:(1)实现对各种信息的综合管理,包括基础地理信息、施工管理信息、管线数据信息、设计资料信息和其他专题信息等.(2)基于空间地理信息实现计算机辅助设计和决策功能.(3)基于管道建设工作流程实现数据采集、管理、和监控功能,辅助管道施工管理[13].(4)对于气站、管网资料,有基于WebGIS的信息、查询、编辑、增删、上报及报警等功能.(5)基于管道运行涉及的,如运行优化分析软件等各种专业软件和实时监控系统实现管道运营管理功能.(6)基于海量栅格/矢量数据的三维实时交互漫游可视化辅助分析决策功能,同时对事故地点、性质、规模提供抢修行车路线图、抢修方案等[14].
2 系统方案设计
2.1 软件选型
(1)数据库软件.推荐选用Oracle 10G作为数据库管理软件.它具有灵活的Client/Server结构、丰富的开发工具、可靠的机制及Internet/Intranet功能等特点[15-16].(2)项目管理软件.分析项目管理软件和石油行业的特点,推荐选用P3项目管理软件.它是以计划协同跟踪控制积累为主线,专门为企业级工程项目构建的管理软件,同时具有高度的灵活性和开放性,运用IT技术,并涵盖现代项目管理的知识体系[17].(3)GIS软件.基于B/S结构体系的WebGIS应用技术将其信息和资源在地图上以多种可视化的方式展现出来,实现信息的存储、处理、分析和对外.最具典型代表的是ESRI公司的ArcIMS和MapIn-fo公司的MapXtreme.基于C/S结构的应用系统要求具有较强的显示、查询和分析地理空间数据,如ES-RI的ArcGIS(ArcInfo,ArcView,ArcExplore,ArcGlobe等)及MapInfo的MapInfo,MapX[18-19].分析ESRI公司和MapInfo公司的2种主流GIS产品,结合城市燃气管道数字化管理系统的体系要求,推荐使用以ESRI作为图形数据管理平台.
2.2 总体方案架构
城市燃气管道数字化管理系统应该包括管道勘察设计系统、管道建设项目管理系统及管道运营管理系统等,各系统再细分成各子系统[9-10](见表1).城市燃气管道数字化管理系统的总体方案架构见图1[20],各单位负责的管道数字化流程见图2.
2.3 软件体系结构
根据城市燃气管道工程特点和系统需求,建议数字化管理系统体系结构采用由C/S结构和B/S结构相结合的组合体系.由C/S模式应用系统实现数据的采集、矢量化、编辑维护以及空间数据的高级分析,由B/S模式应用系统实现资源的共享和基于Inter-net的信息.考虑系统的灵活性、扩展性等因素以及ESRI的GIS平台软件结构模型,城市燃气管道数字化管理系统采用分层模型结构,分层设计及每层所包括的内容见图3,包括表现层、应用逻辑层及数据服务层[21].
2.4 各子系统方案
2.4.1 管道勘察设计系统
将测量、地质、工艺、阴极保护、通信等各工艺环节的成果资料,以DWG、DXF、TXT等格式添加到数据库中,为施工建设阶段提供相关资料.勘察设计管理系统[22]主要包括空间信息管理、环境信息管理和勘察设计管理等子系统,系统各环节的工作流程见图4.(1)空间信息管理子系统.建立管道工程的属性信息,如识别城市的区域、房屋建筑、公共场所、街道、河流和重要交通地段信息等对象;获取数字地图或矢量化的数字图形,需要借助于卫星遥感、数字摄影、城市规划等技术;将信息转化为系统可以接受的格式和比例尺. (2)环境信息管理子系统.参照国家相关标准建立沿线街道信息,与地图数据相关联,获取电子地图和空间信息进行地图的矢量化;结合管道沿线的用户、路道信息、公共交通、下水道路段、城市其他基础设施、境界、街道名、其他国防光纤等,建立相关地理信息库.(3)勘察设计管理子系统.实现勘察设计中的文件(图纸、文本等电子资料)管理、设计参数(管道类别、级别、公称直径、壁厚、材质、型号、设备等)管理、站场工艺,以及设计资料的统计、分析、查询.
2.4.2 管道建设项目管理系统
管道建设项目管理系统[23]主要是将采办时的相关技术参数、施工计划、进度、费用、质量要求、HSE、埋深、竣工等数据信息添加到数据库中,形成管道模型管理、工程采办管理及施工管理子系统,更好地为管道运营管理提供可靠资料,管道建设项目管理系统各环节的工作流程见图5. (1)管道模型管理子系统.实现管网、管线、管段、桩位、阀门、特征点、调压器及站场设施的空间信息管理,建立管道沿线的地形、地貌、建筑物等三维景观及搭建数字管道三维仿真系统平台.(2)工程采办管理子系统.统计管道工程中各种产品的价格,登记产品供应商、运输分包商、保险公司、清关商的资料,根据设计信息和设计参数估算物料的总量和价格,生成采办清单后,建立采办中产生的合同、定单及物料存取的信息库,包括物料及设备的型号、各项参数、编号、数量、产地、负责人等信息.(3)施工管理子系统.实现对施工进度、单位或人员、HSE、资源、竣工资料等信息的管理,完成施工前期资料的查询,建立完善的施工管理数据库,需要录入施工进展数据以及分阶段统计分析各项数据.
2.4.3 管道运营管理系统
管道设施管理、管道风险管理及管网管理构成城市燃气管网管道运营管理系统各子系统,还包括所有竣工信息的综合系统,系统各环节工作流程见图6[24].(1)管道设施管理子系统.对管道设施的防腐、维护、检修计划和作业进行管理,完成对QHSE文档的分类、维护、调峰量、索引和查询,接收SCADA系统提供的管道监测和运行数据,提供应急预案与指挥调度,用气量、阀门、调压控制,验收通气,巡线监督等.(2)管道风险管理子系统.它包括管道安全评估、环境评估和事故伤亡评估.(3)管网管理子系统.它包括管网数据的录入、编辑、输出,水力参数、工况模拟分析、管道数值仿真及力学分析等.
3 系统安全策略
城市燃气管道数字化管理系统具有系统接口多、潜在的安全风险高等特点,需要在GIS、数据库、网络等技术基础之上建立完善的安全策略[25,26].
3.1 物理安全
保护主机设备、网络设备、通讯线路、存储设备等硬件免受人为破坏;对于运行关键任务的应用服务器、数据库服务器,采用双机热备份进行系统的冗余;对于关键数据存储采用RAID5的磁盘阵列系统,以实现数据的容错;对于关键服务器、存储设备和网络设备配备UPS系统,以提供持续的电源保障,机房应安装防雷系统.
3.2 网络安全
加强用户口令的识别与验证以及用户账号的缺省限制检查.在项目总部及各项目分部局域网与广域网的连接中,根据不同的应用采用不同的接入方式.对于WWW/SMTP及MAIL服务和连接,设置硬件防火墙系统接入Internet;对于提供给各个项目分部和基层站等外部用户的有关空间数据和敏感业务数据等保密信息的远程访问,通过VPN的隧道技术实现.
3.3 系统安全
设置功能强大的网络版防病毒系统,实时查杀病毒,并能自动更新升级和集中管理维护.
3.4 应用安全
各个应用系统均要建立访问控制和身份认证与授权机制,并在关键系统中建立智能型日志,以保证对各个应用系统和数据的合法访问.
从江夏变电站说起
江夏500kV变电站工程位于武汉市江夏区,计划总投资4亿元。由于该项目所在地江夏区土地资源比较珍贵,因此该项目要尽量减少占地面积,其突破口是减少最小安全净距。值得一提的是,为保证变电工程安全、稳定的运行及运行检修人员的人身安全,变电工程中所有带电体与其他带电减小安全净距体或者非带电体之间的净距应满足相关规范对于最小安全净距的要求。
如果采用传统的二维图纸进行设计,最小安全净距不能在平面图上直接测量。工程人员在设计时只能通过预留较大裕度来保证安全。
为此,江夏500kV变电站的设计方中国电力工程顾问集团中南电力设计院(简称中南电力设计院)应用采用了三维手段的Bentley平台进行数字化协同设计。通过三维手段实现精细化设计,跳线、构架梁均按实际尺寸建模,在模型空间中测量的最小距离基本可以反映真实情况,可以减少不必要的裕度,从而优化配电装置尺寸。而且三维图纸表达信息量大,直观、准确,减少错误风险。
最后,中南电力设计院通过三维模型精确测量最小带电距离,减少了裕度,压缩了配电装置尺寸,优化占地面积,节省了土地资源和工程材料,有效控制了工程投资:如果采用传统的二维模型进行设计,该变电站需要占地4.29万平方米,而实际只占地4.2万平方米,占地面积减少了2.1%;如果采用2D二维模型设计,该变电站工程造价估计要4.26亿元,而采用三维模型后实际只用了4.19亿元,总体造价减少了1.6%。
此外,中南电力设计院高级工程师程超还指出,在初步设计阶段,采用三维设计手段可以大幅提高工作效率,尤其是断面图的出图效率:采用传统的二维设计方法,断面图均需要人工绘制,工作量大,出错率高;采用三维设计手段,断面均可以从三维模型中直接剖切得到,速度快,出错率低。仅在初步设计阶段,采用三维设计手段断面图设计就可节约20%左右的设计时间。
管好70%的基础数据
江夏变电站通过采用全新的变电站解决方案来进行设计,是我国电网建设的一个先行者。
中国电力工程顾问集团公司副总经理姚强指出,在目前的变电站设计解决方案中,综合性、全面性均有欠缺,采用传统方式进行变电站设计,需要消耗大量人力、物力。
除此以外,中南电力设计院信息档案部主任吴刚指出,设计上的损失,会随着工程的进展不断放大。只有实现了精确设计,才能实现精确建造。
更为严重的是,设计考虑周全与否,还会影响到电网、变电站在运营阶段能否根据需求升级、扩展。Bently大中国区总裁刘德盛在Bently电力行业解决方案年会上通过介绍美国目前所面临的问题指出,在电网设计的时候,就应该考虑到如何保护投入,如何进行扩展。否则,以后会遇到很多麻烦。
这个问题,处于电网建设高峰期的我国更加值得关注。国家电网“十二五”规划投资约3100亿元,其中1000kV交流特高压投资1155亿元,±800kV直流特高压投资1974亿元。
与此同时,我国正在规划智能电网的建设。吴刚指出,作为智能电网的基础,70%的数据都产生在设计。因此,智能电网的建设,要从设计开始做起。
从三维设计到数字化移交
正因为如此,致力于电力行业信息化建设的Bently公司在最近几年开始关注从设计、建造到应用的全生命周期解决方案,为电网和变电站提供各种工具和解决方案,保证数据的准确、可靠和可重用,使得电网扩展更加快速、有效,保证升级的有效性。
这一理念,正好吻合了当前电网设计管理的需求。吴刚指出,目前电网设计的观念正在改变,设计手段从原来的手工画图,到后来的通过CAD软件画图,再到现在的三维画图和数字化设计。
电网数字化设计最大优势在于保证电网运维的数据可获得性和准确性。比如说,采用传统的手工设计,设计数据容易丢失,新建电网在运营四五十年后要进行升级时,难度就变得很大。而采用生命周期的电网解决方案,就可以保证数据的准确性、可靠性和可重用性,从而也保证了电网的可升级性和可扩展性。