CC BY
36
ЭКСПОЗИЦИЯ 5/Н (73) октябрь 2008 г.
Наиболее важным и сложным на сегодняшний день направлением в сфере автоматизации нефтегазовой промышленности является автоматизация производственного процесса. В условиях жесткой конкурентной борьбы и быстро меняющейся рыночной ситуации ключевым конкурентным преимуществом, требующим пристального внимания, становится эффективность производства. В данной статье пойдет речь о системах автоматизации, направленных на повышение эффективности производства в нефтегазовой промышленности.
ЭФФЕКТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВОМ
В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Э. О. СЮЧ
директор по развитию бизнеса ООО «ИндаСофт» г. Москва
Today the automation of a production process is the most important and complicated activity in the area of oil and gas industry automation. Against the backdrop of fierce competition and rapidly changing market situation, production efficiency becomes the key competitive advantage, requiring undivided attention. This article will deal with the automation systems, aimed at raising the production efficiency in oil and gas industry.
EFFICIENT MANAGEMENT OF PRODUCTION IN THE OIL AND GAS INDUSTRY
PRODUCTION EFFICIENCY
As a rule, production efficiency means achieving optimum indicators which sometimes may seem mutually excluding: product cost reduction, simultaneous compliance with all norms and target dates and continuous quality improvement. For these purposes, modern means, systems and technologies of automation are used in oil and gas sector, the so called automation systems, MES class (Manufacturing Execution System).
There exists a «standard» definition of MES as an automated system of managing and optimizing production activities which, in the real time mode, initiates, tracks, optimizes and documents the production processes from the beginning of the order fulfillment to the output of a finished product (definition of MESA International).
Without belittling this definition, we shall permit ourselves to define MES in the oil and gas sector as an information system which supports the fulfillment of all the functional tasks in planning, control, accounting and analysis of all the production process at all its phases and aimed at achieving maximum economic result from the production activities of an oil and gas enterprise.
During more than 10 years' record of success in implementing the projects for creation of efficient production management systems at oil and gas enterprises, the company «Indusoft» has developed a concept consisting in automating specific business processes of production control, management and analysis. The list of the isolated business processes of efficient production management looks as follows:
• Operating dispatching management
• Production accounting for and coordinating material balances
• Quality control
• Accounting for and analyzing the production and consumption of heat and energy resources
• Production equipment control
• Production planning
• Actual analysis of production process
PRODUCTION PLANNING
Any type of production activities begins from plan formulation. Specialized production models
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА
Как правило, под эффективностью производства подразумевается достижение оптимальности в показателях, порой совершенно противоречащих друг другу: снижение себестоимости продукции, одновременно соблюдение всех нормативов и сроков и непрерывное повышение качества. Для этих целей используются современные средства, системы и технологии автоматизации в нефтегазовой промышленности - так называемые системы автоматизации класса MES (Manufacturing Executing System).
Существует «стандартное» определение MES как автоматизированной системы управления и оптимизации производственной деятельности, которая в режиме реального времени инициирует, отслеживает, оптимизирует и документирует производственные процессы от начала выполнения заказа до выпуска готовой продукции (определение MESA International). Не умаляя данное определение, позволим себе определить MES в нефтегазовой промышленности как информационную систему, поддерживающую выполнение всех функциональных задач по планированию, контролю, учету и анализу всего производственного процесса на всех его этапах и направленную на достижение
максимального экономического эффекта от производственной деятельности нефтегазового предприятия.
За более чем 10-летнюю историю успешной реализации проектов создания систем эффективного управления производством нефтегазовых предприятий компания «ИндаСофт» выработала концепцию, заключающуюся в автоматизации конкретных бизнес-процессов контроля, управления и анализа производства. Список выделенных бизнес-процессов эффективного управления производством выглядит следующим образом:
• Оперативно-диспетчерское управление
• Производственный учет и согласование материальных балансов
• Контроль качества
• Учет и анализ производства и потребления теплоэнергетических ресурсов
• Контроль состояния технологического оборудования
• Планирование производства
• Фактический анализ производственного процесса
ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА
Любой вид производственной деятельности начинается с составления планов. Для этих целей используются ►
Рис. 1. Оперативное планирование производства Fig. 1. Operating Planning of Production
5/Н (73) октябрь 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
специализированные производственные модели. Планирование осуществляется в программном модуле 1-ОРР. В соответствии с объемным планом на месяц, ограничениями по свободным емкостям в резервуарных парках и с текущим состоянием технологических установок рассчитывается суточный производственный план выработки компонентов и готовой продукции по каждой технологической установке (рис.1). Модуль оперативно-диспетчерского управления производством обеспечивает своевременную доставку информации о происходящих событиях и отклонениях от составленного оперативного плана. В результате все процессы, происходящие на производстве, становятся прозрачными.
ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ
Автоматизация бизнес-процесса оперативно-диспетчерского управления обеспечивает выполнение следующих функций:
• Мониторинг загрузки технологических мощностей, регистрация и оповещение об отклонениях технологического процесса от заданных режимов и нормативов.
• Расчет отклонения факта от производственного плана в режиме реального времени.
• Учет движения сырья, полуфабрикатов и готовой продукции по предприятию.
• Контроль остатков в резервуарных парках.
• Запись и контроль выполнения распоряжений диспетчера.
• Формирование производственной отчетности.
Для реализации приведенных функций базовый модуль диспетчерского управления аккумулирует производственную информацию с низового уровня автоматизации в реальном масштабе времени и преобразует ее в имеющие смысл производственные события. Специализированный модуль учета движения нефтепродуктов обеспечивает динамический учёт направлений и потоков передачи сырья,
полуфабрикатов и готовой продукции по предприятию, динамический учёт состояния резервуарных парков и предоставление сведений о незавершенном производстве.
Модуль контроля технологических режимов I-PDM реализует анализ всех зарегистрированных отклонений режимов от заданных и обеспечивает разделение отклонений на «значимые» и «незначимые» (рис. 2). Определение значимости отклонений осуществляется по степени их воздействия на ключевые показатели производства. Ключевые показатели производства определяются производственным отделом и во время эксплуатации системы могут быть изменены. К ключевым показателям производства относятся:
• Коэффициенты отбора продуктов из сырья по установкам.
• Глубина переработки по предприятию, производствам, цехам.
• Отклонение выработки полуфабрикатов и готовой продукции от плана.
• Скорость изменения остатков сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.
• Удельное потребление всех видов теплоэнергетических ресурсов.
• Отклонение качества выпускаемых полуфабрикатов и готовой продукции.
• Запас качества по готовой продукции.
• Величина безвозвратных потерь.
- специализированный сервер отчетов, обеспечивающий формирование производственной отчетности на основе созданных шаблонов. Все отчеты автоматически обновляются с настраиваемой дискретностью. Существующие шаблоны отчетов:
• Режимные листы.
• Сводные отчеты о работе предприятия.
• Остатки на складах.
• Отклонения от плана по технологическим мощностям.
• Сводки по качеству.
• Любые специализированные отчеты произвольной формы. ►
Рис. 2. Контроль нарушений технологических режимов Fig. 2. Control over Breaches of Technological Modes
are used for such purposes. The planning is done in I-OPP program module. Depending on the volume plan for the month, the limitations on spare capacity in tanks farms and the current status of the production units, the daily production plan for components and finished products for each production unit is computed (Fig. 1). The Operating and Dispatcher Module ensures timely delivery of information about the ongoing events and variances from the formulated operating plan. As a result, all the processes occurring in production, become transparent.
OPERATING AND DISPATCHER MANAGEMENT
Automation of the business process of operating and dispatcher management ensures the performance of the following functions:
• Monitoring the loading of the production facilities, registration and notification of the production processes variances from the pre-determi-ned modes and standards
• Calculating the variance of the actual performance from the production plan in real time mode
• Accounting for the movement of raw materials, semi-finished products and finished products through the enterprise
• Controlling balances in the tank farms
• Recording and controlling performance of the dispatcher's orders
• Putting together production reports
In order to implement the above mentioned functions, the basic dispatcher management module accumulates production information from the bottom automation level in real time scale and transforms it into meaningful production events. The specialized I-OMS module for accounting for the movement of the petroleum products ensures the dynamic accounting for directions and flows of moving raw materials, semi-finished products and finished products through the enterprise, dynamic accounting for the status of the tank farms and provision of information about work-in-progress.
The process mode control module I-PDM analyzes all the registered variances of the modes from the set ones and ensures that these variances are divided into «significant» and «insignificant» (Fig. 2). The significance of the variances is determined according to the degree of their impact on the key production indicators. The key production indicators are determined by the production department and during the system operation they can be changed. The following is referred to the key production indicators:
• Coefficients of sampling products from raw materials unit by unit
• Depth of processing for the enterprise, facility, shop
• Variance of semi-finished products and finished products output from plan
• Rate of change in the raw materials balances, semi-finished products balances and finished products balances
• Specific consumption of all the types of heat and energy resources
• Variance of the quality of the semi-finished and finished products
• Quality margin for finished products
• Level of non-returnable losses
I-RS is the specialized server of reports which ensures the preparation of production reports on the basis of the templates created. All the reports are automatically updated with adjustable discreteness. The existing report templates:
• Mode sheets
• Consolidated reports on the enterprise operation
• Balances in the warehouses
• Variances from plan in terms of production ca-
ЭКСПОЗИЦИЯ 5/Н (73) октябрь 2008 г.
pacity
• Quality reports
• Any specialized reports of arbitrary format
PRODUCTION ACCOUNTING AND AGREEING MATERIAL BALANCES
Implementation of the functionality of production accounting consists in continuous tracking of production plan performance, agreeing the incoming data and calculating material balances as well as in preparing plan/actual reports incorporating automatic analysis of the causes of variances for the shift, day, month. (Fig. 3). Apart from that, the following functions are carried out:
• calculation of agreed material balances for the day, ten days' period, month, etc.
• calculation of volume and energy balances
• determination of actual losses
• determination of measurement errors of commercial accounting instruments
• planning optimum modernization of the accounting instruments
• providing agreed balance for the appropriate modules of the business system
QUALITY CONTROL
The quality of the finished products along with production cost is the most efficient competitive advantage. For the purpose of continuous quality control and quality analysis, the Laboratory Information System ILDS module (Fig. 4) is used. I-LDS ensures:
• Automation of the business processes of the laboratories' activities in keeping with the following requirements:
- requirements to the competence of the test laboratories (GOST R ISO/MEK 17025-2000);
- requirements to the accuracy (correctness and precision) of the methods and measurement results (GOST R ISO 5725-2002, part 1-6, including MI 2335-2003).
• Creating one single source of true and operating data on product quality control transmitted to various levels of the enterprise management, based on the automatic database.
• Automating the management of the laboratory control data:
• Cutting back on the time spent by the laboratory staff to determine and to process the test results, reducing the probability of errors when carrying out these operations.
• Accelerating the process of transmitting the laboratory control data to the users of different levels.
• Reducing the laboratory staff's labor intensity in maintaining laboratory journals and preparing internal reports as well as eliminating, by doing so, the distortion of the information when transferring it from document to document.
• Reducing the labor intensity of the laboratory personnel in preparing periodic report documents which are to contain quality data and eliminating duplication of reporting forms.
• Increasing the reliability of storing quality control data and the operating access to them, minimizing inefficient paper-courier type and telephone exchange of information between the enterprise's divisions.
• Providing information about the quality of other sub-systems including Automatic Control System for Production process and Automatic Control System for the Enterprise.
ACCOUNTING FOR AND ANALYZING PRODUCTION, HEAT AND ENERGY RESOURCES CONSUMPTION
At the present time the cost of heat and energy resources in the cost structure of finished products is coming to play an increasing role and this is exactly why the automation of business processes to account for and analyze production
ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ УЧЕТ И СОГЛАСОВАНИЕ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ
Реализация функциональности производственного учета заключается в непрерывном отслеживании выполнения производственных планов, согласовании поступающих данных и расчете материальных балансов, а также в формировании отчетов план/факт, включающих автоматизированный анализ причин отклонений за смену, сутки, месяц. (рис. 3). Кроме этого выполняются следующие функции:
• Расчет согласованных материальных балансов за сутки, декаду, месяц и т.д.
• Расчет объемных и энергетических балансов.
• Определение фактических потерь.
• Обнаружение погрешностей измерения коммерческих приборов учета.
• Планирование оптимальной модернизации приборов учета.
• Обеспечение согласованным балансом соответствующих модулей бизнес-системы.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
Качество готовой продукции наряду с себестоимостью является наиболее эффективным конкурентным преимуществом. Для целей непрерывного контроля и анализа качества используется модуль лабо-раторно-информационной системы I-LDS (рис. 4.) I-LDS обеспечивает:
• Автоматизацию бизнес-процессов деятельности лабораторий в соответствии с требованиями:
• к компетенции испытательных лабораторий (ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000);
• к точности (правильности и прецизионности) методов и результатов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725-2002, ч. 1-6, включая МИ 2335-2003).
• Создание единого источника достоверных
и оперативных данных по контролю качества продукции, передаваемых на различные уровни управления предприятием, на основе автоматизированной базы данных.
• Автоматизацию управления данными лабораторного контроля.
• Сокращение временных затрат сотрудников лабораторий на определение и обработку результатов испытаний, снижение вероятности ошибок при проведении этих операций.
• Ускорение процесса передачи данных лабораторного контроля пользователям различных уровней.
• Снижение трудозатрат персонала лабораторий на ведение лабораторных журналов и формирование внутренних отчетов, а также исключение за счет этого вероятности искажения информации при переносе ее из документа в документ.
• Снижение трудозатрат персонала лабораторий на формирование периодических отчетных документов, содержащих данные по качеству, и исключение дублирующих отчетных форм.
• Повышение надежности хранения данных по контролю качества и оперативности доступа к ним, минимизация неэффективного бумажно-курьерского и телефонного обмена информацией между подразделениями предприятия.
• Обеспечение данными о качестве других подсистем, включая АСУТП и АСУП.
УЧЕТ И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ
В настоящее время стоимость теплоэнергетических ресурсов в структуре себестоимости готовой продукции играет все большую роль, именно поэтому автоматизация бизнес-процессов учета ►
Рис. 3. Производственный учет и согласование материальных балансов Fig. 3. Production Accounting and Agreeing Material Balances
и анализа производства и потребления теплоэнергетических ресурсов несет огромный экономический эффект. Модуль 1-ЕМЭ реализует следующие функции:
• Интеграцию разнородных и территориально распределенных источников информации о потреблении теплоэнергетических ресурсов.
• Ручной ввод информации по потреблению теплоэнергетических ресурсов (планиметрирование).
• Мониторинг производства и потребления энергоресурсов в режиме реального времени.
• Учет потребления теплоэнергетических ресурсов по видам и технологическим объектам.
• Расчет согласованного суточного и месячного баланса по видам теплоэнергетических ресурсов.
• Планирование потребления теплоэнергетических ресурсов.
• Ведение нормативно-справочной информации.
• Автоматизированное формирование отчетов.
• Предоставление оперативных и достоверных данных в бизнес-систему.
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Задача контроля состояния основного технологического оборудования включает в себя выполнение следующих функций:
• Учет наработки оборудования (моточасы), компрессоров, насосов, колонн и др.
• Учет причин простоя оборудования
• Анализ предаварийных состояний оборудования по косвенным признакам
• Передачу исходных данных для расчета плана ремонтов в модули бизнес-системы
Решение этой задачи помогает приблизиться к проведению ремонтов и технического обслуживания оборудования «по состоянию», что также приносит ощутимый экономический эффект
ФАКТИЧЕСКИМ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА
Наиболее значимой функциональностью решения компании «ИндаСофт» является аналитика в режиме реального времени, проходящая сквозной нитью через все модули и функции. Во всех проектах «ИндаСофт» использует подход к управлению производством на базе ключевых показателей эффективности, позволяющих по нескольким совокупным критериям следить за текущими тенденциями во всех областях производственного процесса. Так, например, для осуществления финансового анализа затрат на выполнение производственных процессов компания «ИндаСофт» успешно применяет метод Activity Based Costing (ABC), суть которого состоит в том, что расходы предприятия привязываются к точкам его активности. Применительно к производству это означает привязку издержек к конкретным производственным процессам (контроль качества полуфабрикатов и готовой продукции, их транспортировка, технологические операции, контроль удельных показателей). Строится точная динамическая модель производства, обеспечивающая данные для калькуляции текущих затрат как в привязке к конкретным рабочим местам, так и в разрезе отдельных выполняемых заказов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Успешное достижение конечного результата - повышение экономической эффективности производственного процесса, которого можно добиться, только комплексно автоматизируя все аспекты производственной деятельности. Очень важно в таком случае правильно выбрать системы и технологии автоматизации. Также не менее значимым является выбор опытного системного интегратора, за плечами которого многолетний успешный опыт внедрения подобных проектов в нефтегазовой отрасли. ■
L DV API 1 -nHi f ■ Ддршынтрд гор ЦЗ.Г>) ^JOjjEl
Su ЬзЖ ДяУ i M* irmem
Лаборатория
«
g! rpH»FH гйЧТ£йП»
rtrjfllHi
JES »*íw» JI
fritmtni
Urrijji.«
i(t Otpww
Il 1 tcpH'u:uC|№-JÙ -il
Щ "iiiiKi
Ja Тр«*» Ч-ГМПД
I
Лаборатория
■ il ifc<a тория » LüiflncwM еЯрмчаа
fend
ЕЯ
ztÜMt
- Û Г^лииойгт» Ml
Í TpffiiFJMPM . .
a J, шел/
LÎÏ ГрГ&ГфОВМ! . . (С TfrrítfpMOÍ ... 6*1» TUL,. ¿>БГГ1Н...
'> :h№Htu. .
'p.iíTMoi...
rf т^гЬпмад i-i dû)'«
Q Чгта I ¿Jl(; Diín« л ¿,ru<to-
JÍ Тр^офх... ij 1ШЛУ
Кратхоеиа«... "рсшрчт
1 ^ f 1
[ijf» •mu 1ШЛУ
fn^jPlCpfet (Tll ■
СтД&УЫ*Й КШ1Л ... PC C-afr-wbA кии..
ЕИЦ12 Беям Per^jMp-®
Г>( ТЦ,., ®т ro =(■■ ■■
IT
iiiKi4mn4l (tfcr^l»
QlCTtlWfTT ГШ .. DSI £jHCTlUVWT ГШ»...
О 1.1 ni' туд— ShjSJtlS СЦцф! тут...
lllXW
THIJM... [JT3N1 J.'MVÍÉ 104TJH»
СЧО i»... SmHHÇJO СИйЩтя аи...
J С) э-ч*mu Q 01 □ □ □ Ё
Рис. 4. Лабораторно-информационная система Fig. 4. Laboratory and Information System
5/Н (73) октябрь 2008 г. ЭКСПОЗИЦИЯ
and heat/energy resources consumption yields a huge economic result. The I-EMS module implements the following functions:
• Integrating heterogeneous and territorially distributed sources of information about the use of heat and energy resources.
• Manual input of the information about consumption of heat and energy resources (computation of area).
• Monitoring production and consumption of energy resources in the real time mode.
• Accounting for heat and energy resources by the type and process facility.
• Calculating agreed daily and monthly balance by the type of heat and energy resources.
• Planning consumption of heat and energy resources.
• Maintaining normative and reference information.
• Automated preparation of reports
• Providing operating and true data to the business system.
CONTROL OF THE PROCESS EQUIPMENT STATUS
The task of process equipment control includes the performance of the following functions:
• Accounting for the equipment running hours (motor-hours), those of compressors, pumps, columns, etc.
• Accounting for the reasons for equipment downtime
• Analyzing pre-emergency status of the equipment based on indirect signs
• Transmitting initial data to calculate repair plans to the business system modules.
The solution of this problem helps to approximate a scenario whereby repairs and technical service of the equipment will be carried out based on its "status" which also yields an economic saving.
ACTUAL ANALYSIS OF THE PRODUCTION PROCESS
The most meaningful functionality of the solution proposed by the «Indusoft» Company is the analytics in the real time mode permeating all the modules and functions. In all the projects "Indusoft" uses the approach to production management based on the key indicators of efficiency which allow current trends in all the fields of the production process to be tracked using several cumulative criteria. Thus, for example, in order to make a financial analysis of the costs incurred in carrying out the production processes, the «Indusoft» Company is successfully using Activity Based Costing (ABC) methodology, underlying which is the idea that the enterprise's expenditures are traced and linked to its activity points. In application to production, this means allocating costs to specific production processes (quality control of semi-finished and finished products, their transportation, technological operations, control over specific indices). An accurate dynamic production model is structured which provides data to calculate current costs both allocating them to specific workplaces and as a cross section of individual orders being filled.
CONCLUSION
Successful achievement of the final result means improving the economic efficiency of the production process which can be achieved only by automating in a comprehensive way all the aspects of production operations. In this case it is very important to select correctly the automation systems and technologies.
It is also crucial to select an experienced system integrator who has a track record of many years' success and experience in implementing such projects in oil and gas industry.
Ф
