CC BY
74Цифровая трансформация нефтегазового комплекса как способ повышения эффективности производственных процессов в топливно-энергетическом секторе
со см о см
о ш т
X
3
<
т О X X
Аминов Камиль Айратович
аспирант базовой кафедры Благотворительного фонда поддержки образовательных программ «КАПИТАНЫ» «Инновационный менеджмент и социальное предпринимательство», РЭУ им. Г.В. Плеханова, [email protected]
Ляндау Юрий Владимирович
заведующий базовой кафедрой Благотворительного фонда поддержки образовательных программ «КАПИТАНЫ» «Инновационный менеджмент и социальное предпринимательство», РЭУ им. Г.В. Плеханова, [email protected]
В статье рассматривается значимость цифровой трансформации и внедрения отдельных цифровых технологий для повышения эффективности и снижения издержек производства компаний топливно-энергетического комплекса с учетом отраслевой специфики. Авторы анализируют актуальные вопросы взаимодействия с информационной инфраструктурой с целью повышения качества работы на предприятиях топливно-энергетического комплекса. Показано, что в деле совершенствования управления цифровой подход становится определяющим фактором повышения эффективности. Авторы проводят анализ цифровых технологий, используемых ПАО «Газпром нефть», таких как «цифровая индустриальная платформа» и «центр управления производством», для доказательства эффективности внедрения решений Индустрии 4.0 в технологические процессы. Показано, что технологии, применяемые в нефтегазовом секторе также можно перенести на сектора горно-обогатительного комплекса, металлургии, нефтехимии и другие. Основное достижение цифровой трансформации для топливно-энергетического комплекса - это сокращение резервов затрат на устранение рисков снижения качества до 1-2%. Цифровая трансформация отрасли существенно влияет на эффективность функционирования компаний топливно-энергетического комплекса, а также может обеспечить переход компаний на новый технологический уровень и повлиять на бренд и маркетинговые аспекты работы компании.
Ключевые слова: цифровизация, цифровая трансформация, повышение эффективности производственных процессов в топливно-энергетическом комплексе, цифровые технологии, информационные системы.
На сегодняшний день уровень проникновения и применения цифровых технологий выделяют как один из главных факторов конкурентоспособности. Эффективное управление современными комплексными энергосистемами и ТЭК в целом невозможно без создания и внедрения современных цифровых систем и технологий. Цифровые технологии и масштабная цифровая трансформация с одной стороны позволят компаниям ТЭК повышать операционную эффективность и получать дополнительную прибыль, с другой стороны, позволят государству увеличить объемы поступающих налоговых платежей от субъектов ТЭК и повысить уровень управляемости развитием комплекса в целом. Кроме того, в рамках масштабной цифровой трансформации потребители энергии (физические и юридические лица) получат эффективные и оперативные каналы взаимодействия как с регулирующими органами, так и с предприятиями ТЭК.
Цифровая трансформация и интеллектуализация отраслей ТЭК обозначена в Энергетической стратегии России до 2035 года как одна из важнейших задач в рамках ее реализации. Цифровая трансформация ТЭК подразумевает качественное повышение уровня процессов государственного управления, координации и мониторинга ТЭК, внедрение отраслевых платформенных решений и цифровизация взаимодействия с субъектами ТЭК.
Развитие ИТ-инфраструктуры организации в современном мире - жизненно важный, необходимый процесс, обеспечивающий ее технологическую конкурентоспособность, а также позволяющую снизить часть издержек и обеспечить развитие и выход организации на новый технологический уровень.
Информационную инфраструктуру в целом можно рассматривать как комплекс взаимосвязанных программно-аппаратных средств организации, которые направлены на обеспечение ее деятельности, а также является фундаментом для осуществления процессов циф-ровизации и цифровой трансформации.
Цифровая трансформация организации в настоящее время - неизбежный процесс для компаний, находящихся в конкурентном рынке. Некоторые из них уже перестраивают и оптимизируют свои бизнес-процессы при помощи внедрения цифровых технологий. Организации, стагнирующие при осуществлении указанных процессов, потеряют значительную часть рынка и с большой долей вероятности уйдут с них в ближайшее время.
Как уже было отмечено, цифровая трансформация осуществляется, в том числе посредством включения платформенных решений и цифровых технологий в производственные процессы организаций. В Национальной программе «Цифровая экономика Российской Федерации» определен список сквозных цифровых технологий.
Однако понятие «платформенное решение» не определено на государственном уровне, вместо этого существует множество интерпретаций и подходов, рассматривающих данное явление[1].
Для целей настоящей статьи определим, что платформенное решение - автоматизированная информационная система, доступ к которой обеспечивается посредством сети «Интернет», позволяющая участникам данной системы решать свои технологические и функциональные задачи, благодаря чему возможно снижение транзакционных издержек и значительное увеличение производительности труда.
В настоящее время используется большое количество информационных систем, построенных с применением различных архитектурных решений, имеющих множество классов. Рассмотрим подробнее наиболее популярные классы информационных систем, выделенных на основе доменного подхода:
- управляющие системы;
- информационно-управляющие системы;
- системы управления доступом;
- системы мониторинга и управления ресурсами;
- системы управления производством;
Управляющие системы представляю собой комплекс
технологических инструментов, описывающие бизнес-процесс (например, производственный) на предмет соответствия эталонным значениям и осуществляющие выдачу управляющего воздействия.
Информационно-управляющие системы осуществляют сбор, обработку, интерпретацию и предоставление в виде отчетности данных различным категориям пользователей для принятия решения на их основе.
Системы управления доступом направлены на обеспечение доступа субъектов к объектам и ресурсам в соответствии с определенными регламентными процедурами. Примерами указанных систем являются банкоматы, торговые автоматы.
Системы мониторинга и управления ресурсами применяются для решения типовых для многих организаций задач, потоковых работ, таких как регистрация информации, отслеживание ее изменений, получение, отправка или уничтожение в виртуальном или реальном мире. К этому классу систем можно отнести: банковские системы; системы электронного документооборота, системы управления логистикой и т.д.
Системы управления производством имеют существенную отличительную особенность: на вход в технологическом процессе поступает сырье, а на выходе получается готовый продукт - объект физического или информационного мира.
Каждый из рассмотренных классов систем в зависимости от степени трансформации процессов, области и масштаба применения системы используется для автоматизации, цифровизации и цифровой трансформации. Подробнее рассмотрим системы управления производством (СУП) - единственный из представленных классов, непосредственно осуществляющий вклад в создание добавленной стоимости конечной продукции, соответственно, существенно оказывающий влияние на процесс цифровой трансформации, повышение производительности труда и сокращение издержек.
СУП включает в себя три основных аспекта[4]:
- материальные потоки (трансформация материалов и сырья в готовый продукт);
- информационные (планирование и управление производственными процессами);
- поток стоимости (финансовый аспект).
- организационные (кадровый состав)
На рисунке 1 показана модель функционирования СУП.
Рисунок 1 - Принципиальная модель функционирования СУП Источник: Смирнова Г.Н., Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование информационных систем: учебник. М.: Финансы и статистика 2010. С. 10
Материальные потоки задействуют ресурсы (капитал, сырье, труд) для создания готовой продукции. В рамках этого аспекта можно выделить основной процесс, которые соединяет входы и выходы системы. Аспект включает в себя следующие активности:
- приобретение материала (сырья);
- изготовление продукции;
- поставка на рынок;
- продажа.
Информационный поток отвечает за планирование производственных процессов и управление ими.
Поток стоимости определяет изменение цены произведенной продукции на каждой стадии технологического процесса.
Организационные потоки направлены на адаптацию кадров в условиях трансформационных процессов, развитие организационной зрелости и политики управления знаниями.
Общая практическая задача СУП, как и всей ИТ-инфраструктуры, заключается в обеспечении максимально эффективного и дешевого применения всех ресурсов системы и точное выполнения поставленного плана. Примером цифрового решения, являющегося частью ИТ-инфраструктуры, являются цифровые двойники. Это одна из инновационных технологий, которая активно внедряется в процесс нефтедобычи и переработки. Цифровые двойники - это математические модели, создаваемые для визуализации технологических и физических установок НПЗ (нефтеперерабатывающего завода). Они обязательно содержат информацию о характеристиках инженерных систем, средствах автоматизации, их сроках службы и периодах обслуживания,
X X
о
го А с.
X
го т
о
м о
м «
fO CS
о
CS
о ш m
X
3
<
m О X X
описание физико-химических процессов и процессов потребления и выработки энергии. В результате, цифровые двойники фактически позволяют объединить существующую инфраструктуру в одну взаимосвязанную систему и синхронизировать работу всех её частей. Базой для цифровых двойников выступают информационные системы, которые проектируются для оптимизации производственных процессов и создания дополнительных источников статистических данных. Последние используются в аналитической части деятельности предприятия. Основными функциональными частями информационной системы (ИС) являются:
- сбор, хранение и обработка данных;
- представление данных в удобном виде, в зависимости от назначения;
- формирование структуры взаимосвязи данных.
Главные части информационных систем:
- база данных, представляющая совокупность взаимосвязанных и упорядоченных данных;
- программные модули, отвечающие за обработку данных;
- пользовательский интерфейс для работы с информационной системой.
Информационные системы можно классифицировать по степени интеграции: локальные, малые интегрированные, средне интегрированные, крупно интегрированные.
Обратимся к опыту ПАО «Газпром нефть» по внедрению многофункциональных информационных систем в производственные процессы. Так, в основе «Центра управления производством» (ЦУП) лежат сложные алгоритмы машинного обучения. Данная система аккумулирует данные большого количества различных метрологических приборов, охватывающих всю технологическую сеть ПАО «Газпром нефть». Данные более 30 тысяч учётных приборов и датчиков собраны на платформе в единую цифровую модель, которая проводит мониторинг и корректировку порядка эксплуатации приборов, разрабатывает мероприятия для устранения неисправностей. Платформа работает на принципах технологии промышленного интернета вещей, суть которой - объединение информации, переданной со всех датчиков с системами, алгоритмами мониторинга данных, большими данными и приложениями.
Еще одна система, которая окажет значительное влияние на финансовые показатели, — энергоконтроль, направленный на регулирование «пиковых нагрузок». Внедрение ЦУП позволит оптимизировать 80% операций.
В рамках введения в эксплуатацию ЦУП будет внедрено порядка 30 тыс. автоматизированных датчиков и учетных приборов. В целом основной функцией работы данной платформы является анализ данных и в обработанном виде их передача в системы управления производством. Платформа работает на открытой микро сервисной архитектуре, ее использование позволяет значительно ускорить процесс разработки и внедрения 1Т-приложений, для эффективного управления непрерывным производственным процессом. Существующие 81 процесс, обеспечивающие операционное управление производством, планируется трансформировать в 14 эффективных и взаимосвязанных бизнес-процессов.
Внедрение подобной системы для автоматизации производственных процессов способствует следующим эффектам:
- создаст инновационную микро-сервисную архитектуру и внедрит современные технологии для управления и контроля за непрерывным производством;
- сформирует общую систему верификации структурированных данных для всех систем управления производственными процессами;
- обеспечит легкий доступ к данным, в том числе для формирования управленческой отчетности;
- обеспечит сокращение сроков внедрения цифровых систем за счет быстрого доступа к данным;
- повлияет на скорость взаимодействия с источниками данных и системами управления технологическими процессами;
- интеграция сторонних решений на базе платформы, возможность размещать бизнес-приложения в периметре платформы.
Также ПАО «Газпром нефть» внедрило цифровую индустриальную платформу для непрерывного производства. Данная программа, применяя принципы промышленного интернета вещей соединяет, анализирует и верифицирует данные. Как итог, информация в целостном виде передаётся в системы управления. Благодаря открытой микросервисной архитектуре, внедрение такого решения позволяет серьезно увеличить скорость разработки и внедрения 1Т-приложений для повышения эффективности управления. Технологической основой решения является индустриальная платформа интернета вещей <^ИоТ» и цифровые сервисы нефтепереработки ГК «Цифра»[6].
Модель функционирования «¿ИоТ» представлена на рисунке 2.
Сервисы администрирования: Безопасность; Управление программно - аппаратной инфраструктурой; Мониторинг функционирования. ПОРТАЛ
Сервисы настройки платформы и разработки интерфейсов пользователя
Сервисы стимулирования и обработки данных
Сервисы сбора и хранения данных
Источники данных временных рядов и событий:
Ш1МС Коммерческий учет
Средства разработки
бизнес приложений:
Управление требованиями;
Разработка;
Тестирование;
Доставка
АСУТП Энергоресурсы устройства
Транспорт Датчики п
Внешние ИС
МДМ, ERP, Л11МС
Рисунок 2 - Модель функционирования «ZIIoT»
Источник: Онлайн-журнал ПАО «Газпром нефть». Сибирская нефть № 176 (ноябрь 2020). - URL: https://www.gazprom-neft.ru/files/journal/SN181.pdf
Таким образом, данная платформа содержит в себе готовые инструменты и решения для эффективного использования и перераспределения данных. Система объединяет в себе опыт реализации решений для разных индустрий и может быть использована в разных направлениях. Система построена на использовании Open Source решения с высоким уровнем цифровой зрелости и гибкостью в эксплуатации. Данная платформа доступна для интеграции со сторонними решениями. Подобная цифровая технология может быть использована в разных отраслях: нефтегазовая, химическая, нефтехимия, металлургия, горно-обогатительный комплекс, энергетика. Кроме того, внедрение онлайн-кон-троля качества конечных продуктов и оптимизация производственных процессов могут сократить резервы затрат на устранение рисков снижения качества до 1-2%. Это означает, что технологический процесс будет более экономически эффективен и точен. В денежном эквиваленте такая оптимизация может принести сотни миллионов рублей и обеспечить значительное повышение эффективности производственных процессов.
«Цифровая индустриальная платформа» имеет несколько направлений применения. Она может использоваться в качестве озера данных для агрегирования, хранения и структурирования данных, для технологического мониторинга и диспетчеризации, управления событиями и поддержки принятия решений, разработки, тестирования и развертывания новых приложений под конкретные задачи клиента.
В целом такая система предполагает трехуровневое планирование всей цепочки добавленной стоимости. Включая в себя этапы от поступления нефтяного сырья на нефтеперерабатывающий завод до дальнейшего движения, включая переработку, логистику или сбыт. Самая глобальная часть указанной системы - оптимизационное планирование. За ним следует интегрированное календарное и операционное планирование, что предполагает возможность дополнительного анализа и моделирования производственных и логистических цепочек, а также позволяет оптимизировать основные производственные и бизнес-процессы, найти пути сокращения издержек, повысив эффективность производственной деятельности. Цифровая трансформация отрасли может значительно повлиять на эффективность функционирования компаний нефтегазового комплекса, а также обеспечит переход компаний на новый технологический уровень и повлиять на бренд и маркетинговые аспекты функционирования компании.
Литература
1. Федеральный закон от 27.07.2006 № 149 «Об информации, информационных технологиях и о защите информации». - URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_61798/
2. Архитектура информационных систем: учебное пособие / сост. И. В. Беляева. - Ульяновск : УлГТУ, 2019. - 192 с
3. Архитектуры информационных систем. Основы проектирования: Учебное пособие. - СПб.: НИУ ИТМО, 2012. - 66 с.
4. Батоврин В.К. Толковый словарь по системной и программной инженерии. 2012
5. Большой прорыв: инструменты масштабной циф-ровизации в сегментах логистики, переработки и сбыта Газпром нефти. - URL: https://neftegaz.ru/anaNsis/interview/689934-bolshoy-proryv-instrumenty-masshtabnoy-tsifrovizatsii-v-segmentakh-logistiki-pererabotki-i-sbyta-gaz/
6. Онлайн-журнал ПАО «Газпром нефть». Сибирская нефть № 176 (ноябрь 2020). - URL: https://www.gazprom-neft.ru/files/journal/SN181.pdf
7. Смирнова Г.Н., Сорокин А.А., Тельнов Ю.Ф. Проектирование информационных систем: учебник. М.: Финансы и статистика 2010. С. 10
8. Янова С.Ю. Рецензия на учебник «Основы цифровой экономики». Управленческое консультирование. 2020;(9):164-169. - URL: https://doi.org/10.22394/1726-1139-2020-9-164-169
Digital transformation of the oil and gas complex as a way to improve the efficiency of production processes in the fuel and energy sector Aminov K.A., Lyandau Yu.V.
PRUE. G.V. Plekhanov
JEL classification: D20, E22, E44, L10, L13, L16, L19, M20, O11, O12, Q10, Q16, R10, R38, R40, Z21, Z32_
The article discusses the importance of digital transformation and the introduction of individual digital technologies to improve efficiency and reduce production costs of companies in the fuel and energy complex, taking into account industry specifics. The authors analyze topical issues of interaction with the information infrastructure in order to improve the quality of work at the enterprises of the fuel and energy complex. It is shown that in improving management, the digital approach becomes a determining factor in increasing efficiency. The authors analyze the digital technologies used by Gazprom Neft PJSC, such as the "digital industrial platform" and the "production control center", to prove the effectiveness of implementing Industry 4.0 solutions in technological processes. It is shown that the technologies used in the oil and gas sector can also be transferred to the sectors of the mining and processing complex, metallurgy, petrochemistry and others. The main achievement of digital transformation for the fuel and energy complex is the reduction of the cost reserves for eliminating the risks of quality deterioration to 12%. The digital transformation of the industry significantly affects the efficiency of the functioning of companies in the fuel and energy complex, and can also ensure the transition of companies to a new technological level and affect the brand and marketing aspects of the company. Keywords: digitalization, digital transformation, increasing the efficiency of production processes in the fuel and energy complex, digital technologies, information systems. References
1. Federal Law of July 27, 2006 No. 149 "On Information, Information
Technologies and Information Protection". - URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_61798/
2. Architecture of information systems: textbook / comp. I. V. Belyaeva. -
Ulyanovsk: UlGTU, 2019. - 192 p.
3. Architecture of information systems. Design Fundamentals: Tutorial. - St.
Petersburg: NRU ITMO, 2012. - 66 p.
4. Batovrin V.K. Explanatory dictionary of system and software engineering.
2012
5. Big breakthrough: tools for large-scale digitalization in the logistics, refining
and marketing segments of Gazprom Neft. - URL: https://neftegaz.ru/analisis/interview/689934-bolshoy-proryv-instrumenty-masshtabnoy-tsifrovizatsii-v-segmentakh-logistiki-pererabotki-i-sbyta-gaz/
6. Online magazine of Gazprom Neft PJSC. Siberian Oil No. 176 (November
2020). - URL: https://www.gazprom-neft.ru/files/journal/SN181.pdf
7. Smirnova G.N., Sorokin A.A., Telnov Yu.F. Designing information systems:
textbook. M.: Finance and statistics 2010. P. 10
8. Yanova S.Yu. Review of the textbook "Fundamentals of the Digital
Economy". Management consulting. 2020;(9):164-169. - URL: https://doi.org/10.22394/1726-1139-2020-9-164-169
X X
о
го А с.
X
го m
о
to о to
M
