Внедрение информационной системы управления производственными процессами на предприятиях нефтеперерабатывающего комплекса ВИНК

Силенко О.Н.
выпускник группы MBA CIO
Школы IT-менеджмента
РАНХиГС при Президенте РФ

ООО «СИТРОНИКС Башкортостан»
Начальник отдела автоматизации
нефеперерарбатывающих производств

С нефтяной отраслью, так или иначе, связаны миллионы людей – добытчики и переработчики, биржевые игроки и банковские служащие, бухгалтеры, аудиторы и т.д. Но многие из них не имеют понятия о том, что стоит за сложным процессом превращающим нефть в известные всем бензин, керосин, дизельное топливо, кокс, битум и другие продукты нефтепереработки.

В настоящее время нефтяная отрасль в России переходит на новые модели управления, и если говорить более широко – в отрасли происходит смена поколений. В нефтяные компании приходят молодые, энергичные сотрудники, получившие хорошее образование как в области самой НГ отрасли, так и в области экономики, менеджмента, социальных знаний. Эти знания позволяют объединить усилия огромных коллективов нефтяных компаний в достижении глобальных стратегических целей, поставленных государством, акционерами, собственниками. 

Сегодня предприятия вынуждены работать в жесточайшей конкурентной среде. Необходимо противостоять многочисленным вызовам и стремиться производить качественную продукцию с наименьшими затратами. Производство должно быть конкурентоспособным, устойчивым и рентабельным. Применение передовых технологий, таких как усовершенствованное управление и оптимизация в масштабах производства поможет решить множество проблем, связанных как с управлением производством, так и со снижением затрат на производство продукции.

Современные решения по управлению и оптимизации нефтеперерабатывающих заводов воплощают в себе исчерпывающие знания в области химии и технологии процессов нефтепереработки, информационных технологий, промышленной автоматизации, современных экономических методик, обширный опыт повсеместного применения высокотехнологичных решений: от улучшения качества регулирования до глобальной многоуровневой оптимизации всего производства.

Одним из источников конкурентных преимуществ могут стать инвестиции в информационные технологии, призванные улучшить работу всего предприятия путем оперативного управления ресурсами предприятия, снижения рисков, четкого соответствия нормативным требованиям, увеличения эффективности производственных процессов, принятия решений в режиме реального времени.

Информационная система управления производственными процессами для предприятий нефтепереработки (с учетом непрерывности производства) находится на MES-уровне информационной пирамиды предприятия и состоит из набора программных и аппаратных средств, обеспечивающих функции управления производственной деятельностью, от получения задания на выработку партии продукции и до отгрузки партии потребителю.

Контур информационной системы управления производственным процессами представлена на рис.1:

Рис.1. Информационный контур MES-системы

Полученный, при реализации проектов создания систем эффективного управления нефтеперерабатывающих заводов, опыт, позволяет утверждать, что для реализации подобных задач в нефтепереработке можно использовать концепцию, заключающуюся в автоматизации конкретных бизнес-процессов контроля, управления и анализа производства.

Бизнес-процессы эффективного управления производством можно классифицировать по верхнему уровню:
         - оперативно-диспетчерское управление,
         - производственный учет и согласование материальных и знергетических балансов,
         - контроль качества,
         - учет и анализ производства и потребления электро- и теплоэнергетических ресурсов,
         - контроль состояния технологического оборудования,
         - планирование производства,
         - фактический анализ производственных процессов.       

  
В основу методологии разработки и внедрения Информационной Системы Управления Производственными Процессами (ИСУПП) был положен традиционный подход, основанный на определении функциональных требований к компонентам ИСУПП и выполнения следующих действий:

• Определение поставленных перед НПЗ производственных задач, т.е. задач, связанных с управлением производственными процессами на конкретном производстве;
• Разделение производственных задач НПЗ на отдельные элементы;
• Определение требуемого функционала ИСУПП для решения каждой производственной задачи;
• Определение уровня функциональных задач ИСУПП, в соответствии с существующим или перспективным развитием автоматизации производственных процессов и автоматизированных систем управления производством на НПЗ;
• Определение требований к классу автоматизации технологических процессов, необходимому для реализации выбранного на предыдущих этапах уровня функциональных задач ИСУПП. 

На первых этапах после проектирования требований к системе стояла задача выбора отвечающих всем требованиям современной системы автоматизации НПЗ, были проанализированы системы следующих компаний: Aspen Technology, Emerson Process Management, Honeywell, Invensys, KBC (Iperion), OSIsoft, Siemens, Yokogawa и ряда других поставщиков, работающих на российском рынке. Результаты исследований приведены в таблице №1:

• Таблица№1

Представленные данные стали базисом для принятия решения о выборе платформы для внедрения ИСУПП на НПЗ. Следует отметить, что для реализации ИСУПП руководством НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ было принято решение о выборе PI System производства компании OSISoft.
Ключевыми целями разработки и внедрения ИСУПП явились создание единой Информационной системы управления производственными процессами нефтепереработки НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ, обеспечивающей:

- снижение производственных затрат на основе повышения оперативности, полноты и достоверности производственного учета, выявления причин и сокращения сверхнормативного расхода нефти, материалов, катализаторов, реагентов, энергоресурсов, производимых нефтепродуктов;
- стабилизацию и повышение качества производимых нефтепродуктов на основе современных методов оперативного планирования производства и оптимизации управления технологическими процессами.

В соответствии с поставленными задачами были проведены работы по концептуальному распределению функциональности MES-систем и целевым наличием в ИСУПП функциональных производственных модулей. Соотношение функций MES-систем и целевых функциональных модулей ИСУПП представлено на следующем Рис.2.:

Рис.2.Соотношение функций MES-систем и целевых функциональных
модулей ИСУПП

Данное соотношение обусловлено спецификой рассматриваемой НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ, и в частности особенностями ее организационной структуры.

Успешное внедрение ИСУПП в рассматриваемой НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ можно определить, как классический пример реализации целей и задач бизнеса на базе проектного подхода к выполнению работ. В первую очередь в НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ была принята программа мероприятий во внедрению ИСУПП, данный документ носил концептуальный и стратегический характер, он стал базисом формализованных групп проектов, которые требовали реализации на всех этапах внедрения ИСУПП. Группы проектов составили, так называемый «Портфель проектов». Группы проектов, в рамках «портфеля проектов» классифицированы по следующим принципам: приоритетность (последовательность, очередность), целевое предназначение (обеспечивающие, общие, проекты ИСУПП), а так же комплексность.
При разработке портфеля проектов, а так же положений о взаимодействии команды управления портфелем проектов и проектами портфеля, использовались следующие документы: национальные требования к компетентности специалистов по управлению проектами и свод знаний по управлению проектами PMI PMBOK® Guide 2008.
Общая концептуальная архитектура, с учетом межзаводских коопераций, ИСУПП НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ представлена на следующем Рис.3.:

Рис.3. Общая концептуальная архитектура
ИСУПП НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ

В свою очередь, целевая архитектура ИСУПП уровня нефтеперерабатывающего завода представлена на следующем Рис.4.:

Рис.4.Концептуальная архитектура ИСУПП НПЗ

Программное обеспечение PI System компании OSISoft является ядром ИСУПП, вокруг которого расположены все остальные модули.
Принципиальная техническая архитектура ИСУПП НПЗ представлена на следующем Рис.5.:

Рис.5. Принципиальная техническая архитектура ИСУПП НПЗ

Ниже, приведены основные результаты и возможные выгоды, которые были получены в результате внедрения ИСУПП на одном из НПЗ НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ:

По календарному планированию производства и управлению компаундированием - снижение производственных потерь, минимизация товарных запасов, оптимизация производственных операций на установках с учетом поступающего сырья, оптимизация смешения различных продуктов, гарантированный выход смесей, удовлетворяющих нормативам, увеличение операционной прибыли при выполнении компаундирования, снижение затрат на обработку информации, и организация доступа к интегрированной информации для оперативного принятия решений, сокращение рутинных операций и общее снижение трудоемкости подготовки отчетности.

По системам сбора, хранения, обработки производственно-технологических данных по состоянию работы основного технологического оборудования - увеличение производительности, снижение себестоимости, увеличение продуктивности работы персонала установок, товарных парков и т.д..

По управлению технологическими процессами – незначительное увеличение прибыли за счет - увеличения объема переработки, снижения отклонений по плановому качеству продукции, сокращение потребления энергии.

По операционной деятельности – повышение общего уровня и качества операционной деятельности за счет следующих мероприятий: первоначальное обучения по внедряемым функциональным решениям в области автоматизации НПЗ соответствующих сотрудников; подготовка и согласование регламентирующей производственной документации; утверждение состава ключевых показателей эффективности производства и персонала (с возможностью их отслеживания и анализа); определение и назначение владельцев производственных данных и т.д.

В качестве возможностей и направлений усовершенствования области автоматизации НПЗ, так же, основываясь на опыте внедрения ИСУПП  можно определить основные направления развития и усовершенствования уже созданных систем:

- создание единого хранилища данных реального времени, в котором будет собрана вся технологическая и производственная информация, необходимая для оперативного, комплексного планирования производства, добычи, сбыта;
- создание механизма отслеживания истории продукта на всем жизненном цикле;
- внедрение системы автоматического формирования и корректировки готовых рецептур продукции, а так же внедрение систем, отслеживающих функциональность автоматических станций смешения готовой продукции;
- создание системы учета всех возникающих тревожных событий (где, когда и что произошло), с их классификацией и отслеживанием результатов ликвидации аварийных ситуаций, создание единой базы данных по аварийным ситуациям на всех заводах НФТЯНОЙ КОМПАНИИ, с целью использования данных при подготовке сотрудников специальных производственных служб быстрого реагирования на аварийные ситуации (промышленная и экологическая безопасность);
- автоматизация учета движения подвижного состава (совместно с РЖД);
- создание автоматизированной системы поиска фактических потерь производства;
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 стратегию, инструменты, системы и технологии автоматизации.

Следует отметить, что опыт внедрения ИСУПП на заводах НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ показал, что основная масса проблем, возникших при внедрении,  связана с проблемами не только технического характера, к таким проблемам можно отнести:

- крайне низкую подготовленность сотрудников профильных служб к «переходу» на работу в информационных системах;
- отсутствие четко прописанных регламентных документов сервисных служб НПЗ, отсутствие этих документов приводит к неточностям при проектировании технологических процессов в ИСУПП;
- низкий уровень автоматизации технологических процессов, отсутствие регламентов, позволяющих регулировать деятельность служб АСУТП со службами ИТ;
- отсутствие утвержденных и прошедших аттестацию в Государственных органах методик расчетов сырья и нефтепродуктов, адаптированных к новому технологическому оборудованию и т.д.;
- устаревшие формы производственной отчетности, данные формы отчетности не позволяют видеть всю картину производства с … точки зрения;
- ряд проблем социального характера, связанных с возрастным и образовательным уровнем сотрудников технологических установок.

Для поддержки стратегических целей НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ в области нефтепереработки совершенно не достаточно проведения автоматизации НПЗ с учетом требований и функциональности, являющейся, собственно, темой данной работы. Для обеспечения сбалансированности ВИНК в цепочке «добыча – переработка – сбыт» требуется гораздо больше, например, на мой взгляд, необходимо внедрение единой систему планирования добычи, переработки и сбыта продукции, данная система планирования должна быть интегрирована с внутризаводскими системами оперативного планирования и управления, а так же, с идентичными системами коммерческого департамента НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ. Такой подход смог бы обеспечить максимальную загрузку НПЗ и реализацию продукции с наибольшей рентабельностью. Решение данного вопроса могло бы решить задачу варьирования объемов переработки нефти в зависимости от конкретных рыночных условий – цены переработки, потребности рынка в той или иной продукции, объемов поставки и т.п., для достижения этой цели необходимо проводить широкую модернизацию существующего парка технологических установок.

В качестве рекомендации позволю себе заметить, что выполнение следующих условий функционирования НПЗ могло бы значительно снизить риски НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ не только при внедрении систем, подобных ИСУПП, но и при текущей операционной деятельности: обеспечить жесткую административную вертикаль управления НПЗ и информационного взаимодействия с НЕФТЯНОЙ КОМПАНИЕЙ, основанную на административных методах, дополненных экономическими стимулами. Для достижения этой цели необходимо внедрить систему мониторинга и оперативного управления производством, максимально исключающими участие работников НПЗ в сборе первичной информации, максимально автоматизировав этот процесс на уровне единой диспетчерской службы НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ. Это приведет к минимизации искажений аналитики и отчетности, поступающей из дочерних компаний, повысит качество информации, поднимет доверие высшего менеджмента НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ к информации получаемой с НПЗ, что в свою очередь, позволит более эффективно планировать объемы переработки с минимизацией затрат и максимизацией прибыли.

Хотелось бы, так же отметить, что обеспечение финансовой устойчивости НЕФТЯНОЙ КОМПАНИИ за счет роста производства, повышения качества продукции довольно изъезженная тема. Достигать высоких экономических показателей только за счет снижения различного рода затрат довольно сложно, следует переходить на другие уровни управления производством, в том числе и к промышленной автоматизации, практика внедрения ERP так же показала – возврат инвестиций от подобных внедрений дело неблагодарное, и по опыту работы в нефтяных компаниях могу отметить - инвестиции в данные проекты никогда не заканчиваются.

Промышленная автоматизация, к большому сожалению, тема необъективно подзабытая. Хотя, основная масса западных нефтяных компаний, за последние 10-15 лет инвестировала средства именно в промышленную автоматизацию, инвестиции подобного рода дают экономический эффект уже через полгода, максимум год.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

• Веденеев В., Вахрамеев С.. Российский нефтегазовый сектор вновь в центре внимания. Статистическое исследование Банка Москвы. Электронное издание. 2008 . – 100 с.
• Горшков А.Ф., Евтеев Б.В., Коршунов В.А. Титов В.А., Фролов Е.Б. Компьютерное моделирование менеджмента: Учебное пособие. Под общ. ред. Н.П. Тихомирова. – М.: «Экзамен», Москва 2004 г.,-217 с.
• Ефимов И.С. Стратегия и тактика управления коммерческой сделкой: Подготовка, заключение, исполнение: Учеб. пособие,  М.:  Дело, 2002.
• Загидуллин Р.Р. Оперативно-календарное планирование в гибких производственных системах. Под. ред. В.Ц. Зориктуева. – М.:МАИ,2004. – 208 с.
• Замятин М.В. Корпоративная система оперативного управления нефтехимической компанией. Промышленные АСУ и контроллеры.-2000.-№9.
• Исаев Л.К., Малинский В.Д. Обеспечение качества: стандартизация, единство измерений, оценка соответствия. М.: ИПК Издательство стандартов. - 2001. - 280 с.
• Костров А.В., Соколов А.Н., Фаткин А.А., Информационный менеджмент: оперативное управление производством. - Издательство Владимирского гос. университета, 2005., - 110 с.
• Кочеткова А.И., Введение в организационное поведение и организационное моделирование. – М.:Дело, 2003. – 944 с.
• Монден Ясухиро. Система менеджмента Тойоты. Перевод с англ., Институт комплексных стратегических исследований. М.,2007. – 216 с.
• Ногин В.Д. Принятие решений в многокритериальной среде: количественный подход. М.: ФИЗМАТЛИТ. – 2002. – 144 с.
• Уильям Л. Леффлер. Переработка нефти.  Пер. с англ. под научн. ред. В.И.Келарева. – М.:ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001., - 223 с.
• Шеремет А.Д. Управленческий учет. Учебное пособие., - М.: ИД ФБК-ПРЕСС.2000. – 512 с.