Цифровой помощник (ЦДНГ). Программный модуль информационной системы ABAI

Полный текст

Введение

Цифровизация – процесс, позволяющий соединить цифровую трансформацию с общей стратегией предприятия, – развивается с невероятной скоростью. Несмотря на это, её возможности и преимущества раскрыты не до конца.

В отличие от таких отраслей, как медиа и розничная торговля, где цифровые технологии играют весомую роль, промышленная индустрия пока не освоила цифровизацию в полной мере. Перспективы внедрения цифровизации на предприятиях нефтегазовой сферы тесно связаны с повышением эффективности бизнес-процессов. Согласно статистическим данным, интегрированными информационными технологиями на сегодняшний день оснащено только 3–5% нефтегазового оборудования в мире, и менее 1% данных используют для принятия решений, что раскрывает перед нефтегазовыми компаниями огромный потенциал для оптимизации рабочих процессов [1].

В исследовании аналитиков РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина отмечается, что основные преимущества от использования цифровых платформ в нефтегазовых компаниях заключаются в экономических показателях: рост извлекаемых запасов нефти и газа на 35%, снижение себестоимости ресурсов на 25% и увеличение рынка нефтегазового программного обеспечения (далее – ПО) на 50% [2].

Исследования специалистов ТОО «КМГ Инжиниринг» в области организации и обслуживания нефтепромыслового оборудования (НПО) цехов добычи нефти и газа выявили значительные возможности для повышения надежности оборудования, что можно достичь путем организационных улучшений.

Одним из инструментов повышения эффективности процесса обслуживания НПО является стандартизация действий обслуживающего персонала, когда работники выполняют операции по наиболее безопасным и эффективным алгоритмам.

Немаловажными аспектами эффективного обслуживания НПО является достоверность первичной информации, получаемой непосредственно на объектах обслуживания, и оперативность передачи этой информации участникам процесса.

Специалистами КМГИ было предложено провести работы по стандартизации и унификации процесса ежедневного (ежесменного) обслуживания НПО, предусматривающие разработку специальных чек-листов и стандартных операционных карт (далее – СОК), а также визуализацию процессов обслуживания НПО.

Для обеспечения удобного доступа к стандартам и повышения оперативности и достоверности информации, передаваемой с объектов обслуживания НПО, предложено разработать специальные мобильное и веб-приложения. Принято решение о включении данной работы в число модулей информационной системы (далее – ИС) ABAI с наименованием модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)».

ИС ABAI представляет собой комплексный проект, направленный на цифровую трансформацию в области добычи нефти и газа (далее – ДНГ). Основные цели системы включают рост операционной эффективности, сокращение времени на принятие управленческих решений и оптимизацию процессов в нефтегазовой отрасли [3].

Целью внедрения модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)» является снижение затрат на добычу нефти и увеличение коэффициента эксплуатации оборудования за счёт:

− сокращения потерь нефти из-за простоя НПО ЦДНГ;

− сокращения затрат на восстановительный ремонт НПО ЦДНГ;

− оптимального распределения нагрузки на работников ЦДНГ.

Пользователи модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)» – работники ЦДНГ, задействованные в производственных процессах добычи нефти и обслуживании НПО (операторы по ДНГ, слесари-ремонтники, мастера, механики, геологи, технологи, руководители ЦДНГ).

Литературный обзор

Значительный рывок в применении мобильных устройств в работе персонала ЦДНГ сделали российские нефтяные компании. Одной из первых стала «Татнефть», которая внедряет проект «Мобильный ЦДНГ», позволяющий управлять производственным процессом без привязки к рабочему месту в режиме 24/7. Как сообщают разработчики, конечным результатом проекта станет повышение эффективности работы ЦДНГ, а также значительная экономия эксплуатационных затрат.

Проекту предшествовало внедрение автоматизированного рабочего места (далее – АРМ) оператора ЦДНГ в 2015 г. Раньше все данные с объектов передавались диспетчеру, и через него же операторы направляли заявки сервисным службам. На это уходило много времени, терялась оперативность, возникал риск ошибки при передаче информации. Теперь оператор самостоятельно в режиме реального времени получает информацию на смартфон с каждого из обслуживаемых им объектов, передает её в АРМ инженерно-технологической службы и при необходимости формирует заявку в сервисную организацию. Диспетчеризация осталась в прошлом, а операторы получили возможность выполнять свои функции без привязки к стационарному рабочему месту.

Позднее также были созданы мобильные АРМ для геологов и технологов с возможностью удалённого доступа. В результате большинство участников производственного процесса перешло на мобильный режим работы. С учётом имеющегося опыта создания мобильных АРМ разных специалистов было принято решение создать систему управления цехом без привязки к рабочим местам [4].

Также успешно использует в своей работе похожее приложение «Мобильный обходчик» компания «Лукойл». Суть проекта заключается в изменении подходов к сбору информации: то, что ранее нефтедобытчики во время обходов скважин фиксировали на бумажных носителях, теперь заносят в приложение рабочего смартфона в режиме реального времени. Кроме того, приложение также используется для фиксации маршрута оператора по объектам, отбора проб воздуха, обслуживания оборудования, контроля подрядчиков. На постоянной основе авторы приложения анализируют его использование и расширяют возможности [5].

В АО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ПАО «Роснефть») с целью контроля состояния технических устройств, фиксации отклонений в их работе и мониторинга прохождения маршрутов обходов проведена апробация применения взрывозащищенных мобильных устройств [7]. Также в Роснефти используется корпоративное мобильное приложение для взаимодействия с работниками в рамках HR-процессов и обучения персонала.

Западные компании, такие как British Petroleum или Exxonmobil, применяют мобильные решения для повышения скорости реагирования полевых служб на проблемы, с которыми они сталкиваются на месте выполнения работ, сбора данных в режиме реального времени, повышения безопасности, мониторинга данных [8–9].

Shell провела полевые испытания Android-гарнитуры дополненной реальности, которые можно использовать для удалённого видеовызова, навигации по документам, контроля рабочего процесса и визуализации промышленных данных в рамках IoT¹ [6].

Основная часть

Для реализации целей модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)» необходимо решить ряд задач, связанных со стандартизацией и унификацией процесса ежедневного (ежесменного) обслуживания НПО. Для решения данных задач в рамках проекта предусматривается разработка чек-листов, СОК.

Основное предназначение чек-листа – обеспечение работника информацией в доступной форме, необходимой для безошибочного выполнения всех контрольных и обслуживающих операций, выявления на ранней стадии отклонения от нормального технического состояния НПО.

Ключевые элементы чек-листа по ежедневному техническому обслуживанию (табл. 1):

− пошаговая инструкция с иллюстрациями и описанием критериев нормального состояния узлов НПО;

− указание оптимального времени на выполнение операции;

− сведения об ответственном исполнителе;

− поле для подтверждения выполнения контрольной операции и соответствия НПО нормальному состоянию.

 

Таблица 1. Чек-лист ежедневного обслуживания бурового насоса RS-F1300

Table 1. RS-F1300 Drilling Pump Daily Maintenance Checklist

 

Основное предназначение СОК – обеспечение доступной информацией по наиболее безопасному и рациональному порядку выполнения операций в необходимом объёме и надлежащем качестве.

Ключевые элементы СОК (табл. 2):

− безопасный и рациональный пошаговый порядок выполнения операций;

− информация о применении необходимых инструментов, приспособлений и средств индивидуальной защиты;

− информация о продолжительности выполняемых операций;

− иллюстрации наиболее важных моментов в операциях и контроле состояния НПО.

 

Таблица 2. Стандартная операционная карта

Table 2. Standard operating sheet

 

В качестве дополнительных опций на наиболее часто выполняемые операции разрабатываются инструктивные видеоролики с закадровыми комментариями и субтитрами.

Следующей задачей проекта является предоставление работникам удобного доступа к разработанным стандартам обслуживания оборудования. Для этого стандарты (чек-листы, СОК) должны быть интегрированы в ИС ABAI, а доступ к стандартам обеспечен через специальные мобильное и веб-приложения «Цифровой помощник (ЦДНГ)».

Ниже представлено концептуальное описание функционального модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)», который решает и третью задачу – оперативный обмен достоверной информацией о состоянии НПО.

1. Функциональность ПО для мобильных устройств (смартфон, планшет) позволяет работнику ЦДНГ:

− получать всю информацию, необходимую для выполнения повседневных рабочих операций, включая параметры объектов обслуживания, необходимые инструкции и документы;

− передавать замеряемые на объектах параметры непосредственно в ИС;

− передавать информацию об отклонениях, выявленных в ходе обслуживания НПО, непосредственно в ИС.

2. Функциональность веб-версии ПО состоит из: панели администратора, дашборда (Dashboard, панель управления) специалиста центральной инженерно-технической службы (далее – ЦИТС) и дашборда руководителя. Данный функционал позволяет руководству ЦДНГ и нефтегазодобывающему управлению (далее – НГДУ):

− отслеживать статус выполнения заданий по обслуживанию НПО;

− осуществлять мониторинг показателей деятельности подразделения;

− осуществлять контроль безопасности проведения работ по обслуживанию НПО.

Статус задачи изменяется автоматически при поступлении информации от исполнителей непосредственно в системе либо специалистом ЦИТС вручную. При нажатии на задание отображается карточка задания (рис. 7), которая содержит:

− уникальный идентификатор задания;

− наименование, тип и номер объекта обслуживания;

− наименование выявленного отклонения;

− комментарии и/или фото/видеоотчёты;

− информацию об инициаторе (пользователе, разместившем задачи в системе);

− статус выполнения задания;

− дату и время подачи заявки;

− потери нефти, накопленные на момент просмотра карточки с момента остановки оборудования;

− информация об исполнителе – подразделение или служба, отвечающее (-ая) за выполнение задания, – может быть определён автоматически, либо инициатором при размещении задачи в системе, либо специалистом ЦИТС (перечень исполнителей должен быть синхронизирован с используемым на предприятии ПО по организации технического обслуживания и ремонта оборудования);

− выполненные работы – заполняется исполнителем;

− поле для текстового комментария.

 

Рисунок 1. Рабочие панели ежедневного обслуживания НПО

Figure 1. Daily maintenance dashboards for oilfield equipment

а) рисунок с последовательностью осмотра станка-качалки / figure showing the sequence of inspection of the of the pumping unit; б) графические данные замеряемых параметров / graphic data of measured parameters; в) карта маршрута / route map; г) список выполненных заданий / list of completed tasks

 

Панель администратора – инструмент для добавления новых и удаления старых справочников и редактирования контента модуля. Панель администратора (рис. 5) содержит следующие справочники:

− список пользователей;

− список групп;

− список чек-листов обслуживания НПО;

− список стандартных операционных карт;

− список маршрутов обходов;

− список средств индивидуальной защиты;

− список инструментов и материалов.

Каждый из справочников можно экспортировать в файлы pdf, Excel, Word. Также в системе имеется возможность контекстного поиска.

 

Рисунок 2. Панель администратора

Figure 2. Admin Dashboard

 

Рисунок 3. Дашборд специалиста ЦИТС

Figure 3. Dashboard of the CITS specialist

 

Дашборд специалиста ЦИТС – инструмент визуализации и управления процессом выполнения задач по обслуживанию НПО. Дашборд специалиста ЦИТС (рис. 3) состоит из набора настраиваемых виджетов:

− выполнение заявок – визуализирует статус выполнения заявок на обслуживание оборудования, поступающих от рабочих при выявлении отклонений от нормального состояния в ежесменном обслуживании;

− потери нефти – визуализирует объём потерь нефти, возникающих вследствие простоя скважин и НПО в ожидании обслуживания;

− доска задач – визуализирует задачи в виде доски канбан с разбивкой на задачи в статусах: «ожидание», «выполняется», «выполнено». Доску задач возможно отображать общую или с разбивкой по направлениям обслуживания НПО (исполнителям).

Дашборд генерируется в зависимости от выбранной пользователем степенью детализации: дочерная и зависимая организация (далее – ДЗО) / производственное управление / НГДУ / групповая установка.

Дашборд руководителя – инструмент визуализации процесса выполнения сменного задания для начальников цехов и управлений. Состоит из набора настраиваемых виджетов (рис. 5):

− выполнение сменного задания – формируется на основании информации, поступающей от пользователей, использующих мобильное приложение;

− потери нефти – визуализирует объём потерь нефти, возникающих вследствие простоя скважин и НПО в ожидании обслуживания;

− уведомления – отображает события, возникающие в ходе использования пользователями мобильного приложения (выявленные отклонения, завершенные работы и пр.). Виджет должен иметь возможность фильтрации отображаемых событий;

− интерактивная карта – отображает объекты обслуживания и их состояние.

При наведении курсора на объект обслуживания отображаются его основные параметры.

Описанный функционал не является окончательным и будет изменяться и дополняться в ходе реализации проекта, подстраиваясь под нужды конечного пользователя.

Архитектура системы

Взаимодействие с пользователями модуля осуществляется посредством специального мобильного приложения для операционной системы Android, а также веб-приложения, использование которого возможно через интернет-браузер. Для оптимальной работы веб-приложения рекомендуется использовать браузер Google Chrome.

Хранение информации предполагается в модуле «База данных» ИС ABAI – единого централизованного хранилища данных для добывающих активов на основе Big Data, что обеспечивает необходимый уровень информационной безопасности.

Результаты и обсуждение

Основная задача модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)» – облегчить труд работников ЦДНГ, его разработка и внедрение ведется в тесном сотрудничестве с потенциальными пользователями системы.

При разработке модуля необходимо учитывать: какая информация необходима в работе, где формируется эта информация, в каком виде она необходима конечному потребителю.

 

Рисунок 4. Карточка задания

Figure 4. Task card

 

Рисунок 5. Дашборд руководителя

Figure 5. Manager's Dashboard

 

Рисунок 6. Основные параметры объекта обслуживания

Figure 6. Basic parameters of the object to be maintained

 

Рисунок 7. Принципиальная схема ИТ-архитектуры системы

Figure 7. Schematic diagram of the IT architecture of the system

 

Проанализировав все информационные потоки, возникающие в ходе обслуживания НПО ЦДНГ, возможно будет их оптимизировать с помощью предлагаемого модуля.

Применение модуля «Цифровой помощник (ЦДНГ)» позволяет получить следующие выгоды, которые можно реализовывать и для других бизнес-процессах производства.

1. Повышение качества сбора оперативной информации. В настоящее время показания контрольно-измерительных приборов снимаются оператором, после чего, зачастую по памяти, заносятся в журнал оперативного учёта и передаются по телефону диспетчеру цеха, который, в свою очередь, заносит данные в журналы учёта и таблицы Excel, а также в базу данных. Аналогичным образом собирается информация о состоянии НПО. При этом высока вероятность ошибок при внесении информации из-за человеческого фактора.

Кроме того, в некоторых случаях для обмена производственной информацией между работниками применяется мессенджер WhatsApp, что является негативным аспектом с точки зрения информационной безопасности компании.

При использовании модуля информация непосредственно от оператора ДНГ напрямую попадает в централизованную корпоративную базу данных. Причём, помимо показаний контрольно-измерительных приборов, появляется возможность передачи различных данных непосредственно с места выполнения операций, включая фотографии, аудио и видеозаписи, иллюстрирующие состояние НПО. Это позволяет сервисным бригадам более точно определять характер неисправностей и сократит время на их устранение.

2. Повышение производительности труда. У мастера и руководства ЦДНГ появляется инструмент для мониторинга работы операторов с целью анализа рабочего времени, выявления и устранения потерь (непроизводительных затрат рабочего времени, таких как, например, излишние перемещения и транспортировка, ожидания). Анализ получаемых при использовании модуля данных позволяет выявить передовиков производства, что является основанием для более подробного изучения их подхода к работе и тиражирования лучших практик.

Передача информации с нефтепромысла непосредственно в ИС позволит высвободить время диспетчеров и инженеров, принимающих информацию от операторов.

3. Обеспечение оптимального распределения нагрузки на персонал. В настоящее время отсутствуют нормы численности операторов ДНГ, вследствие чего регулярно встаёт вопрос о необходимой численности бригад по ДНГ. Помимо этого, возникает социальная напряжённость в коллективах по причине неравномерной загруженности и дефицита персонала.

Анализ загруженности работников по протяжённости обходов, трудоёмкости выполняемых работ, удельной плотности НПО позволяет обоснованно определять потребную численность работников для каждой групповой установки с целью обеспечения равномерной загрузки работников.

4. Повышение удобства и обеспечение мобильности при выполнении работ. Модуль позволяет обеспечить возможность обучения на рабочем месте с помощью визуализированных стандартов и видеоинструкций – вся информация, необходимая для обеспечения безопасного и качественного выполнения работ, доступна работнику в любое время в любом месте.

Возможность оперативного доступа к информации об обслуживаемых объектах, такой как параметры объектов, инструкции по эксплуатации и обслуживанию оборудования, данные о проведенных ремонтах и пр., позволит работникам принимать обоснованные решения в кратчайшие сроки.

5. Повышение уровня безопасности труда. Кроме передачи производственных данных, в систему передается информация о самочувствии работника: пульс, артериальное давление, кислородная сатурация. Эти данные в совокупности с информацией о скорости перемещения позволяют оперативно реагировать на возникновение нештатной ситуации, связанной с риском для жизни и здоровья работника.

Также повышению уровня безопасности труда способствует повышение дисциплины в части применения средств индивидуальной защиты, а также обучение работников безопасным приёмам труда посредством обучающих видеороликов и стандартных операционных карт.

Вышеуказанные выгоды позволяют повысить эффективность процесса обслуживания НПО ЦДНГ, что, соответственно, приводят к снижению затрат на добычу нефти и увеличению коэффициента эксплуатации оборудования. Качественные и количественные оценки эффективности внедрения системы могут быть получены после завершения разработки и проведения опытно-промышленной эксплуатации модуля.

В перспективе в рамках цифровой трансформации НГДУ предлагается данный проект тиражировать и на другие подразделения ДЗО АО НК «КазМунайГаз».

ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Источник финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: Осьминин С.А. – концепция работы, разработка модуля, техническое сопровождение специализированного программного обеспечения, написание статьи; Рахманкулова З.Н. – редактирование статьи, корректировка направления при проведении исследования, подбор текстовых изображений и рисунков; Исин К.А. – сбор и обработка материалов, анализ полученных данных, написание статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. The greatest contribution is distributed as follows: Sergey A. Osminin – concept of work, module development, technical support of specialized software, writing an article; Zauresh N. Rakhmankulova – editing the article, adjusting the direction of the study, selecting text images and drawings; Kairat A. Issin – collection and processing of materials, analysis of obtained data, writing of the article.

¹ IoT (англ. Internet of Things – Интернет вещей) – концепция передачи данных между физическими объектами («вещами»), оснащёнными встроенными средствами и технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой.

Об авторах

Сергей Анатольевич Осьминин

Филиал КМГ Инжиниринг «КазНИПИмунайгаз»

Email: s.osminin@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0005-0816-8945
Казахстан, Актау

Зауреш Нургалиевна Рахманкулова

Филиал КМГ Инжиниринг «КазНИПИмунайгаз»

Автор, ответственный за переписку.
Email: z.rakhmankulova@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0008-8326-9027
Казахстан, Актау

Кайрат Аментаевич Исин

Филиал КМГ Инжиниринг «КазНИПИмунайгаз»

Email: z.rakhmankulova@kmge.kz
ORCID iD: 0009-0009-0630-2900
Казахстан, Актау

Список литературы

Дополнительные файлы