Управление жизненным циклом оборудования. Снижение стоимости эксплуатации и повышение надежности компрессорных станций

Программа инновационного развития (ПИР) ПАО «Газпром» предполагает внедрение инновационных решений на всех этапах газоснабжения потребителей – добыча, транспортировка и переработка газа. Ключевыми целями ПИР среди прочих являются снижение удельного расхода ресурсов на собственные технологические нужды и потери, а также снижение частоты аварий и инцидентов на производстве. Среди технологических приоритетов наибольшее внимание уделяется повышению эффективности магистрального транспорта газа, а среди основных направлений НИОКР – технологии повышения эффективности применения оборудования КС (компрессорных станций), развития и реконструкции газотранспортных систем, управления эксплуатацией объектов Единой системы газоснабжения (ЕСГ), повышения эксплуатационной надежности оборудования.

Стоит отметить, что инновационное развитие крупных компаний и холдингов в современных условиях происходит в парадигме нового индустриального уклада – «Industry 4.0», предполагающего широкомасштабную цифровую трансформацию бизнес-процессов и продуктов компаний, налаживание и оптимизацию информационного обмена между элементами бизнес-среды (основным бизнесом и смежными, а также основным производством и поставщиками) в рамках концепции «расширенного предприятия будущего». В России в настоящее время реализуется широкомасштабная программа «Цифровая экономика» в рамках общего мирового тренда развития информационно-коммуникационных технологий.

Еще одним современным трендом является развитие цепей поставок, которое включает не только оптимизацию логистики, но и развитие поставщиков различных уровней с целью оптимизации единого процесса производства или оказания услуг. Особенно ярко это выражено в машиностроительной отрасли, где крупные концерны устанавливают дополнительные требования к поставщикам в части улучшения производственных систем для оптимизации производственного цикла в части себестоимости (ценообразования), сроков и качества, также подобными проектами занимаются в настоящее время предприятия авиационной и других отраслей промышленности.

Другим значимым трендом развития крупных компаний является их переход к управлению продукцией, производством и инфраструктурой на основе концепции управления жизненным циклом как продукта, так и производства, в том числе оборудования и вспомогательных средств производства. Это позволяет управлять как затратами (с точки зрения стоимости жизненного цикла), так и техническими и эксплуатационными параметрами продукции и производств.

ПАО «Газпром» (с дочерними и зависимыми обществами - ДЗО) является системообразующим холдингом, обеспечивающим функционирование отрасли сервисных компаний, занимающихся аутсорсингом непрофильных бизнес-процессов компании. Одним из крупных и емких направлений аутсорсинга является обслуживание и ремонт оборудования ЕСГ, в частности обеспечение надежной и эффективной работы оборудования компрессорной станции (КС). Развитие системы управления жизненным циклом оборудования и стоимостью жизненного цикла оборудования является современным трендом, направленным на создание устойчивых кооперационных связей производителей и эксплуатантов технических систем. Целью внедрения и развития системы управления жизненным циклом оборудования применительно к взаимоотношениям ПАО «Газпром» (и ДЗО ПАО «Газпром») и производителями оборудования компрессорных станций является оптимизация конструкции, технологии производства, способов и режимов эксплуатации, в том числе систем планово-предупредительного обслуживания и ремонта (ППО, ППР), технического обслуживания и текущего ремонта (ТО, ТР) и технологий и методов продления ресурса за счет выстраивания системы требований к оборудованию компрессорных цехов на основании требований потребителя (ПАО «Газпром») ко всем этапам жизненного цикла оборудования.

Стоимость эксплуатации оборудования компрессорных станций напрямую влияет на эффективность одного из основных бизнес-процессов ПАО «Газпром» - транспортировку газа по магистральным газопроводам, и является одним из важных факторов затрат на транспортировку газа. Сокращение затрат на транспортировку газа, включающее снижение эксплуатационных затрат, предполагает внедрение системы управления стоимостью жизненного цикла оборудования, развитие кооперационных взаимовыгодных отношений ПАО «Газпром» с производителями оборудования и налаживание эффективного процесса эксплуатации оборудования.

Рисунок 1 – Жизненный цикл газотурбинного двигателя на примере взаимодействия ПАО «Газпром» и АО «ОДК»

Управление стоимостью жизненного цикла оборудования предполагает взаимовыгодное сокращение затрат участников процесса эксплуатации оборудования, предполагающее внесение изменений в конструкцию, технологию производства и ремонтов (восстановления), режимы эксплуатации и способы утилизации или продления ресурса.

Управление стоимостью жизненного цикла предполагает управление затратами (cost-management) с учетом всех факторов и драйверов затрат по жизненному циклу оборудования, участниками которого помимо эксплуатанта (ПАО «Газпром») являются производители оборудования (например АО «ОДК»), сервисные и вспомогательные службы (для проведения ТО, ТР, СР, диагностики и т.д.).

Рисунок 2 – Трехэтапная модель снижения стоимости ЖЦ оборудования КС

Сокращение стоимости жизненного цикла оборудования в общем случае предполагает реализацию следующего комплекса мероприятий:

• проведение анализа процесса и стоимости эксплуатации оборудования и реализация организационно-технических мероприятий в рамках полномочий эксплуатанта, включая внедрение систем мониторинга и анализа технического состояния и режима функционирования оборудования, определение потерь (в том числе скрытых), оптимизацию системы обслуживания и ремонта в целях поддержания наибольшей эффективности оборудования;

• налаживание кооперационного взаимодействия со всеми участниками процесса эксплуатации оборудования для внедрения новых оптимальных методов и инструментов проведения обслуживания и ремонтов, повышения надежности как за счет организационно-технических, так и конструктивных изменений в оборудовании, позволяющих обеспечить более эффективную и надежную работу оборудования;

• оптимизация стоимости оборудования на основании кооперационного взаимодействия с участниками проекта эксплуатации за счет разработки / модернизации конструкции и технологии производства оборудования с учетом целей по стоимости жизненного цикла оборудования на основании требований эксплуатанта к стоимости жизненного цикла оборудования, его конструкции, технологии производства и режимам эксплуатации.

• Потенциально востребованным является подход, заключающийся в изменении системы обеспечения транспорта газа посредством перехода от системы владения и обслуживания оборудования КС к схеме покупки у производителей оборудования машинного времени (времени работы оборудования).

• управление эффективностью функционирования оборудования (поддержание КПД оборудования на максимально высоком уровне);

• управление рисками эксплуатации оборудования как в техническом аспекте (готовность оборудования, идентификация предаварийных режимов работы), так и в организационном аспекте (снижение сроков ремонта и обслуживания, повышение прозрачности цепей создания ценности, повышение качества ремонтов и обслуживания);

• управление затратами на этапах жизненного цикла эксплуатации;

• управление и координация взаимодействия с поставщиками на этапах жизненного цикла, операторами которых являются сторонние организации.

В настоящее время согласно требованиям нормативных актов в сфере промышленной безопасности применяется система ППО / ППР, но при этом наблюдаются следующие негативные факторы, усложняющие процесс эксплуатации и приводящие к удорожанию жизненного цикла эксплуатации оборудования:

• непрозрачность некоторых этапов жизненного цикла ввиду несовершенства системы управления поставщиками и отсутствия системы идентификации состояния оборудования в реальном времени;

• отсутствие заинтересованности поставщиков оборудования и услуг в своевременном и качественном выполнении работ;

• несовершенство системы идентификации предаварийных ситуаций для своевременного вывода оборудования в ремонт / обслуживание;

• существование потерь за счет работы оборудования с пониженным КПД при приближении к предельной наработке на отказ (до капитального ремонта).

Цель, состоящая в повышении эффективности и снижении рисков эксплуатации оборудования КС, может быть достигнута решением следующих задач:

• создание механизмов и инструментов кооперации участников процесса эксплуатации оборудования КС, объединенных общими регламентами (реализация концепции «расширенного предприятия»), в рамках обмена опытом и компетенциями – центров компетенций;

• создание информационных инструментов идентификации состояния и технико-экономических показателей функционирования оборудования КС в реальном времени;

• создание аналитических инструментов (на основании квалифицированных имитационных моделей оборудования и компетенций персонала участников процесса эксплуатации) для идентификации предотказных состояний и принятий управленческих решений в сфере эксплуатации (выбор режима и параметров функционирования, планирование обслуживания и ремонта, решения о продлении срока эксплуатации).

Можно выделить следующие основные задачи компетенц-центра:

принятие обоснованных решений по режимам работы, техническим и эксплуатационным характеристикам и повышению эффективности функционирования оборудования КС;

разработка предложений по корректированию конструкции и технологиям производства, обслуживания и ремонта оборудования КС;

• оптимизация совместных сетевых планов по эксплуатации оборудования;

• оптимизация бизнес-процессов ремонта и обслуживания оборудования;

• внедрение инструментов проектного менеджмента и интегрированных систем менеджмента в процессах взаимоотношений участников процесса эксплуатации оборудования КС;

• определение текущих и стратегических задач в области развития газотранспортного оборудования;

• формулирование и представление участникам процесса эксплуатации проектов по развитию поставщиков оборудования и услуг;

• представление интересов участников процесса эксплуатации в органах власти, поиск финансирования на реализацию инновационных проектов участников процесса эксплуатации.

Целью комплексной системы управления жизненным циклом является повышение эффективности (по КПД) и надежности функционирования оборудования КС за счет использования участниками процесса эксплуатации актуальных показателей функционирования оборудования, оценки стоимости жизненного цикла эксплуатации оборудования, построения системы взаимоотношений с поставщиками оборудования и услуг, в который включены следующие модули:

Модуль автоматизированной системы учета данных предполагает создание системы хранения и обработки параметров функционирования оборудования КС для сбора статистики и осуществления управления оборудованием на основании актуальных измеряемых и расчетных показателей. Данный модуль служит информационной инфраструктурой для построения системы управления жизненным циклом, и должен обрабатывать и хранить следующие данные:

• данные о конструкции каждой единицы оборудования («как изготовлено»);

• данные о технологии сборки и обслуживания / ремонта каждой единицы оборудования;

• данные о параметрах эксплуатации оборудования с автоматизированных систем управления / регулирования на оборудовании;

• данные о наработке оборудования;

• документы, связанные с эксплуатацией оборудования, в привязке к этапам жизненного цикла.

Доступ к данным об эксплуатации должен быть обеспечен всем участникам процесса эксплуатации оборудования для проведения анализа и оценки состояния оборудования, принятия корректных управленческих решений и перспективного планирования работ.

Интеллектуальный аналитический модуль предполагает наличие алгоритмов обработки и анализа данных автоматизированной системы учета для расчета и прогнозирования стоимости жизненного цикла и оценки потенциальных рисков за счет создания системы онлайн-диагностики.

Рисунок 6 – Схема системы онлайн-диагностики на основе моделеориентированного подхода

Алгоритм диагностики в дальнейшем строится на основании общепринятого в кибернетике подхода с использованием наблюдателей состояния (адекватных и квалифицированных моделей оборудования).


Рисунок 7 – Реализация управления и диагностики на основе наблюдателя состояния (модели в реальном времени)

Описанная выше модель системы онлайн-диагностики позволяет не только анализировать текущее состояния оборудования КС, но и прогнозировать параметры работы на основании как статистических данных, так и непрерывного моделирования поведения оборудования.

Помимо прогнозирования и управления рисками и надежностью предлагаемая комплексная система позволяет реализовывать оценку и прогнозирование стоимости жизненного цикла эксплуатации оборудования КС в зависимости от эффективности функционирования и рисков управления парком оборудования.

Модуль нормативной документации и документации бизнес-процессов предполагает внедрение в ПАО «Газпром» и ДЗО системы управления жизненным циклом эксплуатации оборудования КС, формирование системы показателей для управления жизненным циклом, определение «узких мест» и решение проблем в цепочках создания ценности в ходе управления жизненным циклом эксплуатации оборудования.

Модуль управления взаимоотношения с поставщиками оборудования и услуг предполагает организацию системы работы с поставщиками, включающую разработку требований к поставщикам, механизмам и инструментам аудита поставщиков, требований к производственным системам поставщиков, требованиям по проектному менеджменту, качеству, ценообразованию и прозрачности цепей создания ценности для непрерывного мониторинга и управления этапами жизненного цикла эксплуатации оборудования, ответственными за которые являются сторонние организации.

Рисунок 8 – Модуль управления развитием поставщиков оборудования и услуг

Описанная выше система управления реализует следующие основные функции:

• мониторинг, сбор и хранение информации (с возможным созданием электронного паспорта единицы оборудования) о режимах функционирования и параметрах работы оборудования КС;

• анализ информации и реализация оперативных и долгосрочных корректирующих технических мероприятий в целях повышения эффективности функционирования оборудования;

• реализация организационных мероприятий в области оптимизации взаимодействия участников процесса эксплуатации оборудования КС (создание «расширенного предприятия»);

• создание единой прозрачной информационной среды для участников процесса эксплуатации оборудования КС в целях оптимизации процессов планирования работ по обслуживанию и ремонту оборудования;

• осуществление предиктивной диагностики состояния оборудования КС в целях создания единой базы решений по применению эксплуатационных режимов оборудования;

• создание основ для перехода к ремонтам и обслуживанию оборудования КС «по состоянию» с учетом требований нормативных актов в сфере промышленной безопасности.