در این مقاله به سوالات زیر پاسخ داده شده است:
1- چگونه میتوان پیچیدگی مربوط به مدیریت پروژههای زیرساختی ازجمله نفت و گاز را بهبود بخشید؟
2- بهروز نبودن اطلاعات زیر ساختهای صنعت نفت و گاز، چه مشکلاتی به همراه دارد؟
3- چرا استفاده از روشهای نوین برای بهروزرسانی اطلاعات امری ضروری است؟
زیرساختهای صنعت نفت و گاز کشور حاصل بیش از یک قرن توسعه، بازسازی و بهرهبرداری مداوم هستند؛ زیرساختهایی که از زمان احداث اولیه تا بازسازی های گسترده پس از جنگ تحمیلی و اجرای پروژههای متعدد، بارها دستخوش تغییر، توسعه و اصلاح شدهاند. این روند طولانی و پیچیده، در کنار پراکندگی اسناد فنی و عدم بهروزرسانی نظاممند اطلاعات در طول سالهای متمادی، موجب شده بخش قابل توجهی از دادهها و مستندات زیرساختی با وضعیت واقعی تأسیسات فاصله داشته باشند. چنین شکافی میان اطلاعات موجود و شرایط واقعی داراییها، چالشهای قابل توجهی در حوزه بهره برداری ایمن، نگهداری مؤثر، برنامهریزی توسعه و مدیریت ریسکهای عملیاتی ایجاد کرده است.
در شرایطی که بسیاری از تأسیسات و زیرساختهای صنعت نفت و گاز به مرحله بلوغ یا فرسودگی نزدیک شدهاند، تصمیمگیریهای فنی و مدیریتی بیش از هر زمان دیگری نیازمند دسترسی به اطلاعات دقیق، بهروز و یکپارچه از وضعیت داراییها است. بااینحال، ساختارهای سنتی مدیریت اطلاعات، مبتنی بر اسناد پراکنده و سامانههای جزیرهای، توان پاسخگویی به پیچیدگیهای امروز این صنعت را ندارند. از سوی دیگر، شتاب فزاینده تحولات فناوری اطلاعات و حرکت صنایع پیشرو به سمت تحول دیجیتال، ضرورت بازنگری در شیوههای مدیریت اطلاعات زیر ساختی را بیش از پیش آشکار ساخته است.
در این میان، فناوری مدلسازی اطلاعات ساخت (BIM) به عنوان یکی از ابزارهای کلیدی تحول دیجیتال در مدیریت داراییهای زیرساختی، ظرفیت قابل توجهی برای ایجاد یک بستر یکپارچه جهت تولید، سازماندهی و بهروزرسانی اطلاعات فنی فراهم میآورد. بهرهگیری از مدل های سه بعدی اطلاعات محور میتواند امکان همگرایی دادههای مهندسی، عملیاتی و نگهداری را فراهم کرده و با ایجاد یک مرجع دیجیتال قابل اعتماد از وضعیت واقعی تأسیسات، زمینه را برای بهینه سازی بهره برداری، کاهش هزینههای عملیاتی و مدیریت مؤثر ریسک در زیرساختهای قدیمی صنعت نفت و گاز فراهم سازد.
1. بهروز نبودن اطلاعات زیر ساختهای صنعت نفت و گاز، چه مشکلاتی به همراه دارد؟
1.1. حوزه هزینهها
بهروز نبودن اطلاعات فنی و نقشه های زیرساختی میتواند منجر به افزایش قابل توجه هزینههای عملیاتی و سرمایهای شود. زمانی که مستندات موجود با وضعیت واقعی تأسیسات همخوانی نداشته باشند، تیمهای مهندسی و اجرایی ناچار به انجام برداشتهای میدانی مجدد و صرف زمان و منابع بیشتر برای شناسایی شرایط واقعی میشوند. این مسئله علاوه بر ایجاد دوبارهکاری در طراحی و اجرا، باعث افزایش هزینههای مهندسی و تأخیر در پروژهها میگردد. همچنین در چنین شرایطی تصمیمگیریهای فنی با عدم قطعیت بیشتری همراه بوده و احتمال انتخاب راهکارهای پرهزینه افزایش مییابد. در نتیجه، نبود یک مرجع اطلاعاتی دقیق و بهروز میتواند بهرهوری اقتصادی پروژهها و عملیات را به طور قابلتوجهی کاهش دهد.
2.1. حوزه عملیات
عدم دسترسی به اطلاعات دقیق و بهروز از وضعیت تجهیزات، خطوط لوله و تأسیسات فرایندی میتواند کارایی عملیات بهرهبرداری و نگهداری را تحت تأثیر قرار دهد. هنگامی که داده های موجود منعکسکننده تغییرات ایجاد شده طی سالهای بهره برداری نباشند، برنامهریزی برای تعمیرات پیشگیرانه و مدیریت داراییها با دشواری مواجه میشود. این وضعیت میتواند منجر به افزایش توقفهای ناخواسته و کاهش قابلیت اطمینان سیستمها شود. علاوه بر این، هماهنگی میان واحدهای مختلف نظیر مهندسی، بهره برداری و نگهداری نیز پیچیدهتر میشود. در نهایت، نبود اطلاعات یکپارچه و قابل اعتماد میتواند کارآمدی عملیات روزمره را کاهش دهد و مدیریت زیرساختها را با چالش مواجه سازد.
3.1. حوزه بهرهبرداری ایمن
فاصله میان اطلاعات مستند و وضعیت واقعی تأسیسات میتواند ریسک بروز حوادث صنعتی را افزایش دهد. تغییراتی که در طول سالهای بهره برداری در تجهیزات و چیدمان واحدها ایجاد شده اما در مستندات ثبت نشدهاند، ممکن است در زمان انجام تعمیرات یا اجرای پروژههای اصلاحی منجر به بروز شرایط ناایمن شوند. نبود اطلاعات دقیق همچنین فرایندهای تحلیل خطر، ارزیابی ریسک و مدیریت ایمنی فرایند را با عدم قطعیت همراه میکند. در چنین شرایطی امکان شناسایی به موقع مخاطرات بالقوه کاهش مییابد. بنابراین، بهروزرسانی و یکپارچه سازی اطلاعات زیر ساختی نقش مهمی در ارتقای سطح ایمنی عملیاتی ایفا میکند.
4.1. حوزه توسعه و نوسازی زیرساختها
در اختیار نبودن اطلاعات دقیق از وضعیت موجود تأثیر قابل توجهی بر کیفیت و سرعت اجرای پروژه ها دارد. بسیاری از طرحهای توسعهای نیازمند درک دقیق از شرایط فعلی تأسیسات، مسیر خطوط و موقعیت تجهیزات هستند. در صورتی که مستندات موجود با وضعیت واقعی مطابقت نداشته باشند، فرایند طراحی با عدم اطمینان همراه شده و احتمال بروز خطا در مراحل مهندسی افزایش مییابد. این مسئله میتواند منجر به تغییرات مکرر در طراحی و تأخیر در اجرای پروژه ها شود. در نتیجه، نبود یک پایگاه اطلاعاتی بهروز و یکپارچه میتواند سرعت و کارایی برنامههای توسعهای صنعت نفت و گاز را به طور محسوسی کاهش دهد.
2. چه اهداف کلان، دستاوردها و چالشهای عمده در بهروزرسانی اطلاعات زیرساختی مهم هستند؟
بهروزرساني اطلاعات در زیرساختهای نفت و گاز، نيازمند تعريف اهداف كلان (جدول 1)، شناسايي چالشهاي عمده (جدول 2) و كسب دستاوردهايي (جدول 3) است كه ميبايست با استفاده از تكنولوژيهاي روز دنيا محقق شوند.
جدول 1. اهداف كلان در بهروزرسانی اطلاعات زیرساختی
|
اهداف كلان
|
|
بهروزرسانی مدارك و اسناد فني و مطابقت تجهيزات موجود در سايتهاي عملياتي
|
|
ارتقا ايمني
|
|
كاهش زمان و هزينه در اجراي پروژهها شامل طرحهاي آتي، رفع موانع توليد، بهبود و تعميرات
|
|
پيادهسازي ابزاري قدرتمند جهت مديريت داراييهاي فيزيكي
|
|
فراهم نمودن زيرساخت جامع و يكپارچه جهت اجراي طرحهاي آتي
|
|
ايجاد بستر مناسب جهت حركت به سوي تحول ديجيتال
|
جدول 2. چالشها در بهروزرسانی اطلاعات زیرساختی
|
حوزه
|
چالش
|
|
حوزه گزارشات
|
يكپارچه نبودن گزارشها
|
|
تنوع بسيار زياد گزارشها
|
|
|
حوزه عمليات فني
|
عدم يكپارچگي اسناد فني و اطلاعات واحدهاي جديد و توسعهاي آينده
|
|
تطابق نداشتن شرايط واقعي واحدهاي عملياتي با اسناد فني موجود در مراكز اسناد مجتمعها
|
|
|
عدم بهروزرساني اسناد فني موجود در مراكز اسناد بعد از اعمال تغييرات در واحدهاي عملياتي
|
|
|
حوزه برنامهريزي و كنترل پروژه
|
مديريت زمان
|
|
مديريت هزينه
|
|
|
مديريت ريسك
|
|
|
سيستم يكپارچه بهروزرساني اطلاعات
|
ريسكهاي پيادهسازي
|
|
اولويتبندي اجرا
|
جدول 3. دستاوردها در بهروزرسانی اطلاعات زیرساختی
|
حوزه
|
دستاورد
|
|
بهينهسازي زمان و هزينه
|
بهینهسازی پروژهها
|
|
بهینهسازی تعميرات
|
|
|
بهبود بازرگاني
|
|
|
ايمني و سلامت
|
ارتقا سطح ايمني
|
|
عمليات
|
مديريت بهينه داراييهاي فيزيكي
|
|
تحول ديجيتال
(يكپارچهسازي دادهها و اطلاعات سيستمها)
|
سيستم مكانيزه مديريت تعميرات
|
|
سيستم مكانيزه مديريت بازرسي فني
|
|
|
سيستم مكانيزه آرشيو اسناد فني
|
|
|
سیستم مدیریت بازرگانی
|
|
|
ديجيتالسازي فرايندها
|
|
|
استفاده از تكنولوژي واقعيت مجازي
|
|
|
آموزش
|
ارتقاي كيفي آموزشها
|
|
كاهش هزينهها
|
3. بهروزرسانی اسناد فنی به روش سنتی چه ایرادهایی دارد؟
روش بهروزرسانی مرسوم در اکثر صنایع، استفاده از اسناد چاپ شده، بازدیدهای میدانی، شناسایی و مشخص نمودن تغییرات بر روی اسناد، انتقال تغییرات شناسایی شده به نقشه های CAD و در نهایت چاپ مجدد نقشه بهروزآوری شده و جایگزین کردن آن با اسناد قدیمی در طبقه بندی اسناد فنی است. این روش بسیار زمانبر و پرهزینه می باشد و از آنجاییکه به شدت متکی به نیروی انسانی است، احتمال خطا در آن بسیار زیاد است. مضافا اینکه این روش برای تاسیسات زیر زمینی به هیچ وجه کاربرد نداشته و میبایست با گمانهزنی و حفاریهای آزمایشی انجام شود. این روش به این دلیلکه بسیاری از تاسیسات زیرزمینی در عمقهای متفاوت بوده و در زیر لایههایی از بتن مسلح سطح واحدهای عملیاتی و آسفالت مسیرهای دسترسی قرار دارند، حفاریهای آزمایشی ریسک آسیب رساندن به تاسیسات زیرزمینی را بسیار بالا می برد، از این رو این روش به هیچ وجه توصیه نمی شود.
4. بهروزرساني اطلاعات و اسناد فني با استفاده از تکنولوژی BIM
با توجه به تحول دیجیتال و پیشرفتهای فناوری در سالهای اخیر، بررسیها و پژوهشهای صورت گرفته، در نهایت بهروزرسانی اطلاعات و اسناد فنی زیرساختهای نفت و گاز و مطابقت دادن اسناد فنی با واقعیت سایتهای عملیاتی بر اساس تکنولوژی 3 بعدی و مدلسازی اطلاعات ساخت (Building Information Modeling-BIM) توجیهپذیر میگردید. بر اساس تعاریف موجود، این تکنولوژی پایه و اساس تحول دیجیتال در صنعت معماری، مهندسی و صنعت ساخت است. مدلسازی اطلاعات ساخت، در واقع فرایندی برای ایجاد و مدیریت اطلاعات در یک پروژه ساخت و در طول چرخه عمر پروژه از مراحل پیش از طراحی تا مراحل ساخت، راه اندازی، بهره برداری و در نهایت پایان بهره برداری است. یکی از خروجیهای کلیدی این فرایند، مدل اطلاعات ساخت و توصیف دیجیتالی هر جنبه از دارایی ساخته شده است.
5. بهروزرساني اطلاعات و اسناد در تکنولوژی 3 بعدیسازی چه جنبههایی دارد؟
جنبهها و ابعاد بهروزرسانی اطلاعات و اسناد فنی در مدلسازی اطلاعات ساخت عبارتند از:
3D: جنبه مدلسازی و تهیه نقشههای 3 بعدی است که مبتنی بر محورهای X ،Y و Z واحد عملیاتی میباشد و توسط تجیهزات خاص مانند اسکنرهای لیزری برای نقشهبرداری و مدلسازی 3 بعدی از تاسیسات روزمینی و رادارهای اولتراسونیک جهت تاسیسات زیرزمینی انجام میشود. این جنبه مهمترین و اساسیترین بخش روش بهروزرسانی با استفاده از تکنولوژی مدلسازی 3 بعدی است. در این جنبه پروژه به صورت واقعیت مجازی ساخته شده و امکان حرکت و بازدید قبل از ساخت فیزیکی در آن میسر میشود. هرگونه تداخل و برخورد میان تجهیزاتی که میبایست در پروژه نصب شوند، در این حالت شناسایی و مرتفع میشود.
4D: کاربرد این جنبه در بحث زمان است و عمده استفاده آن در شبیهسازی اجرای فعالیتهای تعمیرات، بازرسی فنی و پروژهها قبل از اجرای فیزیکی میباشد. اطلاعات زمانبندی اجرای پروژهها با واسطه نرمافزارهای مخصوص به مدل 3 بعدی وارد شده و کلیه عملیات قبل از اجرا به صورت متحرک و بر اساس توالی فعالیتها و زمان اجرای آن مشاهده میشود. این جنبه با برقراری ارتباط با فرایندها و دستورالعملهای تدوین شده در دفتر مدیریت پروژه (Project Management Office یا PMO) هرگونه تداخل بین تیمهای عملیاتی در این قسمت شناسایی و پیش از اجرا رفع خواهد شد.
5D: این جنبه، جنبه مالی اجرای فعالیتهای تعمیرات، بازرسی فنی و پروژهها میباشد و با تلفیق با جنبه 4D ، امکان شبیهسازی جریان نقدینگی، میزان مصرف بودجه در شرایط تاخیر یا تعجیل در پروژه را فراهم مینماید. این جنبه با ارتباط با اطلاعات سیستم مکانیزه مدیریت مالی، در مدیریت بهینه منابع مالی اجرای فعالیتهای ذکر شده بسیار کاربرد دارد.
6D: این جنبه، در واقع مدیریت تاسیسات، بهرهبرداری و ابزاری بسیار قدرتمند برای مدیریت داراییهای فیزیکی است. این جنبه با برقراری ارتباط با سایر سیستمهای سازمان که در جدول شماره 3 عنوان شد و همچنین تلفیق با جنبه 3D کلیه دادههای سیستمها، یکپارچه خواهد شد.
7D: جنبه پایداری (Sustainability) است، با توجه به شرایط اقلیمی، محیط زیست و مدیریت انرژی که از موارد مهم پایداری میباشند، میتواند تفاوتهای موثر و زیادی در کنترل شدت مصرف انرژی، بهینهسازی مصرف آب، کنترل آلاینده هایمحیط زیست ایجاد کند.
8D: نگاه این جنبه، از نقطه نظر ایمنی به مدل ساختهشده میباشد. این دیدگاه در تدوین برنامههای اضطراری و پیشگیری از مشکلات ایمنی و حفاظتی کاربرد موثری دارد.
9D: این جنبه مبتنی بر مدیریت ناب (Lean Management) بوده و هدف آن، ارتقا بهرهوری فرایندها و حذف دوبارهکاریها است.
10D: تمرکز این جنبه بر برنامه جامع پاسخگویی به بحران و ساخت صنعتیشده میباشد که با در اختیار داشتن کلیه دادهها و اطلاعات یکپارچهشده سایر سیستمهای سازمانی، امکان پیشبینی بحرانها و تهیه سناریوهای برخورد و پاسخگویی به آنها (Integrated Disaster Management and Industrialization Construction) را فراهم میکند. همچنین با در اختیار داشتن مدل 3 بعدی، امکان ساخت قطعات به صورت پیشساخته (Pre-Fabricate) فراهم خواهد آمد که امکان ساخت و نصب سریعتر و کمهزینهتر را مهیا خواهد کرد.
البته جنبههای بالاتر از 7D استاندارد واحد جهانی نداشته و بیشتر مفهومی-تکمیلی هستند.
6. هوش مصنوعی چه کمکی به تحول دیجیتال میکند؟
بر اساس تعریف عام تحول دیجیتال،تحول دیجیتال عبارت است از:
"تغییرات فرهنگی، سازمانی و عملیاتی در یک کسبوکار، سازمان، صنعت یا اکوسیستم از طریق ادغام هوشمندانه فناوریها، فرایندها و شایستگیهای دیجیتال در تمامی زمینهها و سطوح به صورت مرحلهای و کاملاً استراتژیک است"
دیجیتال کردن فرایندهای کسبوکاری بر پایه فناوریهای هوشمندانه، باعث ایجاد یکپارچگی بینظیر در اطلاعات سایر سیستمهای عملیاتی و پشتیبانی سازمانی به واسطه استفاده از تکنولوژی مدلسازی 3 بعدی میشود. تلفیق این یکپارچگی با هوش مصنوعی، گامی بزرگ و اساسی به سوی تحول دیجیتال و تحقق استراتژیهای عملیاتی و توسعهای در زیرساختهای نفت و گاز میباشد. استفاده از هوش مصنوعی در این مرحله به پیادهسازی سیستم پشتیبانی تصمیمسازی (Decision Support System یا DSS) هوشمند کمک موثری میکند و میتواند بر اساس دادههای بهروز و فرایندهای دیجیتال شده در بعد پیشبینی و پیشگیری با انجام تحلیلهای سریع سناریوهای محتمل، بهترین سناریو را پیشنهاد کرده و قابلیت تصمیمگیری بسیار سریع و دقیق را فراهم سازد.
به دلیل امکان شبیهسازی کلیه فعالیتهای اجرایی، با استفاده از تکنولوژی 3 بعدیسازی و همگامسازی آن با تکنولوژی واقعیت مجازی، امکان پیشگیری از تداخلات اجرایی به شدت افزایش خواهد یافت که مهمترین دستاورد آن، کاهش زمان و هزینههای اجرا میباشد. همچنین به دلیل استفاده از تکنولوژی واقعیت مجازی میتوان انواع مانورهای ایمنی و آتشنشانی را نیز شبیهسازی کرد و بهترین سناریوهای ایمنی و حفاظت را با کمترین هزینه اجرایی و بالاترین بهرهوری شناسایی کرد و در زمان رخداد حادثه عملیاتی نمود. کاربرد دیگر این تکنولوژی، شبیهسازیکردن محوطه واحدهای عملیاتی در زمان تعمیرات اساسی است که میتوان قبل از اجرای عملیات تعمیرات اساسی، نسبت به جانمایی جرثقیلها، محل ذخیرهسازی مواد مصرفی، ابزارآلات، استقرار کانکسهای فرماندهی تعمیرات و ایمنی، خودروهای پشتیبانی و عملیاتی و ... تصمیمسازی کرد و در راستای تحقق مدیریت ناب (Lean Management) و حذف دوبارهکاریها آن را به کار برد. در این حالت، زمان و هزینه این قبیل فعالیتها به شدت کاهش خواهند یافت.
همانگونه که در شکل 1 مشاهده میشود، تحول دیجیتال بر پایه 5 عنصر کلیدی استوار است.
شکل 1. عناصر کلیدی تحول دیجیتال
بهروزرسانی اطلاعات و اسناد فنی زیر ساختها با استفاده از تکنولوژی 3 بعدیسازی، عناصر فرایند و نوآوری، تکنولوژی دیجیتال و دیتا و آنالیز را کاملا محقق میسازد.
7. بهروزرسانی اطلاعات با استفاده از تکنولوژی 3 بعدیسازی چه ریسکهایی را به دنبال دارد؟
پوشیده نیست که پیادهسازی هر تکنولوژی جدیدی خالی از ریسک نیست. ریسکهای کلان پیادهسازی این روش در جدول 4 نشان داده شده است.
جدول 4. ریسکهای کلان پیادهسازی تکنولوژی 3بعدی
|
موضوع ريسك
|
اقدام مقابله با ريسك
|
استراتژي مقابله با ريسك
|
|
عدم يكپارچگي مدل نهايي
|
تدوين شرح كار جامع و كامل متناسب با سطح نياز و انتظارات
|
كاهش احتمال و اثر
|
|
كاهش كيفيت مدل نهايي
|
||
|
صدور ادعا (كليم) توسط پيمانكار/ پيمانكاران
|
||
|
افزايش چشمگير هزينه و زمان اجرا
|
||
|
عدم حمایت کامل مدیریت ارشد
|
جمعبندی بهروزرسانی اطلاعات در واحدهای زیرساختی نفت و گاز
گستردگی، تعدد و پیچیدگی واحدهای زیرساختی نفت و گاز، بهروزرسانی اطلاعات و اسناد فنی را با چالشی عظیم روبهرو میکند. با در نظر گرفتن اولویتها و استراتژیهای اجرای این طرح و اطمینان از حصول و حفظ نتیجه مطلوب، تهیه و تدوین شرح کار جامع و یکپارچه به همراه دستورالعملها و روشهای اجرای یکپارچهسازی دادهها، مدلها، شناسایی، طرحریزی و پیادهسازی زیر ساختهای سختافزاری و نرمافزاری مناسب و مورد نیاز، الزامی انکار ناپذیر است، به گونهای با استفاده از شرح کار و دستورالعملهای ذکر شده، قابلیت یکپارچهسازی مدلهای 3 بعدی طرحهای توسعهای آتی این صنعت را با مدل بهروزشده واحدهای موجود، تضمین گردد.
دانلود جزئیات این مقاله
