Дракон С.В.
Интеграция современных информационных
ресурсов и систем в инновационную модель управления нефтегазовой корпорацией
В настоящее время нефтегазовая отрасль —
одна из самых передовых отраслей российской экономики в области
информационных технологий: этому благоприятствует наличие «свободных» денег в
сочетании с потребностями бизнеса быть прозрачным и эффективным.
Данные обстоятельства, в основном, определяют особенности развития
информационных технологий в данной отрасли, поскольку в рамках вертикально
интегрированных нефтегазовых компаний к традиционным для всех отраслей задачам
информационно технологического обеспечения управления структурно-функциональным
взаимодействием участников - осуществлять финансовое планирование, учет и
управление технологическими процессами - добавляется еще одна нетривиальная
задача. Для обеспечения оперативного получения, хранения и анализа информации
необходимо создание единой информационной системы, пронизывающей все
подразделения компании и связывающей их в согласованно функционирующую
производственно-технологическую цепь. Это особенно важно для компаний, которые
имеют подведомственные организации, офисы, находящиеся в различных уголках
планеты. Формирование единого информационного пространства системы управления
такой нефтегазовой корпорацией позволяет получать достоверную
производственно-финансовую информацию по всей нефтегазовой вертикали
(рис.3.3.1).
Рисунок 3.3.1 – Вертикаль управления в нефтегазовой отрасли
Таким образом, за счет информационных
решений выстраивается вся управленческая производственно-технологическая
цепь ВИНК — от добычи газа и нефти и их переработки до розничной
сети, включая планирование запасов на газо- и нефтехранилищах. Она обеспечивает
нефтегазовой компании экономию на складских запасах, учет сбыта, а также
возможность проводить гибкую политику по изменению экспортных квот
в зависимости от спроса на внутреннем рынке.
Исследование информационной составляющей интегрированного потенциала
участников ПТЦ в нефтегазовой сфере показало, что характерной особенностью
автоматизации территориально распределенных ВИНК являются развитые
телекоммуникационные инфраструктуры, многие из которых базируются
на высокопроизводительных АТМ-магистралях или на спутниковых
системах. IP-технологии не так широко используются ВИНК,
поскольку стали применяться уже после построения основной телекоммуникационной
инфраструктуры ведущими компаниями отрасли. Крупные корпоративные объединения
отрасли уже давно пришли к выводу, что ключом к
успешному управлению ПТЦ является корпоративная информационная система. Это тем
более важно в контексте актуализирующихся задач согласования спроса и
предложения на множестве рынков, где компании успешно осуществляют свое
присутствие. Дополнительную сложность процессу информатизации создает
необходимость оперативной организации транспортировки готовой продукции и
поставок сырья.
В то же время современные корпоративные информационные
системы централизованы и, таким образом, являются слишком жесткими, чтобы
оперативно и эффективно реагировать на постоянно меняющиеся объемы внешних и
внутренних потоков заказов. В этой связи представляется, что в рамках
рассмотренного выше мультиагентного подхода могут быть построены
децентрализованные системы производства и продаж, которые могут использоваться
как для моделирования, так и управления системами производства и продажи
продукции в рамках ПТЦ. Децентрализованный мультиагентный подход обеспечит
высокую гибкость, надежность и живучесть системы.
Развитие и практическое внедрение мультиагентных систем
основано на результатах предыдущего опыта практического освоения концепции
открытых систем, в том числе, архитектуры «клиент-сервер». При разработке
распределенных мультиагентных систем также может применяться динамический
подход, т.н. «мобильные агенты», когда по сети передаются не только данные, но
и исполняемый код. Некоторые исследователи считают, что это позволяет в ряде
случаев сократить объем передаваемых по сети данных, преодолеть ограничение
локальных вычислительных ресурсов, облегчить координацию системы, а также
выполнять параллельные асинхронные вычисления.
В настоящее время наиболее известными технологиями
реализации статических и динамических распределенных приложений являются RPC (Remote Procedure Call), DCOM (Microsoft Distributed Component Object Model), Java RMI (Java Remote Method Invocation) и CORBA (Common Object Request Broker Architecture).
С точки зрения разработки и реализации МАС наиболее важными, по-видимому,
являются последние три — DCOM, Java RMI и CORBA.
Основной ценностью системы Microsoft DCOM является
возможность интеграции приложений, созданных в разных системах разработки
программного обеспечения для разных аппаратных платформ (Wintel, Alpha, Sun Solaris, Digital UNIX, IBM MVS и др.). Java RMI-приложения, имеющие
клиент-серверную архитектуру, содержат механизмы для выполнения методов
удаленных объектов. Технология CORBA использует для стандартизации архитектуры
и интерфейсов взаимодействия объектно-ориентированных приложений специальных
язык IDL (Interface Definition Language). Сами интерфейсы, описанные с помощью
IDL, могут быть реализованы на любых языках программирования и присоединены к
CORBA-приложениям.
Анализ существующих МАС
показывает, что наиболее распространенным при создании распределенных
мультиагентных систем является архитектура Java RMI, на основе которой
исследовательскими и коммерческими организациями разработано большое число
специализированных библиотек и сред для разработки мультиагентных систем. Одним
из удачных примеров специализированных сред для разработки мультиагентных
систем является инструментарий Agent Builder компании Reticular Systems.
Большинство лидеров отечественной промышленности пока
относятся к возможностям межкорпоративного электронного бизнеса (B2B) с очень
большой долей скепсиса. По данным рейтингового агентства «Эксперт-РА»
наиболее высоким потенциалом внедрения систем электронной торговли обладают
металлургический комплекс, машиностроение и фармацевтическая промышленность.
Нефтегазовая промышленность также обладает высоким потенциалом внедрения
B2B-решений, однако скорость их практической реализации оценивается как крайне
медленная в силу монополизации и централизации производства, сложившейся в
данной отрасли исторически.
Для российских финансово-промышленных групп, занимающихся
нефте- и газопереработкой, скорее всего, будут актуальны внутренние системы,
рационализирующие отношения между предприятиями ПТЦ и в масштабах отдельного
предприятия. В условиях частичной автоматизации бизнес-процессов, проведенной
на большей части крупных российских предприятий, возникает проблема координации
этих процессов между собой. Предприятия сталкиваются с тем, что не удается
создать единое информационное поле и добиться координации деятельности
подразделений. Корпоративные сети, построенные по технологии intranet и
распределенные системы поддержки принятия управленческих решений на основе
мультиагентных технологий будут способствовать гармонизации и координации
бизнес-процессов в ПТЦ.
В качестве элементов управления информационным полем в
рамках нефтегазового предприятия рассмотрим автоматизированные
системы управления предприятием (и ПТЦ) – АСУП и автоматизированные системы
управления технологическими процессами (АСУ ТП). АСУП предназначена для
регулярного решения основных задач управления производственно-хозяйственной
деятельностью промышленного предприятия в целом и (или) его самостоятельных
частей – элементов ПТЦ - на основе применения экономико-математических методов
и вычислительной техники. То есть под АСУП понимается система, которая
осуществляет автоматизированное управление только верхним уровнем предприятия,
решает задачи, связанные с деятельностью функциональных отделов и не охватывает
управление технологическими и производственными процессами и поэтому относится
к системам управления организационного типа. В таких системах необходима
организация, координация и согласование поведения работников. Поэтому основной
задачей АСУП является автоматизация процесса труда работников, их
организационной и управленческой деятельности.
При рассмотрении множества задач АСУП
выделяют четыре их группы, которые образуют замкнутый цикл управления
функционированием ПТЦ: планирование,
управление, учет и анализ. При этом следует отметить, что большая часть задач
АСУП решается не в режиме реального времени производственного процесса, а в
определенные, заранее известные временные периоды. Также характерной
особенностью АСУП, отличающей их от других классов систем оперативного
управления, являются специфические формы хранения и движения информации
(электронный документооборот), которая вводится с определенным образом
оформленных документов и выводится на документы, форма которых заранее
установлена и согласована.
В состав АСУП входят:
- техническое обеспечение, включающее ЭВМ
и различные, общие для ряда подсистем устройства сбора, подготовки и
представления информации;
- информационное и программное
обеспечение, включая общую базу данных АСУП, СУБД и собственно ПО ЭВМ;
- организационное обеспечение, под которым
понимается не только формализованное в условиях АСУП взаимодействие
определенных должностных лиц, но и соответствующие инструкции, утвержденный
регламент работы средств вычислительной техники, формы организации процесса
обработки информации и другие организационные мероприятия, обеспечивающие
нормальное функционирование АСУП (рис.3.3.2).
Возможны различные подходы к классификации
функциональных подсистем АСУП. В соответствии с ОРММ все существующие на
предприятиях нефтегазовой отрасли подсистемы можно разделить на три группы с
учетом функционального назначения, характера решаемых задач, а, следовательно,
алгоритмического и программного обеспечения подсистем.
К первой группе относятся подсистемы
управления, обслуживающие основное производство, т.е. обеспечивающие его
сырьем, материалами, кадрами, финансами и т.д. Ко второй– подсистемы
планирования и управления основным производством. В третью - подсистемы,
связывающие разные стороны деятельности предприятия по соответствующим фазам
управления.
Кроме того, по масштабам внедрения все
множество подсистем целесообразно разделить на две группы: к группе А отнести
наиболее часто встречающиеся подсистемы, являющиеся необходимыми для АСУП всеми
нефтегазовыми предприятиями, а к группе Б – специальные, редко встречающиеся.
Группа А – наиболее распространенные подсистемы: материально-технического
снабжения, сбыт и реализация готовой продукции, финансовый отдел,
энергетический отдел, ремонтно-механическая служба, транспорт,
технико-экономическое планирование, текущее планирование,
оперативно-календарное планирование.
Рассмотрим общие характеристики подсистем
каждой группы.
Объектом управления в каждой из подсистем
первой группы является та или иная сфера деятельности предприятия, например,
материально-техническое снабжение, сбыт готовой продукции, обеспечение
предприятия необходимыми кадрами и финансами. Ко второй группе следует отнести подсистемы,
которые непосредственно связаны с производственной деятельностью предприятия,
затрагивают отдельные стороны производственного процесса и во многом
определяются характером основного технологического оборудования и
производственной структурой предприятия. Примером такой подсистемы может
служить подсистема управления основным производством, где в наиболее развитом
виде решающая задачи текущего и оперативно-календарного планирования
производства, а иногда задачи планирования состояния основного технологического
оборудования. К третьей группе отнесены
те подсистемы, основным назначением которых является обеспечение совместного
экономически эффективного функционирования разных элементов ПТЦ на
соответствующих фазах управления. При этом объектом управления является все
предприятие, а каждая подсистема призвана обеспечивать согласованное
функционирование отдельных частей ПТЦ и сфер деятельности соответственно на
стадии планирования, учета или анализа. К этой группе могут быть отнесены
подсистемы технико-экономического планирования, статистического и
бухгалтерского учета, анализа производственно-хозяйственной деятельности
предприятия и др.
Системам управления технологическими
процессами (АСУ ТП) в нефтегазовой отрасли в России традиционно
уделялось больше внимания, чем решениям класса АСУП. Решения АСУ
ТП в ВИНК построены на концепции трехуровневой системы автоматизации:
- датчики, исполнительные механизмы и
прочий КИП зачастую сами наделены интеллектуальными свойствами;
- контроллеры, выполняющие основные
функции контроля, управления и обработки информации;
- ПК со SCADA-пакетами, функции
которых заключаются в визуализации, ведении архивов, т.е. реализации HMI (Human
Machine Interface). Однако часто используемые в российских нефтяных и газовых
компаниях АСУ на разных уровнях используют средства от различных производителей,
что затрудняет их работу в комплексе, ограничивает круг возможностей и
перспективы модернизации. Практически все компании применяют в качестве
базовых вычислительных средств высокопроизводительные Unix-серверы. Причем
большинство нефтедобывающих компаний использует RISC-системы Sun Microsystems
и Hewlett-Packard. IBM слабее представлена в отрасли, из крупных
российских компаний только «Сургутнефтегаз» активно использует системы IBM.
Однако в последнее время в некоторых сферах бизнеса нефтяных компаний намечается
тенденция ухода от техники RISC и все большего использования вычислительных
мощностей на платформе Intel, а также переход на операционные системы Linux или
Windows.
Что касается АСУП, то очевидно тяготение
большинства ВИНК к продукции разработчика SAP. Общее количество реализованных в
нефтегазовой отрасли проектов SAP превысил число 30 SAP, из них 17 проектов уже
завершены или близки к завершению. Примеров внедрения программных продуктов
Oracle E-Business Suite намного меньше, а ERP-система J.D.Edwards внедряется,
как правило, отдельными модулями, равно как и информационная система
«Галактика». В области В2В нефтегазовые предприятия предпочитают работать
с решениями Ariba и Commerce One, но реализованных проектов в данном
сегменте не так уж много.
Особое место в системе информационного
обеспечения предприятия нефтегазовой отрасли, как было отмечено ранее, занимают
СППР.
Организация компьютерной поддержки принятия решений в
задаче оперативного управления органично вытекает из автоматизации этапов анализа
и учета продукции. Представляется, что для ОАО «Газпром» целесообразно
применить программный комплекс анализа и учета движения продукции в рамках ПТЦ.
Информация, получаемая в процессе функционирования комплекса, является
необходимой и достаточной для принятия решений по оперативному управлению
производством и касается трех аспектов:
- анализа характера имеющейся информации (полная или
неполная, четкая или нечеткая, экспертная или расчетная);
- структуризации исходных данных и выявления в этих
структурированных данных показателей, необходимых и достаточных для
формирования выходных показателей;
- формирования управляющих решений по полученным
значениям выходных показателей.
Таким образом, информация, имеющаяся в
производственных базах данных, должна быть превращена в систему показателей
(критериев), позволяющих предоставить лицу, принимающему решения (ЛПР),
варианты решений и оценить их эффективность.
В условиях современного рынка
нефтепродуктов с большой номенклатурой выпускаемой продукции резко усложняются
управленческие задачи, возникает потребность глубокого анализа информации, как
вновь поступающей, так и хранящейся в базах данных. При этом возникает
необходимость детального анализа информации в реальном масштабе времени. В
связи с этим предлагается для поддержки оперативного управления в товарном
производстве нефтегазовой компании разработать систему поддержки принятия
решений. СППР, построенная на основе информации из производственных баз данных,
должна располагать набором определенных математических моделей выбора решений
по множеству критериев и получения этих решений современными методами
математического моделирования. На рис.3.3.3
представлена схема взаимодействия предлагаемой СППР с существующей на предприятии
системой оперативного управления товарным производством.
Рисунок 3.3.3
- Схема взаимодействия СППР с системой оперативного управления нефтегазовой
корпорации
Для эффективного функционирования ПТЦ предлагаемая СППР моделирует
различные варианты компаудирования компонент цепи и предлагает полученные
варианты ЛПР, которое на анализа информации принимает обоснованное решение,
эффективность результатов которого можно оценить в процессе моделирования.
Предлагаемая система поддержки
принятия решений также позволит:
- вести оперативный учет и
регулирование производства продукции в товарном производстве;
- избежать ошибок при формировании
отчетов и детализировать отчеты по требуемым параметрам;
- предоставить пользователю поддержку
в виде различных рекомендаций, рассчитанных на основе симплекс-метода;
- накапливать базу принятых решений в
процессе работы и осуществлять поиск прецедентов;
- оперативно планировать производство
продукции и производить корректировку планов в реальном масштабе времени в
зависимости от изменившихся условий производства;
- планировать выпуск товарной продукции по
наименьшей себестоимости и существующим ограничениям.
В то же время, как в целом ряде других
отраслей и сфер деятельности, одним из главных препятствий на пути
более динамичного развития информационных технологий в нефтегазовой сфере
является консерватизм персонала ИТ-служб, особенно в региональных
предприятиях ВИНК. Затрудняет процесс информатизации отрасли
и разобщенность российских компаний нефтегазового комплекса
в вопросах стратегии и тактики применения информационных технологий.
Совместной деятельности ИТ-служб различных нефтедобывающих компаний
препятствуют и естественные ограничения, к которым относятся,
в первую очередь, специфические геологические особенности месторождений,
требующие индивидуальной настройки ИТ-приложений. Наряду с этим каждая
компания исторически использует часто несовместимые технологии.
Рассмотрим процесс
применения современных информационных технологий на примере рассматриваемого
предприятия ОАО «Газпром». В рамках соглашения по развитию совместного
сотрудничества, подписанного ООО «Газпромнефть НТЦ», РГУ Нефти и Газа им. Губкина и IBM, будет осуществлена
реализация концепций и ИТ-решений, направленных на повышение эффективности
разработки нефтяных месторождений и их эксплуатации. Находящееся в стадии
разработки решение даст возможность реализации концепции интеллектуального
интегрированного управления при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений (так
называемое «электронное месторождение»), что будет способствовать созданию
среды хранения и обработки промысловых и геолого-геофизических данных, а также
системы управления знаниями. Результатом внедрения такого комплекса станет
повышение эффективности работы геофизиков, геологов, нефтяных инженеров, т.е. всех тех, кто
несет ответственность за разработку месторождений и их эксплуатацию. Вследствие
проведения мероприятий также ожидается повышение уровня разведанных и уже
исследованных запасов, повышение уровня извлекаемости, сократятся сроки ввода
месторождения в эксплуатацию, снизятся риски, и уменьшится стоимость
добывающего оборудования и эксплуатации станций.
Для того чтобы
реализовать интеллектуальное управление разработками месторождений и их
эксплуатацией, необходимо создать благоприятную среду для совместной работы
специалистов, единое пространство для хранения данных о месторождениях и обработки
полученной информации, провести разработку системы мониторинга, оптимизации и
прогнозирования поведения отдельных скважин и месторождений в целом
в режиме реального времени. Результатом реализации соглашения станет
выход на новый, более качественный уровень процесса создания единой
системы управления информационными ресурсами научно-технического центра
ОАО «Газпром», что, в свою очередь, будет способствовать существенному повышению
скорости и производительности обработки промысловых, технологических и
геолого-геофизических данных месторождений компании «Газпромнефть», а также
расширению проектных и научно-исследовательских мощностей НТЦ ОАО «Газпром»,
обеспечению его информационной безопасности.
В рамках проекта, в
первую очередь, будет осуществлена реализация эффективной среды для ведения
геологами совместной работы (виртуальные рабочие места). Это будет
способствовать работе по совместному формированию гидродинамических 3D/4D моделей,
эффективной интерпретации данных сейсмических исследований с
применением технологий облачных вычислений, распределенному доступу к ресурсам
комплекса, расчету и интерпретации моделей на компьютерах IBM, что в конечном
итоге позволит степень влияния отдельных видов рисков на деятельность
предприятия, а также снизить основные издержки производства.
Данный проект
разработки интегрированной платформы по повышению эффективности строительства
нефтегазового комплекса является первым в своем роде. С объединением научных,
технологических, инженерных ресурсов лидеров индустрии и с подписанием
меморандума вносится большой вклад в развитие стратегической отрасли
экономики России.
Таким образом,
использование уникального научного и практического опыта специалистов ООО
«Газпромнефть НТЦ», Государственного Университета Нефти и Газа и мирового опыта
IBM в вопросах реализации проектов, направленных на создание в крупнейших
международных компаниях нефтегазовой отрасли цифровых интеллектуальных систем
управления по добыче нефти, обслуживанию месторождений, поддержки в процессах
геологического моделирования, а также управления структурно-функциональным
взаимодействием участников производственно-технологической цепи, позволит
эффективно использовать полученный синергетический эффект, а также
внедрять инновационные методики и
технологии в нефтяной индустрии России, направленные на создание уникальной
модели управления по добыче и переработке углеводородов и газа.
