ttfna

Продолжение описания моего взгляда на эталонную архитектуру
Комплексной Системы Управления Капитальным Строительством промышленных систем (КСУКС)

Заметка 1 Введение

Заметка 2 Основные принципы Архитектуры КСУКС. Окружение КСУКС

Заметка 3 Взаимодействие субъектов с КСУКС.



Заметка 4. Понятие объекта управления в капитальном строительстве

Достаточно сложно выявить, определить и учитывать все объекты управления капитального строительства. Но опираясь на понятия целевой системы и обеспечивающей, взятых из стандартов ISO 15288 (Системный инжиниринг), можно постараться выстроить иерархию систем участвующих в строительном цикле промышленного производства.

Чтобы обеспечить целевое, измеряемое и, что самое важное, управление в режиме максимально приближенном к реальному времени, нам необходимо наиболее полное описание объектов управления, а по сути систем, которыми мы управляем и которые мы сооружаем.

Контроль за объектом в режиме реального времени предъявляет достаточно новые (по отношению к текущим системам используемых в строительстве) и сложные требования к описанию объекта и автоматизированному комплексу, обеспечивающих поддержание данного описания в актуальном состоянии, чтобы обеспечить точность проведение операций (работ) над объектом. Данный подход мы можем встретить в концепции Building Information Modeling (BIM – управление информационной моделью строительного объекта, описанного в максимально возможных измерениях), с одной натяжкой – мы должны следить не только за возведением сооружений, но и за теми целевыми производственными показателями, которые обеспечивают данные конструкции и оборудование. В частности, ввод объектов нефтедобычи идет постепенный и не заканчивается моментом появления первой нефти.

На рисунке кратко приведены системы (функции), их отношения и ключевые показатели, с которыми вступает во взаимодействие КСУКС:

Сокращения на рисунке:

• АСУ КС – автоматизированная система управления капитальным строительством
• БС КС – бизнес-система, (содержательная часть КСУКС)
• S (х) = S (полнота и точность описания модели целевой системы)
• Sкс – функция строительной деятельности, зависящая от времени строительства, затратности и качества Sн
• Sн(х) – функция производственой деятельности, определенной следующими переменными Производительность, Себестоимость, Выручка, Ущерб

Расширяя и уточняя данную конструкцию мы сможем выстроить максимально полную математическую модель нашей деятельности. Но этого будет недостаточно, если информационная составляющая данной модели (показатели, объекты, характеристики) не будут формальным образом описаны, причесаны во всей системе КСУКС, интегрирующей в себя все аспекты деятельности. Попытка охватить все концепты (объекты и понятия) деятельности капитального строительства будет сделана в следующей заметке.

Продолжение описания моего взгляда на эталонную архитектуру
Комплексной Системы Управления Капитальным Строительством промышленных систем (КСУКС)

Заметка 1 Введение

Заметка 2 Основные принципы Архитектуры КСУКС. Окружение КСУКС

Заметка 3 

Декомпозируя архитектуру КСУКС, стоит воспользоваться основными понятиями из Корпоративной Архитектуры – Бизнес-архитектура и ИТ-архитектура. Мне понятнее деление на содержательную часть, представленную в виде информационной модели, описывающих предметную область и механизм (программно-аппаратную часть) которая работает с информационной моделью, пропуская через нее состояние объектов управления и набор операций, который можно совершить с этим объектом для достижения цели.

Информационная модель предметной области с собственным жизненным циклом является связующим звеном между машинной системой и физической средой, в данном случае строительным объектом. Особенное внимание стоит придать 4D размерности данной модели (измерение объекта не только в пространстве, но и его состояния во времени) и это будет еще одно из важнейших свойств КСУКС, на которое стоит обратить внимание, именно это свойство позволит интеллектуализировать (сделать возможной автоматическую обратную связь) систему управления.

Вопрос в том, кто в текущих организационных структурах мог бы взять на себя поддержание целостной модели? По факту большинство моделей достаточно жестко прошиваются в информационные системы, причем в различные (календарно-сетевое планирование, финансовый учет, САПР, геология итд), большей частью программистами, которые имеют вполне ограниченные инженерные компетенции и не могут в полной мере обеспечить полноты модели и ее связи с реальным состоянием производственной системы.

То новое качество управления – интеллектуальное управление – которое мы пытаемся добавить в архитектуру комплексных систем управления в т.ч. капитальным строительством – есть возможность непрерывного совершенствования модели, на основе тех ошибок (коллизий), которые мы получаем в результате исполнения данной модели.

В предлагаемой диаграмме предлагается разделись зоны ответственности между теми кто работает с моделью и ИТ-служб, занимающимися развитием и поддержанием программно-аппаратного комплекса, способного обрабатывать модели, построенные на открытых стандартах, с должным уровнем надежности. В области же интегрированного информационного моделирования, предлагается ввести новую структуру – «Системный оператор» (отраслевой институт), отвечающего за целостность модели и интегрирующего модели, порождаемые инженерами на разных фазах жизненного цикла и разных дисциплин. 

Прочие службы, так или иначе создающие проекты/модели для сооружаемых/модернизируемых объектов, должны быть подчинены данному системному оператору, как орг.структуре, поддерживающей целостность модели всей производственной системы.

Основные принципы Архитектуры КСУКС
(Комплексной Системы Управления Капитальным Строительством)

КСУКС предназначена для автоматизации всей деятельности капитального строительства как в рамках различных стадий жизненного цикла (далее ЖЦ), так и в рамках производственной цепочки, так и всех объектов и субъектов операций.

КСУКС предназначена для обеспечения деятельности Капитального строительства на стадиях  замысла, разработки и производства ЖЦ по ISO 15288, т.е. на всех стадиях от замысла проекта до передачи его в эксплуатацию. Способ представления данных в формате ISO 15926, используемый в КСУКС, предусматривает возможность использования этих данных без искажений на последующих стадиях: производство, эксплуатация и прекращения использования.

КСУКС предназначена для автоматизации всех этапов капитального строительства (т.е. прединвестиционной проработки проекта, проектно-изыскательских работ, комплектации материально-техническими ресурсами, строительно-монтажных работ и ввода в эксплуатацию).

КСУКС направлено на целевой контроль состояния любых объектов строительства на протяжении всей производственной цепи: от строительства объектов добычи (таких как промысловые скважины, наземная инфраструктура нефтедобычи и трубопроводы) до нефтеперерабатывающих, объектов нефтепродуктообеспечения (трубопроводов, нефтебаз, нефтеналивных терминалов, заправочных комплексов).

КСУКС предназначена для координации работ всех субъектов капитального строительства включая дочерние общества, проектировщиков, подрядчиков,  проектных организаций, контрагентов, поставщиков МТР и др.

Основные принципы, закладываемые в архитектуру решения есть:

• Максимальная опора на открытые международные стандарты,
• Архитектура является рабочим инструментом и постоянно эволюционирует,
• Сервис-ориентированность (SOA),
• Многоуровневость (архитектурных представлений),
• Связность(компоненты и уровни связаны между собою).

Представление КСУКС в контексте капитального строительства может быть представлено следующей диаграммой.

Здесь стоит обратить внимание на следующие детали:

• «Человек» (субъект) не является частью системы, а взаимодействует с ней как оператор (исполнитель, владелец, инженер). Система управления должна быть устроена так, чтобы сократить влияние ошибочных решений отдельного индивида на цели системы. Организационная структура (распределение ролей и функций) между субъектами является производной от структуры самой КСУКС и в данной диаграмме явно не выражена;
• Автоматизированная часть системы является только частью системы и чем больше она занимает пространства тем более система становится интеллектуальной и автоматической;
• В диаграмме умышленно выделены Субъекты исполнения, хотя на практике граница между исполнением и управления достаточно условна. Субъектом исполнения назовем «Человека»/ «Организацию» безропотно исполняющую задания (это и есть слабое место в строительстве);
• Самое сложное определить что является объектом управления. С одной стороны это действительно строительный комплекс, но для промышленных систем хотелось бы раскрыть объект строительства до понятия промышленная система. Ибо ответственностью промышленных строителей должна являться работающая производственная система, с заданными характеристиками производительности, надежности и безопасности. Данный момент постараюсь раскрыть позже.

Введение

Деваться некуда, промышленным предприятиям нужно модернизировать свои фонды, строить новые мощности, осваивать новые территории и регионы. Для примера, в электроэнергетике износ оборудования на конец 2011 года составил от 70% до 90%, почти 65% оборудования отработали более 30 лет. В отличие от гражданского строительства, новое оборудование должно генерировать еще больше продукции с лучшей эффективностью, при более высоком уровне надежности и безопасности. Объем основных фондов таков, что никаких ресурсов не хватит, чтобы заменить все и быстро. Нужно думать, проектировать, планировать, оптимизировать строительство и модернизацию промышленной системы.

            На текущий момент отставание в проектно-строительном бизнесе не позволяет быть Российской промышленности конкурентноспособной на международном рынке (сколько строек на рубежом выполняют русские) и быстро реагировать на изменение внешних факторов и запросов. Но еще сложнее для нас ситуация с модернизацией собственной промышленности. Заходят  разговоры об отказе от собственного проектного бизнеса в пользу иностранных  ECPM подрядчиков. Надеюсь этого не произойдет (зачем же нам аутсорсинг мозгов, проектирующих наше будущее) , но альтернативы этому только две – бесконечный рост цен на сырье, покрывающий все неэффективности наших строительных организаций или, второй и более сложный путь, совершенствование стандартов и системы управления капитальным строительством. Последний в более общей форме можно сформулировать – создать среду непрерывного совершенствования промышленных систем на протяжении их жизненного цикла. Ровно на это нацелены большинство международных игроков, ассоциаций и институтов разрабатывающих стандарты Системной инженерии.

             В ближайших публикациях планирую опубликовать собственный взгляд на целевую архитектуру комплексной системы управления капитальным строительством (КСУ КС) сложных промышленных систем (преимущественно, основанных на опыте нефтегазовых систем), гарантирующим необходимый набор дисциплин, компонент, практик, систем, структур и их взаимных связей нацеленных на обеспечение гарантированного и оптимального (в полной мере удовлетворяющего спрос) объема и качества производимой продукции, рост надежности и безопасности производственной системы в целом. Границами производственной системы являются все производственные активы которыми владеет предприятие или контролирует государство.

Для начала хотелось бы остановиться почему именно формирование «системной архитектуры» связывается мною с исправлением ситуации в капитальном строительстве. Архитектура есть фундаментальная организация системы, воплощенная в ее элементах, их взаимоотношениях друг с другом и со средой, а также принципы, направляющие ее проектирование и эволюцию (из определения  ISO 42010). Именно слабая организации системы, является главным тормозом развития (модернизации) нашей промышленности.  Именно ее исправлению и должна служить дисциплина архитектурного дизайна. Для примера, многие аварии (авиакатастрофы, смертность на автомобильном транспорте, Саяно-Шушенская ГЭС) формальным образом списываются на человеческий фактор (действительно, ряд операций человека был последней каплей слома структуры системы), но многие также понимают, что основной виной является отсутствие «Системы». Вот Архитектура и ответит, что есть структура «Системы».

            Почему я употребляю сочетание «Целевая Архитектура» и стараюсь сделать ее достаточно комплексной (сложной) и максимально полной. Потому «чтобы оставаться на месте нужно бежать», а уж чтобы «догнать и перегнать», стать конкурентноспособным лидером российскому предприятию (государству) необходимо проектировать целевую архитектуру с максимально большим (в меру понимания проектировщика) конкурентным запасом, чтобы идеальные ориентиры направляли наши действия (проекты). Конкурентный запас - есть максимальная полнота охвата аспектов деятельности, но при этом выраженная в максимально нормированных (компактированных, классифицированных, «причесанных») размерах.

Именно целевая, идеальная, формализованная, визуально понятная, разделяемая максимальным количеством «строителей» Архитектура есть способ мобилизовать максимальное количество ресурсов для ускоренной модернизации промышленной системы на качественно новый уровень. 

Итак, первое в России Архитектурно-конструкторское бюро появилось.

Появилось АКБ ровно для того, чтобы:

• совершенствовать Системную архитектуру, как определяющую составляющую (паттерн) в судьбе человеческих построений - организаций, индустрий (в общем случае, человеко-созданых систем).
• проектировать и реинжинирить оптимальные организационно-технические конструкции, призваные смягчить влияние отдельных индивидумов или событий на целостность системы.
• создавать архитектуры интеллектуальных и адаптивных систем, оптимальных по несущей полезной нагрузке для окружающей среды, но при этом эффективных, надежных и долговечных.

Считайте эту организацию клубом, который аккумулирует знания и ресурсы, для рентабельного их перераспределения, c целью катализа модернизации российской экономики и общества.

На этом лирика заканчивается. Кому интересен архитектуринг и инжиниринг систем управления сложных организационных и технических систем - добро пожаловать. Работы и возможностей для самореализации - непочатый край.

• В 2006 году, в STATOIL, стартовала десятилетняя программа совершенствования операционного управления в нефтедобыче – TAIL, реализующей идею безопасной и экономичной эксплуатации ресурсов. Целью программы были максимальное повышение эффективности морских месторождений в Северном море, находящихся на 4 стадии жизненного цикла.  Программа имела измеряемые целевые показатели: повышение суточной добычи на 5%, снижение себестоимости добычи на 30% и повышение безопасности операций (за счет снижения аварийных ситуаций)
• Программа TAIL была разделена на 5 направлений: Мониторинг состояния и производительности оборудования, Роботизация операций, Обеспечение беспроводных коммуникаций, Визуализация для обеспечения совместной (удаленной) работы инженеров, Мобильные устройства для ручных операций, Обеспечение оптимальности капитальных ремонтов (остановы и запуски)
  • Нулевой фазой программы стал проект IONH – разработка целевой архитектуры интегрированного операционного управления
  • Центральной концепцией целевой архитектуры стала создание Система систем (далее Система). То есть система обеспечивающая информационную и операционную целостность всех видов деятельности на месторождении (сети месторождений, компании)
• Система базируется на единой программно-аппаратной платформе и едином информационном языке (совокупность стандартов ISA 95, ISA 88, ISO 15926, Mimosa,  W3C), обеспечивающей разработку эталонной информационно-семантической модели (информационная модель) морской добывающей платформы. Информационная модель создается и совершенствуется инженерным персоналом. Подавляющее большинство компонент программной платформы представляет из себя интеграцию промышленных программных продуктов, стандартных классов - BPM, ESB, OLAP, BRMS и т.д., обрабатывающих информационную модель и события.

• Ключевыми особенностями архитектуры решения IONH являются:
  • Работа с физической модель объекта управления (производительные фонды, ресурсы, окружение), с учетом измений состояния объекта во времени
  • гибкая архитектура Системы состоящая только из универсальных (предмето-независимых) открытых систем. Последнее кардинально снижает объем программирования, что обеспечивает надежность и адаптивность системы к постоянным изменениям
  • Система не отменяет ранее инсталлированные системы, а гармонизирует их взаимодействие

• По факту сформирована новая парадигма управления, гарантирующей целостное управление эффективностью, надежностью и безопасностью сложных индустриальных системам – Моделе-ориентированное управление (Интеллектуальная система управления), накрывающая «зонтиком» существующее разнообразие автоматизированных систем на нефтедобывающем предприятии, так и не-автоматизированной производственной деятельности. Моделе-ориентированность означает отказ от посредника-программиста (в случае автоматизированного управления), а прямое вовлечение инженерных и экономических служб (предоставление инструментов анализа и моделирования), в совершенствование управления производством. Система управления становится посредником между инженером и производством, снижающая возможность ошибок и просчитывающая оптимальность возможных решений

• Крайне важны дополнительные постановки задачи TAIL в Statoil:
  • обязательное проведение НИОКРа,
  • результаты НИОКРа доступны не только  Statoil, но и остальным игрокам рынка. В частности, именно StatOil поддержал сильнее всего стандарт ISO 15926, а по результатам проекта IOHN IBM выпустил уже коммерческую версию программно-аппаратной платформы  - IBM Information Integration Core (IBM IIC), который могут использовать и остальные нефтяные компании
  • НИОКР должен разрабатываться консорциумом компаний, для максимальной мобилизации многоаспектных знаний.
• IBM IIC стало прообразом индустриальных платформ и для других отраслей (металлургия, мунициальное управление итд), которая поддерживает и развивает  новую идеологию IBM – Smart Planet (Smart Oil&Gas). Новая идея заключается в обеспечение разумности управления сложными системами, базирующаяся на тройной стратегии единой системы управления: инструментизация (возможность получать и анализировать информацию в режиме реального времени), интеграция (обеспечение межсистемного взаимодействия), интеллектуализация (оптимальное управление деятельностью, на базе формализуемых знаний)

• Широко используемые в различных источниках термины «Цифровое месторождение» и «Цифровой завод» всего лишь подчеркивают возможность применения численных методов непрерывной оптимизации в системах управления нефтедобывающими и нефтеперерабатывающими производственными системами, но таким же образом могут быть экстраполированы на целостное управление вертикально-интегрированными нефтяными предприятиями, в случае если мы согласимся с тезисом, что в нефтегазовой-отрасли мы управляем именно производственными фондами (их состоянием и производственными режимами). Здесь важно подчеркнуть что «оцифровываем» мы физический объект управления (производственные фонды, ресурсы итд) в информационную модель. Таким образом связующим звеном между реальным производством и интеллектуальной системой управления у нас находится  - Информационная модель, однозначно понимаемая и инженерами, и управленцами и ИТ-службами.
  • Информационная модель изначально строится в привязке к численно-измеряемым показателям производительности, себестоимости производства и ущербам создаваемых деятельностью. Именно эти показали в модели могут быть положены в расчет целевых показателей деятельности предприятия: эффективность, надежность, безопасность

• Важно подчеркнуть, что благодаря консорциуму ключевых международных нефтяных игроков - POSC-Ceasar у нас появляется открытые стандарты для информационного моделирования нефтегазовых производственных систем – ISO 15926. Благодаря консорциуму строительных, инжиниринговых компаний, университетов – Fiatech, у нас появляется целевые прототипы систем управления большими индустриальными объектами, с момента формирования их инвестиционного замысла и до вывода из эксплуатации. Здесь нужно подчеркнуть, что Российские нефтяные компании не являются участниками, ни одного из указанных международных консорциумов, а также не создали подобного и в России. Здесь большая надежда на Национальный институт нефти и газа, который будет основой для объединения российских компаний для адаптации и развитие международных стандартов к российским условиям.

• Также, очень важно подчеркнуть системность и методологическую обоснованность подхода в новой парадигме, которая наиболее четко и последовательно разработается профессиональным сообществом системных инженеров INCOSE и нашедшее свое отражение в стандарте ISO 15288 (Практики системной инженерии). Основываясь на терминах данного стандарта мы можем четко выделить: 1) целевую систему (ту которой мы будем управлять), в нефтяной отрасли, таковой является нефтедобывающая система, со всеми своими фондами и ресурсами, 2) обеспечивающую систему, парадигму которой мы должны изменить - «Интеллектуальная система управления», «интеллектуальное месторождение» итп. Связью между первым и вторым и является язык информационного моделирования.

• Но стоит отобразить также некоторые аспекты неполноты информационной моделирования реализованного в проекте IONH, которые могут служить для Российского вклада в интеллектуальность систем управления:
  • На данный момент стандартизированы форматы описаний моделей производственно-технических систем (ISO 15926), которые не включают форматов описания геологической информации в 4D измерении. Большинство геологических мета-моделей (языка описания) являются закрытыми, находящимися внутри программного обеспечения соответствующих производителей.
  • Достаточно большой прорыв в полноте и точности управления нефтедобывающими предприятиями может быть получен в результате стандартизации описания геологической информации и гармонизации ее со стандартами описания инженерной инфраструктуры добычи, построенной на базе ISO 15926. Этот пробел может стать общей инновационной задачей для российских исследователей и нефтяных компаний. Необходимо сформулировать такую задачу, в частности, для решения задачи поддержания объемов добычи на старых месторождениях 4 стадии и месторождениях с трудно-извлекаемыми запасами.
  • Также большая проблема с визуализацией моделей и совершенствования инструментов интегрированного моделирования.Визуально проработанными являются только стандарты ISA-88, а ISO 15926 – слабовизуален и требует совместной работы инженеров с онтологами для разработки модели систем. Проблема языкового единства и визуальности модели также может быть решена российскими исследователями. В частности, Россия имела колоссальный опыт создания визуальных языков моделирования, нацелеленных на повышение вовлеченности инженеров в совместную разработку интегрированной модели управления (язык ДРАКОН для систем управления КА Буран)

• От конференции мы ждем:
  • Организации открытых консорциумов для разработки решений по интеллектуальному/интегрированному управлению нефтедобычей (нефтепереработкой, нефтетранспортировкой)
  • Постановок задач от Российских нефтяных руководителей, научно-технический запас которых значительно (на 5 и более лет) будут превышать текущие разработки ведущиеся в мировой индустрии. Для этого, необходимо сформулировать амбициозные, измеряемые и разумные требования к будущему нефтегазовых систем.

В итогах за 2011 год писал про необратимость консолидации нефтяной промышленности. Более точно сформулирована моя мысль в этом абзаце из лекции проф. Томсинова:

"Еще один пункт – национализация ресурсов - это то, что нам необходимо, безусловно. Потому что, если ресурсы не будут национализированы, то они будут принадлежать иностранцам. Вся алюминиевая промышленность принадлежит англичанам . . . Все нефтяные компании, в том числе Роснефть, принадлежат совсем не нашему государству. Национализация ресурсов имеет двойное значение. Это значит национализация в самом высоком значении, это постановка этих ресурсов на службу нашему народу, а не иностранцам, которые выкачивают ресурсы."

Оригинал отсюда, подлинность текста гарантировать трудно, но данная мысль в верном направлении.

Если чуть более точно сформулировать и развить мысль, то Производственные активы, спроектированные и построенные в Советском Союзе для добычи и переработки природных ресурсов, должны быть консолидированы на государственном уровне и национализированы с помощью общественных корпораций (напр. Пенсионных фондов). Ибо:
1. Активы были частью более сложной технологической системы (нефтянка, газовая, энергетика, металлургия, угольная).
2.Простор для частного бизнеса (конкурентного поля) может развиваться в области услуг обеспечения деятельности этих систем и создания новых производств.

Совершенно логично, что для этого нужно сначала спроектировать и выстроить систему совместного проживания Общественного и Частного бизнеса. В частности, необходимо воссоздать систему совершенствования государственных и отраслевых стандартов на услуги и продукцию (в том числе и выработки единого стандарта описания - архитектурного, концептуального), а только потом совершенствовать стандарты в области общественных (государственных) закупок.

Не успел написать про Итоги 2011 года в нефтянке, как Путин рекомендовал Сечину очистить ряды корупционеров в энергокомпаниях. По факту:
1. У Транснефти новый 1й вице-президент
2. В Газпроме трое менеджеров покинули свои посты
3. В Роснефти приняли новые регламенты закупок
3. Предложено отложить приватизацию пакетов Транснефти, Роснефти, Газпрома

Вобщем выжимка новостей здесь. Это выглядит как реализация основной мысли этого поста и,возможно, недооценка гибкости текущей власти. Лишь бы текущая власть пошла по короткому сценарию, время "высокой цены" не бесконечно, спроектировать оптимальный формат новой промышленности занимает достаточное время.

И тут очень даже в пику работа модернизационной комисии и принуждение к НИОКРам промышленных гигантов. Нужно только канализировать эти НИОКРЫ в единый научно-технический поток. Именно это сегодня и планирую обсудить с одним крупным нефтяником. Поделюсь мнением частного, но уважаемого высокопоставленного лица.