Материалы вебинара 26.04.2024
Уровни управления операционной эффективностью
Начинать разговор об операционной эффективности, следует с определений. Операционная эффективность предприятия или процесса – это достижение наилучшего соотношения между задействованными ресурсами и конечными результатами работы. Компания, функционирующая подобным образом, выполняет одинаковые действия быстрее, результативнее и с меньшим количеством ошибок, с меньшей вариабельностью, с меньшими затратами.
Хочу обратить внимание, на то, что операционная эффективность, последнее время – весьма популярная тема, которая активно обсуждается на различного рода форумах: конференциях, выставках и круглых столах и во множестве публикаций.
Об операционной эффективности, обычно, говорят в контексте действующих предприятий, в нашем случае, действующих химико-технологических систем (ХТС). Основное внимание и усилия сосредоточены на почти конечной стадии жизненного цикла – на эксплуатации.
Хочу обратить внимание на то, что при построении ХТС закладываются возможности и будущие ограничения, а также ее уязвимости, то есть, как она себя будет вести в будущем, закладывается на самых ранних стадиях жизненного цикла ХТС. На стадии использования (эксплуатации) ХТС эти возможности реализуются в той или иной степени, регулируются в основном административными методами управления, реже дополняются системами автоматического управления, интегрированными или распределенными.
Надо выделить две вещи, к которым приходят люди, когда занимаются операционной эффективностью:
- это оптимизация процесса по тому или иному параметру
- управление операционными рисками
В принципе, это две стороны одного вопроса.
Мне хотелось бы обратить внимание на важный аспект: основные проблемы, с которыми сталкивается эксплуатация, закладываются уже на этапе проектирования и построения системы. На стадии использования мы, по сути, пожинаем плоды этих решений. Именно поэтому так важно понимать, какие уровни управления операционной эффективностью существуют и как они влияют на работу системы.
В отличие от общепринятого подхода, мы предлагаем несколько иной взгляд на уровни управления, который, как нам кажется, более точно отражает специфику современных технологических процессов. Эти уровни позволяют не только выявить ключевые проблемы, но и предложить эффективные пути их решения, начиная с этапа проектирования и заканчивая эксплуатацией.
Общепринятый подход предполагает, что существует три уровня:
- Конструкторский – уровень отдельного элемента и/или небольшой группы элементов системы.
- Управленческий – уровень управления системой, отдельными элемента и/или небольшими группами элементов системы.
- Организационный (административный) – уровень регламентации деятельности персонала, обеспечивающего управление ХТС, ее работоспособность, можно рассматривать как подсистему п.3 настоящего списка.
Мы добавляем структурный или архитектурный уровень, на котором закладываются поведенческие паттерны системы, ее возможности, ее уязвимости, и его вклад может быть определяющим, вот почему мы ставим его на первое место.
Конструкторский уровень
Уровень отдельного элемента, его устройства, то есть аппаратный уровень. На конструкторском уровне решаются задачи, направленные на повышение операционной эффективности за счет оптимизации конструкции аппаратов, улучшения их функциональности, снижения затрат на эксплуатацию и повышения надежности. Эти задачи включают как технические аспекты (выбор материалов, оптимизация геометрии), так и внедрение инновационных решений (цифровые двойники, 3D-печать). Результатом является повышение производительности, снижение затрат и улучшение экологических показателей технологического процесса.
Управленческий уровень
Это уровень управления системой, отдельными элементами или небольшими группами элементов.
На уровне управления системой, отдельными элементами или небольшими группами элементов автоматические системы управления помогают решать следующие задачи по повышению операционной эффективности:
- Оптимизация процессов: автоматизация позволяет постоянно отслеживать и корректировать параметры работы системы в режиме реального времени, обеспечивая максимальную эффективность и минимизируя потери.
- Снижение затрат: благодаря оптимальному использованию ресурсов и сокращению времени простоя оборудования автоматизация помогает снизить эксплуатационные расходы.
- Повышение качества продукции: интегрированные системы управления обеспечивают строгий контроль над процессами, что способствует поддержанию высокого качества конечной продукции.
- Повышение безопасности: автоматизированные системы могут выявлять потенциальные риски и предотвращать аварийные ситуации, обеспечивая безопасную эксплуатацию оборудования.
- Увеличение срока службы оборудования: регулярный мониторинг состояния оборудования и своевременное обслуживание помогают предотвратить поломки и продлить срок службы.
Организационный уровень
Регламентации деятельности персонала, обеспечивающие управление химико-технологической системой и ее работоспособностью.
На этом уровне решаются задачи:
- Разработка и внедрение стандартных операционных процедур (СОП): четкие и подробные инструкции помогают сотрудникам правильно выполнять задачи, минимизируя ошибки и повышая эффективность работы.
- Управление компетенциями и обучение персонала: регулярное обучение и повышение квалификации сотрудников обеспечивает их готовность эффективно работать с меняющимися технологиями и процессами.
- Оптимизация графиков работы: правильное планирование рабочей смены и распределение задач помогают максимально эффективно использовать рабочее время и ресурсы.
- Контроль и аудит процессов: регулярный мониторинг выполнения технологических процессов и проведение аудитов помогают своевременно выявлять отклонения и вносить необходимые коррективы.
- Улучшение коммуникаций: создание эффективных каналов коммуникации между различными уровнями управления и подразделениями повышает скорость реагирования на возникающие проблемы и способствует более четкой координации действий.
- Мотивация и стимулирование персонала: разработка систем мотивации и предоставление стимулов для сотрудников за достижение целевых показателей повышает вовлеченность и продуктивность.
- Управление изменениями: создание механизмов для плавного внедрения изменений в процессах и технологиях помогает минимизировать потери от ошибок.
Архитектура системы – это принципиальная организация системы, воплощенная в её элементах и их взаимоотношениях друг с другом. Иными словами, архитектура определяет, как компоненты системы взаимодействуют между собой, чтобы достичь общей цели. Важно понимать, что функционально две системы могут быть идентичны – например, аппараты, выполняющие одинаковые задачи, могут быть конструктивно схожими. Однако их структурная организация может существенно различаться, что в итоге приводит к разному поведению химико-технологической системы (ХТС) в целом.
Почему архитектура системы важна?
1. Функциональная идентичность vs структурное различие:
Даже если два аппарата выполняют одинаковые функции (например, нагрев, охлаждение или разделение), их расположение в системе, последовательность операций и взаимодействие с другими элементами могут быть разными. Это влияет на общую эффективность, надежность и устойчивость системы.
Например, в одной системе теплообменник может быть интегрирован в реактор, а в другой – вынесен в отдельный модуль. Это может привести к разным энергозатратам, времени реакции и даже качеству конечного продукта.
2. Влияние на поведение системы:
Разная архитектура может приводить к различным динамическим характеристикам системы. Например, одна система может быть более устойчивой к изменениям параметров (температуры, давления), а другая – менее.
Архитектура также влияет на гибкость системы. Например, модульная структура позволяет быстрее адаптироваться к изменениям в производстве, тогда как жестко интегрированная система может быть менее гибкой, но более стабильной.
3. Операционная эффективность:
Архитектура системы определяет, насколько эффективно используются ресурсы (энергия, сырье, время). Например, в одной системе может быть реализована рециркуляция тепла, что снижает энергозатраты, а в другой – отсутствовать такая возможность.
Также архитектура влияет на сложность управления системой. Интегрированные системы с автоматическим управлением могут быть более эффективными, но требуют более сложного контроля и настройки.
Как архитектура влияет на операционную эффективность?
1. Энергоэффективность:
Правильно спроектированная архитектура позволяет минимизировать потери энергии за счет оптимизации потоков и интеграции энергосберегающих технологий.
2. Надежность и устойчивость:
Архитектура системы определяет её способность противостоять внешним и внутренним возмущениям. Например, системы с резервированием критических узлов более устойчивы к отказам.
3. Гибкость и адаптивность:
Модульная архитектура позволяет быстро адаптировать систему к изменениям в производстве, например, к новым видам сырья или изменению объемов выпуска продукции.
4. Управляемость:
Архитектура влияет на сложность управления системой. Интегрированные системы с автоматическим управлением могут быть более эффективными, но требуют более сложного контроля и настройки.
Насколько реалистична подобная ситуация и насколько она распространена на практике? Стоит ли уделять ей внимание? Наш опыт показывает, что такие ситуации являются обычным явлением. Как определить вклад отдельных устройств и структуры системы в её работоспособность?
Применяя такие методы, как HAZOP, мы анализируем возможности отклонения системы от регламентных норм и выясняем, что причиной этого может быть неисправность отдельных технических устройств, таких как насосы или теплообменники. Оценка частоты выхода системы или её компонентов за эти пределы показывает, что реальные отклонения могут быть на порядок или несколько порядков более частыми, чем ожидаемые.
Выход за регламентные значения не является редкостью. Это свидетельствует о том, что в системе проявляются взаимодействия между её частями, приводящие к существенным отклонениям. При этом поведение отдельных компонентов, участвующих в формировании критических отклонений, не всегда можно определить как значительное и выходящее за рамки допустимого. Следовательно, причиной таких ситуаций следует считать именно структуру системы.
На этапе построения необходимо стремиться к созданию технологически устойчивой системы, способной быстро возвращаться в нормальный режим при возникновении отклонений. При этом крайне важно минимизировать как время восстановления системы, так и частоту самих отклонений.
Кроме того, операционная эффективность при разработке химико-технологической системы во многом зависит от характеристик обрабатываемых потоков. На этом начальном этапе можно внедрить различные подходы для повышения будущей операционной эффективности системы.
В следующей части продолжим изучать методы анализа операционной эффективности ХТС. Будем разбирать начальные шаги построения ХТС.
Методы анализа операционной эффективности ХТС. Часть 2.