石油圈
來自挪威的行業專家在研究數字化和大數據如何有助于降低維護成本
編譯丨蒙蘇
每年，石油、天然氣和石化公司在維護設備方面投資數十億美元。這筆錢不敢不花，因為設備故障是造成重大生產損失的主要原因。比如，剛剛發布第三季度財報的Transocean Ltd.，三季度運營和維護費用為4.47億美元。
既然在維護上大量投入，為什么由于設備故障導致的損失還是層出不窮?
在石油和天然氣工業中，高達40%的凈運營成本用于計劃和計劃外的維護。維修操作不成功的主要原因是，傳統的例行維護基于服務時間，而不是實際需求，盡管70-90%的故障與設備的老化無關。
這樣一來，相當多的金錢和精力都花在了本來運行良好的設備上。它沒有解決20%設備往往導致80%問題的現實。以“安全”為名，維護費用一漲再漲。
更糟糕的是，多達40%的生產損失歸因于可預防的操作員錯誤，這可能占一家典型工廠總生產能力的1-2%。由于更多的維護意味著更多人參與，過度維護可能導致生產流程并不可靠。
然而，在數字化的幫助下，石化行業現在可以開始著手解決這個問題，轉向基于條件和預測的維護，靠數字化來精準維護，減小損失。
新技術釋放機會
數字化技術可以應用于方方面面。今天的進步為資產監控提供了機會，而這在幾年前是不存在的。受數字設備消費增長的推動，傳感器價格在過去10年大幅下降。與此同時，安全的云數據存儲解決方案已經成為可能，無線網絡技術現在能夠提供高達1GB/sec的數據速度。將所有這些結合在一起，計算機處理能力現在已經足夠處理正在生成的數據的PB級別。
使用這些技術，傳感器可以安裝到需要監視的組件上。數據可以被處理，服務團隊可以根據實際需求提醒需要解決的問題，而不是因為時長就要維護設備。
設備可以在故障發生前進行維修。這樣可以減少停機時間，降低成本，提高安全性。事實上，良好的數字化維護已被證明可以減少15-40%的實際維護成本。使用前面提到的在計劃和非計劃維護中凈運營成本為40%的數據，并假設通過數字化使維護成本減少30%，這意味著總運營成本減少了12%。
在運行過程中故障的數量也可以減少90%以上，并提高2-3%的工廠可用性。事實上，正常運行時間的微小改善最終可能成為提高收益的最大貢獻者。
僅看對維護工作的影響，實現一個數字維護系統，包括購買所需的傳感器技術，通常在一年內就能收回成本。
? 對關鍵資產進行遠程監控，以識別未決故障
數字化維護適合哪些情況？
但數字化的預測性維護不能應用到每一個設備。如果有備品備件，對生產沒有重大影響的低價值產品應該運行到故障狀態。因為出錯的代價要遠遠小于數字化的投資。
對于危及生產的關鍵業務設備，其維護選擇取決于預測問題的能力，以及故障第一次指示到功能故障之間的時間(稱為“P-F間隔”)是否有意義。
如果P-F間隔太短而不能采取行動，或者沒有方法或儀器來識別發生故障，則建議按照制造商的指導方針進行傳統的基于時間的預防性維護。
在所有其他情況下，應該選擇基于條件或基于預測的維護，以最大化性能和最小化成本。采用傳感器對故障模式進行遠程監控，并進行專門的分析，分析設備本身和環境，以尋找驅動維護工作的線索。
在基于條件的維護中，當設備表明需要維修時，就會進行干預。壓降可能表示需要更換過濾器；這個信號將驅動維護活動，而不管手冊上怎么說濾波器頻率的變化。
基于預測的維護更進一步。分析了設備內部和外部的數據，以及如上所述的降解過程模型，以預測故障。如果一個電機軸承開始振動，在一定的工藝參數和溫度波動下，這可能意味著它的剩余壽命是3周。在這種情況下，可以在兩周內采取行動，仍然可以避免故障。
? 數字化維護可以降低12%的運營成本，提高2-3%的使用率
員工與數字生態系統的關系
只是用上數字化的技術去維修是不夠的，思想意識的轉變是必須的。如果引進新技術而不改變勞動力的運作方式使用它，不太可能實現技術的全部潛力。
常規和被動的習慣必須讓位于主動作為。員工需要信任新數字生態系統提供的數據，并相應地調整他們的工作流程。員工和數據必須相互補充。
Wacker Chemie通過對關鍵性能指標的持續監控和可視化，使用一種支持遠程服務的交付系統來改進生產，并允許進行預測維護。通過跟蹤其巴伐利亞酮裂解廠的100多個控制回路，它可以更有效地進行維護，每年節省35天的分析時間，并減少20%的操作成本。
另一家化學品公司正在其旋轉機械上安裝無線傳感器，以優化工廠的6萬資產，該工廠80%的問題都是由這種設備引起的。通過了解什么會發生故障，以及什么時候會發生故障，預測性的維護活動可以減少意外故障，從而提高生產效率，降低運營成本。
除了在必要時進行干預外，還可以通過非侵入性檢查(NII)實現進一步的成本節約。NII利用最近技術進步和對惡化機制的理解來識別或確認腐蝕等問題，而不考慮員工將自己置身于有毒、能見度低的區域以及操作人員進行不必要的停產所帶來的安全和成本影響。這種測試的非侵入性也將可能產生新問題的血管擾動降至最低。
通過基于條件的監視，維護人員可以將他們的時間花在增加業務價值的任務上，而不是花在可能不會導致任何結果并可能帶來新問題的檢查上。
數字化帶來的一種基于條件的預測性維修方法提供了許多好處：
? 更高的正常運行時間
? 減少維修和維護費用
? 延長設備壽命
? 資產回報率更高，盈利能力更強
? 更好地計劃和執行工廠和業務流程
? 在設備維護和性能方面加強跨地點、工程學科和組織層面的合作
? 優化維修工作單
? 更容易和更有效的根源分析
? 健康和安全改善
忽視數字化的代價
維修費用可以是直接的，也可以是間接的。直接成本包括支付給雇員和承包商的費用，以及與保留備件和工具有關的費用。間接成本通常代表較高的成本因素，包括生產損失的機會成本、實際生產費用的增加和質量的降低。
在重大安全事故中，間接成本可能非常高，比如徹底摧毀一座工廠，嚴重破壞環境，甚至死亡。這樣的事件往往是由多個安全問題引起的，每一個都可能是無關緊要的，從而導致無法控制的災難。如果系統不能執行正確的操作或操作人員不能對關鍵事件做出正確的響應，就會出現這些極端負面的結果。
一個數字化的維修系統將解決維修的直接成本。然而，更重要的是間接降低成本的好處，以及從長遠來看，避免重大安全事故的發生。對于那些選擇忽視數字化優勢的人來說，最終的代價可能是巨大的。
通過采用數字化維護，運營商可以提高效率，并抵消持續低油價的挑戰。有了這個模型，干預就在正確的時間，采取正確的措施。功能齊全的設備不需要不必要的維護或更換。故障在發生之前就被識別出來了。避免不必要的維護可能帶來的新故障。
一個只在需要時介入的維護組織，可能代表了未來油氣行業的需要。
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