10 سپتامبر 2021
توسط گوپال چاکرابارتی، دومینیک دان، میکا اسمیت و پرمال وورا
الزامات انتقال انرژی (به معنای جایگزین نمودن انواع انرژی با انرژی پاک و سبز) چالشهای قابل توجهی را در صنعت ایجاد میکند. شرکتهای انرژی باید از فناوریهای جدید استقبال کرده، سیستمهای مدیریتی را تغییر داده و قابلیتهای نیروی کار را گسترش دهند.
شرکتهای انرژی در شرایط نامشخصی فعالیت میکنند. آنها با فشار جامعه و افزایش مقررات برای کاهش قابل توجه وابستگی به سوختهای فسیلی روبرو هستند، که در درجه اول با اتکا به سوختهای حمل و نقل، پلاستیکها و سایر محصولات پالایشی و پتروشیمی مشخص میشود. در این شرایط، شرکتها به دنبال به حداکثر رساندن سلامت و انعطافپذیری عملیات پایین دستی – به ویژه در نفت و گاز و مواد شیمیایی – با اتخاذ فناوریهای جدید اتوماسیون و دیجیتال، افزایش سطح استفاده از دادهها و شفافیت عملکرد و همچنین حلقههای سریعتر تصمیم گیری هستند.
بسیاری از این تغییرات قبلاً در حال وقوع بوده و فقط در طول همه گیری کووید -19 تسریع شده و منجر به احساس فوریت جدیدی شده است. با این حال، استراتژیهای دیجیتال به دلایل متعددی برای بخش انرژی چالش برانگیز است، یعنی ادامه تلاشهای کربن زدایی، تغییرات نیروی کار و سرعت بخشیدن به نوآوریهای تکنولوژیکی. بسیاری از شرکتها با راه حلهای کوتاه مدت پاسخ دادهاند اما در مورد چگونگی تعیین اولویتها در سالهای آینده بلاتکلیف هستند.
کارخانهها خودگردان یک راه حل امیدوار کننده هستند. چنین کارخانههایی آینده فناوری، دادهها و تجسمهای پیشرفته را با عملیات پیوند میدهند تا اطمینان حاصل شود که داراییها از هر اقدام انجام شده و همچنین از دادههای تاریخی و بینشهای مشتق شده درس میگیرند. این کارخانجات به وضعیت دارایی و شرایط اقتصادی واکنش نشان میدهند و به تدریج عملیات خود را در طول زمان بهبود میبخشند تا با رد پای کربن کمتر و همچنین ایمنتر و سودآورتر کار کنند.
تحقیقات ما نشان میدهد که همه کارخانهها، صرف نظر از میزان بلوغ، آماده شناسایی و اتخاذ فناورهای دیجیتال برای حرکت به سمت خودمختاری هستند. اجزای تشکیل دهنده در حال حاضر آماده هستند، فناوریها در دسترس هستند و مجموعه مهارتهای مورد نیاز در حال تمرکز هستند. اقدامات امروز توسط رهبری اجرایی میتواند جریان نقدینگی از داراییهای پایین دست را به حداکثر برساند و کارخانه را به سمت منابع تجدیدپذیر انرژی سوق دهد، بنابراین به برآورده شدن الزامات و اهداف پایداری کمک میکند.
گذار انرژی: چالشها و فرصتها
اگرچه انتقال انرژی یک ضرورت را برای شرکتها برای افزایش انعطاف پذیری عملیات خود ایجاد میکند، اما موانع مهمی را برای صنعت به همراه دارد. در واقع، برخی از شرکتها به طور طبیعی در برابر ریسک بازار از طریق تنوع پورتفولیو محافظت کردهاند، در حالی که برخی دیگر تمرکز خود را بر دستیابی به رقابتی بودن هزینهها از طریق برتری عملیاتی و توسعه زنجیره ارزش افزایش دادهاند (نمودار 1). در هر صورت، این شرکتها به دنبال افزایش جریان نقدینگی از عملیات به بافر در برابر نوسانات پایدار بازار و همچنین افزایش جذابیت داراییهایی هستند که ممکن است برای واگذاری در نظر گرفته شوند.
به عنوان مثال، یکی از بزرگترین گروههای انرژی و شیمیایی در آسیا اخیراً با آغاز یک طرح دیجیتالی سازی و اتوماسیون چند ساله، با کارآیی بلند پروازانه، پایداری و اهداف مزیت رقابتی، عدم قطعیت انتقال انرژی را برطرف کرد. با تلاشهای گسترده زنجیرهی ارزش و دوقلوهای دیجیتال که بلافاصله از فناوری دیجیتال برای کاهش ساختار هزینه تولید، کاهش شدت کربن و افزایش انعطاف پذیری استفاده میکنند، آنها اکنون چشم انداز روشنی برای انجام عملیات خودکار در سالهای آینده، با پیشرفت افزایشی دارند که از 2025 شروع میشود. چنین حرکاتی نشان میدهد که چگونه شرکتها میتوانند گامهای اولیه را برای تقویت خودمختاری و اتوماسیون در کوتاه مدت، با هدف سود در بلند مدت بردارند.
روندهای زیر هم چالشها و هم فرصتهایی را که شرکتها میتوانند با شروع آنها در سفرهای دیجیتالی خود مواجه شوند، برجسته میکند:
تلاشهای کربن زدایی
افزایش فشار و مقررات اجتماعی همچنان باعث ایجاد تغییر در محیط زیست، اجتماعی و حکومتی (ESG) برای صنایع پایین دستی نفت و گاز و پتروشیمی میشود. قوانین اخیر مانند قرارداد سبز اروپا به دنبال کاهش شدید انتشار کربن و افزایش پایداری اقتصادی است. چنین قانونی باعث افزایش سرمایه گذاری در منابع انرژی غیرکربنی میشود و هدف آن کاهش تقاضای خالص برای محصولات مشتق شده از سوختهای فسیلی است. همچنین مشوق نوآوری و توسعه فناوری است. در نتیجه، منابع انرژی کم کربن و تجدیدپذیر از نظر اقتصادی امکان پذیر و در نتیجه جذابتر میشوند. برای داراییهای سرمایهای موجود، کارخانه مستقل برای حفظ سرعت کربن زدایی ضروری است.
تغییرات نیروی کار
سقوط قیمت نفت در اوایل سال 2020 به طور نامتناسب کارگران با تجربه و دارای تخصص حیاتی را تحت تأثیر قرار داد. مناطق گرمسیری امروزه شامل اخراج گسترده در زمینه انرژی و مواد شیمیایی میشود. بازنشستگی زودهنگام کارگران مسن و با تجربه بالا؛ و کاهش دورهای تعداد داوطلبان دانشگاهی که علاقمند به پیوستن به سازمانهای دارایی پسند هستند. رکود کنونی بازار سرعت ارزیابی شرکتهای انرژی را برای اتخاذ راه حلهای دیجیتالی برای مقابله با کمبود نیروی کار ماهر تسریع کرده است. و سال گذشته کار از راه دور نشان داد که دستیابی به برتری عملیاتی متکی به ترکیبی از فن آوری و کارگران ماهر فنی است.
همانطور که فناوریهای دیجیتالی همچنان در حال تکامل هستند و به طور همزمان مقرون به صرفهتر و آسانتر به کار گرفته میشوند، میزان پذیرش بخش انرژی همچنان افزایش مییابد. به روزرسانیهای زیرساختی اخیر، مانند شبکههای امن 5G در سطح سایت، قابلیتهای مدیریت داده را به طرز چشمگیری تغییر داده و خطرات امنیت سایبری را کاهش داده است و اکنون امکان استفاده از راه حلهای یکپارچه و خودکار را فراهم میکند. علاوه بر این، این ارتقاء هزینه اتصال با شبکه را به جای سیم کشی سخت داراییهای متفاوت از نظر جغرافیایی برای کنترل بخشها، به میزان قابل توجهی کاهش داده است، که بسیاری از آنها به دلیل ملاحظات استقرار امکانات، از نظر فیزیکی دورتر منتقل میشوند.
کارخانه خودمختار: مروری کلی
این کارخانههای مستقل با پیشرفتهای تکنولوژیکی اخیر در زمینه اتصال و قدرت محاسبات و همچنین دسترسی به دادههای اینترنت اشیاء صنعتی IIoT به منظور بهبود تدریجی عملکرد بر اساس تجزیه و تحلیل دادهها، هوش مصنوعی و مدلهای اولیه بدون دخالت قابل توجه انسان اداره میشوند. (شامل تصویر 2).
ترکیبی دقیق از فناوریهای متعارف، هوش مصنوعی، دادههای همه جا، اتصال و همکاری با یکدیگر ادغام میشوند تا هنگام تصمیمگیریهای عملیاتی، وضعیت احتمالی آینده پالایشگاهها یا کارخانههای پتروشیمی را در نظر بگیریم. تجزیه و تحلیل تجربی، که بر روی دادههای عملیاتی و مدلهای معمولی اعمال میشود، اطلاعات بهتری را به پرسنل فنی ارائه میدهد و میتواند استراتژیهای جایگزین را آشکار سازد، یا به اپراتورها توصیه میکند یا در مواردی که سیستمهای حلقه بسته در حال اجرا هستند-که کنترل خودکار را در اختیار دارند. این سطح کنترل نه تنها یک محرک ارزش اصلی است، بلکه کارکنان دانش را قادر میسازد تا بر وضعیت آینده کارخانه تمرکز کنند. با ترکیب دقیق فناوری و فرآیند، سازمانهای مستقل میتوانند اطمینان حاصل کنند که سازمانها دارای مجموعهای از داراییهای انعطاف پذیر هستند که میتوانند واکنش نشان داده و پیکربندی شوند تا در بازارهای متغیر اقتصادی، عملیاتی یا ناپایدار رشد کنند.
یک عنصر اساسی کارخانه مستقل توانایی آن برای تحول بنیادین و بستن حلقههای بازخورد بین برنامهریزی و زمانبندی و فنآوریهای بهینه سازی عملیاتی است. این تضمین میکند که بینشهای مربوطه به اشتراک گذاشته میشود و اقدامات مناسب شناسایی و انجام میشود. همانطور که طی کندیهای عملیاتی ناشی از همه گیری اخیر آشکار شد، بسیاری از کارخانهها با کمترین میزان مجاز در دورههای کم تقاضا چالشهایی را تجربه کردند. در غیاب حلقههای بازخورد بسته، بسیاری از کارخانهها نمیتوانند محدودیتها و واحدهای چندگانه را به گونهای تنظیم کنند که به اهداف تولید برسد و ایمنی را حفظ کند، زیرا سیستمهای برنامه ریزی و کنترل آنها برای بهینهسازی در توان تولید کم طراحی نشده است. هنگامی که در شرایط به اصطلاح عادی کار میکند، این بازخورد بسته و حلقههای پیشرو نیز کارخانه را قادر میسازد تا به طور ایمن به محدوده مرزی خود نزدیک شود و در برخی موارد نشان داده شده، محدودیتهای کلی کارخانه را بین 5 تا 10 درصد افزایش میدهد.
سفر به سمت کارخانه مستقل همچنین میتواند توانایی کارگران را در تصمیم گیریهای تاکتیکی که به طور واضح با ابتکارات استراتژیک برای بهبود یکپارچگی عملیاتی، پایداری و تولید هماهنگ است، بالا ببرد. علاوه بر این، راه حلهای فناوری را میتوان طوری طراحی کرد که همکاری موثرتر بین سازمانها و بهبود هماهنگی در هنگام تصمیم گیری را امکان پذیر کند.
پذیرندگان اولیه اجزای کلیدی خودمختاری، مقدار قابل ملاحظهای از ارزش موجود را از طریق پیادهسازیهای جامع – یا برعکس، مقدار ارزش حاشیهای را که در حال حاضر با عملکرد غیر موثر از نظر سیستم از دست رفته است – نشان میدهند. به عنوان مثال، در پالایش، دوقلوهای دیجیتال اغلب برای به روز رسانی مدلهای برنامهریزی و نظارت بر تجهیزات کلیدی اجرا میشوند. این پیاده سازیها در هر بشکه ده تا 50 سنت ارزش دارند. بهینه سازی چند واحدی پویا همزمان با برنامهریزی، 15 تا 30 سنت در هر بشکه؛ برنامه ریزی و برنامه ریزی یکپارچه، 20 تا 50 سنت در هر بشکه؛ و کنترل چند متغیره تطبیقی، 12 تا 20 سنت در هر بشکه. علاوه بر این، ارزش عوامل هوش مصنوعی که با سیستمهای دیجیتال یکپارچه شدهاند میتواند بیش از یک دلار دیگر در هر بشکه باشد. از آنجا که قیمت نفت برای مدتی در محدوده 60 تا 80 دلار باقی میماند، احتمالاً گسترش شکافها افزایش مییابد و مزایای مشاهده شده از دیجیتالی شدن افزایش مییابد.
شروع شدن کار
در حالی که همه شرکتهای انرژی میتوانند از افزایش خودمختاری بهرهمند شوند، میزان سود بسته به شرایط ساختاری و کلان اقتصادی بازارهایی که در آن فعالیت میکنند به طور قابل توجهی متفاوت است. سازمانهای جداگانه باید از این اطلاعات برای آماده کردن محل شروع سفر و مسافتی که باید طی کنند استفاده کنند. بسته به قدرت مخالفان سازمان و پویایی بازار منطقهای و محلی، شرکتهای انرژی باید اولویتهای خود را بر اساس نیازهای خود تعیین کنند. با در نظر گرفتن این موضوع، چهار نمونه کهن میتواند به شرکتها کمک کند تا سرمایه گذاریهای خود را بر این اساس انجام دهند (نمودار 3).
این کهن الگوها طیفی را نشان میدهند: از پذیرندگان فناوری سریع، تا شرکتهایی که مدلهای تجاری خود را توسعه میدهند، تا آنهایی که دارای مزیت مواد اولیه هستند. هر یک از نمونههای اولیه دارای انگیزه روشنی برای حرکت به سمت وضعیت آینده کارخانههای خودگردان است، با گزینههایی که شامل ارتقاء سیستمهای کنترل ساده به ادغام مدولار راه حلهای دیجیتالی سفارشی است. علاوه بر این، با توجه به تمرکز بازیگران بر حفظ جریان نقدینگی بر اساس پویایی بازار، مهم است که نشان دهیم بسیاری از این راه حلها میتوانند با استفاده از حسگرهای نرم یا الگوریتمهایی که توان و بازده را بهینه میکنند، بجای نیاز به سرمایه گذاری قابل توجه، به کار گرفته شوند.
از آنجا که کارخانههای مختلف میتوانند در سطوح مختلف بلوغ دیجیتالی باشند، ما پنج مرحله مجزا را ترسیم کردیم که برای همه کهن الگوها کاربرد دارد، از عملیات اصلی گرفته تا شرکت مستقل (نمودار 4). این مدل بلوغ زمان مورد نیاز برای پیاده سازی فناوری جدید و تغییر سیستمهای مدیریت، ایجاد قابلیتهای نیروی کار و ایجاد رفتارهای جدید را برجسته میکند. با این حال، با افزایش سطح اتوماسیون، ارزش مربوط به اکوسیستم کارخانه و شرکت افزایش مییابد.
طیف بلوغ از سیستمهای کنترل عملیاتی اساسی در سایتهای کارخانه تا شرکتهای کاملاً یکپارچه و مستقل متغیر است. هر سطح بعدی تغییرات گام، موضوعی را در سطوح دیجیتالیسازی اعمال شده نشان میدهد. بر اساس تجربیات ما، مثالهای زیر به توضیح آنچه شرکتها در هر مرحله ممکن است انجام دهند کمک میکند:
- پذیرش اولیه دیجیتال با استفاده ساده از سیستمهای کنترلی در عملیات، برنامه ریزی پالایشگاه اصلی سایت به سایت، زمان بندی مبتنی بر صفحه گسترده، مدل سازی فرایند ناشی از عیب یابی موقت و دستور کار تعمیر و نگهداری، این سطح بلوغ امروزه گستردهترین سطح پذیرش را نشان میدهد. این سفر در دهه 1980 آغاز شد، اما بسیاری از سازمانها در این مرحله دچار مشکل شدند. شرکتهایی که این مرحله را انجام میدهند عموماً هیچ گونه ظاهری از سازمان دیجیتال ندارند و مرز دیجیتالی بعدی خود را بهبود سیستمهای فعلی خود به بهترین شیوههای امروزی و سطح همکاری فرآیند تجاری میدانند.
- اتخاذ انتخابی تجزیه و تحلیل پیشرفته پنج تا ده سال پیش، تعدادی از شرکتها اولین گام را به سمت این سطح بعدی برداشتند، با اجرای محدود APCها و استقرار تکنیکهای پیشرفته برنامه ریزی خطی – مدل سازی و برنامههای برنامه ریزی منابع سازمانی (ERP). امروزه شرکتهایی که به طور کامل از این مرحله استقبال میکنند، از تجزیه و تحلیل پیشرفته برای موارد استفاده از ارزش آفرینی استفاده میکنند، مانند نگهداری تجویزی مبتنی بر تجزیه و تحلیل دادهها برای زمان به روز، کنترل فرآیند پیشرفته تطبیقی و بهینه سازی آنلاین واحدهای فردی برای هماهنگی بیشتر و بهبود ارزش. در حالی که اینها اقدامات قابل توجهی است، رهبران جداگانه باید آزمایش راه حلهای دیجیتالی را، در مقابل باز بودن فرهنگی جامع برای فناوریهای مخرب ترویج کنند. علاوه بر این، شرکتها غالباً از توسعه یک سنسور حساس و استراتژی داده در برابر آینده جلوگیری میکنند. سرانجام، بودجه به طور کلی تحت فرض آزمایشات اثبات آن قرار میگیرد.
- بهینه سازی بین رشتهای اگرچه بسیار کمتر رایج است و معمولاً فقط توسط رهبران امروزی نمایش داده میشود، اما در این مرحله شرکتها به دنبال بهینه سازی بین رشتهای هستند که چندین راه حل دیجیتالی برای آنها به کار گرفته شده و به هم متصل شدهاند. در این مرحله، این شرکتها به طور کلی مسئله مقیاس بندی را حل کردهاند و بنابراین احساس میکنند که طرحهای دیجیتالی کجا میتوانند ارزش را ارائه دهند. به عنوان مثال میتوان به شرکتهایی با برنامهریزی و زمانبندی کاملاً یکپارچه، سیستمهای ERP خوب طراحی شده که برای سازمان تأثیر میگذارد، بهینه سازی فرایند چند واحدی و دوقلوهای دیجیتالی در سطح دارایی برای نظارت بر انتشار، اشاره کرد. آنها همچنین دارای سازمانهای دیجیتالی هستند، هرچند نوپا، و همچنین شور و نشاط فرهنگی در مورد آنچه راه حلهای فناوری میتوانند انجام دهند. یک گام اساسی توجه به استراتژی دادههای حاشیه به شرکت است. اگر راه حلها به درستی به کار گرفته شوند و شرکت تأثیر مثبتی را تجربه کند، برنامههای دیجیتال اغلب به خود تأمین مالی تبدیل شده و موانع پذیرش به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. این مرحله مهمی برای دستیابی به آن است – و برای آمادگی برای مرحله بلوغ بعدی – پذیرش سریع باید امروز اولویت بالایی باشد.
- کارخانه خودمختار. انتقال به این مرحله مستلزم اعتماد بیشتر به ابزارهای دیجیتالی، همسویی سازمانی با ریسک و سازمانهای دیجیتال کاملاً نوظهور است که تغییرات مستمر را ایجاد میکنند. این بدان معناست که شرکتها بهینه سازی فرآیند حلقه بسته را بررسی میکنند، گردش کار را در سایتها ادغام میکنند و احتمالاً کاهش هزینههای کلی ناشی از کاهش نیروی کار، افزایش ثبات فرآیند و افزایش قابلیت اطمینان را تجربه میکنند. کارگران خط مقدم به طور جدی بخشی از فرهنگ فرزندخواندگی هستند و کارکنان پشتیبانی فنی را در مورد نحوه ادامه استراتژی دیجیتال تحت فشار قرار میدهند. اگرچه در حال حاضر هیچ کارخانه مستقل وجود ندارد، اما چندین سایت اقدامات قابل توجهی را برای استقرار راه حلهای یکپارچه در این راستا انجام میدهند. راه حلهای ترکیبی که از هوش مصنوعی استقبال میکنند در این مرحله کلیدی هستند.
- بنگاه مستقل دارایی یا کارخانه فقط در زمینه زنجیره ارزش شرکت ارزش ایجاد میکند. برای بازکردن پتانسیل کامل کارخانه مستقل، زنجیره ارزش باید هوشمند شود. این بدان معناست که میتواند در سراسر شبکه سازمانی با اولویت بندی داراییهایی که محصول را تولید میکند و اینکه چه اهدافی برای هر محصول و خط تولید در هر سایت بهینه سازی شده است، تصمیم گیری کند. همانطور که از نامش پیداست، این مرحله اوج سفر به سمت خودمختاری است. در این مرحله، راه حلها کاملاً یکپارچه شدهاند، تجسم دادههای زمان واقعی بهینه سازی مداوم بین کارخانهها را امکان پذیر میکند و گردش کار در سطح سایت با گردشهای کاری به همان اندازه پیشرفته در دفتر ارتباط دارد. اساساً هیچ شرکتی وجود ندارد که واجد شرایط شرکتهای مستقل باشند، اگرچه بسیاری از آنها عناصر آیندهای مستقل را توسعه میدهند. یک مثال از این امر میتواند سازمان بازرگانی یک شرکت باشد که امکان مشاهده در زمان واقعی (یا نزدیک به زمان واقعی) را در عملیات و لجستیک برای شناسایی مداوم آخرین ارزش نسبی نفت خام یا هزینه تولید محصولات مختلف برای اطلاع از تصمیمات تجاری فراهم میآورد.
هنگامی که به مدل بلوغ دیجیتالی فکر میکنید، نکته مهم این است که هر سازمانی مراحل لازم را در اختیار دارد-صرف نظر از موقعیت یا پیشرفت آنها در سفر به سمت خودمختاری. طیف وسیعی از کارخانهها و شرکتها فرصت دارند تا دیجیتالی سازی را توسعه داده و مبنای هزینه خود را تغییر دهند. ما توصیه میکنیم که شرکتها ابتدا هدفهای استراتژیک خود را روشن کرده و سپس مسیری را برای هر درجهای از عملیات مستقل ترجیح دهند – اما در نهایت، گزینهها فراوان هستند و اغلب به سرمایه گذاری محدود یا بدون سرمایه نیاز دارند. با اتخاذ مستمر دیجیتالی شدن در کارخانه و شرکت، کارخانهها میتوانند مستقلتر شده و خود را بهینه سازی کرده و پایه و اساس شرکت مستقل را ایجاد کنند.
صرف نظر از پذیرش فناوری دیجیتال، بلوغ فرایندها و عملیات و جغرافیا، گامهای موثری وجود دارد که شرکتها میتوانند و باید برای ارتقاء انعطاف پذیری کارخانهها و شبکههای خود بردارند. ترکیب حتی کوچکترین پیشرفتها میتواند باعث تحریک جاه طلبی و انرژی شرکت شود. در حالی که اغلب ما این نظر را میشنویم، «اما ما نمیتوانیم در این محیط سرمایه گذاری در زمینه فناوری را انجام دهیم»، ما ادعا میکنیم که در بسیاری از موارد، شرکتها نمیتوانند این هزینه را انجام دهند.
https://www.mckinsey.com