Ценностно-ориентированная инженерия в «Газпром нефти»

М.М. Хасанов, д.т.н., Ю.В. Максимов, О.О. Скударь, А.Ф. Можчиль, Р.В. Старостенко, С.А. Вершинин, Л.А. Пашкевич, С.В. Третьяков, ПАО «Газпром нефть», ООО «Газпромнефть НТЦ», ООО «Газпромнефть-Развитие»
Skudar.OO@gazpromneft-ntc.ru

Журнал «Нефтяное хозяйство»

Система добычи нефти и газа постоянно усложняется за счет увеличения элементов управления и неопределенностей, с которыми сталкивается нефтегазодобывающая компания на ранних стадиях планирования будущего актива. В процессе создания продукта от замысла до воплощения проходят определенные стадии его жизненного цикла. Их порядок, а также необходимый набор инструментов на каждой стадии определяет область знаний – системный инжиниринг. Последний хорошо работает при наличии уже созданных аналогов продукта или системы, однако в настоящее время при решении задач инженер сталкивается с отсутствием аналогичных решений, и тогда необходимо привлечение креативных или творческих компетенций. На развитие таких компетенций и решение изобретательских задач направлена область, называемая «решение творческих задач», в основе которой лежит применение методов теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Для накопления опыта и использования решений из смежных отраслей или даже фундаментальной науки направлена область «технологическая разведка», позволяющая инженерным командам организованно и системно находить решения в природе или других областях и накапливать эти решения в облаке знаний компании. Для создания сложных систем и продуктов, к которым относится разработка месторождений, необходимы междисциплинарные инженерные команды. На повышение эффективности взаимодействия между членами команды направлена область «командное лидерство».
Ценностно-ориентированный инжиниринг (Value-Driven Engineering (VDE)) основан на базовых принципах системного мышления инженера и творческих способностях людей. В данном направлении выделены четыре основные области знаний:
1) системный инжиниринг – набор практик для управления процессом создания технических систем/продуктов;
2) решение творческих задач – методы и инструменты активации творческих компетенций и решения задач;
3) технологическая разведка – организация системного поиска идей и новых технологий;
4) командное лидерство – пошаговая инструкция трансформации группы специалистов в успешную команду за счет оптимальной численности, баланса ролей и создания системы лидерства (цель, миссия). В данной статье подробно рассматриваются перечисленные методики для решения задач, стоящих перед нефтегазовой промышленностью.

Системный инжиниринг 

Системный инжиниринг является базой при создании сложных, многокомпонентных систем, к которым относится и нефтегазовая промышленность (см. таблицу) по признакам и количеству элементов. Cистемный инжиниринг основан на междисциплинарном подходе, определяющем полный набор технических и управленческих усилий, которые необходимы для преобразования совокупности потребностей и ожиданий заказчика и имеющихся ограничений в эффективные решения и поддержки этих решений в течение их жизненного цикла (ISO/IEC/IEEE24765:2010). Это позволяет сократить время выполнения проекта и число инженерных ошибок на стадии его реализации. Опыт внедрения системной инженерии в международных компаниях, таких как Airbus, IBM, Siemens, «Росатом», позволяет снизить на 13 % время на разработку новых продуктов, на 10 % – стоимость и на 83 % увеличить вероятность успеха завершения проекта в сроки [1]. Для достижения таких результатов в системной инженерии используется определенный набор практик и методик, которые условно можно разделить на следующие основные блоки:
– модель жизненного цикла – структура, содержащая процессы, действия и задачи, осуществляемые в ходе разработки, использования и сопровождения системы;
– инженерия требований – трансформация основных потребностей стейкхолдеров (заинтересованных сторон) в уникальные, измеримые и численные требования, декомпозиция до элементов управления и прослеживаемость их выполнения на всем жизненном цикле проекта;
– функциональный дизайн – инструмент разработки систем, используемый для интеграции требуемых функций системы и определения ее необходимого функционала;
– архитектурный дизайн (синтез) – процесс, в котором происходит преобразование функционального описания системы в физическую архитектуру (набор аппаратно-программных средств элементов системы), обеспечивающую выполнение требуемых функций;
– верификация и валидация — подтверждение на основе представления объективных свидетельств того, что установленные требования были выполнены как к отдельным узлам и модулям, так и к системе в целом.

1.PNG

При этом следует отметить, что существует оптимальный уровень применения подходов системной инженерии для проектов, при меньшем уровне не обеспечиваются оптимальные затраты на проект, а при его превышении – проект «тормозится», увеличиваются затраты [1]. Таким образом, перед компанией стоит задача по нахождению оптимального уровня применения процессов системного инжиниринга в проекте в зависимости от его показателей, а также необходимого набора инструментов и практик.
В нефтегазовой промышленности использование подходов системной инженерии находится на начальном этапе, и чаще всего она используется для проектирования морских платформ. При этом в международном сообществе системных инженеров (INCOSE) выделена рабочая группа по адаптации методик и практик системной инженерии к нефтегазовой промышленности.
Модели жизненного цикла. Существует несколько моделей жизненного цикла изделия, начиная со стандартной каскадной и заканчивая новыми – гибкими. В нефтяной промышленности как в России, так и в США и Европе используется в основном последовательная, каскадная модель.
В нефтегазовой промышленности данный подход оправдан вследствие больших затрат на прототипирование и возврат к началу проекта [2]. Однако, если провести декомпозицию процессов нефтегазовой промышленности, то возникает иерархия моделей жизненного цикла для разных подпроцессов. Например, для объектов капитального строительства наиболее актуальна каскадная или V-модель, в то время, как для разработки геологических и гидродинамических моделей наиболее актуальна эволюционная последовательная модель с возможностью прототипирования. В связи с этим, была поставлена задача в рамках апробации методик для каждого функционального процесса определить оптимальную модель жизненного цикла.
Инженерия требований. Данное направление включает инструменты для формирования и управления требованиями на всем жизненном цикле проекта. Процесс начинается с выявления и формирования требований к системе, далее следует их детальное описание с последующим уточнением компонентов системы и решений [3, 4].
Авторами был проведен анализ количества требований на каждом этапе крупного проекта в нефтегазовой промышленности. Объем требований от этапа «Оценка» до этапа «Определение» увеличивается кратно, в связи с чем необходимы применение специальных практик по их трассировке и отслеживанию, а также специализированного программного обеспечения.
Детальное изучение и анализ возможности применения этапов функционального анализа, синтеза, верификации и валидации также доказали возможность и эффективность их использования в нефтегазовых проектах.

Решение творческих задач 

При работе над проектом VDE установлено, что одной из его составляющих должно стать умение решать творческие задачи, в частности это теория решения изобретательских задач. Перед компанией «Газпром нефть» стоят следующие задачи: резкое ускорение развития, достижение радикальной эффективности, развитие функций, освоение новых регионов и получение гарантированных результатов. При этом один из ключевых драйверов эффективности нефтегазовой отрасли – качество запасов.
Является ли творчество результатом проб и ошибок? Известно, что многим открытие удалось сделать случайно, но действительно ли можно рассчитывать только на случайность, конечно, нет. Случайность нужно использовать всегда, однако нужны элементы упорядоченного направленного поиска. Это связано с тем, что при работе по методу проб и ошибок мы в конце концов таким итеративным путем приходим к приемлемому решению. Однако полученные решения технологических задач будут подвержены психологической инерции. Корни психологической инерции могут быть разными, в том числе привычные термины, формы, принципы действий, параметры, традиции и ценности.
В итоге решение будет найдено, но не всегда лучшее, а лучшее может быть основано на радикально других идеях и принципах. При поиске решений используются разные методы:
– перебор вариантов методом проб и ошибок;
– увеличение хаотичности перебора вариантов (мозговой штурм, метод фокальных объектов, синектика);
– систематизация перебора вариантов (морфологический анализ, контрольные вопросы, функциональный анализ);
– направленный поиск. Теория решения изобретательских задач – технология направленного нахождения нетривиальных, принципиально новых эффективных решений инженерных задач.
ТРИЗ имеет комплексную карту инструментов изобретательства, которая включает последовательный (от ненаправленного к направленному поиску решения) алгоритмизированный подход к поиску решения и сложности изобретения (рис. 1):
Для описания процесса поиска решений в ТРИЗ разработана система понятий, закрепленная специально созданной терминологией. Эта система позволяет осознанно пользоваться технологией решения изобретательских задач, включающей ряд инструментов и методов (приемов, правил, операторов, способов моделирования изобретательской задачи, алгоритмов).

Перед нами не стоит задача овладеть всем спектром инструментов ТРИЗ, но необходимо очень взвешено подойти к их выбору. Методология ТРИЗ базируется на постулатах, например, следующих:
– техника и ее объекты развиваются в целом закономерно;
– закономерности развития техники познаваемы и могут быть использованы для поиска новых технических решений;
– процесс поиска нового решения можно описать в виде последовательности интеллектуальных мыслительных действий.
В «Газпром нефти» рассматривается следующая концепция развития творческих компетенций и решения изобретательских задач. Приглашенный эксперт проводит комплексное обучение ТРИЗ команды решателей, курирует решение задач. Команда решателей обучается прикладному курсу ТРИЗ, решает задачи, курирует проекты и накапливает опыт. Остальные сотрудники обучаются базовому курсу ТРИЗ, знают основную терминологию и знают, как применяются инструменты ТРИЗ.
C помощью мастеров ТРИЗ была сформирована и обучена междисциплинарная команда специалистов-решателей, далее начата работа по формированию примеров на собственном опыте. После выполненных работ по применению методик ТРИЗ было сделано переосмысление и отобраны действенные инструменты. В результате сформирована собственная схема последовательного применения инструментов и использования результатов.
1. Аналитический этап (функциональный анализ → формирование и анализ причинно-следственных цепочек → свертывание → анализ ключевых задач → выявление концептуальных направлений → ранжирование задач → сформулированы задачи).
2. Решательный этап (ИКР (идеальный конечный результат) → аппарат работы с противоречиями и ресурсами → применение стандартных решений → применение приемов разрешения противоречий → решенные задачи → предложены решения).

2.PNG

3. Обоснование решений (обоснование идеи → решение вторичных задач → выявление и анализ сверхэффектов → оценка концепций → оценка решения).
Следующий шаг — подтверждение результатов и разработка собственных программ обучения и вебинаров для развития компетенций инженерно-технического персонала компании. Необходимо, чтобы весь инженерный персонал использовал термины и определения ТРИЗ при каждодневном решении задач. Это приведет к увеличению скорости восприятия вызовов и решению задач, стоящих перед компанией и отраслью в целом.
Мировой опыт внедрения практик ТРИЗ свидетельствует о том, что данный процесс трудоемкий и продолжительный (порядка 18 мес). Внедрение и развертывание ТРИЗ проводятся в несколько этапов, ключевыми из них являются следующие.
1. Подбор команды специалистов для проведения обучения – это кроссфункциональная команда специалистов из 4-9 человек, представляющая экспертный уровень по дисциплинам: геология и разведка, разработка месторождений, инжиниринг и поверхностное обустройство, бурение и внутрискважинные работы (ВСР), капитальное строительство.
2. Пилотная апробация с решением конкретных задач отрасли или компании. В «Газпром нефти» проведена сессия с привлечением мастера ТРИЗ для решения задач функции Бурение и ВСР по трем ключевым направлениям: бурение без остановок, бурение без отходов, бурение без освоения. В результате были разработаны: – перспективные методы бурения (мобильный транспортер, различные варианты использования гибких полимерных бурильных труб, использование толкающих гидравлических забойных двигателей (ГЗД) и др.) – перспективные методы утилизации шлама (использование обжига и «окатывания» шлама для гидроразрыва пласта (ГРП) в качестве расклинивающего агента, закачки выбуриваемого шлама в «разорванный» пласт и др.) – перспективные методы освоения (ГРП давлением буровых насосов, без подъема инструмента, использование жидкостей с управляемыми центрами кристаллизации и др.).
3. Формирование комплексной программы обучения инженерно-технического персонала и реализация проектов с применением ТРИЗ.
Очень важно рассматривать ТРИЗ или развитие творческих компетенций для поиска решений и создания инновационных продуктов в совокупности с остальными практиками, описанными в статье. Это позволяет ускорить поиск решений. Следующий шаг – технологическая разведка, позволяет системно и организованно искать технологии и/или зарождающие идеи в смежных отраслях и даже науках.

Технологическая разведка 

Технологическая разведка – это систематический подход к поиску, анализу и оценке информации об используемых новых технологиях, только зарождающихся идей и направлений развития (форсайтов). Она должна постоянно отслеживать и мониторить источники информации, быть структурной, воспринимать всю, даже очень незначительную информацию о потенциально полезных инновациях, которые могут обеспечить конкурентное преимущество в отрасли.
Целью технологической разведки – накопление новых знаний в области инноваций на самых ранних стадиях, повышение технических компетенций сотрудников для создания условий конкурентного преимущества компании в атмосфере постоянного меняющегося современного мира.
Виды технологической разведки:
– широкополосный поиск (ненаправленный):
–  пассивный поиск (рутинное исследование широкого круга источников с целью отыскать важную информацию);
– активный поиск (регулярный поиск и обработка релевантной информации об избранных видах деятельности с целью непрерывного отслеживания действующих и возникающих тенденций);
– направленный поиск информации по определенной теме, проблеме, задаче (разновидность мониторинга активного типа технологической разведки).
Структура технологической разведки определяется следующими направлениями.
Форсайт (Foresight) – это активный долгосрочный (от 5 до 50 лет) прогноз развития будущей ситуации в промышленности, экономике, науке, бизнесе на основе достоверных краткосрочных прогнозов на несколько ближайших месяцев. Цель форсайта –  идентификация зон стратегического исследования и появление новаторских технологий, которые принесут крупные экономические и социальные выгоды.
Технологический скаутинг (ТС) – поиск новых технологий в предметной и смежных сферах деятельности, которые могут быть использованы в интересах компании. Скаутинг может быть прямым, направленным на определенную технологическую область, или непрямым – для идентификации важных изменений в технологически неосвоенных областях. При скаутинге технологий используются официальные и неофициальные информационные источники, включая сети экспертных сообществ.
Исследователь является либо сотрудником компании, либо внешним консультантом. Исследователь может привлекаться к решению задач время от времени или заниматься на постоянной основе. Необходимые качества, которыми он должен обладать – нестандартное мышление, хорошая осведомленность в области науки и техники, уважение и признание внутри компании, способность ориентироваться в различных областях знаний и творческий подход.
Процесс технологической разведки состоит из четырех основных стадий (рис. 2).
1. Определяются зоны поиска и основные формы поисковой работы: случайный мониторинг, обязательный мониторинг, сканирование и направленное изучение.
2. Выбирая источники информации и методы их использования: выставки, симпозиумы и конференции, технологические отчеты, исследования тенденций и журналы. Данные собираются и часто хранятся в ИТ-системе для последующего анализа.
3. Данные фильтруются, анализируются и интерпретируются. Лучше всего это осуществляется при командном взаимодействии, включающем получателей информации и технологических скаутов. Еще одно преимущество командного процесса заключается в том, что технологические события, которые могут послужить инновационным скачком, непосредственно распространяются между участниками.

3.PNG

4. Информация, переданная скаутами, оценивается, и принимается решение о дальнейшем развертывании, проработке и внедрении. Результатами этой стадии могут быть: выбор инноваций для инвестирования или, например, реализация мероприятий технологического сорсинга. На этой же стадии оценивается весь процесс полностью с целью выявления слабых сторон и дальнейшей оптимизации процесса. Таким образом, технологическая разведка – это один из ключевых компонентов для накопления базы знаний для новых крупных открытий. 

Командное лидерство 

У многих менеджеров компании «Газпром нефть» есть опыт работы с гибкими командами, так называемыми эджайл-командами. Небольшие группы людей работают с высокой эффективностью и оперативно адаптируются к изменениям в их проектах. Проблема состоит только в том, что такой опыт необходимо структурировать и провести «калибровку» в сравнении с ярчайшими представителями новых бизнес-моделей. Именно в этом и заключается суть работы по направлению командного лидерства.
Авторы изучили большое количество тематической специализированный литературы и опыт создания команд в различных как крупных, так и небольших компаниях, прежде чем вывели свою стратегию создания команд, состоящую из семи последовательных этапов (рис. 3).
Гибкие команды прежде всего ориентированы на инновации, т.е. на продуктивный творческий подход к улучшению продуктов, услуг, процессов и бизнес-моделей. Переход к эджайл-командам оправдан, если перед коллективом стоят сложные задачи, которые трудно решить сразу и целиком; если существует высокая степень неопределенности (условия и требования могут меняться); если при этом вы способны поддерживать тесный контакт с конечными пользователями; если творческие группы в этих условиях будут более эффективны, чем контролируемые и управляемые. Текущие задачи (обслуживание предприятия, закупки, бухгалтерия) — менее благодатная почва для внедрения гибких методов. Адаптивный подход изначально возник в ИТ-отделах и до сих пор наиболее популярен в сфере разработки программного обеспечения.
Именно на начальном этапе начинается процесс формирования фундамента команды. Так как команды нужны именно для решения профессиональных задач, важно правильно подобрать специалистов, т.е. обеспечить необходимые для работы взаимодополняющие профессиональные навыки, соблюдая при этом отличную совместимость всех элементов. Роли участников команды разделяются на два вида: функциональные (относятся к должностным обязанностям, профессиональной компетентности) и командные (определяются своеобразием вклада каждого из участников в работу команды и во взаимоотношения).
В обязанности каждого бизнес-заказчика по творческим и нетривиальным задачам входит подготовка матрицы потребностей и способностей конкретного проекта. После утверждения матрицы начинается подбор персонала.

4.PNG

Важно отметить, что в «Газпром нефти» уделяется внимание не только профессиональным компетенциям и так называемым soft skills, но и тому, как люди выстраивают взаимодействие внутри команды. Доктор Рэймонд Мередит Белбин долгое время изучал манеру работы команд разных компаний и выяснил, что члены команды склонны примерять на себя некоторые роли. Он определил командную роль как «тенденцию работать и сотрудничать с другими определенным образом» и выявил девять таких ролей, объединенных в три группы: ориентированные на действия, людей и мышление. Каждая роль в команде связана с типичным поведением человека и его межличностными сильными сторонами. Проведенные исследования доказывают, что, например, высокоэффективные команды концептуального проектирования Научно-Технического Центра имеют очень сбалансированный ролевой профиль (координатор – 9 % общего числа сотрудников; формирователь – 21 %; генератор идей – 6 %; оценщик – 3 %, исполнитель – 18 %; исследователь – 6 %; коллективист – 23 %; доводчик – 12 %; специалист – 2 %). Дефицит генераторов идей признается и компенсируется установленным правилом – на проект не выделяется более одного генератора идей.
Помимо того, что нужно правильно подобрать специалистов, важно еще определить численность команды, обеспечивая при этом необходимые для работы взаимодополняющие профессиональные навыки. Практически все сильные гибкие команды «Газпром нефти» – это малые по численности группы людей, обычно до 10 человек. Большой коллектив, например из 50 человек, тоже теоретически, может стать командой. Однако такие группы чаще разбиваются на фракции, чем функционируют как одно целое. Это обусловлено тем, что с увеличением числа людей значительно возрастает число внутренних связей, которые нужно удерживать в фокусе каждому сотруднику в рамках команды проекта. У 10 человек больше шансов, чем у 50, преодолеть индивидуальные, функциональные и иерархические различия и принять на себя коллективную ответственность за результат.
Сегодня, внедряя практики VDE, мы руководствуемся ориентиром по количеству членов команды от 4 до 9 человек, что позволяет сохранять гибкость и творчество мышления.
Таким образом, команда – это малочисленная группа людей со взаимодополняемыми навыками, приверженных общим миссии, целям и подходу к делу, за реализацию которых они несут коллективную ответственность. Взаимных обещаний и ответственности нельзя добиться по принуждению, как и заставить людей доверять друг другу.
В то же время взаимная ответственность и доверие растут вместе с формированием миссии команды, общего подхода к делу и постановкой конкретных целей. Когда люди реально работают вместе для достижения общей цели, между ними возникают взаимные доверие и приверженность. Следовательно, команды, предлагающие своим членам значимую задачу и надежный подход к делу, неизбежно на индивидуальном и коллективном уровнях принимают на себя ответственность за конечные результаты.
Таким образом, в методах ценностно-ориентированного инжиниринга команды станут основной «ячейкой эффективности». Но это не значит, что командный метод вытеснит индивидуальную работу, официальную иерархию и отлаженные рабочие процессы. Наоборот, командная работа будет укреплять существующие структуры, не заменяя их. Условия для командной работы есть везде, где из-за иерархии или организационных границ отсекаются профессиональные навыки и знания, необходимые для получения оптимального результата. При разработке инновационного продукта важно сделать его максимально функциональным, что достигается за счет структуры, и одновременно не допустить зацикливания на функциональности, а этому способствует именно командная работа.

Выводы 

1. В статье представлены основные составляющие ценностно-ориентированного инжиниринга (Value-Driven Engineering (VDE), основанного на базовых принципах системного мышления инженера и творческих способностях людей:
– системный инжиниринг;
– решение творческих задач;
– командное лидерство;
– технологическая разведка.
2. Каждая составляющая VDE направлена на решение определенных задач, и только их объединение, синергия и синтез позволят компании выйти на новый уровень производственной и организационной эффективности.

Список литературы 

1. Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK). Версия 1.9.1. URL: https://www.sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_of_K nowledge_(SEBoK)
2. Интегрированное концептуальное проектирование как инструмент системного инжиниринга / В.П. Батрашкин, Р.Р. Исмагилов, Р.А. Панов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 12. – C. 80–83.
3. Honour Eric C. Technical report: Value of Systems Engineering. Lean Aerospace Initiative, October 2004.
4. Introduction to Requirements Engineering. REBOK. Requirements Engineering Body of Knowledge. REQB, 2013
5. Альтшуллер Г.С. Основы изобретательства. – Воронеж: Центрально черноземное кн. изд-во, 1964. – 240 с.
6. Альтшуллер А.Г. Алгоритм изобретения. – М.: Московский рабочий, 1969. – 63 с.
7. Катценбах Д., Смит Д. Командный подход. – М.: Альпина Паблишер, 2013. – 430 с.
8. Сазерленд Д. Scrum. Революционный метод управления проектами. – М.: Манн, Иванов и Фербер, 2017. – 272 с.
9. Аппело Ю. Agile-менеджмент. Лидерство и управление командами. – М.: Альпина Паблишер, 2018. – 610 с.
10. Белбин Р. Команды менеджеров. Секреты успеха и причины неудач. – М.: Гиппо, 2003. – 315 с. 

References 

1. Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge (SEBoK), Ver. 1.9.1, URL: https://www.sebokwiki.org/wiki/Guide_to_the_Systems_Engineering_Body_o f_Knowledge_(SEBoK)
2. Batrashkin V.P., Ismagilov R.R., Panov R.A. et al., The integrated conceptual design as a tool of systematic engineering (In Russ.), Neftyanoe khozyaystvo = Oil Industry, 2016, no. 12, pp. 80–83.
3. Honour E.C., Technical report: Value of systems engineering. Lean aerospace initiative, October 2004.
4. Introduction to requirements engineering. REBOK. Requirements engineering body of knowledge, REQB, 2013.
5. Al'tshuller G.S., Osnovy izobretatel'stva (Basics of invention), Voronezh: Tsentral'no-chernozemnoe knizhnoe izdatel'stvo Publ.,1964, 240 p.
6. Al'tshuller A.G., Algoritm izobreteniya (Algorithm of the invention), Moscow: Moskovskiy rabochiy Publ., 1969, 63 p.
7. Katzenbach J.R., Smith D.K., The Wisdom of Teams: Creating the High-Performance Organization, Harvard Business Review Press, 2015, 304 p.
8. Sutherland Jeff , Sutherland J.J., Scrum: The art of doing twice the work in half the time, Crown Publishing Group, 2014, 256 p.
9. Appelo J., Management 3.0: Leading Agile Developers, Developing Agile Leaders, Addison-Wesley Professional, 2011, 464 p.
10. Belbin R., Management teams: Why they succeed or fail, Butterworth-Heinemann, 2004, 204 p.     


Возврат к списку