Sprawą kluczową dla kapitałochłonnych gałęzi przemysłu jest ciągłe poszukiwanie nowych możliwości redukcji kosztów. Jeśli mowa o inżynierii i projektowaniu fabryki, jednym ze sposobów na taką redukcję jest przejście od tradycyjnej symulacji sekwencyjnej procesów produkcji do wykorzystania inżynierii współbieżnej. Podejście to, poprzez analizę oraz aktywne i zintegrowane procesy, optymalizuje zasoby fabryki na całym jej obszarze jednocześnie.
Aby jednak inżynieria współbieżna mogła odnieść sukces, inżynierowie muszą nie tylko dobrze zrozumieć kluczowe czynniki odróżniające model sekwencyjny od współbieżnego, ale także nauczyć się wyciągać z niego jak największe korzyści.
Definicja inżynierii współbieżnej
Tradycyjnie w projektowaniu firmy wykorzystywały podejście sekwencyjne, co oznacza stosowanie czynności wymagających współpracy różnych specjalistów w celu ustalenia, czy dany model sprawdza się w ich dziedzinie. Jeśli model nie działał prawidłowo, inżynierowie procesu musieli cofnąć się do poziomu deski kreślarskiej, co wydłużało czas niezbędny do opracowania modelu i wymagało zaangażowania większej liczby specjalistów. Ponadto dzielenie elementów procesu projektowania na kategorie sprawiało, że inżynierowie nie dostrzegali obszarów, w których możliwe było zwiększenie sprawności, usunięcie przeszkód, wprowadzenie oszczędności itp.
Dzięki implementacji jednoczesnego lub współbieżnego podejścia do projektowania organizacje mogą zaoszczędzić czas i środki. Na przykład podczas projektowania lub usprawniania maszyny inżynierowie muszą dokonać pomiarów wartości dotyczących bezpieczeństwa, kosztów, energii, czynników środowiskowych i innych – wziąć je pod uwagę i jednocześnie rozważyć wszystkie z nich. Dzięki zrozumieniu, jak oddziałuje maszyna na wszystkie te wartości jednocześnie, firma zyskuje narzędzie umożliwiające osiągnięcie znacznych oszczędności kosztów, energii, a jednocześnie otrzymuje dochodowy i trwały design.
Podejście wykorzystujące projektowanie współbieżne pozwala na większą współpracę pomiędzy różnymi działami. Mimo że inżynierowie procesu nie współpracują tak ściśle z ekspertami, jak w przypadku projektowania sekwencyjnego, to jednak w projektowaniu współbieżnym wciąż mają możliwość współpracy z innymi działami. Dzieje się tak, ponieważ mogą dokonać wstępnej optymalizacji procedur produkcji bez konieczności faktycznej współpracy z podmiotami typu SME (Subject-Matter Expert – specjalista w danej tematyce), biorącymi udział w sterowaniu procesami zakładu, takimi jak osoby odpowiedzialne za liczenie kosztów, planujące produkcję i specjaliści od energii.
Według Grupy Doradczej ARC największy i najbardziej istotny wpływ na projektowanie procesu ma moment początkowy projektowania, a zwłaszcza zarządzanie iteracjami pomiędzy etapami projektowania koncepcyjnego, pre-FEED (projektowanie tzw. front-endu) i etapu FEED lub detalowania projektu. Projekty pozwalające na dokładną współpracę pomiędzy różnymi działami inżynieryjnymi mają największą szansę na uzyskanie najbardziej optymalnych rozwiązań końcowych.
Projektowanie współbieżne łączy wiedzę ekspercką w projekcie poprzez pośrednictwo na wszystkie możliwe sposoby, w jakie eksperci definiują standardy i tworzą wzory oraz obliczenia. Ponadto proste tablice wskaźników umożliwiają inżynierom wgląd i zmianę pewnych wartości, co sprawia, że łatwiej jest dokonywać analiz dotyczących ekonomii, bezpieczeństwa, zużycia energii itp. Inżynierowie mogą określać w środowisku symulacji, jak bardzo opracowywany projekt jest zgodny z idealną produkcją i czego potrzebują, aby dokonać zmian i osiągnąć zadany cel. Mogą tego dokonać poprzez aktywację tworzonych przez specjalistów procesów w symulacji w celu optymalizacji konstrukcji – zmniejszenia ilości iteracji.
Większe korzyści
Fabryki są coraz większe i wymagają coraz większej liczby iteracji, aby odzwierciedlić łańcuch produkcji. Projektowanie współbieżne w prosty sposób rozszerza możliwości optymalizacji, oferując szersze spojrzenie na całą produkcję. Dzięki integracji procedur i metod w projektowaniu współbieżnym inżynierowie mogą wykorzystać zwiększoną dokładność planowania produkcji, by podejmować lepsze decyzje.
Oto cztery obszary, w których odpowiednie decyzje mogą prowadzić do sporych oszczędności.
- Czas
Wykorzystanie aktywacji i czynników ekonomicznych w symulacji, a także współbieżne wykorzystanie oprogramowania do estymacji kosztów pomaga w szybkim podejmowaniu decyzji. Inżynierowie procesu i menedżerowie mogą wykorzystać wiedzę z poprzednich projektów do szybkiego rozwinięcia nowego konceptu, co może przyspieszyć planowanie projektowania o miesiące, skracając czas nawet o połowę. Ponadto możliwość śledzenia wszystkich aktualnych parametrów w czasie rzeczywistym pozwala na szybszy dobór rozwiązań i przyspiesza cały proces oraz jego termin realizacji i rozruchu.
Na przykład firma Genesis, specjalizująca się w doradztwie w branży wydobycia ropy naftowej i gazu, skróciła czas potrzebny na ewaluacje nowych zasobów z trzech miesięcy do trzech dni dzięki modelowaniu nadwodnych części instalacji, systemów hydrauliki i łączeniu systemów razem. Firma S&B Engineering Constructors, oferująca usługi inżynierskie, zaopatrzeniowe i projektowe, ogłosiła, że dokonała redukcji roboczogodzin za pomocą zaawansowanego oprogramowania do estymacji kosztów, zastosowanego zamiast rozwiązań tradycyjnych.
2. Energia
Analiza zużycia energii w procesie projektowania pozwala inżynierom procesu i menedżerom na dostrzeżenie możliwości usprawnienia konstrukcji pod tym względem, gdyż przegląd założeń konstrukcyjnych często prowadzi do przeróbek systemu lub zmian w projekcie, które wcześniej nie zostały wyłapane. Opisywany model zapewnia organizacjom zdolność do odnajdywania słabych punktów w procesie, konstruowania nowych podzespołów lub definiowania nowych obszarów, które pozwolą na generowanie zysku.
Przykładem może być LG Chem, firma chemiczna z Korei, która zwiększyła możliwości produkcji o 15% i ograniczyła zużycie energii dzięki integracji zaawansowanych metod analizy energii zużywanej do prowadzenia czynności operacyjnych.
3. Bezpieczeństwo
Fabryki nie mogą funkcjonować, jeżeli nie są bezpieczne. Dzięki kombinacji projektowania współbieżnego i analizie bezpieczeństwa inżynierowie mogą definiować potencjalne niebezpieczeństwa i określać, gdzie zastosowano zbyt surowe środki bezpieczeństwa. Jednym z większych zagrożeń jest wzrost ciśnienia np. w systemach dystrybucji gazu spowodowany niewłaściwym zastosowaniem urządzeń lub przegrzaniem. Podejście współbieżne poprzez analizę ciśnienia pozwala inżynierom bezpiecznie redukować jego wartości w scenariuszach bezpieczeństwa – od poziomu osprzętu, aż do pochodni gazowej.
4. Kapitał
Aktywne modelowanie usprawnia planowanie produktu, co w konsekwencji poprawia sprawność operacyjną. Środowiska do symulacji są zaprojektowane w taki sposób, że zawierają narzędzia do aktywnej analizy kosztów, zużywanej energii, eksploatacji sprzętu, modelowania brył, obliczania reakcji, szacowania bezpieczeństwa i wpływu na parametry operacji oraz na środowisko (wszystko to w centralnym środowisku do modelowania). Firma Technip, działająca w branży zarządzania projektami, inżynierii i projektowania na potrzeby przemysłu energetycznego, ogłosiła, że ograniczyła wydatki związane z działaniem sprzętu do odzyskiwania etanu, podczas gdy Petrofac, globalna firma świadcząca usługi związane z przemysłem wydobycia ropy, zwiększyła możliwości swojej fabryki o 20% dzięki wykorzystaniu zaawansowanych modeli symulujących pracę wymienników ciepła.
Wraz z rosnącymi oczekiwaniami odnośnie poziomu produktywności w firmach branży inżynieryjnej oraz EPC (engineering, procurement and construction – przyp. tłumacza), głównie z powodu braków w kadrach, wiele korzyści może przynieść lepsza jakość projektowania, w rezultacie prowadząca do szybszego zwrotu z inwestycji (ROI).
Podsumowanie
Organizacje muszą znajdować obszary do poprawy efektywności podczas fazy projektowania koncepcyjnego w celu znalezienia oszczędności, które wcześniej były niemożliwe do osiągnięcia w ramach prowadzonego projektu. Jeśli inżynierowie nie wykażą zwrotu z inwestycji w fazie koncepcyjnej, nigdy nie będą w stanie go osiągnąć, ponieważ po fazie koncepcyjnej ogólny projekt fabryki zostaje zamrożony.
Ponadto warto wspomnieć, że rodzaj korzyści ze stosowania środowiska projektowania współbieżnego zależy od celów przedsiębiorstwa. Lepsze decyzje dotyczące planowania przyniosą z kolei korzyści w postaci oszczędności na kosztach operacyjnych. Jeśli fabryka ma lepszy jakościowo proces, inżynierowie procesu i menedżerowie mogą dzięki temu osiągnąć więcej, w zależności od założonych przez nich celów biznesowych.
Liderem na rynku staną się te firmy, które osiągną szybszy zwrot z inwestycji dzięki projektowaniu współbieżnemu.
Dr Sandy Levy jest dyrektorem działu Engineering Business Consulting w firmie AspenTech.
