در واضح‌ترین و ساده‌ترین چارچوب، دستاوردهای حاصل از اتخاذ سیاست‌های انقلاب صنعتی چهارم در حوزه انرژی یا همان نفت و گاز 4 را می‌توان در دو مفهوم انعطاف‌پذیری وارتقای بهره‌وری (به معنای عملیاتی آن) خلاصه کرد. همه‌گیری کووید–19 تلنگر غیرقابل چشم‌پوشی برای دولت‌ها و صنایع مختلف درباره میزان شکنندگی زنجیره تامین آن‌ها بود؛ جایی که یک بحران ناگهانی از انعطاف‌ناپذیری شرکت‌ها بهره برد تا روندهای به ظاهر پایدار را کاملا متزلزل کند. فناوری، ابزاری اثبات‌شده در تزریق انعطاف مورد نیاز به انواع فعالیت‌ها و کسب‌وکارها و از جمله در حوزه نفت و گاز 4 است.
ازطرفی، کاراییِ پایین و تطابق نداشتن ورودی با خروجی در شرکت‌های مختلف، متاثر از نوسانات شدید در بازارهای جهانی است. قیمت نفت و گاز در سال‌های اخیر تغییرات شدیدی را به خود دیده است؛ نیاز به ابزارهای فناوری برای واکنش به این نوسان‌ها در سال‌های آتی اجتناب‌ناپذیر خواهد بود.
چالش‌های موجود در استخراج نفت و گاز
در تمام موارد زیر، فناوری‌ها و راهکارهای صنعت 4 قابلیت برآورده کردن نیاز و حذف مانع موجود را دارند:
کاهش یا نوسانات شدید در قیمت نفت
دو دهه اخیر هر حادثه سیاسی، اجتماعی و اقتصادی بستری برای تغییرات ناگهانی قیمت نفت بوده است. اصلی‌ترین تاثیر این چالش، تغییر سیاست‌ها و تمایلات سرمایه‌گذاری در صنعت نفت و گاز است.
افزایش هزینه‌های عملیاتی
بطور میانگین 18درصد هزینهها در صنایع نفت و گاز صرف عملیات استخراج می‌شود. فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا، تحلیل‌های پیش‌بینی‌کننده و … می‌توانند تا 40 درصد در کاهش این هزینهها موثر باشند.
وضعیت رقابتی
پیشرفت‌های اخیر در استفاده از فناوری و تجاری‌سازی منابع نامتعارفی مثل ماسه‌های نفتی، گاز شیل و متان حاصل از توده‌های زغال‌سنگ، سطح رقابت در صنایع نفت و گاز را بالا برده است.
آلودگی محیطی
تولید نفت همیشه از اصلی‌ترین کانون‌های تولید گازهای گلخانه‌ای بوده است. سیاست‌های جدید در حفاظت از محیط‌زیست، کشورها و شرکت‌های فعال در این حوزه را ملزم به اتخاذ برنامه‌های کاهش این انتشارها می‌کند؛ فناوری، اصلی‌ترین ابزارها را برای این کاهش پیشنهاد داده است.
پیش‌بینی
فقدان نظارت پیشرفته، تجزیه و تحلیل داده‌ها برای مدیریت دارایی و نبود شبکه‌ای پویا بین مهندسان بخش تولید، فروشندگان، شرکا و مصرف‌کنندگان، میزان کارایی شرکت‌های نفتی را کاهش می‌دهد.
پیچیدگی در فرایندهای حفاری و تولید
جستجو برای ذخایر جدید در مکان‌های صعب‌العبور، فرایندهای حفاری و استخراج نفت و گاز را پیچیده می‌کنند. علاوه بر این «ناسیونالیسم منابع» اصطلاح جدیدی است که منشا ژئوپلتیک دارد و کشورها و جوامع را بر آن می‌دارد که درباره فعالیت شرکت‌های خارجی در منابع ملی آن‌ها شدیدا جبهه بگیرند.
برای رفع این چالش‌های بنیادی، شرکت‌های فعال در حوزه نفت و گاز، حرکت در مسیر ارتقای دانش دیجیتال و سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های صنعت 4 را شروع کرده‌اند. ازجمله این فناوری‌ها و راهکارها، اینترنت اشیا صنعتی، امنیت سایبری، ساخت افزایشی یا ای‌ام (AM سرواژه Additive Manufacturing)، شبیه‌سازی و سناریوسازی، پردازش ابری و لبه‌ای، واقعیت مجازی، تحلیل کلان‌داده‌ها و ادغام سیستم‌ها حائز اهمیت‌اند.
یکپارچه‌سازی این فناوری‌ها به ارائه راه‌حل‌های جدیدی مانند همزاد دیجیتالی، سیستم‌های فیزیکی سایبری، نرم‌افزار بعنوان سرویس (SaaS سرواژه Software as a Service) و …، انجامیده است. درواقع، نفت و گاز 4 به منزله استفاده از فناوری‌های جدید برای یکپارچه‌سازی عملیات فیزیکی و مجازی در این صنعت است. هدف از این ادغام، افزایش بهره‌وری کل، افزایش کارایی اجزا و بهبود کیفیت محصولات است.
نقش انقلاب‌های صنعتی در تاریخچه نفت و گاز 4
بطور کلی «صنعت» انقلاب‌های متعددی را در طول تاریخ تجربه کرده است. هدف انقلاب صنعتی اول، استفاده از نیروی بخار برای افزایش بهره‌وری در قرن هجدهم بود. در قرن نوزدهم، انقلاب صنعتی دوم همزمان با کشف و توسعه الکتریسیته و خطوط مونتاژ برای تولید انبوه کالاها بود. اختراع کامپیوترها چراغ صنعت 3 را روشن کرد.
اما این حجم بالای داده‌های تولیدی بود که انقلاب صنعتی 4 را توجیه کرد. در این انقلاب، کلان‌داده‌ها سوخت اصلی فرایندهای پیش‌بینی و تصمیم‌گیری هوشمند هستند.
فناوری‌های مورد استفاده در نفت و گاز 4
در این بخش به فناوری‌هایی می‌پردازیم که بیشترین تاثیر را در تحول شرکت‌های حوزه نفت و گاز برای تجهیزشدن به چارچوب‌های فناوری – محور دارند؛ توضیحات مفصل‌تر را می‌توانید در بخش مقالات مرتبط وبسایت جستجو کنید.
اینترنت اشیا
IoT یا اینترنت اشیا، ابزاری در ایجاد ارتباط ماشین به ماشین، بدون نیاز به مداخله انسان است. در ایجاد این شبکه، حسگرهای فیزیکی مهم‌ترین نقش را بازی می‌کنند. در ادامه، داده‌های تولیدشده حاصل از رصد و پردازش اولیه حسگرها، از طریق مسیرهای مختلف ارتباطی (مثل اینترنت بی‌سیم) بین اجزای شبکه به اشتراک گذاشته می‌شود.
اینترنت اشیا و شبکه منتج از آن، وابستگی زیادی به نوع صنعت و فعالیت‌های آن دارند. به‌همین علت، اینترنت اشیای صنعتی (IIoT) عبارتی است که در سال‌های اخیر اهرم‌های انقلاب صنعتی 4 در صنایع مختلف را تعریف کرده است.
تحلیل کلان داده‌ها در نفت و گاز 4
کلان داده (Big data) مفهومی است که به جمع‌آوری حجم‌های عظیم داده از منابع مختلف تولیدکننده آن‌ها می‌پردازد. سرعت تولید این داده‌ها و نوع آن‌ها دو فاکتور کلیدی در تشخیص و طبقه‌بندی کلان‌داده است. این کوه‌های عظیم از داده‌ها شبیه کلافه‌های نخی هستند که در هم پیچیده‌اند. تحلیل کلان داده‌ها شبیه فرایند پیداکردن سرنخ و مرتب کردن کلافه نخ است. محصول این تحلیل‌ها، پیش‌بینی، برنامه‌ریزی و تعریف راهبرد و سناریوهای تصمیم‌گیری آنی و بلندمدت است. در صنعت 4، تحلیل کلان داده نقش فوق‌العاده مهمی را بازی می‌کند. برای مثال، در همزادهای دیجیتالی از تحلیل داده‌های میدانی و تاریخی برای تصمیم‌گیری درباره عملیات حیاتی و هزینه‌بری مانند حفاری استفاده می‌شود.
پردازش ابری
وقتی حجم داده و تحلیل‌های متناظر با آن زیاد می‌شود، استفاده از سرور، توان پردازشی، برنامه و شبکه‌های مرتبط به‌صورت محیطی معقول نیست. پردازش ابری یک برون‌سپاری مجازی برای دسترسی به قدرت محاسباتی فوق‌العاده با هزینه‌های کمتر در محیطی امن‌تر است.
خدماتی مانند PaaS و SaaS، به‌خودی خود انقلابی در محاسبه و تحلیل‌های صنعتی بودند. می‌توان ادعا کرد انتقال به نفت و گاز 4 بدون حضور محصولاتی این‌چنین از سرویس‌های ابری، غیرممکن است.
ساخت افزایشی
ساخت افزایشی یک قدم فراتر از چاپگرهای سه بعدی است. در این فرایند، لایه‌های سازه سه بعدی به نوبت، تحلیل، توجیه و خلق می‌شوند. در سال‌های اخیر استفاده از این فناوری در صنایعی مانند هواپیماسازی، ایمپلنت‌های پزشکی، خودرو، معدن و انرژی سرعت یافته است.
شرکت‌های پیش رو در استفاده از فناوری، از ساخت افزایشی برای پیش امکان‌سنجی و امکان‌سنجی پروژه‌های نفتی و گازی بهره می‌گیرند. به‌ویژه با بروز مشکلات سرمایه‌گذاری در دوران‌های رکود، نمونه‌های فیزیکی از مدل‌های تحقیق‌شده مجازی، نقشی حیاتی در کاهش هزینهها و جلوگیری از خسارات شدید را بازی می‌کنند.
واقعیت افزوده
واقعیت افزوده یا اِی‌آر (AR سرواژه Augmented Reality) از انیمیشن، هندسه 3بعدی و نوشتار استفاده می‌کند تا یک مدل مجازی از محیط واقعی ایجاد کند. از اِی‌آر به ویژه برای شبیه‌سازی شرایط و موقعیت‌های پیش‌فرض و مطالعه پارامترهای مختلف استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای اِی‌آر در صنعت نفت و گاز به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
- آموزش کارکنان در تعامل‌های آن‌ها با دستگاه‌ها و شرایط پیچیده.
- تشخیص و پیش‌بینی پیشامدهای آتی پروژه‌ها.
- آموزش نیروهای تازه‌وارد.
- آموزش نصب و پیکربندی دکل‌های حفاری.
- شبیه‌سازی و آزمودن خطاها.
فناوری‌های دیگر از صنعت 4 که در حوزه نفت و گاز کاربرد دارد را در موارد زیر خلاصه می‌کنیم:
- ربات‌های مستقل
- امنیت سایبری
- همزادهای دیجیتالی
- یکپارچه‌سازی سیستم‌ها
اعمال این ابزارها در رویکردها و عملیات شرکت‌های نفت و گاز به انقلاب صنعتی چهارم در این صنعت منجر می‌شود؛ انقلابی که محصول آن بهبود بهره‌وری، کاهش خطاها، جلوگیری از هدر رفت سرمایه و بسیاری از موارد دیگر است.
