Инструменты цифровой экономики как эффективный механизм инновационного развития предприятий нефтегазовой отрасли

В настоящее время существует ряд исследований [7, 8, 11, 13, 16 , 17-20, 23], направленных на изучение вызовов, возникающих при внедрении цифровых технологий в нефтегазовую отрасль. Однако данные исследования за редким исключением были направлены на изучение конкретных проблемных аспектов развития индустрии 4.0. В данном исследовании на основе проведенного анализа нами обобщен и дополнен перечень проблем и представлены потенциальные пути их решения.

Цифровая трансформация – это осознанный переход компании к цифровым технологиям и полное изменение производственных, управленческих подходов с учетом применения цифровых технологий. За счет применения инструментов цифровизации преобразуется технология и конечный продукт, изменяется стратегия и подходы к управлению, способы работы с клиентами и принципы корпоративной культуры [2]. Успешное внедрение цифровых технологий в нефтегазовую промышленность сопряжено с реализацией изменений по трем направлениям: бизнес-про-цессы, цифровая инфраструктура и человеческие ресурсы.

Рассмотрим подробнее проблемы, характерные для каждого из них.

Интеграция цифровых технологий в биз-нес-процессы предприятий нефтегазовой отрасли открывает множество возможностей для компаний и заключается в широком применении цифровых технологий и проведении организационных изменений с целью:

• -    повышения эффективности производственных процессов;

• -    повышения качества поставляемых продуктов;

• -    снижения операционных затрат за счет автоматизации;

• -    повышения производительности и безопасности труда.

Ключевыми технологиями в сфере цифровизации являются: промышленный интернет вещей, большие данные, искусственный интеллект, интеллектуальная сеть, цифровые двойники, дополненная реальность, блокчейн и некоторые другие технологии [11, 18].

Результаты исследования консалтинговой фирмы Accenture показали, что цифровая трансформация предприятий является одним из наиболее важных факторов сохранения их конкурентоспособности. Данный фактор отметили как ключевой 70% лидеров отрасли [5]. Так, ExxonMobil, одна из крупнейших мировых нефтегазовых корпораций, реализует проекты по автоматическому бурению, сбору данных при помощи промышленного интернета вещей, внедрению искусственного интеллекта на объектах добычи и переработки нефти [10]. Saudi Aramco имеет в своем портфеле проекты, связанные с искусственным интеллектом, блокчейном, 3D-печатью, роботами, облачными вычислениями и промышленным интернетом вещей [15]. Схожие проекты реализуются и в других крупных компаниях, такие как Shell, British Petroleum, Total, Chevron и др.

Отечественные нефтедобывающие компании также постоянно внедряют цифровые технологии. В таблице 1 содержится информация об основных программах, реализуемых в крупнейших российских нефтяных корпорациях.

Таблица 1 – Программы внедрения цифровых технологий в крупнейших нефтяных компаниях России

Компания	Реализуемые программы цифровизации
ПАО «Роснефть»	В 2017 г. советом директоров была принята стратегия «Роснефть-2022». Цели стратегии включают цифровизацию компании за счет реализации программ «цифровая АЗС», «цифровая цепочка поставок», «цифровой завод» и «цифровое месторождение». Стратегия «Роснефть-2030», утвержденная в декабре 2021 г., направлена в том числе на развитие достижений предыдущей стратегии.
ЛУКОЙЛ	Цифровизация бизнес-процессов - ядро функциональной программы «Информационная стратегия группы «ЛУКОЙЛ», подразделяется на 3 сегмента «Разведка и добыча», «Переработка, торговля и сбыт» и «Корпоративный центр». Внедряется концепция интеллектуального месторождения, подразумевающая интеграцию всех процессов управления месторождением на базе единой цифровой платформы.
ПАО «Газпром нефть»	Внедрение различных цифровых технологий по всей производственной цепочке, начиная от геологоразведки и заканчивая переработкой. Так, использование цифровых двойников позволило ввести в промышленную эксплуатацию месторождение им. А. Жагрина всего за 2 года, что в 4 раза быстрее, чем среднее значение по индустрии [1]. Помимо этого, в компании активно применяются БПЛА и искусственный интеллект [6]
ПАО «ТАТНЕФТЬ»	Цифровые технологии активно используются во всех процессах: сбор и обработка геологической информации, гидродинамическое моделирование, принятие решений по интенсификации добычи

Примечание: составлено авторами на основе [5]

Промышленный интернет вещей. Развитие средств передачи информации привело к появлению Интернета вещей – аппаратных средств, передающих данные с датчиков через Интернет. Под промышленным Интернетом вещей понимается комплекс устройств, сочетающий как сетевые устройства, так и системы механизации для удаленного взаимодействия с элементами производства [9]. В настоящее время далеко не все бизнес-про-цессы нефтяных компаний подразумевают оперативный обмен информацией в связи с отсутствием датчиков на установках и стабильного канала передачи информации. К примеру, замер дебита некоторых скважин до сих пор проводится через автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ), что делает информацию о добыче недоступной большую часть времени, так как АГЗУ делает замер для каждой скважины в группе по оче- реди. Использование большого количества датчиков позволяет не только получать наиболее полную информацию об объекте, тем самым повышая эффективность производства, но и увеличивать безопасность, так как генерируемые данные позволяют заблаговременно обнаруживать предпосылки аварий, утечек и выходов оборудования из строя [18].

Большие данные. Повышение информированности об изучаемом объекте за счет использования цифровых высокодискретных систем радикально повышает объем генерируемых данных [3]. У термина «большие данные» нет чёткого определения, однако под ним обычно понимается большой объем (петабайты и экзабайты) структурированных и неструктурированных данных, поступаемых из множества источников и имеющих различную природу [18]. Объем занимаемой памяти не позволяет использовать классические инструменты работы с данными, поэтому работа с большими данными тесно связана с использованием таких инструментов, как Apache Hadoop, MongoDB, Cassandra и ряд других [20,24]. В нефтегазовой отрасли большие данные применяются по всей технологической цепочке, в первую очередь для хранения и обработки данных сейсморазведки и бурения, геологического моделирования, мониторинга параметров скважин и трубопроводов [24], а также при нефтепереработке. Согласно исследованиям, более 80% нефтяных компаний относят большие данные к наиболее приоритетным направлениям своего развития [20].

Искусственный интеллект (ИИ) получил широкое распространение в нефтегазовой сфере в связи с быстротой работы, способности к обобщению и высокой экономической эффективности. Основная идея ИИ заключается в применении алгоритмов, способных найти закономерности в имеющихся данных и делать предсказания на новых. Различные алгоритмы ИИ используются для повышения качества геологического моделирования, интерпретации сейсмических данных, оптимизации технологических процессов, бурения, добычи, поиска аномальных значений и отклонений, а также для ряда других операций [16, 17].

Цифровые двойники представляют собой процесс физического моделирования в виртуальной среде, воспроизводящего реальные свойства объекта. Симуляция технологических процессов позволяет выявлять неисправности оборудования и моделировать развитие нештатных ситуаций [18]. При строительстве скважин цифровые двойники оказывают неоспоримую помощь при постоянном мониторинге прогнозных величин с имеющимися данными, выявляя возможные отклонения. Например, платформа «Цифровой двойник месторождения» применяется при разработке подводных сооружений, благодаря чему намного сокращается время проектирования трубопроводов, снижается количество ошибок и уменьшается стоимость проекта [12].

Дополненная реальность - комплекс технологий, при котором взгляд пользователей на реальный мир дополняется изображениями, видео, 3D объектами [25]. В настоящее время выделяется пять основных направлений применения дополненной реальности [14]:

• -    взаимодействие человека и робота;

• -    техническое обслуживание и ремонт;

• -    обучение;

• -    проверка качества продукции;

• -    мониторинг объектов капитального строительства.

Дополненная реальность в нефтегазовой сфере позволяет моментально в режиме онлайн получать схемы и инструкции по объектам нефтегазовых месторождений, информировать о потенциальных неисправностях оборудования, авариях и путях их предотвращения. Также эти технологии дают возможность мониторить все этапы выполнения работ (например, в процессе перегонки нефти).

Блокчейн представляет собой технологию шифрования и хранения данных. Централизованные хранения данных обеспечивают лишь ограниченную прозрачность в данных, что зачастую приводит к несогласованности данных среди участников обмена информацией. Блокчейн, напротив, является децентради-зованной технологией, способной решать проблемы надежности и безопасности данных, позволяя интегрировать информацию о различных непредвиденных обстоятельствах, принимать грамотные решения по их устранению, кроме того, снижать временные затраты совершения транзакции до 30%. Блокчейн позволяет контролировать активы компании в онлайн режиме и внедрять технологии смарт-контрактов, которые существенно упростят логистические операции и документооборот и сократят логистические издержки. Считается, что в нефтегазовой отрасли блокчейн наиболее перспективен в управлении жизненным циклом нефтегазовых активов, транспортировке нефти и газа, финансах, контролировании процессов и утилизации производственных отходов [8].

Помимо вышеописанных технологий, в нефтегазовой отрасли также нашли свое применение технологии роботизации, 3D печати и кибербезопасности.

Следует отметить, что внедрение цифровых технологий облегчает работу с массивами информационных данных, минимизирует затраты и открывает значительные коммерческие возможности, формируется цифровая среда, где процессуальное участие субъектов в экономическом обмене сводится к минимуму [3].

Цифровая инфраструктура

Цифровизация нефтегазовой отрасли сопряжена со значительными капитальными вложениями в соответствующую инфраструктуру [11, 13]. На наш взгляд, цифровая инфраструктура представляет собой организационно-информационный комплекс цифровых сервисов, непосредственно обеспечивающий условия эффективной реализации цифровых технологий. В ее структуру входят информационно-коммуникационные технологии, облачные вычисления, беспроводные сети и каналы связи, цифровые платформы, облачные хранилища, квантовые и нейротехнологии и т.п.

Промышленный интернет вещей невозможен без множества датчиков и стабильного широкополосного канала связи, большие данные - без объемных хранилищ, искусственный интеллект - без вычислительных мощностей. Снижение капитальных затрат в нефтегазовый сектор закономерно вызовет спад и в затратах на цифровую инфраструктуру, снижая возможности по реализации технологий индустрии 4.0.

Помимо этого, перевод бизнес-процессов в цифровой формат ставит целый ряд вопросов о кибербезопасности систем и их отказоустойчиво- сти.

Человеческие ресурсы

Развитие цифровой среды, ориентированной на оказание содействия развитию и внедрению цифровых технологий на предприятиях нефтегазовой отрасли, способствует оптимизации бизнес-процессов и сокращению затрат (временных, людских, финансовых). Так, имеются следующие подтвержденные эффекты от применения искусственного интеллекта [17]:

• •    ускорение интерпретации результатов геофизических исследований скважин более чем в 100 раз;

• •    сокращение стоимости скважины до 15% и времени ее строительства до 20%;

• •    ускорение времени работы классических симуляторов в 200 раз.

Проведение исследований, разработка, внедрение, экспертиза и техническая поддержка цифровых систем неразрывно связаны с привлечением специалистов, обладающих компетенциями в области информационных технологий. Определенная универсальность данных технологий приводит к тому, что нефтегазовые компании вынуждены бороться за специалистов на рынке труда наравне с организациями, основная деятельность которых направлена на оказание ИТ услуг. Ситуацию также усугубляет отток ИТ-специалистов из нашей страны, пик которого пришёлся на 2022 го д [7], так как стратегическая ценность деятельности компаний накладывает ограничения на возможность работы из-за границы. Привлечение же подрядных организаций для разработки и сервисной поддержки не способствует передаче и накоплению знаний внутри организации, а также затрудняет экспертизу разрабатываемых решений.

Помимо этого, незнание принципов работы цифровых технологий, их потенциала и ограничений, а также боязнь быть замененным робо тами и искусственным интеллектом приводят к отторжению принятия инструментов индустрии 4.0 со стороны работников организаций, увеличивая сроки внедрения нововведений и снижая эффективность цифровизации как таковой.

Вышеперечисленные факторы приводят к тому, что, несмотря на реализуемые программы цифровой трансформации и попытки внедрения цифровых технологий, нефтегазовый сектор всё ещё не вышел на устойчивый рост инновационной активности. Подтверждением данного тезиса являются результаты регрессионного анализа уровня инновационной активности организаций нефтегазового сектора, взятого с официального сайта Федеральной службы государственной статистики [4].

Для кодов общероссийского классификатора видов экономической деятельности (ОКВЭД2) 06 «Добыча нефти и природного газа» и 19 «Производство кокса и нефтепродуктов» были построены линейные зависимости уровня инновационной активности от рассматриваемого года. Зависимость была выбрана линейной в связи с малым количеством данных, период обусловлен тем сменой методики подсчета показателя: с 2019 г. подсчет уровня инновационной активности начал осуществлялся в соответствии с 4-й редакцией Руководства Осло [21] вместо 3-й редакции [22]; различия в методике расчета не позволили использовать данные за предыдущие годы. После построения корреляций был оценен доверительный интервал коэффициента наклона прямой со стандартным значением уровня значимости 0.05. Если p-значение коэффициента превышало значение уровня значимости, делался вывод о том, что полученная корреляция не является статистически значимой, т.е. для данного вида экономической деятельности нет устойчивого инновационного развития. Результаты регрессионного анализа представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Динамика изменения уровня инновационного развития организаций отрасли по основным видам экономической деятельности (Составлено авторами)

Таблица 2 – Барьеры цифровой трансформации нефтегазовой отрасли и возможные пути их решения

Проблема	Возможное решение
Бизнес-процессы
Низкий уровень коммуникаций, приводящий к дублированию работ в рамках организации	-    Создание единого реестра проектов цифровой трансформации. -    Повышение информированности сотрудников компании о действующих инновационных активностях
Ограниченный доступ к данным, получаемым в ходе проектной и производственной деятельности	- Создание единой базы данных по основным направлениям производственной деятельности
Отсутствие стандартизации производственных процессов	-    Создание единых корпоративных справочников. -    Разработка шаблонных документов для описания основных элементов технологических процессов. -    Периодический контроль исполнения стандартизации
Корпоративная культура, не ориентированная на инновации	Изменение корпоративной культуры в сторону открытости и готовности работы по гибким методологиям
Отсутствие нормативно-правовой базы для тестирования новых технологий и подходов	-    Коллаборация с бизнесом и государством для совместной разработки нормативных документов. -    Выделение технологических полигонов на базе действующих объектов
Цифровая инфраструктура
Высокие капитальные затраты на развитие цифровой инфраструктуры	-    Привлечение субсидий со стороны государства -    Использование вычислительных мощностей и хранилищ сторонних организаций
Высокие требования к кибербезопасности и отказоустойчивости систем	-    Создание системы комплексной проверки разрабатываемых систем на соблюдение требований информационной безопасности -    Уменьшение количества ошибок при проектировании и анализе
Человеческие ресурсы
Нехватка компетентных специалистов	-    Создание благоприятных условий труда, сопоставимых с условиями, предоставляемыми компаниями-лидерами ИТ-индустрии. -    Взаимодействие с ВУЗами, обучение специалистов и их трудоустройство. -    При выполнении работ внешним подрядчиком уделять особое внимание передаче знаний и компетенций, накопленных в ходе проекта
Отторжение цифровых технологий сотрудниками компании	-    Проведение информационных сессий -    Обучение сотрудников -    Предоставление социальных гарантий на сохранение места работы

Примечание: составлено авторами

Из рисунка видно, что в обоих случаях статистически значимое инновационное развитие отсутствует, т.к. p-значение превышает 0.05.

На основе проведенных исследований нами выявлены основные проблемы внедрения цифровых технологий в нефтегазовую отрасль и определены направления, следование которым позволит, на наш взгляд, минимизировать влияние негативных внешних трендов и повысить эффективность развития предприятий нефтегазовой отрасли (таблиц а 2).

Заключение

На сегодняшний день нефтегазовая отрасль столкнулась с рядом вызовов, наиболее серьезным из которых является значительное сокращение капитальных затрат в разработку новых активов. Одним из способов повышения экономической эффективности нефтегазовых предприятий является цифровая трансформации отрасли.

В последние годы в нефтегазовой отрасли наблюдается расширение цифрового портфеля. Компании стали применять искусственный интеллект, блокчейн, промышленный интернет вещей, большие данные, цифровые двойники, дополненную реальность и другие цифровые технологии, способствующие удаленному обслуживанию нефтегазовых объектов, мониторингу производственных процессов, своевременному выявлению неисправностей оборудования, аварий и способов их предотвращения, уменьшению степени риска и неопределенности при принятии управленческих решений. Тем не менее, многие объекты нуждаются в дальнейшей цифровизации.

В ходе проведенного исследования были выявлены основные барьеры, препятствующие цифровизации нефтегазовых корпораций: необходимость высоких капитальных затрат на развитие цифровой инфраструктуры, нехватка компетентных специалистов, непринятие цифровых инструментов сотрудниками компаний, низкий уровень взаимодействия внутри организаций, сложность в поиске и получения данных, отсутствие стандартизации, высокие требования к безопасности и надежности хранения и передачи данных. Были определены направления, способствующие снижению негативных факторов и повышению эффективности развития предприятий нефтегазовой отрасли.

Таким образом, цифровые инновационные технологии обладают большим потенциалом и могут оказать значительное влияние на эффективность нефтегазовых компаний за счет улучшения производственных, технических, экологических, экономических показателей, повышения уровня безопасности, однако их внедрение сопряжено с необходимостью преодоления ряда преград.