ЛОГИСТИКА ГАЗА

Матвеев Валерий Васильевич, ООО НПП «Энергетическая логистика»

                                                           стр   1-2-244-245-246-247

                                                                                                                  Введение.

Переход России за последнее десятилетие к рыночной экономике и выход на первое место проблемы конкурентоспособности страны вызвали разительные перемены в газовой отрасли. К этим переменам можно отнести:

появление на рынке газа независимых производителей и постепенное увеличение их количества,

планы правительства РФ и правления ОАО «Газпром» реформировать отрасль и, как первый шаг в этом направлении, ввести в ближайшее время отдельный финансовый учет по видам ее деятельности: добыче, транспортировке, переработке, подземному хранению, сбыту жидких углеводородов и газа,

стремление европейских потребителей перейти в отношениях с поставщиками газа (в т.ч. - с ОАО «Газпром») на краткосрочные контракты (т.н. «спотовые поставки» газа);

ожидаемый переход ОАО «Газпром» в отношениях с независимыми производителями на спотовые поставки газа.

Эти перемены свидетельствуют о двух наметившихся тенденциях:

1) постепенный отход от монополизации газовой отрасли;

2) постепенный переход от «рынка продавца» к «рынку потребителя» газа.

Наметившиеся тенденции ведут к усилению конкуренции на рынке газа, требуют новых методов и систем управления региональными сетями и Единой сетью газоснабжения (ЕСГ) России, обеспечивающих большую конкурентоспособность за счет повышения экономической эффективности и гибкости поставок газа.

Мировой опыт показывает, что эти требования при управлении материальными потоками от места производства товаров до потребителя в наибольшей степени обеспечиваются применением логистического подхода в управлении ими. Этот опыт необходимо использовать при управлении потоками газа.

Анализ научных трудов, посвященных проблеме управления отраслью, дает основание утверждать, что в них в той или иной мере описываются некоторые принципы и методы логистического управления потоками газа без упоминания самой логистики газа как науки.

Новые методы и системы управления требуют соответствующей квалификации персонала. Настоящий доклад основан на материалах курса лекций по дисциплине «Логистика газа», читаемых автором с 2003 г. для руководителей и специалистов ОАО «Газпром», повышающих квалификацию в Негосударственном образовательном учреждении Отраслевом научно-исследовательском учебно-тренажерном центре (НОУ ОНУТЦ), г. Калининград.

Концептуальные основы и терминология логистики газа.

Исторически первым основным направлением развития логистики является военное дело и, лишь начиная со второй половины ХХ века – экономика. Начало широкого применения понятийно-терминологического аппарата логистики в экономике и управлении приходится на 60-е – 70-е годы ХХ века и связано с появлением компьютерных технологий и коммуникаций. Возможность сквозного мониторинга всех этапов движения сырья, деталей и готовой продукции на базе новых информационных технологий позволила увидеть огромные потери, допускаемые в традиционных схемах управления материальными потоками.

Эволюцию логистики в ХХ веке за рубежом исследователи разделяют на несколько этапов.

В дологистический период (до 1950 г.) управление материальным распределением носило фрагментарный характер, когда транспорт и материально-техническое обеспечение рассматривались как две не связанные одна с другой сферы деятельности. Но бурное развитие безрельсового транспорта, особенно автомобильного, потребовало решения задач оптимизации перевозок. Это обусловило переход к периоду классической логистики.

Характерной чертой периода классической логистики (с 1950 до 1980 г.) является замена организации оптимальных перевозок на фирмах логистическими системами, которые были ориентированы на минимизацию их валовых затрат. Однако время показало, что затратный критерий ограничивает финансовые возможности фирмы, поскольку не отражает влияние спроса на соотношение ее доходов и расходов. В результате наметился переход к критерию извлечения максимальной прибыли от логистических операций, который ориентирован одновременно и на затраты, и на спрос.

Период неологистики, начавшийся с 1980 г., характеризуется интеграцией всех структурных подразделений фирмы или предприятия в единый логистический процесс. С этого времени логистические системы начали создаваться и управляться исходя из общей цели – достижения максимальной эффективности работы всей фирмы.

В России логистика была признана как военная наука еще в дореволюционное время. Эту науку преподавали в военных учебных заведениях и в советское время. Развитие коммерческой логистики как науки началось в 90-е годы прошлого века. В настоящее время действует государственный стандарт обучения коммерческой логистике, и эту дисциплину преподают во многих ВУЗах России.

До недавнего времени логистика газа как наука не существовала. Поэтому газовые компании, основной деятельностью которых всегда являлась логистика газа, стремились в своей практике использовать другие науки управления (диспетчеризацию, АСУ и др.). Но их применение не давало целостного представления о принципах и средствах управления газовыми компаниями.

В то же самое время логистика как наука описывает большое количество принципов, методов, сфер применения и подходов, которые с успехом могут быть применены в управлении газовой компанией. Кроме того, в мировой практике реализовано большое количество конкретных систем логистического управления материальными потоками, которые могут быть приняты в качестве примеров при создании систем логистического управления газовой компанией.

Обоснование необходимости применения логистики газа как науки и некоторые ее основные принципы были впервые опубликованы в докладе автора этих строк на 1-й Международной научно-технической конференции DISCOM 2002 «Развитие компьютерных комплексов моделирования, оптимизации режимов работы систем газоснабжения и их роль в диспетчерском управлении технологическими процессами в газовой отрасли».

За два прошедших года эти принципы были дополнены, конкретизированы и реализованы в:

системе оптимального распределения нагрузки на оборудование компрессорной станции (LSS – Load Sharing System);

системе оптимального распределения объемов газа по скважинам подземного хранилища газа (VSS – Volume Sharing System);

моделях широкомасштабных сетей газопроводов.

Перед специалистами отрасли стоит задача изучить весь научный багаж и опыт создания логистических систем управления, накопленный за десятки лет эволюции традиционной логистики, для разработки теоретических основ логистики газа, соответствующих этапу неологистики, т.е. исходя из общей цели – достижения максимальной эффективности работы.

Другими словами требуется разработать теорию интеграции всех структурных подразделений газовой компании, например, ОАО Газпром, в единый логистический процесс.

Предмет логистики газа.

Потоки информации, связанные с потоками газа, сопутствующих продуктов (газового конденсата, нефти), услуг в сфере газоснабжения и финансовыми потоками, являются теми связующими средствами, которые объединяют все элементы газовой компании в систему с едиными целями и задачами. Очевидно, что управление этими потоками отдельно друг от друга снижает ее эффективность.

Таким образом, предметом логистики газа является оптимизация взаимосвязанных потоков газа, сопутствующих продуктов, услуг в сфере газоснабжения, информационных и финансовых потоков.

Определение логистики газа как науки.

Определение логистики газа как науки можно сформулировать по аналогии с традиционной логистикой если в качестве материальных потоков или потоков продуктов принять потоки природного газа и сопутствующие ему продукты, следующим образом: «Логистика газа - это наука об управлении и оптимизации потоков газа и сопутствующих продуктов (газового конденсата, нефти), потоков услуг в сфере газоснабжения и связанных с ними информационных и финансовых потоков в газовой компании для достижения поставленных перед ней целей».

Следовательно, основной сферой деятельности любой газовой компании является логистика газа, а любая газовая компания, например ОАО «Газпром», является логистической газовой системой.

Терминология логистики газа

Как и любая другая наука, логистика газа должна использовать свою терминологию, соответствующую терминологии традиционной логистики. Это позволит полнее заимствовать весь ее научный и практический опыт, обеспечить взаимопонимание между специалистами и избегать терминологических ошибок при обсуждении проблем логистики газа.

Применение в логистике газа определений, образованных на основе понятия «логистика», во-первых, определяет область деятельности и, во-вторых, показывает, что в данном случае речь идет о процессе или объекте, реализующем принципы логистики газа. Например, фраза «логистическое распределение нагрузки на оборудование компрессорной станции» означает, что выбрано такое оптимальное сочетание режимов работы всего оборудования, которое обеспечивает заданную производительность компрессорной станции в определенных условиях эксплуатации, с соблюдением принципов логистики газа.

Это позволяет точно установить критерии оптимизации процессов, систем и структур, используемых в логистике газа, без необходимости их постоянного уточнения, как это часто случается при использовании определений, созданных на основе понятия «оптимум».

К другим терминам логистики газа можно отнести:

Логистическая газовая система (ЛГС) - сложная организационно завершенная (структурированная) система, построенная и функционирующая на принципах логистики газа, состоящая из элементов (подсистем, звеньев), взаимосвязанных в едином процессе управления потоками газа и сопутствующих продуктов, а также связанными с ними потоками информации и финансов, совокупность, границы и задачи которых объединены внутренними и внешними целями ЛГС;

Логистические активности (логистические операции) – действия, соответствующие принципам логистики газа и прикладываемые к потоку газа в ЛГС (добыча, подготовка к транспорту, транспортировка, закачка в подземное хранилище газа, отбор, переработка, сжижение и др.);

Поток газа - находящийся в состоянии движения газ, с которым совершаются логистические активности;

Информационный поток – поток сообщений в речевой, бумажной, электронной и других формах, генерируемый материальными и финансовыми потоками внутри ЛГС, а также внешней средой и предназначенный для реализации управленческих функций;

Финансовый поток – процесс формирования и размещения финансовых ресурсов в активах (имуществе) предприятия: нематериальных активах, в основных средствах, незавершенном строительстве, долгосрочных финансовых вложениях и в мобильных активах (запасах сырья и материалов, незавершенном производстве, готовой продукции, дебиторской задолженности и денежных авуарах), а также последовательная их трансформация в денежные средства;

Элемент ЛГС – некоторый экономически и (или) функционально обособленный объект, не подлежащий дальнейшей декомпозиции в рамках поставленной задачи анализа или синтеза ЛГС, выполняющий свою локальную целевую функцию, связанную определенными логистическими активностями;

Логистическая газовая цепь – множество элементов ЛГС, линейно упорядоченное по потоку газа, информации или финансов с целью анализа или синтеза определенного набора логистических активностей и (или) издержек;

Логистическая газовая сеть – полное множество элементов в рамках исследуемой ЛГС, взаимосвязанных между собой по потокам газа и сопутствующим им информационным и финансовым потокам;

Логистический газовый канал – упорядоченное множество элементов ЛГС, включающее в себя все логистические цепи или их участки, проводящие газовые потоки от поставщиков газа или от мест добычи, до ее конечных потребителей;

Логистическая информационная система (ЛИС) – интерактивная структура, состоящая из персонала, оборудования и процедур (технологий), объединенных связанной информацией, используемой логистическим менеджментом для планирования, регулирования, контроля и анализа функционирования ЛГС;

Логистическая информационная пирамида (ЛИП) – формально обработанный с соблюдением принципов логистики газа поток информации в ЛГС, плотность которого уменьшается в направлении движения информации от нижних уровней управления к верхним, и увеличивается при движении ее в обратном направлении - от верхних уровней управления к нижним;

Валовые переменные издержки в ЛГС – сумма всех переменных затрат ЛГС в единицу времени;

Валовые условно-постоянные издержки в ЛГС – сумма всех условно постоянных затрат ЛГС в единицу времени;

Валовые издержки в ЛГС – сумма валовых переменных и условно постоянных издержек ЛГС в единицу времени;

Производительность ЛГС – суммарное количество газа, поставляемое всем потребителям в единицу времени;

Средние переменные издержки в ЛГС – отношение валовых переменных издержек к производительности ЛГС;

Средние условно-постоянные издержки в ЛГС – отношение валовых условно-постоянных издержек к производительности ЛГС;

Средние издержки в ЛГС – отношение валовых издержек к производительности ЛГС;

Топливная эффективность ЛГС – отношение производительности ЛГС к затратам топливного газа в ней в единицу времени;

Топливо-энергетическая эффективность ЛГС – отношение производительности ЛГС к затратам топливо-энергетических ресурсов в ней в единицу времени;

Экономическая эффективность ЛГС – отношение производительности ЛГС к валовым издержкам в ней;

Логистическая характеристика – рассчитанное во всем диапазоне возможных производительностей с соблюдением всех принципов логистики газа соотношение между производительностью ЛГС или ее элемента и соответствующими средними издержками или эффективностью.

Особенности логистики газа.

Логистические особенности потоков газа

С точки зрения логистики потоки газа существенно отличаются от материальных потоков, характерных для традиционных логистических систем. Их основные отличия можно охарактеризовать следующими признаками:

потоки газа являются физически неразрывными материальными потоками, в то время как материальные потоки традиционных логистических систем состоят из отдельных партий товаров или материальных ресурсов;

физические (давление, температура, теплоемкость, плотность, газовая постоянная и др.) и химические свойства газа (содержание метана, этана, пропана, сероводорода, воды и др.) при совершении логистических активностей постоянно изменяются, в то время, как свойства товаров и материальных ресурсов остаются практически без изменения (кроме тех случаев, когда одной из функций ЛС является производство, т.е. специальное изменение свойств материальных потоков путем переработки материальных ресурсов в готовую продукцию).

Общесистемная оптимизация логистических активностей в ЛГС невозможна без учета перечисленных особенностей потоков газа. Это объясняется тем, что изменения свойств газа в ЛГС происходит постоянно при всех логистических активностях естественным образом.

Например, в процессе добычи и отбора газа из ПХГ его химический состав, физические, термодинамические и др. параметры постоянно изменяются вследствие изменения в нем содержания тяжелых углеводородов и воды, изменяются также его давление, плотность и другие параметры.

В процессе подготовки газа к транспорту его химический состав изменяют для обеспечения в нем требуемой теплотворной способности и химического состава, например, уменьшения в нем количества воды, сероводорода, тяжелых и жидких углеводородов. При этом изменяются также его физические, термодинамические и др. параметры - давление, плотность и т.п.

В процессе транспортировки газа его давление, плотность и температура при сжатии в компрессорных станциях увеличиваются, затем температура уменьшается при охлаждении в АВО газа. После поступления газа из АВО в газопровод его давление и плотность уменьшаются за счет трения, а температура изменяется вследствие наличия трения, эффекта Джоуля-Томпсона и теплообмена через стенку трубопровода между грунтом и потоком газа.

Все изменения, происходящие в потоке газа при добыче, подготовке к транспорту, хранении и доставки газа потребителю сопровождаются затратами труда, энергии, материалов, которые могут быть выражены в денежном эквиваленте. Величина этих затрат в одних и тех же условиях может быть различной и существенно зависит от того, каким образом реальные параметры потока газа и характеристики оборудования учитываются в заданном персоналом технологическом процессе.

Например, при достижении определенного уровня соотношения между температурой окружающего воздуха и охлаждаемого газа, включение персоналом дополнительного вентилятора в АВО газа может сопровождаться увеличением затрат электрической энергии без адекватного изменения температуры охлаждаемого газа. Неэффективное управление работой сепаратора, например, понижение давления в нем ниже давления максимальной конденсации, может сопровождаться недостаточной сепарацией воды перед осушкой газа в абсорбере при подготовке его к транспорту и к увеличению затрат на подготовку газа вследствие повышения расхода абсорбента.

Глубина осушки газа перед транспортом, заданная без учета условий возникновения фазовых превращений воды и образования гидратов в газопроводе, повышает гидросопротивление газовых сетей и опасность возникновения пробок в них. Преодоление повышенного гидравлического сопротивления газопроводов и ликвидация пробок в них сопровождаются увеличением затрат в ЛГС.

Таким образом, сочетание режимов работы всего оборудования и каждое управляющее воздействие должны быть разработаны с учетом физических и химических процессов, которые будут происходить в потоке газа при их реализации.

Особенности ЛГС

ЛГС существенно отличаются от традиционных коммерческих логистических систем (ЛС), в которых применяют наземный, водный и воздушный транспорт. Наиболее характерными отличиями ЛГС от традиционных ЛС являются:

§ непрерывность осуществления логистических активностей (добычи, подготовки к транспорту, транспорта, закачки и отбора газа из ПХГ и др.);

§ использование неподвижных транспортных средств - трубопроводов;

§ жесткая механическая связь всех элементов ЛГС между собой в одно целое неподвижными транспортными средствами - газопроводами;

§ необходимость использовать при управлении ЛГС дополнительно к знаниям, применяемым в традиционных ЛС, знаний из физики, химии, газовой динамики, гидравлики, термодинамики и других наук;

§ высокая стоимость основных средств ЛГС;

§ высокая цена принимаемых решений;

§ повышенная опасность для окружающей среды, имущества, здоровья и жизни людей в случае аварии;

§ быстрое изменение ситуации во всей ЛГС при возникновении изменения, например, режима работы одного из ее элементов или параметров окружающей среды;

§ известность взаимных связей между параметрами, которые подчиняются математическим закономерностям из физики, теории тепломассобмена, термодинамики, гидравлики, экономики и др. наук;

§ высокой доли топливо - энергетических затрат в структуре стоимости конечного продукта (до 80%);

§ невозможность изменения способа транспортировки;

§ небольшое количество возможных вариантов маршрута транспортировки;

§ большое количество параметров, которые необходимо учитывать при принятии эффективного управленческого решения.

Достижение соблюдения всех принципов логистики в ЛГС невозможно без учета перечисленных их особенностей.

Высокая доля топливо - энергетических затрат в структуре стоимости конечного продукта указывает на важный источник повышения эффективности работы ЛГС – их экономия.

Для обеспечения максимальной эффективности ЛГС необходимо собирать и обрабатывать большое количество информации. Это непростая задача.

Например, опыт реализации системы логистического распределения нагрузки на оборудование КЦ (см. ниже Load Sharing System – система логистического распределения нагрузки на оборудование КЦ) показал, что для этой цели необходимо собирать и обрабатывать в режиме реального времени несколько сотен параметров, количество которых зависит от количества оборудования. Среди этих параметров имеются как непосредственно измеренные величины (температуры, давления, расходы, обороты и т.п.), так и реальные характеристики конкретного оборудования, которые определяют затраты на функционирование каждого из них в зависимости от выбранного режима работы.

Опыт реализации системы логистического распределения объемов газа по скважинам ПХГ (см. ниже Volume Sharing System – система логистического распределения объемов по скважинам ПХГ или газового промысла) показал, что для этой цели необходимо собирать и обрабатывать в режиме реального времени несколько тысяч параметров, количество которых зависит от количества скважин, видов применяемых технологических процессов и оборудования. Среди этих параметров имеются как непосредственно измеренные величины (температуры, давления, расходы и т.п.), так и реальные геологические характеристики скважин и их шлейфов, которые определяют эффективность функционирования каждой из них в зависимости от выбранного режима работы.

Моделирование логистического управления широкомасштабных сетей газопроводов показало, что для логистического сочетания режимов работы всего оборудования участка газопровода на уровне ЛПУ, которое может включать в себя несколько компрессорных станций, необходимо в режиме реального времени постоянно собирать и обрабатывать до 30000 параметров. Если же требуется рассчитать логистическое сочетание режимов работы нескольких ЛПУ, то потребуется собирать и обрабатывать количество параметров в несколько раз больше. Естественно, что физические возможности персонала соответствующих подразделений не в состоянии учесть все эти параметры, даже если они будут предоставляться на рабочие места в режиме реального времени и в самой удобной форме.

Задача осложняется значительным удалением элементов ЛГС друг от друга и не одновременным изменением параметров режимов их работы от одного и того же возмущения, вызванного изменениями во внешней среде (например, изменением потребления газа потребителем и т.п.) или внутренними событиями (например, включение или выключение ГПА или другого оборудования и т.п.).

Таким образом, величина затрат на функционирование ЛГС в одних и тех же условиях эксплуатации может быть различной и существенно зависит от заданного персоналом сочетания режимов работы технологического оборудования, выработанных и осуществленных управляющих воздействий.

Поэтому сочетание режимов работы всего оборудования и каждое управляющее воздействие для ЛГС должны:

быть разработаны с учетом конкретных параметров окружающей среды и реальных характеристик оборудования,

уделять особое внимание экономии топливо – энергетических ресурсов,

вырабатываться непрерывно в режиме реального времени,

обеспечивать безопасность и экологичность ЛГС,

быть разработаны с использованием соответствующей методологии и научной базы,

учитывать большое расстояние между элементами ЛГС,

уменьшить количество информации, которую должен принимать во внимание персонал ЛГС для выработки и осуществления управляющего воздействия,

учитывать взаимное влияние элементов ЛГС друг на друга вследствие наличия жесткой механической и режимной связи их между собой в единую систему и др.

Все перечисленные проблемы могут быть решены известными логистическими средствами.

Методологический аппарат логистики газа.

Выше было показано, что особенности газовых потоков и ЛГС обуславливают необходимость применять для выработки в них логистических управляющих решений, кроме системного анализа, кибернетического похода, исследования операций и экономико-математического моделирования, применяемые в традиционной логистике, естественные и технические науки.

Поэтому персонал ЛГС должен владеть знаниями из соответствующих наук и применять их в управляющих воздействиях. Рассмотрим подробнее каждый из упомянутых классов наук.

Экономико-математические основы логистики газа

Как следует из определения логистики газа как науки, одним из объектов ее исследования является управление финансовыми потоками в газовой сфере. Поэтому, как и в традиционной логистике, теоретические и практические исследования и разработки в области логистики базируются на методологиях системного анализа, кибернетического подхода, исследования операций и экономико-математического моделирования.

К экономическим наукам, применяемым в логистике газа, относятся бухгалтерский учет, маркетинг, финансы, экономика добычи, подземного хранения, транспорта газа и др. Выработка логистического управляющего воздействия должна быть основана на правильном формировании цен, расчете ренты, издержек, прибыли и экономической эффективности.

Для выработки логистического управляющего воздействия необходимо применять методы нахождения экстремума функций многих переменных, рассчитывать на их основе логистические характеристики ЛГС, параметры ее текущего, прогнозируемого и переходного режимов работы.

Информационные основы логистики газа

Информация в логистике газа имеет такое же значение, какое она имеет в традиционной логистике. Для исследования и проектирования информационных потоков в логистике газа могут быть применены те же методы, которые применяются в традиционной логистике: графический, сетевого моделирования, графоаналитический, графов типа «дерева», функционально-операционного анализа, модуль-метод, матричного моделирования, семнотического анализа, схем информационных связей и др.

Системы, автоматизирующие логистические информационные процессы в ЛГС называют по-разному. Перечень известных комплексов моделирования и оптимизации режимов работы при транспорте газа по газопроводам представлен в таблице 1.

Таблица 1

В других сферах логистики газа применяют другие системы управления, аналогичные применяемым в традиционных ЛС: автоматизированные системы управления (АСУ), информационные системы управления (ИСУ), интегрированные информационные системы (ИИС), корпоративные информационные системы (КИС), Material Requirement Planning/Manufacturing Resource Planning (MRP/MRP II) – Планирование Потребности в Материалах/Планирование Производственных Ресурсов, Enterprise Resource Planning (ERP) – Планирование Ресурсов Предприятия, Customer Synchronized Resource Planning (CSRP) - Планирование Ресурсов Синхронно с Заказчиком и Chain Supply Management (CSM) – Управление Снабжением по Цепи.

Наличие большого количества названий и типов информационных вычислительных систем для ЛГС объясняется большим разнообразием логистических активностей и сфер применения информационных технологий в них (добыча, транспорт, хранение, контракты, бухгалтерский учет, сбыт и т.п.), их разработчиков, концепций и отсутствием набора типовых требований к ним.

Если принять, что основной деятельностью любой газовой компании является логистика газа, то совершенство каждой информационной системы должно определяться тем, насколько она обеспечивает соблюдение принципов логистики газа, которые, в свою очередь, определяются свойствами потока газа, спецификой и целями ЛГС.

Каждая из используемых в настоящее время информационных систем уже в той или иной мере выполняет значительный перечень логистических функций и обеспечивает соблюдение значительного количества принципов логистики. Они ориентированы на действующую систему управления, на регламентированные в ней состав и иерархию задач, потоков информации и команд. Кроме того, на их создание были потрачены значительные средства, они находятся в состоянии постоянного совершенствования и, в конце концов, могут быть развиты таким образом, чтобы полностью обеспечить выполнение всех известных принципов логистики газа.

На сегодняшний день основными научными проблемами логистики газа являются унификация терминологии, принципов и требований к ЛИС в ЛГС. Их решение позволит унифицировать подсистемы ЛИС, сравнивать их качество, заимствовать наиболее удачные разработки и объединять их между собой в еще более крупные системы. Именно такие задачи стоят, например, перед разработчиками Отраслевой интегрированной информационно-управляющей системы (ОИИУС) ОАО Газпром.