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Improving the world through engineering
Produced by:
기계공학자회(영국)
석유가스산업에서의 시스템공학 필요
THE NECESSITY FOR
SYSTEMS ENGINEERING
WITHIN THE OIL AND GAS
INDUSTRY.
기계공학자회의 고위 석유가스기술활동 위원회
The Upstream Oil and Gas Technical
Activity Committee of the Institution
of Mechanical Engineers
Published October 2018.
Design: teamkaroshi.com
Dr Simon Rees
Chair, Upstream Oil and Gas Technical
Activity Committee, IMechE
이 보고서는 교육, 에너지, 환경, 보건, 제조 및 운송에 관한
기관의 전략적 주제와 '공학을 통한 세계 개선'이라는 비전의
맥락에서 작성되었습니다.
시스템엔지니어링(또는 시스템공학)은 석유 및 가
스 부문에 보다 효율적이고 비용 효과적인 산업을
제공 할 수있는 기회를 제공함과 동시에 제품주
기, 공급망, 규제기관 및 향후 기술격차의 서로
다른 부분 간의 상호 의존성 및 관계를 보다 잘 이
해할 수 있도록 합니다.
02
EXECUTIVE
SUMMARY
08
THE RELEVANCE
AND BENEFITS
OF SYSTEMS
ENGINEERING
30
REFERENCES
23
NECESSARY
COMPETENCIES
03
DEFINITIONS
11
A DEFINITION
OF SYSTEMS
ENGINEERING
FOR OIL AND GAS
26
NEXT STEPS
04
INTRODUCTION
17
EXAMPLES
OF SYSTEMS
ENGINEERING
APPLICATIONS
29
CONCLUSIONS
CONTENTS
02 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
요 약
EXECUTIVE
SUMMARY
현재 항공우주 분야에서 시작되어 철도, 방위 및 기타 자본 집
약 산업에 채택되어 많은 산업 분야에서 일상적으로 성공적으
로 사용되고 있습니다. 규정에 대한 인식이 커지고 있으며 현
재 많은 대학이 시스템 공학 모듈 또는 코스 제공 기술에 대한
수요 변화를 반영합니다.
그러나 시스템공학은 잠재적 이익의 인식에도 불구하고 석유
및 가스 산업에 널리 채택되지 못했습니다. 석유 및 가스 산업
에 적용 할수 있는 접근법을 확인하기 위한 적절한 자료의 부
족을 포함하여 많은 이유가 설명되었습니다.
연구, 업계 고용주와 직원이 필요로하는 필수 역량에 대해 논의
하고 석유 및 가스 산업에서 시스템공학 적용을 위한 추가 개발
영역을 조사합니다.
이 보고서는 석유 및 가스에 대한 시스템공학 접근법의 적용
가능성을 조사합니다
산업. 석유가스 산업 내에서 사용하기위한 시스템 공학의 정의
는 시스템공학 전문기구인 국제시스템협의회(INCOSE)가 제
공한 지침을 평가하고 적용함으로써 저으이됩니다. 예시를 더
하여 석유 및 가스 시스템공학의 적용을 살펴봅니다.
시스템공학혹은 시스템엔지니어링 또는 체계공학)은 위험을
최소화하고 주어진 지출에 대한 품질을 최대화하기 위해
엔지니어링 프로젝트 방법론을 공식화하는 효과적인 방법
으로 나타났습니다
DEFINITIONS
Term	 Explanation
	
	 		
	
	
	
	
	
03imeche.org/energy
다음용어정의들이 본문에 사용되었습니다.
MCDA
OPEX
CAPEX
FMECA
INCOSE
자본지출 Capital Expenditure
고장유형 및 심각도 분석 Failure Mode, Effects and Criticality Analysis
국제시스템공학협회, The International Council on Systems Engineering
다기준의사결정분석Multi-Criteria Decision Analysis
운용지출, Operational Expenditure
04 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
다음 주제가 논의됩니다.
• 시스템공학 소개
• 잠재적 이점
시스템공학은 무엇인가?
WHAT IS SYSTEMS
ENGINEERING?
소 개
INTRODUCTION
• 적합한 역량 구조
• 산업계를 위한 다음 단계
철학적으로 이것은 독립적인(stand-alone) 신뢰성 분석을 수행하거
나 유지관리 검토를 수행하는 것과는 매우 다르며 다른 도구를 사용
하는 다른 사고방식이 필요합니다. 이것은 오랫동안 시스템공학이 표
준 관행으로 채택된 산업에서 인정 받아 왔으며 엔지니어의 초기 단
계에서 엔지니어에게 가르쳐졌습니다.
미국의 아폴로프로그램은 달에 우주선을 보냈습니다.
동일한 임무를 위해 설계된 소련 N-1 로켓은 버려지기
전에 발사대에서 4번 폭발했다. 한 가지 차이점은
NASA가 시스템 엔지니어링 원칙을 조기에 채택한 것
으로, 시스템엔지니어가 프로젝트 수명주기의 모든 부
분을 감독한다는 점입니다. 오늘날에도 NASA 시스템
공학 핸드북은 모든 분야의 필수도서입니다
• 석유가스 산업내에서의 현재의 이해 수준
이 보고서는 업계의 요구사항을 완벽하게 다루지는 못하며 여
전히 해야 할 일이 많다는 점에 유의하십시오. 시스템엔지니
어링 접근 방식은 문화적 변화뿐만 아니라 조직변화가 필요
한 새로운 사고방식을 나타냅니다. 그러나 잠재적 이익은 상
당합니다.
모든 주요 엔지니어링 프로젝트는 시스템 또는 심지어 복합시스템 -
복합적이고 상호 의존적인 구조물 기능. 해양 석유플랫폼에는 물리
적 시스템 자체, 프로세스 시스템, 해저 요소, 제어 시스템 등 수많은
시스템이 있습니다.
이 보고서의 목적은 오랫 동안 석유가스 산업의 필요성으로 인
식되어 온 것을 향상시키기 위한 것입니다 : 석유관리, 가스자
산 및 장비를 설계하는 보다 효율적이고 비용효과적인 방법론
인 시스템공학 접근법
계측장비, 숙박시설, 안전 시스템 및 더 많은 것들; 순전히 전체 어셈
블리가 시스템으로 간주 될 수 있도록 시스템의 이러한 개별 요소는
다른 시스템과의 인터페이스가 있는 시스템이며 개념 및 설계 단계에
서 신중하게 관리해야한다는 것이 오랫동안 이해되어 왔습니다. 이것
은 시스템공학이 산업계 내에서 빈약하게 적용되는 이유 중 하 나입
니다. 다양한 시스템을 설계하고 인터페이스를 관리하는 능력이 이
미 시스템공학을 구성하고 있다는 큰 믿음이 있습니다. 이 보고서
는 그것을 논하도록 하겠습니다.
진정한 시스템공학 접근법은 자산(asset)이 공간뿐만 아니라 시간을
고려하여 설계되어야 한다는 것을 요구합니다. 개념에서 폐기 에 이르
기까지 모든 존재하는 단계가 다루어져야하며, 어떻게 운영되 어야 하
는지에 대한 세부적인 고려를 포함해야하며, 유지보수, 업그레 이드,
재활용 및 폐기. 이러한 측면을 고려해야 할뿐만 아니라 궁극적 인 목
적을 가진 물리적 디자인, 소유비용의 최소화, 투자수익의 극대화 와
함께 최적화해야합니다.
Systems
Engineering
05imeche.org/energy
Figure 1: 시스템공학 개요(Systems Engineering Overview)
단계적 개발
Development
Phasing
기준선
Baselines
수명주기 계획
Life Cycle
PlanningSE관리
Systems
Engineering
Management
SE절차
Systems
Engineering
Process 통합팀
Integrated
Teams
수명주기 통합
Life Cycle
Integration
아마도 매우 단순하지만, 그림 1은 시스템의 전체 (및 하위 시
스템) 수명을 다루기 위해 시설의 모든 측면을 완벽하게 통합
한 합리적인 개요를 제공합니다. 운영 또는 비즈니스 요구 사
항을 이해하는 것으로 시작하여 운영, 가용성, 안정성 유지 관
리, 물류, 교육, 인프라 등 모든 측면을 통합하기 위해 성장하
고 있습니다.. 실제로 시장 가격 정보의 현재 및 예상 변형을
사용하여 장기간의 고민이 필요합니다.
종종 무시되는 운영 및 라이프사이클지원 비용의 중요성에 대
한 인식은 일반적으로 시스템공학을 단순히 시스템을 엔지
니어링(engineering a system)하는 것과 구별합니다. 그
림 1에서 매우 간결하게 설명됩니다
06 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
"우리는 오래된 아이디어로 새로운 장소에서 기름을 발견합니
다. 때로는 새로운 생각으로 오래된 장소에서 기름을 발견하지
만, 오래된 생각으로 오래된 장소에서는 기름을 거의 발견하지
않습니다. "
그 해 말에 펌프가 고장 났고 대체품을 찾다가 거의 3 개월 동
안 생산이 중단되었습니다. 이 위험을 평가할 분석은 완료되지
않았습니다.
추진력
DRIVING FORCE
이것은 Parke ADickey가 석유 및 가스 업계에서 시스템 개선
및 자산 재개발 시장의 동인 중 하나에 대한 통찰력을 제공하기
위해 많이 사용하는 표현입니다. 석유 및 가스 매장량의 파악,
접근, 유지 및 퇴역, 기술 개발에 대한 관심, 그리고 기술 개발
에 대한 비판적 접근 방식이 점점 더 어려워 질수록 그럴 가능
성은 희박하다.
이 과정의 예는 영국 대륙붕 (UKCS)에서 찾을 수 있습니
다. 영국의 에너지방정식의 일부로서 지역의 중요성을 포
함하여 이 지역의 주요 인자(driver)가 많이 있습니다.
따라서 UKCS 분지의 지속적인 개발을 보장하는 것이 영국의 관
심사이다. 이 지역에서 주요 매장량이 발견될 것으로 예상되지 않
기 때문에 소형 포켓을 사용해야하며 양도가 가능한 기술 개발이
필요합니다. 자본 비용을 주시하지 않고 전체 수명주기를 설계하고
운영 비용을 최소화하는 것이 장기 해결책의 필수 요소가 될 수 있
는 혁신과 기술로 이 지역의 경제적 수명을 연장시킬 것이라는 이
유가 있습니다.
이 솔루션을 실현하는 데 필요한 중요한 원동력은 신규 및 업
그레이드 된 시설에 대한 자본 비용 절감, 수명주기 비용 감
소, 새로운 장비, 시스템 및 프로세스 개발입니다
이를 위해, 이러한 요인을 설계, 적용 및 통합하는 강력한 방
법의 개발 역시 똑같이 중요합니다.
분지는 성숙한 상태이며, 1999/2000년 경에 최대 생산량에
도달 했음에도 불구하고 많은 기존 자산의 수명을 연장하기 위
해 할 수 있는 일은 여전히 많습니다. 자산의 수명을 연장 할 수
있는 능력은 또한 매우 비싼 해체 비용을 방어하여 추가적인 인
센티브를 제공합니다.
소규모 운영 업체가 북해 FPSO를 인수하고 모든 회전
장비에 대한 신뢰성 평가를 의뢰했습니다. 책임엔지니어
는 물분사 펌프라는 하나의 항목을 주요 관심사로 확인했
습니다. 실패의 역사는 없지만 생산에 결정적 이었기 때문
에 2 백만 파운드의 비용으로 예비 부품을 구입하는 것이
좋습니다. 요청이 거절되었습니다.
07imeche.org/energy
기존 자산에의 적용
APPLICATION TO
EXISTING ASSETS
시스템공학 원칙은 원래 설계되지 않은 현존(legacy) 자산에도
적용될 수 있습니다.
그 접근법에 특히 설계에 사용되는 운영 지원 최적화 도구는 일
련의 원하는 요구 사항을 지정하고 시스템을 모델링한 다음 요
구사항을 가장 잘 충족시키는 방식을 선택하는 동일한 방식을
적용하여 기존 장비에도 사용할 수 있습니다. 기존 자산은 알려
진 운영 데이터로부터 이익을 얻습니다.이 보고서의 뒷부분에
제시된 사례 중 일부는 접근 방식이 성공적으로 적용된 방법을
보여줍니다.
08 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
5. 석유 및 가스 산업 분야의 프로젝트에 적용한다면
시스템 엔지니어링 접근법이 얼마나 유익합니까?
응답은 "전혀 아님", "부족하게", "보통", "잘" 및 "우수하게"
범위가 있는 객관식이었습니다. 또한 응답자는 "시스템 접근
방식에서 인식하는 모든 이점 또는 단점을 제공하십시오"라
는 질문에 대한 서면 응답을 요청했습니다.
이 설문 조사는 운영 회사의 고위 간부, 시스템 방법론 구현
전문가 등 다양한 배경에 이르기까지 업계 관계자와의 상세
한 인터뷰를 통해 뒷받침되었습니다. 이 연구 결과는 이 보
고서를 통해 참조됩니다
산업계 조사
INDUSTRY SURVEY
시스템공학의 관련성과 이점
THE RELEVANCE AND
BENEFITS OF SYSTEMS
ENGINEERING
6. 시스템 엔지니어링 접근법을 적용하기 위해 개발 시간
또는 비용이 얼마나 증가할 것으로 생각하십니까?
3. 핵심 이해관계자 (고객, 엔지니어 및 관리팀)가 제공
한 제품에 평균적으로 얼마나 만족합니까?
4. 시간, 비용 및 올바른 수준의 품질로 프로젝트가 전달되
는 빈도는?
시스템공학은 오랫동안 석유가스 업계의 일부 사람들이 새로운
제품이나 개발중인 제품의 사양, 설계 및 구현을 위한 도구로 간
주되어 왔습니다. 그러나 시스템 공학에 대한 태도는 주요 이점
의 핵심 접근방식에서부터 제한된 매출 흐름 내에서 특정 솔루
션을 과도하게 최적화합니다.
석유가스 산업에서 시스템공학이 어떻게 인식되는지 더 잘
이해하기 위해 조사가 수행되었습니다. IMechE Upstream
Oil & Gas TAG 회원들이 온라인 연락처를 통해 온라인 설
문지를 작성했습니다. 59개의 완전한 답변이 다음 질문에 에
대해 제출됐습니다.
1. 귀하의 직장에서 시스템 공학이 얼마나 잘 이해되고
있다고 생각하십니까?
2. 현재의 작업이 시스템공학 접근 방식과 얼마나 밀접한
관련이 있는가? (여러 피드백 루프에서 시스템 공학의
7 단계에 따라 문제를 기술하고, 대안을 조사하고,
시스템을 모델화 하고, 통합하고, 실행하고, 평가하고,
재평가)
Not at all
Poorly
Averagely
Well
Excellently
Not at all
Quite closely
In essence
Quite closely
Very closely
3%
5%
35%
35%
35%
5%
13%
40%
43%
09imeche.org/energy
첫 번째 조사 질문의 결과는 아래 그림 2와 같습니다.
그림 2는 시스템공학의 인식된 현재 이해와 그 이점에 대한
개요를 제공합니다. 그것은 다음과 같습니다 :
• 이러한 이해를 발전시킴으로써 얻는 이익은 크다.
"이 접근법은 석유 및 가스 응용 분야의 복잡성에 더 잘 부응
할 수 있도록 맞춤화 될 수 있는가?"
석유 및 가스 산업 분야의 프로젝트에 적용한다면 시스템공학접근법이 얼마나
유익합니까?
Figure 2: 시스템 공학에 대한 지각된 현재의 이해와 인식된 이점의 비교
귀하의 작업장에서 시스템 공학이 얼마나 잘 이해되고 있다고
생각하십니까?
산업계 태도
INDUSTRY ATTITUDES
• "하나의 응용 프로그램에 최적화되지 않고 다양한 응용
프로그램을 파악하고 이에 따라 기술을 개발하는 접근 방
식이 필요합니다."
• "기존 시스템이 새로운 애플리케이션에서 적절히 기능할
수 있도록 최소한의 변경 사항을 신속하게 파악할 수있는 접
근 방식이 필요합니다."
• 많은 사람들은 시스템공학이 업계에서 잘 이해되고
있다고 생각하지 않습니다
주요 인력이 수명주기 비용을 거의 고려하지 않고 가능한 가
장 낮은 자본 비용으로 설비를 설계하는 것에 대한 우려로
회자되는 많은 논의가 산업인력 전반에 걸쳐 이루어졌습니
다. 2014 년 유가가 추락한 이후 이 수치가 높아져 저비용
설계 (CRINE 시대와 유사)가 재현되었습니다. 실제로 프
로젝트 관리자는 OPEX 비용이 자본 예산 내에서 프로젝트
를 수행하는 데 주력하기 때문에 고려하지 않는 경우가 종종
있습니다.
이에 더하여, 석유 및 가스 업계의 많은 사람들은 현재 엔지니
어링 설계 및 적용에 대한 그들의 접근 방식에 대한 이슈를 보
고 있습니다. 표시된 문제는 세 가지 주요 측면에서 자주 발생
합니다.
• "나는 작동중인 프로젝트 및 장비가 심각한 지연, 재설계,
실패 및 고비용 퇴역을 보았다. 그 중 대다수가 거친 시스템공
학 접근법을 통합하기 위해 실행되었습니다 - 더 큰 그림 을 보
는 접근 방식이 필요합니다
다양한 응용 분야의 시장 요구 기술과 다양한 유정(well) 위치
및 추출 방법론을 충족시키기 위해서는 시스템공학을 보다
명확하게 적용해야 합니다. 이 보고서에서 자세히 설명했듯이
시스템공학은 시스템요구사항을 이해하고 우선 순위를 지
정하고 소통하는 문제, 그것의 분류방법을 제공할 수 있습
니다. 궁극적으로, 이는 더 많은 수익원을 확보 할수 있는 개
발 기술의 다양화와 모든 이해관계자의 열망에 최적화된 시
스템의 제공을 촉진할 수 있습니다.
10 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
질문에 대한 짧은 대답은 의심의 여지없이 '예'입니다. 수명주
기 비용에 대한 관심이 제한되어 있는 새로운 시설 및 업그레
이드로 프로젝트별 접근 방식이 취해지고 있음을 감안할 때
상당한 문화적 변화가 필요합니다.
• 셋째, 새로운 애플리케이션을 충족시키기 위해 최소한의 시
스템 변경사항 식별을 지원하는 접근법이 분명히 필요합니다.
새로운 응용프로그램에 제품을 효율적으로 적용하려는 열망으
로 인해 예기치 않게 많은 문제가 발생하여 모든 산업 분야에
적용됩니다. 이것은 모든 변경 관리팀의 주요 관심사이며, 솔
루션을 구현하는 것이 더 어렵고 비용이 많이 드는 제품을 사용
하기 전까지는 많은 쟁점이 발견되지 않는다는 사실을 잘 알고
있습니다.
설문 조사 및 인터뷰 프로그램을 통해 시스템공학 접근법을
적용하는 데 일부 제약이 있음을 분명히 했습니다. 제약의
대부분은 다음 세 가지 경우에 해결 될 수 있습니다.
• 첫째, 엔지니어 및 프로젝트 책임자가 개발 시스템의 첫 번
째 응용 프로그램을 넘어서 보다 광범위한 잠재 응용 프로그
램을 고려할 수있는 방법이 필요합니다.
시스템공학 접근법은 잠재적인 시스템 운영 매개 변수를
식 별 할수 있는 구조화되고 확인 가능한 방법을 제공합니
다.
이는 문제 진술서에서 식별된 운영 특성의 확산을 해결 할
수 있는 제한된 범위의 설계 대안을 진행, 모델링 및 검토하
기 위해 설계팀을 지원합니다. 모든 필수 시스템 요구사항
이 충족되면 시스템 성능에 대한 바람직한 요구사항을 고려
할 수 있으며 시스템의 잠재적 작동 매개변수에 대한 지식을
충분히 습득 할 수 있습니다
• 둘째, 모든 이해 관계자의 요구 사항을 통합하여 보다 큰
그 림을 파악할 수있는 접근방식이 필요합니다. 위에서 설명
한 시스템공학 접근 방식은 모든 범위의 이해 관계자 요구사
항을 포착하기 위한 프레임워크를 제공합니다. 또한, 다기준
의사결정분석과 결합하여 바람직한 요구사항의 상대적인 중
요성을 평가함으로써 최적의 설계를 식별 할 수 있습니다. 이
렇게하면 더 큰 그림을 파악 할 수 있을뿐만 아니라 설계를 최
적화 할 수 있습니다.
시스템공학 접근법의 모델링 및 통합 단계에 대한 적절한 투자
는 문제의 식별을 '왼쪽으로 이동'시키는 것으로 나타났습니다.
즉, 문제가 발견되어 초기단계에서 처리되어 관련 비용 혜택을
얻었음을 의미합니다. 그러나 최소한의 시스템 변경을 식별하
기 위한 최적의 방법은 구조화되고 감사(auditable) 가능한 시
스템공학 방식을 사용하여 설계된 제품에서 작업 하는 것입니
다. 물론 이것은 현재 주어진 제품에 대해서는 달성 할 수 없지
만, 문서의 필수 및 바람직한 요구 사항에 대한 통제된 검토 및
개발은 동일한 변경을 통해 후속 제품의 상세한 변경사항의 심
문 및 재평가를 모델링을 통해 허용합니다.
원래 제품의 모델링 및 운영(in-service) 성능이 알려짐에 따라
새로운 시스템 측면을 보다 안정적으로 통합 할 수 있고 새로운
모델링 결과를 적절히 조정할 수 있으므로 새로운 제품에 대한
교육을 받은 평가가 새로운 세트 요구사항을 만들 수 있습니다.
따라서, 변화의 영향 (좋은 측면과 나쁜 측면 모두)은 설계의 초
기단계에서 더 쉽게 이해 될 수 있습니다. 따라서 '최소변화
(minimum change)' 옵션은 관련 영향과 함께 더 잘 고려 될
수 있습니다
위에서 논의 된 세 가지 사례에서 시스템공학 접근법의 이점
은 일관되게 적용될 때 프로젝트마다 다를 수 있습니다.
imeche.org/energy
	
	
	
11
1. 미리 지정된 프로세스와 순차적 프로세스는 설계가 시작
되기 전에 필요한 기능을 알고 개발 프로세스 중에 기능 업
그레이드가 필요없는 경우에 적합합니다.
2. 진화 및 동시적 프로세스는 초기 운영 기능이 달성 될 때 사
용되며 업그레이드는 초기 운영 단계의 결과에 따라 구현됩니
다.
석유가스산업을 위한 SE 정의
A DEFINITION OF
SYSTEMS ENGINEERING
FOR OIL AND GAS
시스템 수명주기 모델
SYSTEMS LIFE CYCLE MODELS
시스템 접근법이 석유 및 가스 프로젝트에 도움이 된다고 받아
들여지면 어떻게 구현되어야하며 현재의 관행과의 차이점은 무
엇입니까? 이 섹션에서는 INCOSE [1]에서 정의한 정의와 방
법을 조정하여 석유 및 가스 산업에 맞는 정의를 작성합니다.
설계 단계에서 시스템공학에 대한 모든 접근법을 지원하는
것은 프로젝트 개발 라이프 사이클의 개념입니다. 매우 다
양한 종류가 있으며, Systems Engineering Body of
Knowledge [2]는 이들을 세 가지 범주로 나눕니 다:
3. 대인 관계(interpersonal) 및 비제약(unconstrained) 프
로세스는 시스템이 지속적인 개발 및 개선 상태에 있을때 사
용됩니다
그러나 일부 석유 및 가스 프로젝트에는 초기 운영단계가 포
함되어 있으며 이러한 상황에서는 아래에 설명된 모델이 적절
하지 않을 수 있음에 유의해야합니다.
마지막 모델 클래스는 운영 환경을 지속적으로 변경하는 전자 또
는 소프트웨어 시스템에 가장 적합합니다. 대규모 자본 프로젝트
는 일반적으로 설계 노력이 시작되기 전에 요구 사항이 지정되
는 첫 번째 방법을 따르며이 보고서는 이러한 유형의 모델에 중점
을 둡니다.
THE V-MODEL
Flowdown
requirements
Transition
products
Flowdown
requirements
Transition
products
According to
According to
According to
12 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
Figure 3: 미국 국방부에 의해 구현된 V- 모델
시스템 수준 최종 제품 사양,
검증 및 확인(V&V) 계획 생성
서브시스템 수준 최종 제품 사양,
검증 및 확인(V&V) 계획 생성
최하위수준 최종 제품 사양, 검증
및 확인(V&V) 계획 생성
하위수준 최종 제품 사양, 검
증 및 확인(V&V) 계획 생성
최하위 수준의 최종 제품 구현 및
검증 및 검증
차기 수준의 최종 제품을 조립 및
통합, 검증 및 검증
시스템 수준의 최종 제품을 조립
및 통합, 검증 및 검증
하위 수준의 최종 제품을 조립 및 통
합, 검증 및 검증
미리 지정된 시나리오에 대한 고전적인 시스템 수명주기 모델은
다양한 형태로 존재하며 수많은 표준에 명시된 V- 모델입니다.
본질적으로 V의 두 팔은 왼쪽에 스펙이 있고 오른쪽에 검증이
있으며, 설계가 성숙 해짐에 따라 점진적으로 결합됩니다.
시스템공학은 시스템의 전체 수명주기 동안 고객 및 이해관계
자의 요구가 고품질, 신뢰할 수 있고 비용 효율적이며 일정
준수 방식으로 충족되도록하기 위해 학제 간 프로세스를 만들
고 실행하는 엔지니어링 분야입니다.
Figure 4: The Systems Engineering ‘SIMILAR’ process
Investigate
Alternatives
Re-evaluate
Re-evaluate
Re-evaluate
Re-evaluate
Re-evaluate
Re-evaluate
Model the
System
Integrate
Launch
the System
Customer
Needs
Outputs
Assess
Performance
State the
Problem
13imeche.org/energy
아래에서 자세히 설명하는 또 다른 예는 7 단계
SIMILAR 프로세스입니다 [3]. 이는 V-process이기도
하므로 모든 단계에서 요구 사항과 비교하여 설계의 효율
성을 재평가합니다.
이 프로세스는 다른 것으로 보일 수 없습니다.
오늘날 업계에서 일상적으로 수행되는 FEED 이전 옵션
연구 및 프로젝트 단계 게이트 프로세스에 대한 정보를 제
공합니다. 그러나 시스템 접근법에는 중요한 차이점이 있
습니다. 자산 수명주기의 모든 단계가 이 프로세스 내에서
고려됩니다.
14 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
문제저의, Problem Statement
가장 간단한 형태로 : 무엇을 해야 합니까?
시스템의 실제 작업이 무엇인지 식별하는 기술이 있으며,이 문
제 정의에서 파생 된 요구사항이 실제로 문제의 성격을 반영
할 수 있도록 신중하게 고려해야합니다. 예를 들면 시스템 작
동의 결과 및 원하는 결과를 달성해야하는 환경 범위의 확인을
포함 할 수 있습니다.
예를 들어, 파이프 라인의 범람을 위한 시스템이 작동해야
하 는 깊이는 어느 정도입니까? 시스템의 최대 크기는 어떤
위 치로 배송 될 수 있습니까? 언제까지 시스템이 작동해야
합니까? 어떻게 검사하고 유지 관리합니까? 그것이 어디에
두드려 질 수 있습니까? 어떻게 제거 될까요? 이러한 정보
는 모두 문제정의의 일부를 구성 할 수 있습니다.
시스템의 설계, 제조, 운영, 유지 보수 및 폐기에 대한 요구 사항
은 이 문제정의에서 도출되므로 최종 사용자, 운영자, 제조업
체, 유지 보수자를 포함하여 실행 가능한 이해 관계자 풀을 고려
하는 것이 중요합니다 , 공급자, 취득자, 소유자, 규제 기관, 피
해자, 후원자 및 기타. 해양 오일 플랫폼과 같은 복잡한 시스템
에는 성능 요구뿐만 아니라 유지 보수, 수리 및 폐기에 대한 기
준을 제시하는 수천 가지의 요구 사항이있을 수 있습니다.
의무적이고 바람직한 요구 사항에 대한 논의는 시스템의 개
념을 규정 할 수 있어야한다. 시스템이 목적에 부합하는지
확인하려면 필수 요구사항을 충족해야합니다. 바람직한 요
구 사항은 모든 이해 관계자의 욕구에 최적화된 시스템을
형성하기 위해 상쇄되고 균형을 이룹니다. 개발 기술의 이전
가능성에 대한 이전의 논의와 관련하여,이 절충안이 취하기
시작하는 것은 바람직한 요구 사항 내에있다. 시스템의 운영
환경을 확대하는 영향에 대한 공정한 평가를 이해할 수 있습
니다.
대안 검토, Investigate Alternatives
대안은 설계의 모든 단계에서 식별 될 수 있습니다. 여기에는 대
규모 시스템 재설계가 필요한 다른 기술을 통해 문제에 접근하는
개념적 대안이나 설계 측면을 최적화하거나 적용 가능성을 확장
할 수있는 수정이 포함될 수 있습니다.
예를 들어, 기존의 오일 분리 단위가 존재합니까? 이 접근
법은 새로운 응용 프로그램에 유효합니까? 이렇게하면 선
행 비용은 줄어들 수 있지만 개발, 보증 및 시간 척도 지연
을 고려할 때 신기술을 사용하면 보다 효율적인 설계로 수
익성이 향상됩니까?
하향식 개념 개발과 문제 지향적 개념 개발을 포함하여 설계
및 개념 대안을 고려하기위한 많은 접근법이 있습니다. 그러나
대부분의 상황에서 다른 바람직한 요구사항과 상충하는 바람
직한 요구 사항이 존재합니다. 다른 이해 관계자가 식별한 우
선 순위에 가중치를 부여하는 방법이 즉시 명백하지 않습니다.
그러나 바람직한 요구 사항에 가중치를 두는 구조화된 방법이
존재합니다. 일반적인 접근 방식은 의사 결정이 이루어지고 더
많은 데이터가 사용 가능하게 되면서 반복적으로 수행되는 분
석 계층 구조 프로세스 (AHP)와 같은 MCDA (multi-criteria
decision analysis)의 개발된 형태입니다.
복잡한 시스템의 경우 개념설계에서 상세설계에 이르는 설계
프로세스 전반에 걸쳐 식별 가능한 대안설계가 프로젝트 위험
을 줄이고 문제 설명을 명확하게하며 기술 및 시스템 응용 프
로그램의 혁신과 개발을 허용합니다.
•	 Failure Mode, Effect and Criticality
Analyses (FMECA)
	
	
•	 And so on
15imeche.org/energy
시뮬레이션 기술 및 지표 테스트와 같은 모델링 도구는 서비스 중
또는 '디지털 트윈'데이터 생성 전에 설계 프로세스의 필수 단계
를 수행합니다. 입력 값을 알 수없는 경우 근사 및 민감도 분석을
통해 작업 입력이 완료되기 전에 설계 프로세스를 개발할 수 있습
니다.
단계(stage) 통합은 모든 측면에 걸쳐 있습니다.
물리적 인터페이스에서 기능 인터페이스, 제조, 테스트 및 커
미셔닝 프로세스의 휴먼 인터페이스에 이르기까지 다양한 산
업 표준을 지원합니다. 통합은 모든 관련 이해 관계자 간의
원활한 의사 소통에 달려 있으며 다음과 같은 특징이 있습니
다.
• 신뢰성 설계 옵션
• 기능통합 워크샵
• Reliability, Availability, Maintainability
(RAM) 분석
본질적으로 통합 단계는 다른 모든 단계를 알리기 위해 피드백
이 생성되는 메커니즘입니다.
다른 단계의 시스템 공학과 마찬가지로 시스템을 시작하는 것
은 반복적으로 발생하며 다른 단계를 알리고 개발하기위한 피
드백을 제공합니다.
시스템을 시작하는 것은 엔지니어링 설계 프로세스의 일부로
일반적으로 실행되는 많은 형태를 취합니다. 여기에는 '철새
(iron birds)'또는 다이나믹한 부품이나 소프트웨어 테스트를
위한 물리적인 통합 장비, 개별 서브 시스템 평가를위한 테스트
장비, 최대 시스템 테스트까지 포함될 수 있습니다. 이러한 모
든 시스템 평가는 설계 프로세스를 알려주고 제품이 신뢰성 향
상 곡선의 상위 지점에서 최종 테스트 및 보증을 입력 할 수있
게하여 이해 관계자 만족도 및 고객 신뢰도를 높입니다.
이 단계에서 모델링 관행을 통해 확인된 바람직한 요구
사항 가중치를 확인하고 수락하거나 수정 및 재시도 할
수 있습니다.
시스템 모델링, Model the System
시스템 모델링은 모든 요구사항을 고려하기 위해 다양한 고려
사항과 접근 방법을 필요로합니다. 물리적 아날로그, 분석 방정
식, 기능 흐름도 및 컴퓨터 시뮬레이션과 같은 많은 유형의 시스
템 모델을 사용할 수 있습니다. 좋은 프로젝트 계획은 모든 주요
이해 관계자의 피드백으로 생성되어 모델링의 모든 영역에 필요
한 입력을 식별하고 일정을 계획하는 것입니다.
예를 들어, 천연 가스 발전소에서 추가 연소 챔버의 설계를 고려
하십시오. 알려진 이전 성능 데이터는 구조 장비 및 재료 부품
요구 사항과 같은 개념 장비 및 구성 요소 설계 요구 사항을 알
리고 설계 초점 영역을 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 설계가
진행됨에 따라 국부적인 부하와 열 및 진동 환경이 이해되기 시
작합니다. 따라서 초기 피로 및 열 응력 시뮬레이션을 수정하고
이전 신뢰 구간 및 예상 장비 에너지 소비량을 줄일 수 있습니
다. 신뢰성 예측 및 유지보수 주기를 재평가 할 수 있으며, 이전
에 준수하지 않을 것으로 예상되는 바람직한 요구사항을 고려
할 수 있습니다.
바람직한 단계의 요구사항이 비교되기 시작하고 할당된 가
중치가 이 단계 내에 있습니다. 시스템공학 프로세스 의 모든
단계에서와 마찬가지로이 단계의 결과를 사용하여 프로세스
의 다른 단계에서 내린 결정을 알리고 재평가해야합 니다.
이탈리아 연구는 해양 플랫폼의 각 펌프에 대한 최적의 유
지 관리 모델을 평가하기 위해 시스템공학 모델링 접근법
을 사용했습니다. 신뢰도데이터를 사용하는 것보다 오히려
접근법이 실제로 수행된 이유와 그 이유에 대해 책임있는
해외 인력을 인터뷰했습니다. 이 주관적인 데이터는 모델
에 포함되어있어 어떤 펌프가 계획, 예측, 모니터링 또는
사후 유지 관리 계획을 거쳐야하는지 정확하게 식별했습니
다.
통합, Integrate
• 모든 사람들을위한 빈번한 프로젝트 업데이트
시스템 시작, Launch the System
16 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
성능평가(Assess Performance)
재평가/재설계(Re-evaluate/Redesign)
모든 이전 단계에서 생성된 정보는 석유가스 산업 내 설계 프로
젝트의 많은 예에서 시스템의 재설계 및 재평가에 기여할 수 있
습니다. 이 프로세스는 새로운 정보와 요구 사항을 설명하기 위
해 반응적으로 발생합니다. 기존 또는 이전 프로젝트에서 얻은
교훈, 모델링 결과 또는 테스트 데이터를 설계에 통합 할 수있
게되면 시간과 비용 제약 내에서 충분히 높은 품질의 프로젝트
를 제공 할 수있는 가능성이 높아집니다
성능평가는 설계 프로세스 전반에 걸쳐 커지는 자신감과 함
께 모든 단계에서 이루어집니다. 각 모델링, 통합 및 실행 단
계에서 시스템 검토의 여러 측면을 알릴 수 있는 많은 양의
새 로운 데이터가 생성됩니다. 시스템 성능, 시스템 간 통신,
생산적 합성 및 인간공학 검토를 수행하려면 강력한 데이터
관리가 필수적입니다. 또한 폐기 및 유지 보수에 대한 예측
검토는 기존 자재(material)의 적절한 사용을 통해 수행 될
수 있습니다.
다시 말하지만,이 단계의 핵심은 성능 결과를 모든 관련 이해
관계자에게 명확하게 전달함으로써 설계 진행에 대한 정보에
근거한 결정을 내릴 수 있다는 것입니다.
17imeche.org/energy
근본적으로 불량한 초기 조직구조와 부적절한 고객 지식으로 인
해 원래의 요구 사항 중 하나가 거울지지구조 설계 결함으로 전
파되는 작은 실수가 발생했습니다. NASA는이 프로그램에서 5
가지 주요 학습 내용을 발표했습니다.이 중 상당수는 해양 엔지
니어링 프로젝트에 참여한 모든 사람들에게 친숙 할 것입니다.
• 시스템 통합 : 셔틀을 발사대로 사용하기로 결정했을 때
복잡한 프로그램이 더 많이 만들어졌습니다. 그럼에도 불구
하고 통합 문제는 과소 평가되었다.
• 위험 관리 : NASA는 주계약자를 많이 의지했으며, 다른
말로 핵심 계약자에 의존했습니다. 이것은 위험의 소유권을 위
임했고, 공급망을 통한 위험 관리, 감독 및 품질 보증 절차는
부적절했습니다. 이러한 실패로 인해 거울에 결함이없는 허블
(Hubble)이 출현하게되었습니다.
시스템공학 적용예
EXAMPLES OF SYSTEMS
ENGINEERING APPLICATIONS
허블 우주망원경
THE HUBBLE SPACE TELESCOPE
진정한 시스템공학 접근 방식은 석유가스 산업 분야 에서 아주
드물게 사용되어 좋은 사례를 찾기 어렵습니다. 그러나 몇 가지
예가 접근법의 요소가 적용된 다음 절에서 설명됩니 다. 첫째,
석유 이외의 사례를 살펴 봅니다.
NASA는 항상 모든 좋은 시스템공학 실습의 근원지로 여겨져
왔지만 프로젝트 초기에 작은 실수를 낳았던 시스템공학 실습의
실패로, $ 1,000에 고정되어 놓칠 수 있었고 궁극적으로 수리를
필요로 할 수있었습니다. 10 억 달러의 비용이 소요된다. 이 예
는 매우 극단적이어서 시스템공학 교육 프로그램에 자주 사용됩
니다.
• 이해 관계자 요구사항 정의. 요구사항에 약점이 있을뿐만
아니라 고객으로부터 요구 사항을 얻기위한 메커니즘이 열악
했습니다.
• 계획 : 서로 다른 단계에서 여러 계약자를 사용하면 협
력해야하는 단체 간의 혼란과 심지어 경쟁이 발생했습니
다. 프로젝트 단계 및 책임 계획의 불충분한 계획이 문제
였습니다.
• 라이프 사이클 모델 : NASA보고서를 인용하면 '라이프 사
이클 지원 계획 및 실행은 개념 및 설계 단계를 포함하여 첫날
부터 필수적이어야합니다. '사실 이 요소는 비계획적 복구
임 무와 함께 매우 잘 수행되었지만, 완전히 성공했습니다.
18 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
한국형 표준 경전철시스템
THE STANDARD KOREA
LIGHT TRANSIT SYSTEM
이 다섯 가지 교훈은 요구사항을 파악하는데 실패한 계획, 통
합 및 위험 관리 활동을 통해 생성된 미러 문제를 준수합니다.
복구 할 수있는 디자인을 만든 라이프 사이클 모델링에서 좋
은 작업만이 프로그램을 저장했습니다.
석유가스 플랫폼은 공간상에 없으므로 설계시 실수를 쉽게
교정 할 수 있습니다. 그러나 이 명백한 용이성은 자본 또는
손실된 생산 측면에서 근본적인 오류를 만드는 비용을 가려
서는 안됩니다.
시스템공학에 대한 보다 긍정적인 예는 한국에서 왔는데, 지
방 정부와 중앙 정부가 협력하여 맞춤식 디자인 없이 원하는
지역에 배치 할 수있는 표준 경전철 시스템을 설계했습니다.
안전, 신뢰성, 기능 및 성능의 네 가지 핵심 요구사항이 확
인되었습니다. 각 라이프 사이클 단계별로 각 영역에 대해
식별되었습니다- 개념, 설계, 초기 운영 등. 신뢰성은 특히
중요하고 많은 작업이 신뢰성, 가용성 및 유지보수 (RAM)
분석으로 진행되었습니다. 그렇지 않으면 인간 인터페이스
를 최소화하고 운전자가 없는 운전을 유도하고 완전히 디지
털 신호시스템에 대한 욕구가 있었습니다
디자인의 네 부분, 즉 열차, 신호, 전기 및 기계 시스템 및
토목 공학 인프라도 확인되었습니다. 이 모든 것을 겹친 다
섯 번째 도메인은 시스템공학이었습니다.
엄격한 시스템공학 접근법을 따르면 최종 시스템을 여러 위치
에 성공적으로 배치 할 수 있습니다. Hubble과 마찬가지로 완
벽한 것은 아니었습니다 (요구사항 포착 프로세스가 충분히 엄
격하지 않음이 밝혀졌습니다). 그러나 시스템 공학 접근법을 따
르는 것의 종종 과소 평가된 이점은 배운 교훈을 간단하게 식별
할 수 있다는 것입니다.
19imeche.org/energy
영국 공군 C130J 수송기
ROYAL AIR FORCE C130J
HERCULES AIRCRAFT
배당금 '이 줄어들어 서유럽에 대한 위협이 줄어들어 국방비 삭감
의 기회가 만들어졌다. 결과적으로, 효과적인 군사 능력을 유지하
기 위해 방위 예산은 자원을 적게 사용하여 능력을 극대화하는 데
사용되어야했습니다.
국방 장비에 중점을 두는 주요 영역
C130K 교체를 포함한 프로그램은 안정성 및 유지 보수성에
중점을두고 운영 능력을 향상 시키는데 이는 다음에 유익한 영
향을 미쳤습니다.
• 운영가용성, Operational availability
• 보다 작은 인프라 요구조사항, Smaller support infrastructure requirements
• 지원인력 감소, Reduced support personnel
• 저장부품 감소, Reduced spares inventory
• 계약지원 감소, Reduced contractual support
이 프로젝트는 기존 왕립 공군 C130K가 교체 대상으로 고려된
1990 년대 초반으로 거슬러 올라갑니다. 전반적으로, 운영 요구
사항은 역할 정의, 운영 범위, 페이로드 등에서 매우 잘 이해되었
습니다. 그러나 이전의 C130K는 운영 능력과 가용성을 유지하기
위한 실질적인 지원 비용 (OPEX)과 함께 수명이 다해 가 고있었
습니다. 따라서 원래 설계 및 엔지니어링 이후 우주 항공 기술의
발전을 고려할 때 교체 시스템의 수명주기 비용을 향상시 킬 수있
는 중요한 기회가 있었습니다.
프로젝트 개시 시점에 군사 예산이 엄격하게 제한된 예산에 비해
실질적인 성장을 보이고 있음이 인정되었습니다. 이것은 소위 '평
화'와 함께 냉전 종식 후 날카로운 초점을 맞췄다.
항공 우주 및 군사 프로젝트 문화에 매우 많이 포함된 시스템공학으
로 국방부 내에 통합 프로젝트팀이 설립되어 모든 요구사항을 해결
했습니다. 그 결과 물류 지원 분석 (LSA : Logistics Support
Analysis)을 도구 상자로 사용하여 모든 보충 요소 (엔지니어링 및
유지 보수 포함)를 단순히 보급하기보다는 포괄하는 종합 물류 지원
(ILS)을 사용합니다. 이는 미군 표준 Mil-Std-1388-1A, 2A 및 2B
에서 파생되었으며 라이프 사이클 비용 최적화를 위한 프로그램 지원
요구사항을 식별하고 관리하는 도구로 사용되었습니다.
이것은 잠재적 인 C130K 교체 옵션이 확인되기 전에 구현되 었으
며 플랫폼 선택이 이루어지지 않았습니다. 따라서 항공기 수명의 모
든 측면을 조기에 통합한 대표적인 사례입니다. 결과적으로 장기적
인 운영 및 지원 요구 사항은 정식 플랫폼을 선택 하기 전에 매우 잘
정의되고 구체화되고 균형을 이루었습니다. 이것은 조달주기를 통해
완전한 작동으로 확인되었습니다. 그 결과는 위에서 확인된 핵심 사
항을 뒷받침합니다.
The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
	
	
	 	
	
	
	
	
	
20
MCDA는 다음과 같은 상황에서 최상의 옵션을 평가하기위
한 수학적 기법의 계열입니다.
• 많은 잠재적 해결책들이 있음
• 고려해야 할 많은 경쟁 기준이 있음
• 기준이 다른 단위로 측정되거나 정성적으로 측정됨
해양플랫폼 해체
저자는 MCDA 방법론 중 가장 단순한 방법을 선택하여 환경
요인만을 고려하고 독립적으로 작용하는 전문가 패널이 생성
한 질적 데이터에 의존했습니다. 프로세스는 다음 단계를 따
릅니다
• 각 기준은 하위 기준으로 나뉘어졌으며 '환경'범주가
가장 밀집되어 있습니다.
• 전문가 패널은 각 기준의 중요도를 독립적으로 평가했습
니다. 전반적인 순위는 중간 순위 점수를 취하여 설정되었습
니다.
• 각 옵션은 각 기준에 대해 평가되었습니다. 각 기준에 대
한 중앙 점수가 계산되었고 그 점수와 같거나 그 이하의 점
수는 0으로 설정되었습니다. 해당 레벨 이상의 모든 점수는
1로 설정되었습니다.
• 전반적으로, 환경 기준 14 개 모두에 대해 점수를 매기는
유일한 옵션은 '나머지 자리에 두기(leave in place)' 해결책
이었습니다 (2 개의 다른 옵션이 단 하나의 최소 기준에서 실
패했지만).
이 매우 간단한 접근 방식은 중간점수(median) 계산 이외의
수학적 평가를 사용하지 않으며 시작시 평가된 각 기준의 가중
치는 평가의 일부로 명시적으로 사용되지 않습니다. 그러나 이
과정에서 패널 회원들이 일부 문제에 대해 반대 입장을 취했으
나 각 회원의 의견에는 일관된 해결책을 제공하기 위해 동등하
게 가중치를 부여했습니다.
개념선택에서의 시스템공학 - 다기준의사결정분석
SYSTEMS ENGINEERING IN CONCEPT
SELECTION –
MULTI-CRITERIA DECISION
ANALYSIS (MCDA)
이러한 유연성으로 인해 매우 구체적인 장비선택 결정에서부
터 국가정책 문제에 이르기까지 다양한 적용 범위를 가지고 있
습니다. 이 예에서 설명한 시스템공학 방법의 가치는 공간, 자
본 비용 데이터 및 시간, 운영비용 데이터를 동일한 최적화 프
레임워크에 통합할 수 있는 능력입니다.
MCDA 기법은 기준이 전적으로 정성적이며 전문가의 견해
가 다른 경우 자주 사용됩니다. 이러한 상황은 종종 풍력 발
전소, 시민 편의 시설 또는 발전 시설의 배치와 같은 환경 고
려 사항이 중요 할 때 발생합니다. 여기에 제시된 사례는 해
상석유 플랫폼 해체(decommissioning)에서 나온 것입니
다.
캘리포니아 법은 2010년에 중복된 해양 설비의 완전한 제거
를 주장하지 않고 다른 선택 사항을 고려하도록 변경되었습
니다. 변화는 법의 발견과 변화가 반대 없이는 아니지만 플랫
폼 제거 후 생물 다양성이 감소했다는 어업종사자
(fisherman)의 불 만에 뒤이어 나온 것이다.
이 연구는 1979년에 취역한 중간 규모의 구조인 Platform
Grace를 위해 어떤 옵션이 적합한지 고려했습니다.
• 첫째, 각 옵션을 평가할 기준 목록을 생성했습니다. 환경,
재정적, 사회 경제적, 보건 및 안전 등 다섯 가지 기준이 있으
며 '기타'범주에는 어업권과 같은 요소가 포함됩니다.
• 결론의 견고성을 시험하기 위해 민감도 분석이 수행되었
습니다.
imeche.org/energy
[4]
[4]
Ranks Standardised
Ranks
Median
Value
Weighted
List
Criteria Expert 1 Expert 2 Expert 3 Expert 4 Expert 1 Expert 2 Expert 3 Expert 4
Energy use 2 1 8 5 0.17 0.08 0.89 1.00 0.53 6
Gas emission 1 2 8 5 0.08 0.17 0.89 1.00 0.53 6
Contamination 6 10 1 3 0.50 0.83 0.11 0.60 0.55 7
Production of exploitable biomass 4 5 2 1 0.33 0.42 0.22 0.20 0.28 1
Provision of reef habitat 7 1 4 1 0.58 0.08 0.44 0.20 0.32 2
Enhancement of diversity 8 3 5 2 0.67 0.25 0.56 0.40 0.48 5
Protection from trawling 3 7 4 1 0.25 0.58 0.44 0.20 0.35 3
Spread of invasive species 9 6 1 3 0.75 0.50 0.11 0.60 0.55 7
Loss of the developed community 5 4 6 1 0.42 0.33 0.67 0.20 0.38 4
Facilitation of disease 9 11 5 4 0.75 0.92 0.56 0.80 0.78 9
Alteration of trophic webs 9 8 5 2 0.75 0.67 0.56 0.40 0.61 8
Alteration of hydrodynamic regimes 10 11 7 5 0.83 0.92 0.78 1.00 0.88 11
Habitat damage from scattering of debris 11 9 9 5 0.92 0.75 1.00 1.00 0.96 12
Smothering of soft-bottomed communities 12 12 3 3 1.00 1.00 0.33 0.60 0.80 10
Options
Criteria Leave
in place
intact
Topple
in place
‘Top’ and
leave
both
sections
Partially
remove,
transport
to shore,
re-use
Partially
remove,
transport
to shore,
recycle
Partially
remove,
transport
to shore,
scrap
Partially
remove,
relocate
to
shallow
water
Partially
remove,
relocate
to deep
water
Completely
remove,
transport
to shore,
re-use
Completely
remove,
transport
to shore,
recycle
Production of exploitable biomass 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
Provision of reef habitat 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0
Protection from trawling 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0
Loss of the developed community 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
Enhancement of diversity 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
Energy use 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0
Gas emission 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0
Contamination 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
Spread of invasive species 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0
Alteration of trophic webs 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0
Facilitation of disease 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0
Smothering of soft-bottomed communities 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
Alteration of hydrodynamic regimes 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1
Habitat damage from scattering of debris 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0
Total approvals 14 12 12 4 2 1 10 5 2 2
21
Figure 5: 평가기준 순위 Ranking of criteria for offshore decommissioning
Figure 6: 옵션 평가 Evaluation of decommissioning options
22 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
• 비용최소화, Cost minimisation
• 인력투입 최소화, Manpower usage minimisation
• MCDA 점수 최대화, MCDA score maximisation
• 3가지 기준에 대한 로컬점수 최대화(발생, 심각성,
탐지 가능성)
Local score maximisation for three criteria
(occurrence, severity, detectability)
목표 프로그래밍은 목표 계층 구조를 적용하는 선형 프로그래
밍의 확장입니다. 일단 초기 목표가 만족되면, 그 목표를 충족
시키는 옵션은 모든 목표가 충족되고 가능한 해결책의 세트가
발견 될 때까지 두 번째 목표에 대해 재평가됩니다. 결합 된 접
근법은 AHP를 사용하여 차례로 각 목표에 대한 옵션을 평가합
니다.
석유 플랫폼 펌프 신뢰성
OIL PLATFORM PUMP
RELIABILITY
이 예는 MCDA를 사용하여 최적의 유지관리 전략을 선택하
는 방법과 비용 예측을 위한 다른 기술을 결합하는 방법을 보
여줍니다. 그것은 석유 생산 시설에 있는 여러 종류의 원심
펌프를 모으기 위해 최선의 유지 관리 전략을 확인하기 위한
결정 과정을 제시합니다. 다시 말하지만, 이 기술은 전문가의
의견에 크게 의존하지만 고장률 및 교체 비용에 대한 어려운
통계로 보완됩니다.
수정, 예방 및 예측의 세 가지 기본 유지 관리 전략이 있습니다.
이 연구는 10 개의 서로 다른 펌프의 주요 고장 모드에 대해 이
세 가지의 최상 조합을 계산할 것을 예측하는 것을 목표로 합
니다. 그러나 그들은 우선 순위의 고정된 순서로 네 가지 목표
의 조합으로 '최고'를 정의합니다.
MCDA 접근법이 네 가지 목표를 평가할 수 있도록 여러
목표를 처리 할 수있는 선형 프로그래밍의 변형인 목표
프로그래밍 (GP)과 결합했습니다. 그런 다음 MCDA 방
법론으로 AHP (Analytic Hierarchy Process)를 선택
하고 AHP-GP 조합으로 명명했습니다.
AHP는 대중적인 MCDA 기술 중 하나입니다. 문제를 계층 구
조로 구조화합니다. 목표는 상단에, 중앙 계층은 평가 기준으
로, 하단은 설계 계층으로 구성됩니다
옵션. 환경 예제에 사용 된 단순한 2진 스케일과는 달리, 주어
진 척도에 대해 하나의 옵션에 할당 된 선호도의 강도를 나타
내기 위해 수치 스케일이 사용됩니다. 그런 다음 가중치와 선호
도를 곱해서 합계하고 표준화하여 원하는 솔루션을 제공합니
다.
주어진 예에서, 각 평가 기준에 대한 가중치 (발생, 심각성, 탐지 가
능성)는 핵심 운영 인력을 인터뷰하여 결정되었습니다. 이것은 이
러한 기준에 할당된 값을 결정하려고 시도하지 않고 유지보수 우
선 순위에 대한 정상적인 평가에서 운영 직원이 각 기준에 부과 할
값을 결정합니다. 값은 각 펌프에 설정된 고장 모드에 적용될 때 세
가지 전략의 빈도, 비용 및 지속 시간을 제공하는 운영 데이터베이
스에서 가져온 값입니다.
수학적으로 이것은 해상 퇴역 환경 사례보다 훨씬 복잡하며 여
기에 간략한 요약만 제시되어 있습니다. 이 연구의 결과는 모
든 펌프에 걸친 일련의 고장 모드에 대해 예방 적 및 예측적 접
근법이 항상 올바른 것보다 우수하다는 것을 확인하는 것이 었
으며 대부분의 경우에 예측 방법론이 최적이었습니다.
23imeche.org/energy
필요역량
NECESSARY
COMPETENCIES
역량 프레임워크
COMPETENCY FRAMEWORK
영국 엔지니어링위원회 (Engineering Council)는 이러한 모
든 측면이 우수한 엔지니어링 인력을 구성해야한다고 믿습니
다. 이에 따라 위에서 설명한 시스템공학 단계가 회사의 고용
이나 발전정책을 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 단계별로
구성된 질문은 엔지니어의 현재 역량 및 개발 영역에 대한 이
해를 제공 할 수 있습니다.
기존의 단계적 엔지니어링 설계 접근법에서 시스템공학 접근법
으로의 마이그레이션은 간단한 작업이 아닙니다. 추가적인 역
량이 요구되는 프로젝트 실행 및 기술 방법론 모두에서 접근 방
식의 근본적인 변화가 필요합니다. 이 섹션에서는 이러한 추가
역량에 대해 설명합니다.
시스템공학 접근법의 단계는 더 큰 그림을 보고 그 안에서의 역
할과 영향을 이해할 수있는 인력의 중요성을 보여줍니다. 엔지
니어링 기술자, 기술자 및 공인 엔지니어에 대한 엔지니어링 이
사회의 UK-SPEC 요구 사항에 따라 시스템공학 접근법은 기
술 기여, 책임 및 혁신뿐만 아니라 의사 소통, 상업 인식, 훌륭
한 윤리 실천과 변화의 영향을 중요시합니다.
석유 및 가스 산업 내 시스템공학 역량 구조로 점진적 으로 옮
겨 가고 있습니다. INCOSE는 2017 년 Texas Gulf Coast
Chapter Systems Engineering 컨퍼런스를 주최했으며 특
히 석유 및 가스 산업 분야에서 시스템 공학 역량과 역 량을
높이기 위해 마련되었습니다. 또한 University College
London의 시스템공학 센터에서는 이미 주요 석유가스 사업
자가 채택한 시스템공학 분야의 맞춤 교육을 제공합니다.
따라서 시스템공학 역량은 엔지니어링 전문가의 존경받는
측면으로 전문적 인정을 위한 엔지니어링 이사회의 요구사
항과 석유가스 산업의 향후 요구사항을 모두 충족시키는
것이 분명합니다.
석유 및 가스 산업에 대한 이해 부족, 특히 지속적인 비용 문제
를 배경으로 한 산업계 리더의 관심이 필요합니다. 장기적인 지
속 가능성에 도움이 되는 혁신에 대한 공통된 요구로 인해 시스
템공학을 프로젝트, 그린 필드 및 브라운 필드에 대한 표준화 된
접근 방식으로 보다 잘 받아들이기 위한 훌륭한 첫 걸음이 될 것
입니다. 의심의 여지없이, 그것은 산업 전반에 걸쳐 사고방식을
바꾸려는 노력과 실제 노력을 필요로하며, 현재 진행 되고있는
기존 접근법에서 벗어나 문화적 편차를 이끌어 낼 것 입니다.
24 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
추가적으로 요구되는 기술
ADDITIONAL SKILLS REQUIRED
• OPEX 접근 방식의 전문성.
디자인. 인적 요소, 훈련 요구 분석 및 예비품 최적화와 같
은 기술이 요구됩니다.
최적 설계의 선택은 운영 지원 고려 사항에 크게 좌우됩니
다. 방위사업 분야는 예비품목 예측에서부터 훈련 과정에
이르기까지 모든 것을 포괄하는 통합 물류 지원 개념으로
이 분야에서 풍부한 경험을 갖고 있습니다.
• 시스템 모델링 전문성. 생산 흐름에서 유지 보수 절차에 이
르는 모든 측면의 수학적 모델은 SE 접근법의 기본입니다. 프
로세스 시스템 및 플로우 라인과 같은 자산의 물리적 측면에
대한 시스템과 유사한 모델은 이미 존재하지만 이들 간의 통합
은 좋지 않으며 일상적인 서비스 모델링 모델은 존재하지 않습
니다. 따라서 석유 및 가스 부문에서 시스템 모델링 접근법을
채택하려는 회사는 자체 시스템 및 시스템 역학 모델을 개발할
준비가되어 있어야합니다.
조직 및 프로세스
ORGANISATION AND PROCESS
시스템공학 접근 방법을 채택하려면 추가기술뿐만 아 니라
조직 변화가 필요하므로 시스템공학 분야는 설계 프로세스의
주도적인 분야입니다. 구체적인 추가기술은 다음과 같습니다.
• 자격을 갖춘 시스템 엔지니어. 많은 대학에서 현재 학부생
을위한 시스템공학 과정을 제공하고 졸업생을위한 석사 과정
을 제공합니다. 이 과정은 프로세스의 필수적인 부분인 표준,
방법 및 접근 방식에 대한 상세한 이해를 제공합니다. 경험이
풍부한 개인 프로젝트 엔지니어는 시스템 공학 석사학위를 받
을 수 있습니다.
프로세스는 또한 시스템공학 프로세스를 따라 진행하여 각 단계
의 요구사항을 설정하고 필요한 작업을 수행한 다음 요구사항이
충족되었는지 확인해야합니다. 물 분사 시스템의 유지보수 요구
사항으로 인해 펌프, 밸브, 계측기 등에 대한 서브 시스템의 유
지 보수 요구사항을 충족 할 수 있도록 요구 사항을 다양한 하위
시스템으로 계층화 해야합니다.
채택에서 가장 큰 변화는 사고 방식입니다. 전체 엔지니어링팀
은 자산의 전체 수명을 각자의 분야에 앞서 고려해야합니다. 이
를 달성하려면 모든 팀의 리드 멤버가 주로 개념을 이해하는 시
스템엔지니어가 되어야합니다. 종종 중앙시스템공학팀
이 요구 사항의 생성과 성취를 관리하고 여러 하위 시스템 간의
인터페이스를 관리합니다 ( SE 접근 방식, 플랫폼의 물리적 구
조조차도 자체 설계, 제조, 유지 보수 및 폐기 요건이있는 서브
시스템입니다.)
25imeche.org/energy
실행 비용
COST OF IMPLEMENTATION
추가 기술을 채택하고 설계 프로세스에 추가 단계를 도입하
면 비용이 추가되는 것으로 보입니다. 그러나 시스템공학은
오류 및 재작업 감소와 더 나은 설계의 생성을 통해 비용을
줄이는 것으로 밝혀 졌기 때문에 다른 산업 분야에서 널리
채택되었습니다.
Not at all
Quite closely
In essence
Quite closely
Very closely
Never
Rarely
Sometimes
Frequently
Always
33%
8%
48%
10%
8%
50%
43%
3%
26 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
다음 단계
NEXT STEPS
현재 시스템공학 실무
CURRENT SYSTEMS
ENGINEERING PRACTICE
Figure 7: 이해 관계자 만족도에 대한 시스템 엔지니어링 실
무 수준의 비교
당신의 사업장에서의 평균적인 프로젝트가 시스템 엔지니어링
접근 방식과 얼마나 밀접한 관련이 있는가?
시간, 비용 및 올바른 수준의 품질로 프로젝트가 전달되는
빈도는?
이 섹션에서는 시스템공학이 현재 석유가스 산업에 종사하는
위치와 분야를 더욱 발전시키는데 필요한 사항을 고려합니
다.
그림 7 (앞에서 설명한 산업 조사에서)은 석유 및 가스 산업에서
시스템공학 접근법을 준수하지 않았으며 다른 요소는 시스템 공
학을 구성하는 요소에 대한 잘못된 이해를 보여 주었기 때문에 실
제 수준 개념을 준수하는 것이 더 낮을 수도 있습니다. 그림의 두
번째 부분은 응답자의 43 %만이 프로젝트가 제 시간에 자주 제
공된다고 주장 할 수 있음을 보여줍니다.
시스템공학 개념을 준수하지 않을 때 인도가 어려워 질 수 있
으며 이를 적용할 경우 때 개선 될 것입니다.하지만 다른 산업
의 경험이라고 할 수 있습니다.
시스템공학 접근법을 구성하는 것이 무엇인지, 그리고 용어에
대한 혼란에 대한 일반적인 이해가 부족합니다. 따라서 중요한
첫 번째 단계는 석유 및 가스 산업에 대한 주제에 대한 이해를
높이는 것입니다.
27imeche.org/energy
이해의 증진
IMPROVING UNDERSTANDING
도입 장벽
BARRIERS TO ADOPTION
석유 및 가스 산업이 세 가지 차원에서 시스템을 개발하는 것
을 방지하는 여러 가지 조직적 및 문화적 장벽이 있습니다.
• 계약 모델, 특히 널리 적용되는 EPC 모델은 종종 문제로
인용되었습니다. 고객이 자본 비용을 줄이고 1 년 또는 2 년
이상 지속되는 운영 비용에 대한 책임하에 EPC는 시스템 방
법론을 적용 할 인센티브가 거의 없습니다.
• 새로운 개발의 미래 성과를 평가하고, 진행해야 할 선택을
하는 데 사용되는 비용 모델링 프로세스는 자본 비용 평가에
크게 비뚤어집니다. 순 현재 가치 (NPV) 방법 할인 자본
 그리고 수익에 대한 운영 비용이 있지만, 그러한 모델에 사용
된 운영 비용은 매우 낮습니다. 또한이 초기 추정을 통해 더
넓은 설계 프로세스 내에서 운영 비용을 최적화 할 수 없습니
다. 결과적으로, 많은 개발은 처음부터 차선의 디자인 개념에
매여 있습니다.
현재 준비중인 석유 및 가스 산업을 위한 많은 지원자료가 있
습니다. INCOSE의 석유 및 가스 실무 그룹은 요구사항 개발
코칭 도구와 함께 우수한 시스템공학 실무에 대한 통찰력을 제
공하고 오일 및 가스 산업 내 개인의 시스템공학 역량 평가에
대한 지원을 제공하기 위해 일련의 사례 연구를 진행합니다.
업계에서는 시스템공학에 대한 이해와 적용을 지원하고자
하는 사람들을 지원하기위한 활동이 증가하고 있 습니다.
앞으로 여러 업계 단체 간의 협력이 시스템공학을 촉진 하는데
중요 할 수 있습니다. 예를 들어, 기계공학 연구소와 INCOSE
간의 협력은 학문을 촉진하기 위한 좋은 단계가 될 것 입니다.
그러나 공학 기술 연구소, 석유 공학 학회 및 수중 기술 학회와
같은 기관에서도 공동 작업을 수행하면 수용 시설이 훨씬 커져
도입이 가속화 될 수 있습니다. 또한, 오일 및 가스 UK, 아마도
석유 및 가스 기관과 같은 기관이 시스템공학을 홍보하는 것은
더 많은 홍보와 추진력을 제공 할 수 있습니다.
• 부분적으로 시스템공학 접근법을 채택하는 것은 거 의 불
가능합니다. 채택은 공급망의 모든 단계에서 이루어져야 하며
궁극적으로 작업을 위임한 운영자에 의해 이상적으로 추진되
어야합니다. 조사 단계에서 시스템 방법론을 채택하려는 엔지
니어링 회사는 그렇지 않은 운영자 고객과 어려움을 겪고 있음
이 분명해졌습니다. 접근 방식을 성공적으로 채택하려면 운영
자가 공급망에서 이를 위임해야하며 운영자가 궁극적으로 이
익을 얻으므로 모든 이유가 있습니다.
• 때로는 운영자의 내부조직이 프로젝트 팀 내의 자본 비용
목표를 지나치게 강조함으로써 동일한 비용 압박을 부과 할 수
있습니다. 일부 운영자는 프로젝트 관리자에게 개인적인 인센
티브를 부여하여 운영 문제가 적절하게 처리되도록 보장하지
만 이는 전체 방법론을 적용하는 것과는 거리가 있습니다.
28 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
	
	
	
28
• 자산의 소유권이 바뀌고 10 년 후 재정적 인 경우 처분을
권고 할 때 20 년 동안 최적화 된 자산을 개발하는 운영자에게
는 인센티브가 거의 없습니다.
저렴하게 제작 된 플랫폼은 대량의 유지 보수 작업이 필요하기
전에 대량의 복구 가능한 자원을 추출 할 수 있으므로 판매 할
수는 있지만 여전히 수익성있는 운영이 가능하다면 전체 수명
을 위해 설계되어서는 안됩니까? 그런 다음 더 높은 가격으로
판매 될 수 있습니다.
• 훈련에 대한 투자가 필연적으로 요구 될 것입니다. 중간 엔
지니어가 대학에서 훈련을받는 동안 더 높은 수석 엔지니어와
프로젝트 매니저가 주기(cycle)를 해독 할 수있는 기술을 갖
추어야합니다. 우수한 프로젝트를 제공하기 위해서는 업계에
서 경험이 필수적이지만, 초기 자본 비용보다는 수명주기 이
익을 위해 프로젝트를 관리 할 수 있도록 기술을 조정해야합
니다.
• 레거시 접근법에서 변화하려는 문화적 거부감 또한 다루어
져야합니다. 이것은 '우리는 항상 그렇게 해왔다', 안락 지대를
벗어나 변경하거나 프로젝트 예산에 의해 인식 된 제약 사항으
로 옮겨가는 것을 꺼리는 등의 광범위한 과제를 다룰 것입니
다. 시스템은 문화보다 쉽게 변화 할 수 있습니다.
imeche.org/energy
	
	
	
	
	
29
세계의 많은 지역에서 석유 및 가스 산업은 석유 및 가스 분야
의 규모와 운영 유형이 변화하고 있습니다. 새로운 매장지의
위치 파악, 접근, 유지 및 퇴출이 어려워짐에 따라 많은 기존
매장량이 재개발을 위해 상업적으로 이용 가능 해지고 있습니
다. 기존 매장량의 추가 개발과 새로운 매장량의 확인 및 개발
을 위해 신규 및 기존 기술을 개발하여 운영 비용을 줄이거 나
보다 광범위한 기회에 적용 할 수 있어야합니다.
아래의 측면을 충족하는 엔지니어링 실무를위한 프레임 워크
가 필요합니다.
• 모든 이해 관계자의 필요를 파악하는 데 도움을 준다.
• 석유 및 가스 산업의 복잡성 및 상업적 문제에 대한 고려
• 식별된 요구 사항에 대한 제품 개발
• 복잡한 시스템 인터페이스의 통합 및 평가
• 확인 된 요구 사항에 대한 검토를 위한 성능 속성 비교
새로운 응용 프로그램 또는 새로운 응용 프로그램에 대한 새롭
고 기존의 기술 개발을 용이하게합니다. 명확한 피드백 메커니
즘을 갖추면 프로젝트의 기술 및 상업 거래에 대한 명확한 이
해와 다양한 이해 관계자 간의 합의가 이루어질 수 있습니다.
설문 조사에 따르면 석유 및 가스 산업계의 많은 사람들은 산
업계의 시스템 공학 이해가 예산 및 시간 제약 내에서 고품질
의 제품 및 서비스를 제공 할 때 큰 잠재적 이익이 될 것이라
고 믿습니다.
또한 이러한 방식으로 프로젝트를 제공하는 데 필요한 역량
은 엔지니어링 평의회에서 확인한 역량과 일치하며 우수한
엔지니어링 실무를위한 프레임 워크를 제공 할 수 있습니다.
결 론
CONCLUSIONS
시스템공학 접근법은 이러한 기준을 충족시 킵니다.
REFERENCES
1	
https://www.incose.org/systems-engineering
2	
The Systems Engineering Body Of Knowledge
www.sebokwiki.org
3	
The Systems Engineering Process From At Bahill And B
Gissing, Re-Evaluating Systems Engineering Concepts
Using Systems Thinking, Ieee Transaction On Systems, Man
And Cybernetics, Part C: Applications And Reviews, 28 (4),
516–527, 1998
4	
Fowler, Macreadie, Jones, & Booth, 2014
30 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
1 Birdcage Walk
Westminster
London SW1H 9JJ
T +44 (0)20 7304 6862
F +44 (0)20 7222 8553
energy@imeche.org
imeche.org
기계공학자회
Institution of
Mechanical Engineers

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석유산업계의 시스템공학 적용 필요성, The necessity for systems engineering within the oil and gas industry, translated in Korean

  • 1. Improving the world through engineering Produced by: 기계공학자회(영국) 석유가스산업에서의 시스템공학 필요 THE NECESSITY FOR SYSTEMS ENGINEERING WITHIN THE OIL AND GAS INDUSTRY. 기계공학자회의 고위 석유가스기술활동 위원회 The Upstream Oil and Gas Technical Activity Committee of the Institution of Mechanical Engineers
  • 2. Published October 2018. Design: teamkaroshi.com Dr Simon Rees Chair, Upstream Oil and Gas Technical Activity Committee, IMechE 이 보고서는 교육, 에너지, 환경, 보건, 제조 및 운송에 관한 기관의 전략적 주제와 '공학을 통한 세계 개선'이라는 비전의 맥락에서 작성되었습니다. 시스템엔지니어링(또는 시스템공학)은 석유 및 가 스 부문에 보다 효율적이고 비용 효과적인 산업을 제공 할 수있는 기회를 제공함과 동시에 제품주 기, 공급망, 규제기관 및 향후 기술격차의 서로 다른 부분 간의 상호 의존성 및 관계를 보다 잘 이 해할 수 있도록 합니다.
  • 3. 02 EXECUTIVE SUMMARY 08 THE RELEVANCE AND BENEFITS OF SYSTEMS ENGINEERING 30 REFERENCES 23 NECESSARY COMPETENCIES 03 DEFINITIONS 11 A DEFINITION OF SYSTEMS ENGINEERING FOR OIL AND GAS 26 NEXT STEPS 04 INTRODUCTION 17 EXAMPLES OF SYSTEMS ENGINEERING APPLICATIONS 29 CONCLUSIONS CONTENTS
  • 4. 02 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 요 약 EXECUTIVE SUMMARY 현재 항공우주 분야에서 시작되어 철도, 방위 및 기타 자본 집 약 산업에 채택되어 많은 산업 분야에서 일상적으로 성공적으 로 사용되고 있습니다. 규정에 대한 인식이 커지고 있으며 현 재 많은 대학이 시스템 공학 모듈 또는 코스 제공 기술에 대한 수요 변화를 반영합니다. 그러나 시스템공학은 잠재적 이익의 인식에도 불구하고 석유 및 가스 산업에 널리 채택되지 못했습니다. 석유 및 가스 산업 에 적용 할수 있는 접근법을 확인하기 위한 적절한 자료의 부 족을 포함하여 많은 이유가 설명되었습니다. 연구, 업계 고용주와 직원이 필요로하는 필수 역량에 대해 논의 하고 석유 및 가스 산업에서 시스템공학 적용을 위한 추가 개발 영역을 조사합니다. 이 보고서는 석유 및 가스에 대한 시스템공학 접근법의 적용 가능성을 조사합니다 산업. 석유가스 산업 내에서 사용하기위한 시스템 공학의 정의 는 시스템공학 전문기구인 국제시스템협의회(INCOSE)가 제 공한 지침을 평가하고 적용함으로써 저으이됩니다. 예시를 더 하여 석유 및 가스 시스템공학의 적용을 살펴봅니다. 시스템공학혹은 시스템엔지니어링 또는 체계공학)은 위험을 최소화하고 주어진 지출에 대한 품질을 최대화하기 위해 엔지니어링 프로젝트 방법론을 공식화하는 효과적인 방법 으로 나타났습니다
  • 5. DEFINITIONS Term Explanation 03imeche.org/energy 다음용어정의들이 본문에 사용되었습니다. MCDA OPEX CAPEX FMECA INCOSE 자본지출 Capital Expenditure 고장유형 및 심각도 분석 Failure Mode, Effects and Criticality Analysis 국제시스템공학협회, The International Council on Systems Engineering 다기준의사결정분석Multi-Criteria Decision Analysis 운용지출, Operational Expenditure
  • 6. 04 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 다음 주제가 논의됩니다. • 시스템공학 소개 • 잠재적 이점 시스템공학은 무엇인가? WHAT IS SYSTEMS ENGINEERING? 소 개 INTRODUCTION • 적합한 역량 구조 • 산업계를 위한 다음 단계 철학적으로 이것은 독립적인(stand-alone) 신뢰성 분석을 수행하거 나 유지관리 검토를 수행하는 것과는 매우 다르며 다른 도구를 사용 하는 다른 사고방식이 필요합니다. 이것은 오랫동안 시스템공학이 표 준 관행으로 채택된 산업에서 인정 받아 왔으며 엔지니어의 초기 단 계에서 엔지니어에게 가르쳐졌습니다. 미국의 아폴로프로그램은 달에 우주선을 보냈습니다. 동일한 임무를 위해 설계된 소련 N-1 로켓은 버려지기 전에 발사대에서 4번 폭발했다. 한 가지 차이점은 NASA가 시스템 엔지니어링 원칙을 조기에 채택한 것 으로, 시스템엔지니어가 프로젝트 수명주기의 모든 부 분을 감독한다는 점입니다. 오늘날에도 NASA 시스템 공학 핸드북은 모든 분야의 필수도서입니다 • 석유가스 산업내에서의 현재의 이해 수준 이 보고서는 업계의 요구사항을 완벽하게 다루지는 못하며 여 전히 해야 할 일이 많다는 점에 유의하십시오. 시스템엔지니 어링 접근 방식은 문화적 변화뿐만 아니라 조직변화가 필요 한 새로운 사고방식을 나타냅니다. 그러나 잠재적 이익은 상 당합니다. 모든 주요 엔지니어링 프로젝트는 시스템 또는 심지어 복합시스템 - 복합적이고 상호 의존적인 구조물 기능. 해양 석유플랫폼에는 물리 적 시스템 자체, 프로세스 시스템, 해저 요소, 제어 시스템 등 수많은 시스템이 있습니다. 이 보고서의 목적은 오랫 동안 석유가스 산업의 필요성으로 인 식되어 온 것을 향상시키기 위한 것입니다 : 석유관리, 가스자 산 및 장비를 설계하는 보다 효율적이고 비용효과적인 방법론 인 시스템공학 접근법 계측장비, 숙박시설, 안전 시스템 및 더 많은 것들; 순전히 전체 어셈 블리가 시스템으로 간주 될 수 있도록 시스템의 이러한 개별 요소는 다른 시스템과의 인터페이스가 있는 시스템이며 개념 및 설계 단계에 서 신중하게 관리해야한다는 것이 오랫동안 이해되어 왔습니다. 이것 은 시스템공학이 산업계 내에서 빈약하게 적용되는 이유 중 하 나입 니다. 다양한 시스템을 설계하고 인터페이스를 관리하는 능력이 이 미 시스템공학을 구성하고 있다는 큰 믿음이 있습니다. 이 보고서 는 그것을 논하도록 하겠습니다. 진정한 시스템공학 접근법은 자산(asset)이 공간뿐만 아니라 시간을 고려하여 설계되어야 한다는 것을 요구합니다. 개념에서 폐기 에 이르 기까지 모든 존재하는 단계가 다루어져야하며, 어떻게 운영되 어야 하 는지에 대한 세부적인 고려를 포함해야하며, 유지보수, 업그레 이드, 재활용 및 폐기. 이러한 측면을 고려해야 할뿐만 아니라 궁극적 인 목 적을 가진 물리적 디자인, 소유비용의 최소화, 투자수익의 극대화 와 함께 최적화해야합니다.
  • 7. Systems Engineering 05imeche.org/energy Figure 1: 시스템공학 개요(Systems Engineering Overview) 단계적 개발 Development Phasing 기준선 Baselines 수명주기 계획 Life Cycle PlanningSE관리 Systems Engineering Management SE절차 Systems Engineering Process 통합팀 Integrated Teams 수명주기 통합 Life Cycle Integration 아마도 매우 단순하지만, 그림 1은 시스템의 전체 (및 하위 시 스템) 수명을 다루기 위해 시설의 모든 측면을 완벽하게 통합 한 합리적인 개요를 제공합니다. 운영 또는 비즈니스 요구 사 항을 이해하는 것으로 시작하여 운영, 가용성, 안정성 유지 관 리, 물류, 교육, 인프라 등 모든 측면을 통합하기 위해 성장하 고 있습니다.. 실제로 시장 가격 정보의 현재 및 예상 변형을 사용하여 장기간의 고민이 필요합니다. 종종 무시되는 운영 및 라이프사이클지원 비용의 중요성에 대 한 인식은 일반적으로 시스템공학을 단순히 시스템을 엔지 니어링(engineering a system)하는 것과 구별합니다. 그 림 1에서 매우 간결하게 설명됩니다
  • 8. 06 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry "우리는 오래된 아이디어로 새로운 장소에서 기름을 발견합니 다. 때로는 새로운 생각으로 오래된 장소에서 기름을 발견하지 만, 오래된 생각으로 오래된 장소에서는 기름을 거의 발견하지 않습니다. " 그 해 말에 펌프가 고장 났고 대체품을 찾다가 거의 3 개월 동 안 생산이 중단되었습니다. 이 위험을 평가할 분석은 완료되지 않았습니다. 추진력 DRIVING FORCE 이것은 Parke ADickey가 석유 및 가스 업계에서 시스템 개선 및 자산 재개발 시장의 동인 중 하나에 대한 통찰력을 제공하기 위해 많이 사용하는 표현입니다. 석유 및 가스 매장량의 파악, 접근, 유지 및 퇴역, 기술 개발에 대한 관심, 그리고 기술 개발 에 대한 비판적 접근 방식이 점점 더 어려워 질수록 그럴 가능 성은 희박하다. 이 과정의 예는 영국 대륙붕 (UKCS)에서 찾을 수 있습니 다. 영국의 에너지방정식의 일부로서 지역의 중요성을 포 함하여 이 지역의 주요 인자(driver)가 많이 있습니다. 따라서 UKCS 분지의 지속적인 개발을 보장하는 것이 영국의 관 심사이다. 이 지역에서 주요 매장량이 발견될 것으로 예상되지 않 기 때문에 소형 포켓을 사용해야하며 양도가 가능한 기술 개발이 필요합니다. 자본 비용을 주시하지 않고 전체 수명주기를 설계하고 운영 비용을 최소화하는 것이 장기 해결책의 필수 요소가 될 수 있 는 혁신과 기술로 이 지역의 경제적 수명을 연장시킬 것이라는 이 유가 있습니다. 이 솔루션을 실현하는 데 필요한 중요한 원동력은 신규 및 업 그레이드 된 시설에 대한 자본 비용 절감, 수명주기 비용 감 소, 새로운 장비, 시스템 및 프로세스 개발입니다 이를 위해, 이러한 요인을 설계, 적용 및 통합하는 강력한 방 법의 개발 역시 똑같이 중요합니다. 분지는 성숙한 상태이며, 1999/2000년 경에 최대 생산량에 도달 했음에도 불구하고 많은 기존 자산의 수명을 연장하기 위 해 할 수 있는 일은 여전히 많습니다. 자산의 수명을 연장 할 수 있는 능력은 또한 매우 비싼 해체 비용을 방어하여 추가적인 인 센티브를 제공합니다. 소규모 운영 업체가 북해 FPSO를 인수하고 모든 회전 장비에 대한 신뢰성 평가를 의뢰했습니다. 책임엔지니어 는 물분사 펌프라는 하나의 항목을 주요 관심사로 확인했 습니다. 실패의 역사는 없지만 생산에 결정적 이었기 때문 에 2 백만 파운드의 비용으로 예비 부품을 구입하는 것이 좋습니다. 요청이 거절되었습니다.
  • 9. 07imeche.org/energy 기존 자산에의 적용 APPLICATION TO EXISTING ASSETS 시스템공학 원칙은 원래 설계되지 않은 현존(legacy) 자산에도 적용될 수 있습니다. 그 접근법에 특히 설계에 사용되는 운영 지원 최적화 도구는 일 련의 원하는 요구 사항을 지정하고 시스템을 모델링한 다음 요 구사항을 가장 잘 충족시키는 방식을 선택하는 동일한 방식을 적용하여 기존 장비에도 사용할 수 있습니다. 기존 자산은 알려 진 운영 데이터로부터 이익을 얻습니다.이 보고서의 뒷부분에 제시된 사례 중 일부는 접근 방식이 성공적으로 적용된 방법을 보여줍니다.
  • 10. 08 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 5. 석유 및 가스 산업 분야의 프로젝트에 적용한다면 시스템 엔지니어링 접근법이 얼마나 유익합니까? 응답은 "전혀 아님", "부족하게", "보통", "잘" 및 "우수하게" 범위가 있는 객관식이었습니다. 또한 응답자는 "시스템 접근 방식에서 인식하는 모든 이점 또는 단점을 제공하십시오"라 는 질문에 대한 서면 응답을 요청했습니다. 이 설문 조사는 운영 회사의 고위 간부, 시스템 방법론 구현 전문가 등 다양한 배경에 이르기까지 업계 관계자와의 상세 한 인터뷰를 통해 뒷받침되었습니다. 이 연구 결과는 이 보 고서를 통해 참조됩니다 산업계 조사 INDUSTRY SURVEY 시스템공학의 관련성과 이점 THE RELEVANCE AND BENEFITS OF SYSTEMS ENGINEERING 6. 시스템 엔지니어링 접근법을 적용하기 위해 개발 시간 또는 비용이 얼마나 증가할 것으로 생각하십니까? 3. 핵심 이해관계자 (고객, 엔지니어 및 관리팀)가 제공 한 제품에 평균적으로 얼마나 만족합니까? 4. 시간, 비용 및 올바른 수준의 품질로 프로젝트가 전달되 는 빈도는? 시스템공학은 오랫동안 석유가스 업계의 일부 사람들이 새로운 제품이나 개발중인 제품의 사양, 설계 및 구현을 위한 도구로 간 주되어 왔습니다. 그러나 시스템 공학에 대한 태도는 주요 이점 의 핵심 접근방식에서부터 제한된 매출 흐름 내에서 특정 솔루 션을 과도하게 최적화합니다. 석유가스 산업에서 시스템공학이 어떻게 인식되는지 더 잘 이해하기 위해 조사가 수행되었습니다. IMechE Upstream Oil & Gas TAG 회원들이 온라인 연락처를 통해 온라인 설 문지를 작성했습니다. 59개의 완전한 답변이 다음 질문에 에 대해 제출됐습니다. 1. 귀하의 직장에서 시스템 공학이 얼마나 잘 이해되고 있다고 생각하십니까? 2. 현재의 작업이 시스템공학 접근 방식과 얼마나 밀접한 관련이 있는가? (여러 피드백 루프에서 시스템 공학의 7 단계에 따라 문제를 기술하고, 대안을 조사하고, 시스템을 모델화 하고, 통합하고, 실행하고, 평가하고, 재평가)
  • 11. Not at all Poorly Averagely Well Excellently Not at all Quite closely In essence Quite closely Very closely 3% 5% 35% 35% 35% 5% 13% 40% 43% 09imeche.org/energy 첫 번째 조사 질문의 결과는 아래 그림 2와 같습니다. 그림 2는 시스템공학의 인식된 현재 이해와 그 이점에 대한 개요를 제공합니다. 그것은 다음과 같습니다 : • 이러한 이해를 발전시킴으로써 얻는 이익은 크다. "이 접근법은 석유 및 가스 응용 분야의 복잡성에 더 잘 부응 할 수 있도록 맞춤화 될 수 있는가?" 석유 및 가스 산업 분야의 프로젝트에 적용한다면 시스템공학접근법이 얼마나 유익합니까? Figure 2: 시스템 공학에 대한 지각된 현재의 이해와 인식된 이점의 비교 귀하의 작업장에서 시스템 공학이 얼마나 잘 이해되고 있다고 생각하십니까? 산업계 태도 INDUSTRY ATTITUDES • "하나의 응용 프로그램에 최적화되지 않고 다양한 응용 프로그램을 파악하고 이에 따라 기술을 개발하는 접근 방 식이 필요합니다." • "기존 시스템이 새로운 애플리케이션에서 적절히 기능할 수 있도록 최소한의 변경 사항을 신속하게 파악할 수있는 접 근 방식이 필요합니다." • 많은 사람들은 시스템공학이 업계에서 잘 이해되고 있다고 생각하지 않습니다 주요 인력이 수명주기 비용을 거의 고려하지 않고 가능한 가 장 낮은 자본 비용으로 설비를 설계하는 것에 대한 우려로 회자되는 많은 논의가 산업인력 전반에 걸쳐 이루어졌습니 다. 2014 년 유가가 추락한 이후 이 수치가 높아져 저비용 설계 (CRINE 시대와 유사)가 재현되었습니다. 실제로 프 로젝트 관리자는 OPEX 비용이 자본 예산 내에서 프로젝트 를 수행하는 데 주력하기 때문에 고려하지 않는 경우가 종종 있습니다. 이에 더하여, 석유 및 가스 업계의 많은 사람들은 현재 엔지니 어링 설계 및 적용에 대한 그들의 접근 방식에 대한 이슈를 보 고 있습니다. 표시된 문제는 세 가지 주요 측면에서 자주 발생 합니다. • "나는 작동중인 프로젝트 및 장비가 심각한 지연, 재설계, 실패 및 고비용 퇴역을 보았다. 그 중 대다수가 거친 시스템공 학 접근법을 통합하기 위해 실행되었습니다 - 더 큰 그림 을 보 는 접근 방식이 필요합니다 다양한 응용 분야의 시장 요구 기술과 다양한 유정(well) 위치 및 추출 방법론을 충족시키기 위해서는 시스템공학을 보다 명확하게 적용해야 합니다. 이 보고서에서 자세히 설명했듯이 시스템공학은 시스템요구사항을 이해하고 우선 순위를 지 정하고 소통하는 문제, 그것의 분류방법을 제공할 수 있습 니다. 궁극적으로, 이는 더 많은 수익원을 확보 할수 있는 개 발 기술의 다양화와 모든 이해관계자의 열망에 최적화된 시 스템의 제공을 촉진할 수 있습니다.
  • 12. 10 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 질문에 대한 짧은 대답은 의심의 여지없이 '예'입니다. 수명주 기 비용에 대한 관심이 제한되어 있는 새로운 시설 및 업그레 이드로 프로젝트별 접근 방식이 취해지고 있음을 감안할 때 상당한 문화적 변화가 필요합니다. • 셋째, 새로운 애플리케이션을 충족시키기 위해 최소한의 시 스템 변경사항 식별을 지원하는 접근법이 분명히 필요합니다. 새로운 응용프로그램에 제품을 효율적으로 적용하려는 열망으 로 인해 예기치 않게 많은 문제가 발생하여 모든 산업 분야에 적용됩니다. 이것은 모든 변경 관리팀의 주요 관심사이며, 솔 루션을 구현하는 것이 더 어렵고 비용이 많이 드는 제품을 사용 하기 전까지는 많은 쟁점이 발견되지 않는다는 사실을 잘 알고 있습니다. 설문 조사 및 인터뷰 프로그램을 통해 시스템공학 접근법을 적용하는 데 일부 제약이 있음을 분명히 했습니다. 제약의 대부분은 다음 세 가지 경우에 해결 될 수 있습니다. • 첫째, 엔지니어 및 프로젝트 책임자가 개발 시스템의 첫 번 째 응용 프로그램을 넘어서 보다 광범위한 잠재 응용 프로그 램을 고려할 수있는 방법이 필요합니다. 시스템공학 접근법은 잠재적인 시스템 운영 매개 변수를 식 별 할수 있는 구조화되고 확인 가능한 방법을 제공합니 다. 이는 문제 진술서에서 식별된 운영 특성의 확산을 해결 할 수 있는 제한된 범위의 설계 대안을 진행, 모델링 및 검토하 기 위해 설계팀을 지원합니다. 모든 필수 시스템 요구사항 이 충족되면 시스템 성능에 대한 바람직한 요구사항을 고려 할 수 있으며 시스템의 잠재적 작동 매개변수에 대한 지식을 충분히 습득 할 수 있습니다 • 둘째, 모든 이해 관계자의 요구 사항을 통합하여 보다 큰 그 림을 파악할 수있는 접근방식이 필요합니다. 위에서 설명 한 시스템공학 접근 방식은 모든 범위의 이해 관계자 요구사 항을 포착하기 위한 프레임워크를 제공합니다. 또한, 다기준 의사결정분석과 결합하여 바람직한 요구사항의 상대적인 중 요성을 평가함으로써 최적의 설계를 식별 할 수 있습니다. 이 렇게하면 더 큰 그림을 파악 할 수 있을뿐만 아니라 설계를 최 적화 할 수 있습니다. 시스템공학 접근법의 모델링 및 통합 단계에 대한 적절한 투자 는 문제의 식별을 '왼쪽으로 이동'시키는 것으로 나타났습니다. 즉, 문제가 발견되어 초기단계에서 처리되어 관련 비용 혜택을 얻었음을 의미합니다. 그러나 최소한의 시스템 변경을 식별하 기 위한 최적의 방법은 구조화되고 감사(auditable) 가능한 시 스템공학 방식을 사용하여 설계된 제품에서 작업 하는 것입니 다. 물론 이것은 현재 주어진 제품에 대해서는 달성 할 수 없지 만, 문서의 필수 및 바람직한 요구 사항에 대한 통제된 검토 및 개발은 동일한 변경을 통해 후속 제품의 상세한 변경사항의 심 문 및 재평가를 모델링을 통해 허용합니다. 원래 제품의 모델링 및 운영(in-service) 성능이 알려짐에 따라 새로운 시스템 측면을 보다 안정적으로 통합 할 수 있고 새로운 모델링 결과를 적절히 조정할 수 있으므로 새로운 제품에 대한 교육을 받은 평가가 새로운 세트 요구사항을 만들 수 있습니다. 따라서, 변화의 영향 (좋은 측면과 나쁜 측면 모두)은 설계의 초 기단계에서 더 쉽게 이해 될 수 있습니다. 따라서 '최소변화 (minimum change)' 옵션은 관련 영향과 함께 더 잘 고려 될 수 있습니다 위에서 논의 된 세 가지 사례에서 시스템공학 접근법의 이점 은 일관되게 적용될 때 프로젝트마다 다를 수 있습니다.
  • 13. imeche.org/energy 11 1. 미리 지정된 프로세스와 순차적 프로세스는 설계가 시작 되기 전에 필요한 기능을 알고 개발 프로세스 중에 기능 업 그레이드가 필요없는 경우에 적합합니다. 2. 진화 및 동시적 프로세스는 초기 운영 기능이 달성 될 때 사 용되며 업그레이드는 초기 운영 단계의 결과에 따라 구현됩니 다. 석유가스산업을 위한 SE 정의 A DEFINITION OF SYSTEMS ENGINEERING FOR OIL AND GAS 시스템 수명주기 모델 SYSTEMS LIFE CYCLE MODELS 시스템 접근법이 석유 및 가스 프로젝트에 도움이 된다고 받아 들여지면 어떻게 구현되어야하며 현재의 관행과의 차이점은 무 엇입니까? 이 섹션에서는 INCOSE [1]에서 정의한 정의와 방 법을 조정하여 석유 및 가스 산업에 맞는 정의를 작성합니다. 설계 단계에서 시스템공학에 대한 모든 접근법을 지원하는 것은 프로젝트 개발 라이프 사이클의 개념입니다. 매우 다 양한 종류가 있으며, Systems Engineering Body of Knowledge [2]는 이들을 세 가지 범주로 나눕니 다: 3. 대인 관계(interpersonal) 및 비제약(unconstrained) 프 로세스는 시스템이 지속적인 개발 및 개선 상태에 있을때 사 용됩니다 그러나 일부 석유 및 가스 프로젝트에는 초기 운영단계가 포 함되어 있으며 이러한 상황에서는 아래에 설명된 모델이 적절 하지 않을 수 있음에 유의해야합니다. 마지막 모델 클래스는 운영 환경을 지속적으로 변경하는 전자 또 는 소프트웨어 시스템에 가장 적합합니다. 대규모 자본 프로젝트 는 일반적으로 설계 노력이 시작되기 전에 요구 사항이 지정되 는 첫 번째 방법을 따르며이 보고서는 이러한 유형의 모델에 중점 을 둡니다.
  • 14. THE V-MODEL Flowdown requirements Transition products Flowdown requirements Transition products According to According to According to 12 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry Figure 3: 미국 국방부에 의해 구현된 V- 모델 시스템 수준 최종 제품 사양, 검증 및 확인(V&V) 계획 생성 서브시스템 수준 최종 제품 사양, 검증 및 확인(V&V) 계획 생성 최하위수준 최종 제품 사양, 검증 및 확인(V&V) 계획 생성 하위수준 최종 제품 사양, 검 증 및 확인(V&V) 계획 생성 최하위 수준의 최종 제품 구현 및 검증 및 검증 차기 수준의 최종 제품을 조립 및 통합, 검증 및 검증 시스템 수준의 최종 제품을 조립 및 통합, 검증 및 검증 하위 수준의 최종 제품을 조립 및 통 합, 검증 및 검증 미리 지정된 시나리오에 대한 고전적인 시스템 수명주기 모델은 다양한 형태로 존재하며 수많은 표준에 명시된 V- 모델입니다. 본질적으로 V의 두 팔은 왼쪽에 스펙이 있고 오른쪽에 검증이 있으며, 설계가 성숙 해짐에 따라 점진적으로 결합됩니다. 시스템공학은 시스템의 전체 수명주기 동안 고객 및 이해관계 자의 요구가 고품질, 신뢰할 수 있고 비용 효율적이며 일정 준수 방식으로 충족되도록하기 위해 학제 간 프로세스를 만들 고 실행하는 엔지니어링 분야입니다.
  • 15. Figure 4: The Systems Engineering ‘SIMILAR’ process Investigate Alternatives Re-evaluate Re-evaluate Re-evaluate Re-evaluate Re-evaluate Re-evaluate Model the System Integrate Launch the System Customer Needs Outputs Assess Performance State the Problem 13imeche.org/energy 아래에서 자세히 설명하는 또 다른 예는 7 단계 SIMILAR 프로세스입니다 [3]. 이는 V-process이기도 하므로 모든 단계에서 요구 사항과 비교하여 설계의 효율 성을 재평가합니다. 이 프로세스는 다른 것으로 보일 수 없습니다. 오늘날 업계에서 일상적으로 수행되는 FEED 이전 옵션 연구 및 프로젝트 단계 게이트 프로세스에 대한 정보를 제 공합니다. 그러나 시스템 접근법에는 중요한 차이점이 있 습니다. 자산 수명주기의 모든 단계가 이 프로세스 내에서 고려됩니다.
  • 16. 14 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 문제저의, Problem Statement 가장 간단한 형태로 : 무엇을 해야 합니까? 시스템의 실제 작업이 무엇인지 식별하는 기술이 있으며,이 문 제 정의에서 파생 된 요구사항이 실제로 문제의 성격을 반영 할 수 있도록 신중하게 고려해야합니다. 예를 들면 시스템 작 동의 결과 및 원하는 결과를 달성해야하는 환경 범위의 확인을 포함 할 수 있습니다. 예를 들어, 파이프 라인의 범람을 위한 시스템이 작동해야 하 는 깊이는 어느 정도입니까? 시스템의 최대 크기는 어떤 위 치로 배송 될 수 있습니까? 언제까지 시스템이 작동해야 합니까? 어떻게 검사하고 유지 관리합니까? 그것이 어디에 두드려 질 수 있습니까? 어떻게 제거 될까요? 이러한 정보 는 모두 문제정의의 일부를 구성 할 수 있습니다. 시스템의 설계, 제조, 운영, 유지 보수 및 폐기에 대한 요구 사항 은 이 문제정의에서 도출되므로 최종 사용자, 운영자, 제조업 체, 유지 보수자를 포함하여 실행 가능한 이해 관계자 풀을 고려 하는 것이 중요합니다 , 공급자, 취득자, 소유자, 규제 기관, 피 해자, 후원자 및 기타. 해양 오일 플랫폼과 같은 복잡한 시스템 에는 성능 요구뿐만 아니라 유지 보수, 수리 및 폐기에 대한 기 준을 제시하는 수천 가지의 요구 사항이있을 수 있습니다. 의무적이고 바람직한 요구 사항에 대한 논의는 시스템의 개 념을 규정 할 수 있어야한다. 시스템이 목적에 부합하는지 확인하려면 필수 요구사항을 충족해야합니다. 바람직한 요 구 사항은 모든 이해 관계자의 욕구에 최적화된 시스템을 형성하기 위해 상쇄되고 균형을 이룹니다. 개발 기술의 이전 가능성에 대한 이전의 논의와 관련하여,이 절충안이 취하기 시작하는 것은 바람직한 요구 사항 내에있다. 시스템의 운영 환경을 확대하는 영향에 대한 공정한 평가를 이해할 수 있습 니다. 대안 검토, Investigate Alternatives 대안은 설계의 모든 단계에서 식별 될 수 있습니다. 여기에는 대 규모 시스템 재설계가 필요한 다른 기술을 통해 문제에 접근하는 개념적 대안이나 설계 측면을 최적화하거나 적용 가능성을 확장 할 수있는 수정이 포함될 수 있습니다. 예를 들어, 기존의 오일 분리 단위가 존재합니까? 이 접근 법은 새로운 응용 프로그램에 유효합니까? 이렇게하면 선 행 비용은 줄어들 수 있지만 개발, 보증 및 시간 척도 지연 을 고려할 때 신기술을 사용하면 보다 효율적인 설계로 수 익성이 향상됩니까? 하향식 개념 개발과 문제 지향적 개념 개발을 포함하여 설계 및 개념 대안을 고려하기위한 많은 접근법이 있습니다. 그러나 대부분의 상황에서 다른 바람직한 요구사항과 상충하는 바람 직한 요구 사항이 존재합니다. 다른 이해 관계자가 식별한 우 선 순위에 가중치를 부여하는 방법이 즉시 명백하지 않습니다. 그러나 바람직한 요구 사항에 가중치를 두는 구조화된 방법이 존재합니다. 일반적인 접근 방식은 의사 결정이 이루어지고 더 많은 데이터가 사용 가능하게 되면서 반복적으로 수행되는 분 석 계층 구조 프로세스 (AHP)와 같은 MCDA (multi-criteria decision analysis)의 개발된 형태입니다. 복잡한 시스템의 경우 개념설계에서 상세설계에 이르는 설계 프로세스 전반에 걸쳐 식별 가능한 대안설계가 프로젝트 위험 을 줄이고 문제 설명을 명확하게하며 기술 및 시스템 응용 프 로그램의 혁신과 개발을 허용합니다.
  • 17. • Failure Mode, Effect and Criticality Analyses (FMECA) • And so on 15imeche.org/energy 시뮬레이션 기술 및 지표 테스트와 같은 모델링 도구는 서비스 중 또는 '디지털 트윈'데이터 생성 전에 설계 프로세스의 필수 단계 를 수행합니다. 입력 값을 알 수없는 경우 근사 및 민감도 분석을 통해 작업 입력이 완료되기 전에 설계 프로세스를 개발할 수 있습 니다. 단계(stage) 통합은 모든 측면에 걸쳐 있습니다. 물리적 인터페이스에서 기능 인터페이스, 제조, 테스트 및 커 미셔닝 프로세스의 휴먼 인터페이스에 이르기까지 다양한 산 업 표준을 지원합니다. 통합은 모든 관련 이해 관계자 간의 원활한 의사 소통에 달려 있으며 다음과 같은 특징이 있습니 다. • 신뢰성 설계 옵션 • 기능통합 워크샵 • Reliability, Availability, Maintainability (RAM) 분석 본질적으로 통합 단계는 다른 모든 단계를 알리기 위해 피드백 이 생성되는 메커니즘입니다. 다른 단계의 시스템 공학과 마찬가지로 시스템을 시작하는 것 은 반복적으로 발생하며 다른 단계를 알리고 개발하기위한 피 드백을 제공합니다. 시스템을 시작하는 것은 엔지니어링 설계 프로세스의 일부로 일반적으로 실행되는 많은 형태를 취합니다. 여기에는 '철새 (iron birds)'또는 다이나믹한 부품이나 소프트웨어 테스트를 위한 물리적인 통합 장비, 개별 서브 시스템 평가를위한 테스트 장비, 최대 시스템 테스트까지 포함될 수 있습니다. 이러한 모 든 시스템 평가는 설계 프로세스를 알려주고 제품이 신뢰성 향 상 곡선의 상위 지점에서 최종 테스트 및 보증을 입력 할 수있 게하여 이해 관계자 만족도 및 고객 신뢰도를 높입니다. 이 단계에서 모델링 관행을 통해 확인된 바람직한 요구 사항 가중치를 확인하고 수락하거나 수정 및 재시도 할 수 있습니다. 시스템 모델링, Model the System 시스템 모델링은 모든 요구사항을 고려하기 위해 다양한 고려 사항과 접근 방법을 필요로합니다. 물리적 아날로그, 분석 방정 식, 기능 흐름도 및 컴퓨터 시뮬레이션과 같은 많은 유형의 시스 템 모델을 사용할 수 있습니다. 좋은 프로젝트 계획은 모든 주요 이해 관계자의 피드백으로 생성되어 모델링의 모든 영역에 필요 한 입력을 식별하고 일정을 계획하는 것입니다. 예를 들어, 천연 가스 발전소에서 추가 연소 챔버의 설계를 고려 하십시오. 알려진 이전 성능 데이터는 구조 장비 및 재료 부품 요구 사항과 같은 개념 장비 및 구성 요소 설계 요구 사항을 알 리고 설계 초점 영역을 식별하는 데 사용할 수 있습니다. 설계가 진행됨에 따라 국부적인 부하와 열 및 진동 환경이 이해되기 시 작합니다. 따라서 초기 피로 및 열 응력 시뮬레이션을 수정하고 이전 신뢰 구간 및 예상 장비 에너지 소비량을 줄일 수 있습니 다. 신뢰성 예측 및 유지보수 주기를 재평가 할 수 있으며, 이전 에 준수하지 않을 것으로 예상되는 바람직한 요구사항을 고려 할 수 있습니다. 바람직한 단계의 요구사항이 비교되기 시작하고 할당된 가 중치가 이 단계 내에 있습니다. 시스템공학 프로세스 의 모든 단계에서와 마찬가지로이 단계의 결과를 사용하여 프로세스 의 다른 단계에서 내린 결정을 알리고 재평가해야합 니다. 이탈리아 연구는 해양 플랫폼의 각 펌프에 대한 최적의 유 지 관리 모델을 평가하기 위해 시스템공학 모델링 접근법 을 사용했습니다. 신뢰도데이터를 사용하는 것보다 오히려 접근법이 실제로 수행된 이유와 그 이유에 대해 책임있는 해외 인력을 인터뷰했습니다. 이 주관적인 데이터는 모델 에 포함되어있어 어떤 펌프가 계획, 예측, 모니터링 또는 사후 유지 관리 계획을 거쳐야하는지 정확하게 식별했습니 다. 통합, Integrate • 모든 사람들을위한 빈번한 프로젝트 업데이트 시스템 시작, Launch the System
  • 18. 16 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 성능평가(Assess Performance) 재평가/재설계(Re-evaluate/Redesign) 모든 이전 단계에서 생성된 정보는 석유가스 산업 내 설계 프로 젝트의 많은 예에서 시스템의 재설계 및 재평가에 기여할 수 있 습니다. 이 프로세스는 새로운 정보와 요구 사항을 설명하기 위 해 반응적으로 발생합니다. 기존 또는 이전 프로젝트에서 얻은 교훈, 모델링 결과 또는 테스트 데이터를 설계에 통합 할 수있 게되면 시간과 비용 제약 내에서 충분히 높은 품질의 프로젝트 를 제공 할 수있는 가능성이 높아집니다 성능평가는 설계 프로세스 전반에 걸쳐 커지는 자신감과 함 께 모든 단계에서 이루어집니다. 각 모델링, 통합 및 실행 단 계에서 시스템 검토의 여러 측면을 알릴 수 있는 많은 양의 새 로운 데이터가 생성됩니다. 시스템 성능, 시스템 간 통신, 생산적 합성 및 인간공학 검토를 수행하려면 강력한 데이터 관리가 필수적입니다. 또한 폐기 및 유지 보수에 대한 예측 검토는 기존 자재(material)의 적절한 사용을 통해 수행 될 수 있습니다. 다시 말하지만,이 단계의 핵심은 성능 결과를 모든 관련 이해 관계자에게 명확하게 전달함으로써 설계 진행에 대한 정보에 근거한 결정을 내릴 수 있다는 것입니다.
  • 19. 17imeche.org/energy 근본적으로 불량한 초기 조직구조와 부적절한 고객 지식으로 인 해 원래의 요구 사항 중 하나가 거울지지구조 설계 결함으로 전 파되는 작은 실수가 발생했습니다. NASA는이 프로그램에서 5 가지 주요 학습 내용을 발표했습니다.이 중 상당수는 해양 엔지 니어링 프로젝트에 참여한 모든 사람들에게 친숙 할 것입니다. • 시스템 통합 : 셔틀을 발사대로 사용하기로 결정했을 때 복잡한 프로그램이 더 많이 만들어졌습니다. 그럼에도 불구 하고 통합 문제는 과소 평가되었다. • 위험 관리 : NASA는 주계약자를 많이 의지했으며, 다른 말로 핵심 계약자에 의존했습니다. 이것은 위험의 소유권을 위 임했고, 공급망을 통한 위험 관리, 감독 및 품질 보증 절차는 부적절했습니다. 이러한 실패로 인해 거울에 결함이없는 허블 (Hubble)이 출현하게되었습니다. 시스템공학 적용예 EXAMPLES OF SYSTEMS ENGINEERING APPLICATIONS 허블 우주망원경 THE HUBBLE SPACE TELESCOPE 진정한 시스템공학 접근 방식은 석유가스 산업 분야 에서 아주 드물게 사용되어 좋은 사례를 찾기 어렵습니다. 그러나 몇 가지 예가 접근법의 요소가 적용된 다음 절에서 설명됩니 다. 첫째, 석유 이외의 사례를 살펴 봅니다. NASA는 항상 모든 좋은 시스템공학 실습의 근원지로 여겨져 왔지만 프로젝트 초기에 작은 실수를 낳았던 시스템공학 실습의 실패로, $ 1,000에 고정되어 놓칠 수 있었고 궁극적으로 수리를 필요로 할 수있었습니다. 10 억 달러의 비용이 소요된다. 이 예 는 매우 극단적이어서 시스템공학 교육 프로그램에 자주 사용됩 니다. • 이해 관계자 요구사항 정의. 요구사항에 약점이 있을뿐만 아니라 고객으로부터 요구 사항을 얻기위한 메커니즘이 열악 했습니다. • 계획 : 서로 다른 단계에서 여러 계약자를 사용하면 협 력해야하는 단체 간의 혼란과 심지어 경쟁이 발생했습니 다. 프로젝트 단계 및 책임 계획의 불충분한 계획이 문제 였습니다. • 라이프 사이클 모델 : NASA보고서를 인용하면 '라이프 사 이클 지원 계획 및 실행은 개념 및 설계 단계를 포함하여 첫날 부터 필수적이어야합니다. '사실 이 요소는 비계획적 복구 임 무와 함께 매우 잘 수행되었지만, 완전히 성공했습니다.
  • 20. 18 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 한국형 표준 경전철시스템 THE STANDARD KOREA LIGHT TRANSIT SYSTEM 이 다섯 가지 교훈은 요구사항을 파악하는데 실패한 계획, 통 합 및 위험 관리 활동을 통해 생성된 미러 문제를 준수합니다. 복구 할 수있는 디자인을 만든 라이프 사이클 모델링에서 좋 은 작업만이 프로그램을 저장했습니다. 석유가스 플랫폼은 공간상에 없으므로 설계시 실수를 쉽게 교정 할 수 있습니다. 그러나 이 명백한 용이성은 자본 또는 손실된 생산 측면에서 근본적인 오류를 만드는 비용을 가려 서는 안됩니다. 시스템공학에 대한 보다 긍정적인 예는 한국에서 왔는데, 지 방 정부와 중앙 정부가 협력하여 맞춤식 디자인 없이 원하는 지역에 배치 할 수있는 표준 경전철 시스템을 설계했습니다. 안전, 신뢰성, 기능 및 성능의 네 가지 핵심 요구사항이 확 인되었습니다. 각 라이프 사이클 단계별로 각 영역에 대해 식별되었습니다- 개념, 설계, 초기 운영 등. 신뢰성은 특히 중요하고 많은 작업이 신뢰성, 가용성 및 유지보수 (RAM) 분석으로 진행되었습니다. 그렇지 않으면 인간 인터페이스 를 최소화하고 운전자가 없는 운전을 유도하고 완전히 디지 털 신호시스템에 대한 욕구가 있었습니다 디자인의 네 부분, 즉 열차, 신호, 전기 및 기계 시스템 및 토목 공학 인프라도 확인되었습니다. 이 모든 것을 겹친 다 섯 번째 도메인은 시스템공학이었습니다. 엄격한 시스템공학 접근법을 따르면 최종 시스템을 여러 위치 에 성공적으로 배치 할 수 있습니다. Hubble과 마찬가지로 완 벽한 것은 아니었습니다 (요구사항 포착 프로세스가 충분히 엄 격하지 않음이 밝혀졌습니다). 그러나 시스템 공학 접근법을 따 르는 것의 종종 과소 평가된 이점은 배운 교훈을 간단하게 식별 할 수 있다는 것입니다.
  • 21. 19imeche.org/energy 영국 공군 C130J 수송기 ROYAL AIR FORCE C130J HERCULES AIRCRAFT 배당금 '이 줄어들어 서유럽에 대한 위협이 줄어들어 국방비 삭감 의 기회가 만들어졌다. 결과적으로, 효과적인 군사 능력을 유지하 기 위해 방위 예산은 자원을 적게 사용하여 능력을 극대화하는 데 사용되어야했습니다. 국방 장비에 중점을 두는 주요 영역 C130K 교체를 포함한 프로그램은 안정성 및 유지 보수성에 중점을두고 운영 능력을 향상 시키는데 이는 다음에 유익한 영 향을 미쳤습니다. • 운영가용성, Operational availability • 보다 작은 인프라 요구조사항, Smaller support infrastructure requirements • 지원인력 감소, Reduced support personnel • 저장부품 감소, Reduced spares inventory • 계약지원 감소, Reduced contractual support 이 프로젝트는 기존 왕립 공군 C130K가 교체 대상으로 고려된 1990 년대 초반으로 거슬러 올라갑니다. 전반적으로, 운영 요구 사항은 역할 정의, 운영 범위, 페이로드 등에서 매우 잘 이해되었 습니다. 그러나 이전의 C130K는 운영 능력과 가용성을 유지하기 위한 실질적인 지원 비용 (OPEX)과 함께 수명이 다해 가 고있었 습니다. 따라서 원래 설계 및 엔지니어링 이후 우주 항공 기술의 발전을 고려할 때 교체 시스템의 수명주기 비용을 향상시 킬 수있 는 중요한 기회가 있었습니다. 프로젝트 개시 시점에 군사 예산이 엄격하게 제한된 예산에 비해 실질적인 성장을 보이고 있음이 인정되었습니다. 이것은 소위 '평 화'와 함께 냉전 종식 후 날카로운 초점을 맞췄다. 항공 우주 및 군사 프로젝트 문화에 매우 많이 포함된 시스템공학으 로 국방부 내에 통합 프로젝트팀이 설립되어 모든 요구사항을 해결 했습니다. 그 결과 물류 지원 분석 (LSA : Logistics Support Analysis)을 도구 상자로 사용하여 모든 보충 요소 (엔지니어링 및 유지 보수 포함)를 단순히 보급하기보다는 포괄하는 종합 물류 지원 (ILS)을 사용합니다. 이는 미군 표준 Mil-Std-1388-1A, 2A 및 2B 에서 파생되었으며 라이프 사이클 비용 최적화를 위한 프로그램 지원 요구사항을 식별하고 관리하는 도구로 사용되었습니다. 이것은 잠재적 인 C130K 교체 옵션이 확인되기 전에 구현되 었으 며 플랫폼 선택이 이루어지지 않았습니다. 따라서 항공기 수명의 모 든 측면을 조기에 통합한 대표적인 사례입니다. 결과적으로 장기적 인 운영 및 지원 요구 사항은 정식 플랫폼을 선택 하기 전에 매우 잘 정의되고 구체화되고 균형을 이루었습니다. 이것은 조달주기를 통해 완전한 작동으로 확인되었습니다. 그 결과는 위에서 확인된 핵심 사 항을 뒷받침합니다.
  • 22. The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 20 MCDA는 다음과 같은 상황에서 최상의 옵션을 평가하기위 한 수학적 기법의 계열입니다. • 많은 잠재적 해결책들이 있음 • 고려해야 할 많은 경쟁 기준이 있음 • 기준이 다른 단위로 측정되거나 정성적으로 측정됨 해양플랫폼 해체 저자는 MCDA 방법론 중 가장 단순한 방법을 선택하여 환경 요인만을 고려하고 독립적으로 작용하는 전문가 패널이 생성 한 질적 데이터에 의존했습니다. 프로세스는 다음 단계를 따 릅니다 • 각 기준은 하위 기준으로 나뉘어졌으며 '환경'범주가 가장 밀집되어 있습니다. • 전문가 패널은 각 기준의 중요도를 독립적으로 평가했습 니다. 전반적인 순위는 중간 순위 점수를 취하여 설정되었습 니다. • 각 옵션은 각 기준에 대해 평가되었습니다. 각 기준에 대 한 중앙 점수가 계산되었고 그 점수와 같거나 그 이하의 점 수는 0으로 설정되었습니다. 해당 레벨 이상의 모든 점수는 1로 설정되었습니다. • 전반적으로, 환경 기준 14 개 모두에 대해 점수를 매기는 유일한 옵션은 '나머지 자리에 두기(leave in place)' 해결책 이었습니다 (2 개의 다른 옵션이 단 하나의 최소 기준에서 실 패했지만). 이 매우 간단한 접근 방식은 중간점수(median) 계산 이외의 수학적 평가를 사용하지 않으며 시작시 평가된 각 기준의 가중 치는 평가의 일부로 명시적으로 사용되지 않습니다. 그러나 이 과정에서 패널 회원들이 일부 문제에 대해 반대 입장을 취했으 나 각 회원의 의견에는 일관된 해결책을 제공하기 위해 동등하 게 가중치를 부여했습니다. 개념선택에서의 시스템공학 - 다기준의사결정분석 SYSTEMS ENGINEERING IN CONCEPT SELECTION – MULTI-CRITERIA DECISION ANALYSIS (MCDA) 이러한 유연성으로 인해 매우 구체적인 장비선택 결정에서부 터 국가정책 문제에 이르기까지 다양한 적용 범위를 가지고 있 습니다. 이 예에서 설명한 시스템공학 방법의 가치는 공간, 자 본 비용 데이터 및 시간, 운영비용 데이터를 동일한 최적화 프 레임워크에 통합할 수 있는 능력입니다. MCDA 기법은 기준이 전적으로 정성적이며 전문가의 견해 가 다른 경우 자주 사용됩니다. 이러한 상황은 종종 풍력 발 전소, 시민 편의 시설 또는 발전 시설의 배치와 같은 환경 고 려 사항이 중요 할 때 발생합니다. 여기에 제시된 사례는 해 상석유 플랫폼 해체(decommissioning)에서 나온 것입니 다. 캘리포니아 법은 2010년에 중복된 해양 설비의 완전한 제거 를 주장하지 않고 다른 선택 사항을 고려하도록 변경되었습 니다. 변화는 법의 발견과 변화가 반대 없이는 아니지만 플랫 폼 제거 후 생물 다양성이 감소했다는 어업종사자 (fisherman)의 불 만에 뒤이어 나온 것이다. 이 연구는 1979년에 취역한 중간 규모의 구조인 Platform Grace를 위해 어떤 옵션이 적합한지 고려했습니다. • 첫째, 각 옵션을 평가할 기준 목록을 생성했습니다. 환경, 재정적, 사회 경제적, 보건 및 안전 등 다섯 가지 기준이 있으 며 '기타'범주에는 어업권과 같은 요소가 포함됩니다. • 결론의 견고성을 시험하기 위해 민감도 분석이 수행되었 습니다.
  • 23. imeche.org/energy [4] [4] Ranks Standardised Ranks Median Value Weighted List Criteria Expert 1 Expert 2 Expert 3 Expert 4 Expert 1 Expert 2 Expert 3 Expert 4 Energy use 2 1 8 5 0.17 0.08 0.89 1.00 0.53 6 Gas emission 1 2 8 5 0.08 0.17 0.89 1.00 0.53 6 Contamination 6 10 1 3 0.50 0.83 0.11 0.60 0.55 7 Production of exploitable biomass 4 5 2 1 0.33 0.42 0.22 0.20 0.28 1 Provision of reef habitat 7 1 4 1 0.58 0.08 0.44 0.20 0.32 2 Enhancement of diversity 8 3 5 2 0.67 0.25 0.56 0.40 0.48 5 Protection from trawling 3 7 4 1 0.25 0.58 0.44 0.20 0.35 3 Spread of invasive species 9 6 1 3 0.75 0.50 0.11 0.60 0.55 7 Loss of the developed community 5 4 6 1 0.42 0.33 0.67 0.20 0.38 4 Facilitation of disease 9 11 5 4 0.75 0.92 0.56 0.80 0.78 9 Alteration of trophic webs 9 8 5 2 0.75 0.67 0.56 0.40 0.61 8 Alteration of hydrodynamic regimes 10 11 7 5 0.83 0.92 0.78 1.00 0.88 11 Habitat damage from scattering of debris 11 9 9 5 0.92 0.75 1.00 1.00 0.96 12 Smothering of soft-bottomed communities 12 12 3 3 1.00 1.00 0.33 0.60 0.80 10 Options Criteria Leave in place intact Topple in place ‘Top’ and leave both sections Partially remove, transport to shore, re-use Partially remove, transport to shore, recycle Partially remove, transport to shore, scrap Partially remove, relocate to shallow water Partially remove, relocate to deep water Completely remove, transport to shore, re-use Completely remove, transport to shore, recycle Production of exploitable biomass 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 Provision of reef habitat 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 Protection from trawling 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 Loss of the developed community 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 Enhancement of diversity 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 Energy use 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 Gas emission 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 Contamination 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 Spread of invasive species 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 Alteration of trophic webs 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 Facilitation of disease 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 Smothering of soft-bottomed communities 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 Alteration of hydrodynamic regimes 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 Habitat damage from scattering of debris 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 Total approvals 14 12 12 4 2 1 10 5 2 2 21 Figure 5: 평가기준 순위 Ranking of criteria for offshore decommissioning Figure 6: 옵션 평가 Evaluation of decommissioning options
  • 24. 22 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry • 비용최소화, Cost minimisation • 인력투입 최소화, Manpower usage minimisation • MCDA 점수 최대화, MCDA score maximisation • 3가지 기준에 대한 로컬점수 최대화(발생, 심각성, 탐지 가능성) Local score maximisation for three criteria (occurrence, severity, detectability) 목표 프로그래밍은 목표 계층 구조를 적용하는 선형 프로그래 밍의 확장입니다. 일단 초기 목표가 만족되면, 그 목표를 충족 시키는 옵션은 모든 목표가 충족되고 가능한 해결책의 세트가 발견 될 때까지 두 번째 목표에 대해 재평가됩니다. 결합 된 접 근법은 AHP를 사용하여 차례로 각 목표에 대한 옵션을 평가합 니다. 석유 플랫폼 펌프 신뢰성 OIL PLATFORM PUMP RELIABILITY 이 예는 MCDA를 사용하여 최적의 유지관리 전략을 선택하 는 방법과 비용 예측을 위한 다른 기술을 결합하는 방법을 보 여줍니다. 그것은 석유 생산 시설에 있는 여러 종류의 원심 펌프를 모으기 위해 최선의 유지 관리 전략을 확인하기 위한 결정 과정을 제시합니다. 다시 말하지만, 이 기술은 전문가의 의견에 크게 의존하지만 고장률 및 교체 비용에 대한 어려운 통계로 보완됩니다. 수정, 예방 및 예측의 세 가지 기본 유지 관리 전략이 있습니다. 이 연구는 10 개의 서로 다른 펌프의 주요 고장 모드에 대해 이 세 가지의 최상 조합을 계산할 것을 예측하는 것을 목표로 합 니다. 그러나 그들은 우선 순위의 고정된 순서로 네 가지 목표 의 조합으로 '최고'를 정의합니다. MCDA 접근법이 네 가지 목표를 평가할 수 있도록 여러 목표를 처리 할 수있는 선형 프로그래밍의 변형인 목표 프로그래밍 (GP)과 결합했습니다. 그런 다음 MCDA 방 법론으로 AHP (Analytic Hierarchy Process)를 선택 하고 AHP-GP 조합으로 명명했습니다. AHP는 대중적인 MCDA 기술 중 하나입니다. 문제를 계층 구 조로 구조화합니다. 목표는 상단에, 중앙 계층은 평가 기준으 로, 하단은 설계 계층으로 구성됩니다 옵션. 환경 예제에 사용 된 단순한 2진 스케일과는 달리, 주어 진 척도에 대해 하나의 옵션에 할당 된 선호도의 강도를 나타 내기 위해 수치 스케일이 사용됩니다. 그런 다음 가중치와 선호 도를 곱해서 합계하고 표준화하여 원하는 솔루션을 제공합니 다. 주어진 예에서, 각 평가 기준에 대한 가중치 (발생, 심각성, 탐지 가 능성)는 핵심 운영 인력을 인터뷰하여 결정되었습니다. 이것은 이 러한 기준에 할당된 값을 결정하려고 시도하지 않고 유지보수 우 선 순위에 대한 정상적인 평가에서 운영 직원이 각 기준에 부과 할 값을 결정합니다. 값은 각 펌프에 설정된 고장 모드에 적용될 때 세 가지 전략의 빈도, 비용 및 지속 시간을 제공하는 운영 데이터베이 스에서 가져온 값입니다. 수학적으로 이것은 해상 퇴역 환경 사례보다 훨씬 복잡하며 여 기에 간략한 요약만 제시되어 있습니다. 이 연구의 결과는 모 든 펌프에 걸친 일련의 고장 모드에 대해 예방 적 및 예측적 접 근법이 항상 올바른 것보다 우수하다는 것을 확인하는 것이 었 으며 대부분의 경우에 예측 방법론이 최적이었습니다.
  • 25. 23imeche.org/energy 필요역량 NECESSARY COMPETENCIES 역량 프레임워크 COMPETENCY FRAMEWORK 영국 엔지니어링위원회 (Engineering Council)는 이러한 모 든 측면이 우수한 엔지니어링 인력을 구성해야한다고 믿습니 다. 이에 따라 위에서 설명한 시스템공학 단계가 회사의 고용 이나 발전정책을 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 단계별로 구성된 질문은 엔지니어의 현재 역량 및 개발 영역에 대한 이 해를 제공 할 수 있습니다. 기존의 단계적 엔지니어링 설계 접근법에서 시스템공학 접근법 으로의 마이그레이션은 간단한 작업이 아닙니다. 추가적인 역 량이 요구되는 프로젝트 실행 및 기술 방법론 모두에서 접근 방 식의 근본적인 변화가 필요합니다. 이 섹션에서는 이러한 추가 역량에 대해 설명합니다. 시스템공학 접근법의 단계는 더 큰 그림을 보고 그 안에서의 역 할과 영향을 이해할 수있는 인력의 중요성을 보여줍니다. 엔지 니어링 기술자, 기술자 및 공인 엔지니어에 대한 엔지니어링 이 사회의 UK-SPEC 요구 사항에 따라 시스템공학 접근법은 기 술 기여, 책임 및 혁신뿐만 아니라 의사 소통, 상업 인식, 훌륭 한 윤리 실천과 변화의 영향을 중요시합니다. 석유 및 가스 산업 내 시스템공학 역량 구조로 점진적 으로 옮 겨 가고 있습니다. INCOSE는 2017 년 Texas Gulf Coast Chapter Systems Engineering 컨퍼런스를 주최했으며 특 히 석유 및 가스 산업 분야에서 시스템 공학 역량과 역 량을 높이기 위해 마련되었습니다. 또한 University College London의 시스템공학 센터에서는 이미 주요 석유가스 사업 자가 채택한 시스템공학 분야의 맞춤 교육을 제공합니다. 따라서 시스템공학 역량은 엔지니어링 전문가의 존경받는 측면으로 전문적 인정을 위한 엔지니어링 이사회의 요구사 항과 석유가스 산업의 향후 요구사항을 모두 충족시키는 것이 분명합니다. 석유 및 가스 산업에 대한 이해 부족, 특히 지속적인 비용 문제 를 배경으로 한 산업계 리더의 관심이 필요합니다. 장기적인 지 속 가능성에 도움이 되는 혁신에 대한 공통된 요구로 인해 시스 템공학을 프로젝트, 그린 필드 및 브라운 필드에 대한 표준화 된 접근 방식으로 보다 잘 받아들이기 위한 훌륭한 첫 걸음이 될 것 입니다. 의심의 여지없이, 그것은 산업 전반에 걸쳐 사고방식을 바꾸려는 노력과 실제 노력을 필요로하며, 현재 진행 되고있는 기존 접근법에서 벗어나 문화적 편차를 이끌어 낼 것 입니다.
  • 26. 24 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 추가적으로 요구되는 기술 ADDITIONAL SKILLS REQUIRED • OPEX 접근 방식의 전문성. 디자인. 인적 요소, 훈련 요구 분석 및 예비품 최적화와 같 은 기술이 요구됩니다. 최적 설계의 선택은 운영 지원 고려 사항에 크게 좌우됩니 다. 방위사업 분야는 예비품목 예측에서부터 훈련 과정에 이르기까지 모든 것을 포괄하는 통합 물류 지원 개념으로 이 분야에서 풍부한 경험을 갖고 있습니다. • 시스템 모델링 전문성. 생산 흐름에서 유지 보수 절차에 이 르는 모든 측면의 수학적 모델은 SE 접근법의 기본입니다. 프 로세스 시스템 및 플로우 라인과 같은 자산의 물리적 측면에 대한 시스템과 유사한 모델은 이미 존재하지만 이들 간의 통합 은 좋지 않으며 일상적인 서비스 모델링 모델은 존재하지 않습 니다. 따라서 석유 및 가스 부문에서 시스템 모델링 접근법을 채택하려는 회사는 자체 시스템 및 시스템 역학 모델을 개발할 준비가되어 있어야합니다. 조직 및 프로세스 ORGANISATION AND PROCESS 시스템공학 접근 방법을 채택하려면 추가기술뿐만 아 니라 조직 변화가 필요하므로 시스템공학 분야는 설계 프로세스의 주도적인 분야입니다. 구체적인 추가기술은 다음과 같습니다. • 자격을 갖춘 시스템 엔지니어. 많은 대학에서 현재 학부생 을위한 시스템공학 과정을 제공하고 졸업생을위한 석사 과정 을 제공합니다. 이 과정은 프로세스의 필수적인 부분인 표준, 방법 및 접근 방식에 대한 상세한 이해를 제공합니다. 경험이 풍부한 개인 프로젝트 엔지니어는 시스템 공학 석사학위를 받 을 수 있습니다. 프로세스는 또한 시스템공학 프로세스를 따라 진행하여 각 단계 의 요구사항을 설정하고 필요한 작업을 수행한 다음 요구사항이 충족되었는지 확인해야합니다. 물 분사 시스템의 유지보수 요구 사항으로 인해 펌프, 밸브, 계측기 등에 대한 서브 시스템의 유 지 보수 요구사항을 충족 할 수 있도록 요구 사항을 다양한 하위 시스템으로 계층화 해야합니다. 채택에서 가장 큰 변화는 사고 방식입니다. 전체 엔지니어링팀 은 자산의 전체 수명을 각자의 분야에 앞서 고려해야합니다. 이 를 달성하려면 모든 팀의 리드 멤버가 주로 개념을 이해하는 시 스템엔지니어가 되어야합니다. 종종 중앙시스템공학팀 이 요구 사항의 생성과 성취를 관리하고 여러 하위 시스템 간의 인터페이스를 관리합니다 ( SE 접근 방식, 플랫폼의 물리적 구 조조차도 자체 설계, 제조, 유지 보수 및 폐기 요건이있는 서브 시스템입니다.)
  • 27. 25imeche.org/energy 실행 비용 COST OF IMPLEMENTATION 추가 기술을 채택하고 설계 프로세스에 추가 단계를 도입하 면 비용이 추가되는 것으로 보입니다. 그러나 시스템공학은 오류 및 재작업 감소와 더 나은 설계의 생성을 통해 비용을 줄이는 것으로 밝혀 졌기 때문에 다른 산업 분야에서 널리 채택되었습니다.
  • 28. Not at all Quite closely In essence Quite closely Very closely Never Rarely Sometimes Frequently Always 33% 8% 48% 10% 8% 50% 43% 3% 26 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 다음 단계 NEXT STEPS 현재 시스템공학 실무 CURRENT SYSTEMS ENGINEERING PRACTICE Figure 7: 이해 관계자 만족도에 대한 시스템 엔지니어링 실 무 수준의 비교 당신의 사업장에서의 평균적인 프로젝트가 시스템 엔지니어링 접근 방식과 얼마나 밀접한 관련이 있는가? 시간, 비용 및 올바른 수준의 품질로 프로젝트가 전달되는 빈도는? 이 섹션에서는 시스템공학이 현재 석유가스 산업에 종사하는 위치와 분야를 더욱 발전시키는데 필요한 사항을 고려합니 다. 그림 7 (앞에서 설명한 산업 조사에서)은 석유 및 가스 산업에서 시스템공학 접근법을 준수하지 않았으며 다른 요소는 시스템 공 학을 구성하는 요소에 대한 잘못된 이해를 보여 주었기 때문에 실 제 수준 개념을 준수하는 것이 더 낮을 수도 있습니다. 그림의 두 번째 부분은 응답자의 43 %만이 프로젝트가 제 시간에 자주 제 공된다고 주장 할 수 있음을 보여줍니다. 시스템공학 개념을 준수하지 않을 때 인도가 어려워 질 수 있 으며 이를 적용할 경우 때 개선 될 것입니다.하지만 다른 산업 의 경험이라고 할 수 있습니다. 시스템공학 접근법을 구성하는 것이 무엇인지, 그리고 용어에 대한 혼란에 대한 일반적인 이해가 부족합니다. 따라서 중요한 첫 번째 단계는 석유 및 가스 산업에 대한 주제에 대한 이해를 높이는 것입니다.
  • 29. 27imeche.org/energy 이해의 증진 IMPROVING UNDERSTANDING 도입 장벽 BARRIERS TO ADOPTION 석유 및 가스 산업이 세 가지 차원에서 시스템을 개발하는 것 을 방지하는 여러 가지 조직적 및 문화적 장벽이 있습니다. • 계약 모델, 특히 널리 적용되는 EPC 모델은 종종 문제로 인용되었습니다. 고객이 자본 비용을 줄이고 1 년 또는 2 년 이상 지속되는 운영 비용에 대한 책임하에 EPC는 시스템 방 법론을 적용 할 인센티브가 거의 없습니다. • 새로운 개발의 미래 성과를 평가하고, 진행해야 할 선택을 하는 데 사용되는 비용 모델링 프로세스는 자본 비용 평가에 크게 비뚤어집니다. 순 현재 가치 (NPV) 방법 할인 자본  그리고 수익에 대한 운영 비용이 있지만, 그러한 모델에 사용 된 운영 비용은 매우 낮습니다. 또한이 초기 추정을 통해 더 넓은 설계 프로세스 내에서 운영 비용을 최적화 할 수 없습니 다. 결과적으로, 많은 개발은 처음부터 차선의 디자인 개념에 매여 있습니다. 현재 준비중인 석유 및 가스 산업을 위한 많은 지원자료가 있 습니다. INCOSE의 석유 및 가스 실무 그룹은 요구사항 개발 코칭 도구와 함께 우수한 시스템공학 실무에 대한 통찰력을 제 공하고 오일 및 가스 산업 내 개인의 시스템공학 역량 평가에 대한 지원을 제공하기 위해 일련의 사례 연구를 진행합니다. 업계에서는 시스템공학에 대한 이해와 적용을 지원하고자 하는 사람들을 지원하기위한 활동이 증가하고 있 습니다. 앞으로 여러 업계 단체 간의 협력이 시스템공학을 촉진 하는데 중요 할 수 있습니다. 예를 들어, 기계공학 연구소와 INCOSE 간의 협력은 학문을 촉진하기 위한 좋은 단계가 될 것 입니다. 그러나 공학 기술 연구소, 석유 공학 학회 및 수중 기술 학회와 같은 기관에서도 공동 작업을 수행하면 수용 시설이 훨씬 커져 도입이 가속화 될 수 있습니다. 또한, 오일 및 가스 UK, 아마도 석유 및 가스 기관과 같은 기관이 시스템공학을 홍보하는 것은 더 많은 홍보와 추진력을 제공 할 수 있습니다. • 부분적으로 시스템공학 접근법을 채택하는 것은 거 의 불 가능합니다. 채택은 공급망의 모든 단계에서 이루어져야 하며 궁극적으로 작업을 위임한 운영자에 의해 이상적으로 추진되 어야합니다. 조사 단계에서 시스템 방법론을 채택하려는 엔지 니어링 회사는 그렇지 않은 운영자 고객과 어려움을 겪고 있음 이 분명해졌습니다. 접근 방식을 성공적으로 채택하려면 운영 자가 공급망에서 이를 위임해야하며 운영자가 궁극적으로 이 익을 얻으므로 모든 이유가 있습니다. • 때로는 운영자의 내부조직이 프로젝트 팀 내의 자본 비용 목표를 지나치게 강조함으로써 동일한 비용 압박을 부과 할 수 있습니다. 일부 운영자는 프로젝트 관리자에게 개인적인 인센 티브를 부여하여 운영 문제가 적절하게 처리되도록 보장하지 만 이는 전체 방법론을 적용하는 것과는 거리가 있습니다.
  • 30. 28 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry 28 • 자산의 소유권이 바뀌고 10 년 후 재정적 인 경우 처분을 권고 할 때 20 년 동안 최적화 된 자산을 개발하는 운영자에게 는 인센티브가 거의 없습니다. 저렴하게 제작 된 플랫폼은 대량의 유지 보수 작업이 필요하기 전에 대량의 복구 가능한 자원을 추출 할 수 있으므로 판매 할 수는 있지만 여전히 수익성있는 운영이 가능하다면 전체 수명 을 위해 설계되어서는 안됩니까? 그런 다음 더 높은 가격으로 판매 될 수 있습니다. • 훈련에 대한 투자가 필연적으로 요구 될 것입니다. 중간 엔 지니어가 대학에서 훈련을받는 동안 더 높은 수석 엔지니어와 프로젝트 매니저가 주기(cycle)를 해독 할 수있는 기술을 갖 추어야합니다. 우수한 프로젝트를 제공하기 위해서는 업계에 서 경험이 필수적이지만, 초기 자본 비용보다는 수명주기 이 익을 위해 프로젝트를 관리 할 수 있도록 기술을 조정해야합 니다. • 레거시 접근법에서 변화하려는 문화적 거부감 또한 다루어 져야합니다. 이것은 '우리는 항상 그렇게 해왔다', 안락 지대를 벗어나 변경하거나 프로젝트 예산에 의해 인식 된 제약 사항으 로 옮겨가는 것을 꺼리는 등의 광범위한 과제를 다룰 것입니 다. 시스템은 문화보다 쉽게 변화 할 수 있습니다.
  • 31. imeche.org/energy 29 세계의 많은 지역에서 석유 및 가스 산업은 석유 및 가스 분야 의 규모와 운영 유형이 변화하고 있습니다. 새로운 매장지의 위치 파악, 접근, 유지 및 퇴출이 어려워짐에 따라 많은 기존 매장량이 재개발을 위해 상업적으로 이용 가능 해지고 있습니 다. 기존 매장량의 추가 개발과 새로운 매장량의 확인 및 개발 을 위해 신규 및 기존 기술을 개발하여 운영 비용을 줄이거 나 보다 광범위한 기회에 적용 할 수 있어야합니다. 아래의 측면을 충족하는 엔지니어링 실무를위한 프레임 워크 가 필요합니다. • 모든 이해 관계자의 필요를 파악하는 데 도움을 준다. • 석유 및 가스 산업의 복잡성 및 상업적 문제에 대한 고려 • 식별된 요구 사항에 대한 제품 개발 • 복잡한 시스템 인터페이스의 통합 및 평가 • 확인 된 요구 사항에 대한 검토를 위한 성능 속성 비교 새로운 응용 프로그램 또는 새로운 응용 프로그램에 대한 새롭 고 기존의 기술 개발을 용이하게합니다. 명확한 피드백 메커니 즘을 갖추면 프로젝트의 기술 및 상업 거래에 대한 명확한 이 해와 다양한 이해 관계자 간의 합의가 이루어질 수 있습니다. 설문 조사에 따르면 석유 및 가스 산업계의 많은 사람들은 산 업계의 시스템 공학 이해가 예산 및 시간 제약 내에서 고품질 의 제품 및 서비스를 제공 할 때 큰 잠재적 이익이 될 것이라 고 믿습니다. 또한 이러한 방식으로 프로젝트를 제공하는 데 필요한 역량 은 엔지니어링 평의회에서 확인한 역량과 일치하며 우수한 엔지니어링 실무를위한 프레임 워크를 제공 할 수 있습니다. 결 론 CONCLUSIONS 시스템공학 접근법은 이러한 기준을 충족시 킵니다.
  • 32. REFERENCES 1 https://www.incose.org/systems-engineering 2 The Systems Engineering Body Of Knowledge www.sebokwiki.org 3 The Systems Engineering Process From At Bahill And B Gissing, Re-Evaluating Systems Engineering Concepts Using Systems Thinking, Ieee Transaction On Systems, Man And Cybernetics, Part C: Applications And Reviews, 28 (4), 516–527, 1998 4 Fowler, Macreadie, Jones, & Booth, 2014 30 The Necessity for Systems Engineering Within the Oil and Gas Industry
  • 33.
  • 34. 1 Birdcage Walk Westminster London SW1H 9JJ T +44 (0)20 7304 6862 F +44 (0)20 7222 8553 energy@imeche.org imeche.org 기계공학자회 Institution of Mechanical Engineers