Владимир Андрианов, ведущий эксперт DATA+
В мае 2002 г. DATA+ совместно с Сибирским Научно-аналитическим центром (СибНАЦ) и компанией Шлюмберже провела в г. Тюмени первую ежегодную специализированную конференцию пользователей программных продуктов ESRI и ERDAS из нефтегазовой отрасли. О необходимости ее проведения много говорилось на нашей 7-й конференции пользователей в Голицыно в прошлом году. Она связана, прежде всего, тем, что в России и других странах бывшего СССР сформировалась большая группа пользователей ГИС, решающих сходные задачи, имеющих общие проблемы, знающих друг друга, взаимодействующих с нами и между собой. Объединяющими их факторами являются принадлежность к нефтегазовой отрасли и использование единого набора программного ГИС обеспечения.
Как известно, глобальный форум группы нефтегазовых пользователей ПО ESRI (Petroleum User Group, PUG) активно действует уже многие годы и объединяет сотни компаний, работающих на этом рынке. Ежегодные собрания нефтяников и газовиков проводятся в Хьюстоне (шт. Техас) и в рамках всемирной конференции пользователей ESRI. На этих собраниях выступают также и представители государственных организаций США, связанных с нефтегазовой отраслью. Все это, наряду с обменом опытом между участниками, делает данный форум важным инструментом, стимулирующим развитие геоинформационных технологий и их крупномасштабное внедрение в нефтегазовую индустрию.
По мнению руководства DATA+, регулярное проведение конференции, подобной той, что прошла в Тюмени, принесет несомненную пользу как нефтяным и газовым компаниям, так и разработчикам программного обеспечения, стремящимся как можно полнее удовлетворить потребности отрасли. И успех первой конференции — наглядное тому подтверждение.
К конференции DATA+ подготовила сборник статей соответствующей тематики, в который вошли, главным образом, публикации в ArcReview. Анализ этих статей позволяет выявить ряд характерных черт процесса внедрения геоинформационных технологий в нефтегазовых компаниях. Прежде всего, это те прикладные направления, по которым происходит наиболее успешное продвижение ГИС на территории бывшего СССР, те задачи и проблемы, которые встают перед пользователями из нефтяных и газовых компаний (НК).
Направления внедрения ГИС
Наиболее интересным и, в то же время, наиболее сложным является комплексное внедрение геоинформационных технологий — создание корпоративных ГИС. Здесь, несомненно, требуется твердая воля руководства компании (как минимум, руководства департамента информационного обеспечения) по всестороннему внедрению ГИС. Сложность такого внедрения обусловлена вовлеченностью в него многих подразделений и специалистов, большими объемами разнородной и часто не согласованной пространственной и описательной информации, необходимостью создания или адаптации общей информационной инфраструктуры, на базе которой будет действовать корпоративная ГИС. Пока мы имеем единичные внедрения такого масштаба, наиболее представительным из которых является корпоративная ГИС ОАО Лукойл. Впрочем, количество здесь не главное, куда важнее качество внедряемых решений. Ведь от него зависит отдача от использования системы и, как следствие, желание заказчика поддерживать и развивать ее.
В то время как внедрение корпоративных ГИС пока только начинается, уже есть масса примеров использования геоинформационных технологий отдельными подразделениями нефтегазовых компаний. Выделяется несколько направлений, на которых ГИС могут быстро показать свою необходимость и эффективность. Прежде всего, это геологические и экологические задачи, а также имущественный комплекс. На втором месте идут задачи моделирования и оптимизации, интерес к которым пользователи проявляют обычно уже после того, как освоят базовые возможности ГИС.
Исторически сложилось так, что Министерство природных ресурсов (МПР) РФ в лице Главного информационно-вычислительного центра (ГлавНИВЦ) было одним из первых и наиболее активных пользователей ГИС в России. За период с 1991 г. им были приобретены сотни лицензий на продукты ESRI и ERDAS. И, в результате, подразделения МПР оказались наиболее хорошо обеспеченными современными средствами работы с пространственной информацией. Это не могло не повлиять и на нефтяные компании, являющиеся потребителями геологической информации. Геологические службы компаний оказались наиболее информированными о возможностях этой технологии, и именно с них начиналось внедрение ГИС во многих нефтегазовых компаниях.
В то же время, геология — далеко не единственная область, где геоинформационные технологии используются одновременно и нефтяными компаниями, и государственными организациями. Два других примера — экология и кадастровые задачи.
Экологический контроль за деятельностью нефтяных компаний необходим, это все понимают. Но для того, чтобы меньше возникало споров между контролирующими органами и НК, и те, и другие должны говорить на одном языке. Дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) — наиболее эффективный инструмент экологического мониторинга. В случае возникновения споров, данные ДЗЗ (ДДЗ) — космоснимки и аэроснимки — оказываются документальным свидетельством нанесенного природе вреда. Конечно, площади, объемы загрязнения и полученные на их основе величины ущербов могут быть спорными с точки зрения НК, что вынуждает НК самим обзаводиться инструментами мониторинга в целях достижения информационного равноправия. Использование пространственного анализа в ГИС позволяет наиболее точно определять ущерб, наносимый аварийными выбросами загрязняющих веществ (нефти, ее продуктов, технологических жидкостей и др.), путем соотнесения их с делением территории по степени уязвимости и экологической значимости. Если ДЗЗ позволяют ответить на вопрос о том, какова площадь и форма участка загрязнения, где он находится, то ГИС на основе этих данных и БД экологической оценки территории позволяет получить численную оценку ущерба по соответствующей методике.
Экологическая оценка лицензионных участков и мониторинг их состояния в процессе недропользования — очень перспективное направления использования ДЗ и ГИС. Здесь мы имеем сочетание кадастровой и экологической информации на основе общей базы данных. Развитием этой идеи является создание территориальных банков данных (ТБД). Наиболее яркий пример — ТБД «Ресурсы Ямала», проект Сибирского научно-аналитического центра (о нем мы рассказали в 22-м номере ArcReview). Северная природа очень уязвима, а территория, покрываемая ТБД, характеризуется динамичным развитием нефтегазодобывающей инфраструктуры. Поэтому создание комплексного ТБД с актуальными данными — насущная необходимость. Геоинформационные технологии позволяют объединить разнородные данные по одной территории и представить их в виде единого структурированного информационного массива, обеспечивающего учет всевозможных взаимодействий природных комплексов и антропогенных факторов в процессе промышленного освоения территории.
В последние годы наблюдается настоящий кадастровый «бум». Многие организации — и коммерческие, и государственные — заинтересованы построением разнообразных кадастров, начиная от кадастров недвижимости и кончая кадастрами офисного оборудования. Тому есть простая причина — чтобы эффективно участвовать в товарно-денежных отношениях, необходимо четко представлять себе, что же есть в нашем распоряжении. То есть, необходимы инвентаризация имущества, земельных участков и других объектов, имеющих ценность и используемых в производственном процессе, определение их принадлежности и прав использования.
Для обеспечения деятельности нефтяных компаний необходима соответствующая инфраструктура. Она образуется из очень большого числа разнородных объектов, учет которых — задача сама по себе не простая. Особенность деятельности НК состоит еще и в том, что все эти объекты разбросаны на огромной территории. В такой ситуации ГИС оказываются наиболее эффективной основой создания кадастра. Причем, интегрирующая суть этой технологии позволяет создавать объединенные кадастры, включающие информацию и по земельным участкам, и по объектам недвижимости, и по объектам технологической инфраструктуры, и по любым другим пространственно распределенным объектам, по которым требуется вести учет. В результате создания интегрированного кадастра появляется возможность анализа эффективности землепользования. Данные интегрированного кадастра могут использоваться и в качестве информационной основы моделирования и решения оптимизационных задач.
Важным достоинством ГИС от ESRI является их открытость, возможность интегрирования с другими информационными технологиями и системами. Один из примеров — модуль связи ArcView GIS с системой управления ресурсами предприятия R/3 компании SAP. Этот пример важен тем, что многие крупные, в том числе нефтяные, компании внедряют или уже внедрили эту систему. В такой ситуации ГИС оказывается своеобразным мостиком между финансово-экономическим и технологическим секторами информационной структуры НК.
Второй по объемам внедрения в НК группой приложений ГИС является моделирование и оптимизация. Обычно, люди, не знакомые с геоинформационными технологиями, и не подозревают, какой в них заложен аналитический потенциал. Только освоившись с базовыми возможностями ГИС, пользователи приходят к пониманию того, какие аналитические задачи могут решать эти системы, и насколько они в этом эффективны. И это представляет определенную трудность в процессе внедрения. Ведь для выполнения анализа нужны качественные данные, а без уже функционирующей ГИС получить или создать эти данные — очень трудоемкая задача. Тем не менее, подготовка демонстрационной версии решения оптимизационной или моделирующей задачи часто оказывается убедительным аргументом для внедрения ГИС на предприятии. Для нефтегазовых компаний наибольший интерес представляет трехмерное моделирование инфраструктуры и оптимизация сетей транспортировки и сбыта нефтепродуктов.
Задача выбора оптимального маршрута трубопровода — пример приложения, в котором с ГИС не может конкурировать ни одна другая технология. Анализ пространственной связности и учет множества пространственно распределенных критериев — основа решения этой задачи, которой обладают только ГИС. Это не только высокоэффективное (и технически, и экономически) применение ГИС, но и наглядная демонстрация их реального потенциала. В сочетании с динамической трехмерной визуализацией это производит эффект даже на «видавших виды» специалистов. За рубежом многие компании, проектирующие трубопроводы, уже решают эту задачу с помощью ГИС. В России хороший пример (в том числе и пропаганды этой методики) подает компания Старстрой.
Пространственная и сетевая оптимизация — другой пример задач, демонстрирующих аналитический потенциал ГИС. Нужно отметить, что решение таких задач часто имеет достаточно легко исчислимую экономическую эффективность.
Когда имеется довольно много однотипных объектов, распределенных в пространстве, например, АЗС или нефтебаз, закономерно возникает вопрос, насколько эффективно работает каждый из них? Не нужно ли ликвидировать несколько недогруженных, чтобы снизить затраты компании? Может быть, некоторые из них перегружены, и нужно построить еще пару-тройку объектов на напряженных участках? Для решения этой задачи необходимо иметь не такой уж большой объем данных, то есть, такие задачи могут решаться в подразделениях НК еще до развертывания полномасштабной корпоративной ГИС. И пилотные проекты, выполняемые DATA+, подтверждают это.
Задачи и проблемы внедрения ГИС
С точки зрения внедрения ГИС, нефтегазовая отрасль находится на особом счету. Это крупный сектор промышленности, в котором существует реальная конкуренция, и в котором ГИС могут давать ощутимые конкурентные преимущества. Другая особенность — значительная роль государства в формировании цен на рынке нефтепродуктов. Это вынуждает НК больше заботиться о повышении эффективности производства и снижении себестоимости сбыта. Правда, экспортные операции пока дают больший экономический эффект, нежели реализация внутри страны, в результате чего развитие внутреннего рынка идет по экстенсивному пути. Видимо поэтому, интерес российских НК к информационным технологиям вообще и к ГИС в частности концентрируется вокруг задач эксплуатации и добычи, а проблемы оптимизации сбыта отходят на второй план.
Внедрение ГИС в нефтегазовой отрасли сталкивается во многом с теми же проблемами, что и в других прикладных областях, но, конечно, есть и свой специфика. В самом первом приближении их можно разбить на организационно-экономические и технические.
Пожалуй, наиболее удачно ключевую организационно-экономическую проблему обозначил Эдуард Насыров, ведущий инженер ОАО Черногорнефть: «Руководство нефтедобывающих компаний обычно не связывает рост эффективности основного производства с внедрением информационных технологий». Остальные проблемы можно считать следствиями нерешенности этой, ибо при наличии воли руководства можно найти и финансовые средства, и кадры, и техническое обеспечение.
Действительно, выгода от внедрения информационных технологий (включая геоинформационные) не является сразу очевидной. Это примерно как смена масла в двигателе автомобиля: можно долго не менять, но со временем начнется все более сильный износ деталей, и стоимость ремонта или замены двигателя окажется много выше стоимости масла. Информационные технологии являются своеобразной смазкой в производственном процессе. Рост компании, появление новых методов и технологий разведки, ведения проектных работ и добычи, рост объема обрабатываемых данных, ужесточение экологических требований и масса других факторов приводят к тому, что информационные ресурсы оказываются жизненно необходимым ингредиентом производственного процесса. Обычно технические специалисты, то есть те, кто непосредственно работает с данными, хорошо чувствуют связь между уровнем развития информационных технологий в компании и эффективностью ее деятельности в целом. Однако «сверху» далеко не всегда видно, когда количественное отставание в этой области даст качественно заметный результат — снижение эффективности работы компании и ее конкурентоспособности.
Как показывает жизнь, даже если руководство компании не проявляет инициативы по внедрению новых информационных технологий, руководители подразделений и технические специалисты могут успешно продвигать идею внедрения ГИС и ДЗ в работу компании, пользуясь тем, что на некоторых направлениях необходимость использования этих технологий оказывается просто очевидной. Прежде всего, это геологические, экологические и маркшейдерские службы, а также управление имуществом. Все эти направления работ используют большие объемы пространственно распределенной информации, и ГИС оказываются наиболее полноценным средством для решения задач этих служб.
ПО ГИС — инструмент универсальный, и для конкретных применений часто требуется его адаптация, включая и разработку приложений конечного пользователя. Соответственно, сегодня мы имеем «проблему роста»: с одной стороны, информационные службы НК ориентированы на обслуживание вычислительной техники, а не на разработку ПО, с другой — еще не развит сектор сервисных компаний, готовых предложить нужные заказчику конечные решения. Вопрос иметь или не иметь службу разработки ПО в нефтяной компании не имеет однозначного и очевидного ответа. И все-таки решение есть — хороший пример выхода из такой ситуации продемонстрировала НК Юкос, создав дочернее предприятие Сибинтек, специализирующееся на разработках в области информационных технологий.
Одной из своих важнейших задач DATA+ считает пропаганду геоинформационных технологий среди потенциальных пользователей. Прежде чем решиться применять ГИС и ДЗ, прикладные специалисты должны узнать, что же это такое, как это можно применить в своей работе, какие выгоды и возможности обещает эта технология, как добиться того, чтобы внедряемые системы действительно давали обещанные преимущества. Обмен опытом, в том числе в рамках нашей конференции пользователей из нефтегазовой отрасли, должен наглядно показать потенциальным заказчикам преимущества геоинформационных технологий вообще и особенно — их реализаций в продуктах ESRI и ERDAS. Мы понимаем перспективность геоинформационных технологий для нефтегазовой отрасли. Наши эксперты постоянно выезжают для проведения презентаций и технических консультаций в нефтяные компании и видят огромный интерес местных специалистов к нашим технологиям. Проведение специализированной конференции поможет расширить аудиторию и повысить оперативность и полноту информирования наших пользователей о новых возможностях ПО от ESRI и ERDAS.
Другая организационная проблема внедрения ГИС и ДЗ — высокие требования к квалификации персонала. С одной стороны, в самих компаниях изначально нет сотрудников, хорошо разбирающихся в геоинформационных технологиях, с другой — до недавнего времени практически ни одно высшее учебное заведение России не готовило специалистов, отвечающих требованиям геоинформационных проектов в НК. Конечно, наши учебные центры всегда готовы помочь в освоении программных ГИС- продуктов, мы всячески поддерживаем специалистов компаний, осваивающих наши технологии. Но это не может заменить массовую и всестороннюю подготовку квалифицированных кадров по всей России. Понимая это, DATA+ при поддержке Министерства образования РФ и компаний ESRI и ERDAS реализует многоэтапную Программу поддержки вузов. В рамках этой программы уже более 150 высших учебных заведений практически бесплатно получили ПО стоимостью в десятки тысяч долларов для организации учебного процесса по геоинформационным дисциплинам.
Одной из основных технических задач при внедрении ГИС является их информационное наполнение. Особенность нефтяных компаний — большие объемы данных, которые имеют пространственную привязку и должны интегрироваться в ГИС. ПО ESRI и ERDAS поддерживает работу с большими объемами данных, но, для начала, эти данные нужно получить в электронной форме, пригодной для использования в ГИС. Обычно все начинается с приобретения цифровых топографических карт или с их оцифровки с бумажных носителей. И оцифровка, и доводка готовых цифровых карт — трудоемкий процесс, требующий квалифицированного персонала. Если сравнивать, например, ситуацию в России и в США, то совершенно очевидно, что у нас гораздо меньше поставщиков готовых данных и сервисных компаний с опытом разработки прикладных решений на базе ПО ESRI и ERDAS. Соответственно, информационным службам НК часто приходится собственными силами создавать начальный «геоинформационный капитал». В то же время, сильна также и традиция делать все самим, хотя специализированные компании способны решать многие задачи быстрее и эффективнее. Здесь DATA+ действует не только как дистрибьютор программного обеспечения, но и как сервисная компания, выполняющая проекты с использованием ПО ESRI и продуктов Leica Geosystems. Мы также заинтересованы в развитии других сервисных компаний, всячески им помогаем. Так, например, интересные проекты для НК с использованием нашего ПО выполнили компании Роснефтегазстрой (Москва), Проект-Сервис (Ставрополь), RISK (Баку) и другие.
Проблема с данными в НК — не только в их количестве, но и в качестве. Одно дело, когда данные используются для информационного фона, другое — когда по ним ведется проектирование или учет. «Качественные векторные модели достаточно дороги», — таково мнение ряда наших пользователей. Именно поэтому нужно налаживать обмен информацией об имеющихся у пользователей наборах данных, налаживать торговлю данными подобно другим, материальным продуктам человеческой деятельности. Важнейшая инициатива ESRI в этом направлении — Географическая Сеть (http://www.GeographyNetwork.com), и DATA+ намерена поддерживать ее в России. А пока для получения скорейшей отдачи от ГИС можно предложить использование растровой подложки, как общеинформационной основы (то есть, не цифровать то, что не является необходимым), а также итеративное улучшение векторных моделей — от общих и грубых к детальным и точным.
Если на начальном этапе требуется, главным образом, интеграция в ГИС уже имеющихся данных, то в дальнейшем для информационного наполнения требуется налаживание сбора данных с мест для актуализации БД ГИС и функционирования ГИС в оперативном режиме. Обычно сбор данных уже ведется, но трудность — в добавлении в него геоинформационного акцента. То есть, данные должны уже собираться в электронной форме, и их представление должно отвечать четким требованиям, обеспечивающим совместимость данных в центре и на местах. Здесь DATA+ предлагает проверенное решение — корпоративный стандарт на представление данных в ГИС. Это решение учитывает и возможности ГИС-технологий от ESRI, и необходимость использования данных на местах и обмена ими внутри НК.
Преимущества ПО ESRI и ERDAS
Создание полноценной корпоративной ГИС возможно только на основе ПО, специально спроектированного для таких целей. То есть, это должен быть комплекс программных средств, обеспечивающих эффективное хранение больших объемов пространственных данных, организацию удаленного доступа к централизованному или распределенному хранилищу данных в режиме клиент-сервер, набор клиентских приложений различной функциональности, удобный настраиваемый интерфейс пользователя, возможность создания специализированных приложений. Всем этим требованиям удовлетворяет новая программная технология ArcGIS, разработанная компанией ESRI. В целом, это ПО делится на серверные компоненты — ArcSDE и ArcIMS, и клиентские приложения — ArcInfo, ArcEditor, ArcView, ArcReader. Поскольку продукты построены на основе единого набора программных компонент ArcObjects (технология COM), пользователь имеет неограниченные возможности расширения функций базовых продуктов и интеграции различных приложений с ArcGIS.
Другое преимущество ПО ESRI — масштабируемость. Создание корпоративных систем часто начинается с небольших ГИС, на примере которых пользователи приходят к пониманию возможностей ГИС и того, как наиболее эффективно можно реализовать более крупную систему. Масштабируемость ценна не только для «раскрутки» больших систем, но и как возможность повысить производительность небольшой автономной ГИС при росте объемов данных без необходимости создания новой системы с нуля. Все программные продукты ESRI используют общие форматы данных, могут напрямую взаимодействовать между собой и дополнять друг друга в программных комплексах. Таким образом, ArcGIS — наиболее удобная на сегодня среда для построения корпоративных ГИС.
Наконец, нельзя не отметить и тот факт, что ГИС-продукты ESRI используются и в качестве переднего интерфейса специализированных информационных систем. Разработчики таких систем (например, Landmark, Schlumberger) снимают с себя заботы по развитию геоинформационной или картографической составляющей своих систем, а пользователи получают дополнительные возможности интеграции продуктов от различных поставщиков и легкость их использования.
Заключение
Сегодня ГИС — одна из самых перспективных и активно внедряемых информационных технологий в нефтегазовой отрасли. Здесь нашими пользователями уже накоплен впечатляющий положительный опыт, частично отраженный практически во всех номерах ArcReview. Этот выпуск познакомит вас с рядом новых разработок ваших коллег, которым мы выражаем нашу искреннюю благодарность. А всех, накопивших собственный опыт и конструктивные соображения по данному вопросу, мы призываем не оставаться в стороне и присылать нам материалы для публикаций. От обмена информацией выигрываем мы все.
