Design Pilot: Rethinking drilling fluid system for Cameron DEFINERE FOKUS Bakgrunn - Cameron Olje- og gassbransjen på Sørlandet har vært i rask vekst de siste årene, og regionen er kjent for produksjon av teknologitungt boreutstyr. Blant de viktigste aktørene i bransjen finner vi amerikanskeide Cameron Sense. Cameron Sense ligger i Kristiansand og er en av verdens største leverandører av boreutstyr. Bedriften er en del av Camerons globale utviklings-, produksjons-, salgs- og servicenettverk. I tillegg til annet boreutstyr, leverer Cameron Sense også utstyr til borevæskeprosessen: - Mekanisk utstyr (tanker, ventiler, pumper, rørsystemer) - Instrumentering (måling av nivå, densitet, trykk) - Kontrollsystem (PLS og industri-pc, HMI) - Operatører (kjemi, utstyrsoperatører, logisikk) Design Pilot-prosjektet tok for seg design av systemer tilknyttet borevæskeprosessen.
Bakgrunn - oljebransjen Utgangspunktet for prosjektet var bredt og visjonært: Hva kan brukerdrevet innovasjon tilføre i en teknologitung og kompleks bransje som oljebransjen? Hvor har design mest å tilføre i forhold til prosessdesign? Hva kan gjøres bedre/annerledes ved hjelp av design? En borerigg har mange interessenter: eierne av oljefeltet, oljeselskap som har konsesjon til feltet, verftet som bygger riggen, konstruktører av riggen, leverandører av utstyr til riggen, riggeiere, riggoperatører, personell som bygger og personell som drifter riggen, vedlikeholdsoperatører og flere. Utstyret utvikles av forskjellige leverandører og håndteres senere av operatører fra flere forskjellige firmaer. Oljebransjen er meget konservativ som en konsekvens av denne kompleksiteten og også på grunn av høye krav til sikkerhet. Større endringer tar som regel lang tid å implementere. Helhetlig designtenkning på prosessnivå er svært utfordrende, både teknologisk og i forhold til at endringer påvirker aktører fra flere ulike bedrifter. Man må ta hensyn til et helt system av leverandører og operatører når man utvikler utstyr til prosessen.
Bakgrunn - borevæskeprosessen Prosjektet tok for seg hele borevæskeprosessen fra logistikk via mix og pumpe til brønn og brønnkontroll og opp igjen til renseprosess (resirkulering) og tilbake i mix og/eller logistikk. Borevæske tilføres brønnen under boring etter olje og sørger for stabil boring. Borevæsken produseres gjerne på land og fraktes til riggen med båt for så å tilføres egenskaper i mixen alt etter hva brønnen krever underveis i boringen. Borevæsken pumpes ned i brønnen og holder veggene stabile. På vei opp fra brønnen, frakter væsken med seg borekaks og den overfører også signaler fra brønn og borekrone tilbake til rigg. Kaksen renses ut av borevæsken og håndteres deretter enten på rigg, hvor den pumpes ned i avfallsbrønner, eller den sendes til land for å håndteres der. Renset borevæske går tilbake til mix og sirkuleres ned i brønnen igjen. Borevæsken byttes relativt ofte, etterhvert som nye lag i grunnen krever forskjellige kvaliteter. Det er nullutslipp på borevæske (og kaks) i Nordsjøen.
Bakgrunn - prosjektets prosessplan Prosjektet inneholdt 4 faser : innsikt, definisjon, idé og konsept. I innsiktsfasen ble det lagt vekt på å forstå menneskenes behov, miljø og oppgaver i en prosess der sluttbrukeren er brønnen og der menneskene er deler av prosessen. I definisjonsfasen ble det lagt vekt på å sortere funnene fra fase én, samt å fokusere prosjektet. I idéfasen ble det lagt særlig vekt på scenarieteknikker og å fremskaffe idéer til Camerons idébank. I utviklingsfasen ble de beste idéene tatt fra skisser til konsept.
STUDERE BRUKERNE Brukerinnsikt - før reise til rigg Før reise til rigg ble eksperter intervjuet på land, og dagens prosesser knyttet til borevæskeoperasjonene ble identifisert med fokus på menneskene som styrer og arbeider med prosessene. Dagens utstyr ble også kartlagt. Brukere knyttet til forskjellige deler av prosessen ble hentet inn for å jobbe i workshops med mål om å skaffe oversikt over prosessene ombord på rigg. Funn: - Boreriggen fungerer som en gigantisk boremaskin og prosesserne er rettet mot boring. - Operatørenes jobb er til dels rutinepreget i forhold til å drive prosessen fremover (mennesker som del av prosessen). - Der det skjer uforutsette hendelser er det generelt operatørene og ikke maskinene som må ordne opp (mennesker holder riggen i operasjon ved hjelp av kreativitet der maskinene eller prosessene har begrensninger).
Besøk på rigg - intervjuer Riggpersonellet ble intervjuet mens de var på jobb. - Hvilke arbeidsoppgaver har de? - Hva er de fornøyd med? - Hva frustrerer dem? West Elara er en rigg eid av Seadrill, og borer på Valemon-feltet i Nordsjøen. Statoil er oljeoperatør for feltet. Etter offshore-kurs med helikoptervelttrening og opplæring i rutiner på rigg, reiste to personer fra teamet ut til West Elara for å gjøre seg kjent med rigg, personell, rutiner, prosesser og miljø. Intervju av operatørene mens de var på jobb ga raskt innsikt i aktuelle problemstillinger og arbeidsoppgaver. Årsaker til frustrasjoner som finnes ble avdekket, og hjelpemidlene som er tilgjengelige ble kartlagt.
Besøk på rigg - observasjoner På rigg ble borevæskeprosessen fulgt, og operatører samt miljø og arbeidsoppgaver ombord ble observert. Både normale, rutinepregede oppgaver - i tillegg til oppgaver knyttet til feilsøkingsprosesser og uønskede hendelser - ble observert og fotografert. Observasjonene ga innsikt i ubevisste behov og fungerte godt som et supplement til intervjuene som fokuserte på mer bevisste behov. Sammen avdekket intervjuene og observasjonsrundene blant annet: - utbedringsmuligheter for dagens utstyr - flaskehalser i prosessene - prosessmuligheter på overordnet nivå (nyutvikling) - menneskenes plass i prosessene (mulighet for å automatisere disse der det er ønskelig). Arbeids- og bomiljøet ble også kartlagt for å danne et inntrykk av livet på rigg.
DEFINERE FOKUS Besøk på rigg - workshoper Under besøket på rigg ble det gjennomført workshops med drillcrewet. Hele drillcrewet - med ledelse, operatører, servicepersonell og mudingeniører fra tilsammen 4 forskjellige firmaer - var samlet en ettermiddag etter arbeidstid for å jobbe med gule lapper, brainstorming og tilbakemeldinger i workshops. Det ble spurt om hva operatørene liker, hva de ønsker seg, hva de ikke liker og hva de ikke ønsker seg i 4 ulike brainstormingsrunder. Drillcrewet syntes det var lett å peke på detaljer de kunne ønske seg endret, som utbedring av maskiner som ikke fungerer optimalt, men syntes det var vanskelig å tenke ut av boksen. Tilbakemeldingene som ble gitt var verdifulle for Cameron også fordi eksisterende utstyr ble evaluert.
OVERSETTE FUNNENE Fra operatør til automatisering Utviklingsprosjekter i oljebransjen har en tendens til å fokusere på prosessteknikk og sikkerhet, ikke primært på brukerne. Dermed ligger deler av prosessene på rigg i blindsonen for utviklerne, siden trinnene utføres i manuelle sekvenser og derfor er lite kjent av ingeniørene som designer utstyret. Det er et mål i oljebransjen å effektivisere ved å redusere antall operatører på rigg. Derfor er det viktig å kjenne menneskeutførte prosesser for å kunne overføre disse til maskinstyrte prosesser der det er ønskelig. Innsiktsfasen viste at mennesker og maskiner samhandler på to nivåer på rigg. I den fysiske verden, der manuell arbeidskraft møter maskinene. Og i den virtuelle verdenen, der kommunikasjon mellom menneske og maskin gjøres via et operatørpanel (HMI). I tillegg samhandler mennesker med mennesker og maskiner med maskiner. Ingeniører og designere har behov for å forstå brukerne og deres miljø og oppgaver for å ta disse med i betraktningen i produktutviklingen. Det kan ligge uoppdaget potensial for automatisering, nyutvikling og forbedringer av eksisterende utstyr i de menneskeutførte trinnene i prosessene, og prosessene bør derfor kartlegges i sin helhet, med spesiell fokus på oppgaver operatørene utfører. Dersom informasjon om operatørene og deres arbeidsoppgaver og samtaler er begrenset, slik det til dels er i bransjen i dag, vil utstyr og kontrollsystem som utvikles for eksempel ikke kunne utvikles med tanke på å ta over oppgaver som i dag utføres av operatører.
Prosessene Funnene fra intervjurundene på land og på rigg (bevisste prosesser og behov) ble sammenstilt i prosesskart. Bildet over viser prosessene knyttet til mikseområdet. Prosessene på rigg er svært komplekse, og det utføres både fysiske oppgaver og kommunikasjonsoppgaver på tre nivåer (se figur forrige side): - mellom operatører (menneske menneske) - input fra operatører til maskin og feedback fra maskiner (menneske maskin) - automatiserte prosesser mellom maskiner (maskin maskin). Oppgavene ble kartlagt i prosesskart med spesiell fokus på operatørenes oppgaver. Prosesskartene ble laget interaktive, og kan ved enkle tastetrykk vise: - hvilke operatører fra hvilke selskaper som utfører et prosesstrinn - hvilke prosesser som er automatiserte i dag (se utdrag fra det store kartet som viser denne funksjonaliteten nede i høyre hjørne)
Brukerobservasjonene samlet Funn fra obervasjonsrundene på rigg (ubevisste behov) ble fotografert, kommentert og dokumentert i bildeserier som vist i utdraget over. Nøkkelfokus i prosjektet var å skaffe et mer komplett bilde av de viktigste brukerne: arbeidsoppgaver, erfaringer, kvalifikasjoner, ønsker, samt bevisste og ubevisste behov. Prosesskartene (se forrige side) viser hvordan prosessene flyter når alt går som det skal, men realiteten er at prosessene ofte endres på grunn av uforutsette hendelser : maskiner som feiler, høyt trykk i brønnen, misforståelser mellom operatører, osv. For bedre å vise hvordan arbeidsdagene til operatørene egentlig er, ble operatører fra alle systemene på rigg fulgt, og oppgavene deres ble presentert i bildeserier. Sammen med prosesskartene gir bildeseriene et godt utgangspunkt for å se helheten i operasjonene, og for å forstå menneskenes behov og roller i prosessene på rigg.
SORTERE OG VERIFISERE Idéfasen - satsningsområder Etter definisjonsfasen begynte den morsomme idé og brainstormingsfasen. Det ble jobbet i workshops med ingeniører og spesialister internt. Scenarieteknikker ble benyttet for å avdekke muligheter og videre satsningsområder for Cameron. Hvordan ser fremtiden ut? Hvilke produkter skal Cameron produsere i årene som kommer? Det ble arbeidet i workshops med scenarie-teknikker, og prosjektet identifiserte 4 hovedområder for R&D i Cameron frem mot 2025: - Ubemannet mikseområde - Redusert avfall - Strømlinjeformede arbeids- og kommunikasjonsprosesser - Strømlinjeformet prosessdesign
Idéfasen - brainstorming I idéfasen ble det gjennomført brainstormingsrunder i workshoper. Workshopene ble utført i tverrfaglige team. Designere, Lean-spesialister, salgspersonell, ingeniører og operatører jobbet sammen i workshoper for å komme med idéer som automatiserer de fire satsningsområdene det ble valgt å fokusere på. En viktig erfaring fra workshopene er at operatørene som håndterer dagens utstyr og systemer, først og fremst er gode på å fortelle hvordan de vil ha det i dag, men tilbakemeldingene deres fungerer ikke like bra i kreative workshops. Driftspersonell (operatører) fungerer dermed best som rådgivere i innsiktsfasen og senere i prosjektet, når de kan gi tilbakemelding på idéer og konsepter som allerede er utviklet. Tverrfaglige team for øvrig fungerte godt.
Radikal og inkrementell utvikling Prosesskartene ble benyttet aktivt i idéfasen, først og fremst designmessig for å se på hvordan hele sekvenser av oppgaver kan automatiseres og for å vite hvilke oppgaver som da må løses. Verdistrømsanalyser i Lean og oppgaveanalyser i design har mye til felles. Verdistrømsanalyser benyttes typisk i Lean for å identifisere flaskehalser og utføre stadige forbedringer for å effektivisere prosesser. Oppgaveanalyser i design benyttes typisk som utgangspunkt for å innovere helt nye produkter, tjenester og/eller prosesser. En blanding av Lean og designmetodikk og -kompetanse fungerte svært bra i prosjektet, og anbefales i prosjekter der det jobbes med utvikling av store, tunge prosesser. Bildet over viser prosesskart for dagens sekkekutting og innblanding av pulver fra 25 kg sekker. De oransje rammene viser prosesstrinn det er mulig å automatisere. Et av konseptene utviklet i idéfasen helautomatiserer prosessen. Konseptet kan utvikles og selges inn i to trinn, der man først automatiserer trinnene som ligger i den oransje heltrukne rammen, og deretter automatiserer trinnene som ligger innenfor den stiplede linjen.
Idéfasen - skisser Forskjellige mulige løsninger ble skissert og diskutert i de tverrfaglige teamene. Skissene ble utformet i workshops i samarbeid mellom designere og ingeniører, og ble deretter videre detaljert og beskrevet. Skissene ble så tatt med tilbake til de tverrfaglige teamene og diskutert i forhold til brukervennlighet, funksjonalitet, kostnader, markedspotensial, regelverk og teknologisk gjennomførbarhet. De beste idéene ble tatt videre til konseptfasen.
VELGE KONSEPT Konseptutvikling Flere av idéene utviklet i løpet av DIP-prosjektet ble tatt videre til konseptfasen. Resultatene fra konseptfasen er foreløpig konfidensielle. Det ble laget 3d-tegninger av idéene som viste mest potensial, og disse ble diskutert med workshop-teamet før noen konsepter ble valgt ut for videre utvikling. Endelige konseptløsninger basert på brukerdrevne kravspesifikasjoner ble deretter tegnet ut. Cameron har valgt å gå videre med flere av idéene fra prosjektet. Av disse er noen fortsatt på konseptstadiet, mens et av konseptene er tatt helt frem til produksjon av prototyp, som i disse dager testes i drift i produksjonsanlegg. Systemet testes og utvikles videre og forventes markedsført i løpet av 2016. Ingeniørene i Cameron benytter prosesskart og bildeserier fra DIP-prosjektet som oppslagsverk i nye prosjekter, og flere løsninger vil bli utviklet i årene fremover.
Konklusjoner fra designer Ranveig Stalsberg er utdannet sivilingeniør og industridesigner fra NTNU. Hun har tidligere jobbet med prosjektledelse og produktutvikling, og arbeider i dag for eget selskap. Designerens konklusjoner fra prosjektet: - Det er høy faglig terskel og tar tid å komme inn i prosessene i oljebransjen, noe som kan gjøre det vanskelig å finne rett designerkompetanse i prosessrelaterte prosjekter. Bransjen benytter i dag industridesignere mest i produktutvikling/produktdesign. - Oljebransjen er kompleks med mange interessenter, og det er utfordrende å komme inn på markedet med nye produkter, men bransjen har et stort og generelt uutnyttet potensial i forhold til R&D når det gjelder bruk av designere, spesielt i tidlige faser både i salgs- og i utviklingsprosjekter. - Metodikken benyttet i grensesnittet mellom Lean og design fungerer svært bra i systemer der brukerne er del av prosessen, og har sannsynligvis overføringsverdi til andre systemer, som for eksempel sykehus eller andre institusjoner med høy kompleksitet.
Konklusjoner fra Cameron Cameron benytter i dag resultatene fra DIP aktivt i flere prosjekter og prosesser. Cameron forteller : - I tradisjonelle produktutviklingsprosesser i oljebransjen fokuseres det ofte mer på prosessteknikk og sikkerhet, og ikke primært på brukerne. Mer fokus på brukere gir innsikt i hvordan utstyret egentlig brukes som grunnlag for å forstå faktiske behov i fremtidige prosjekter, slik at man unngår feilbruk og frustrasjoner som fort kan koste mye i form av nedetid på rigg, mindre effektivt arbeid eller behov for mer personell. - Det finnes per i dag lite kvalifisert infomasjon om bruk av utstyret ombord på rigg, og prosjektet har gitt innsikt i problemområder og muligheter for prosess- og utstyrsutvikling og -utbedringer. - Metodikk og resultater kan brukes i opplæring av ansatte, og gir realistisk forståelse av prosesser ombord på rigg, samt at funn fungerer som verktøy i utviklingsarbeid. - Prosjektet vil danne basis for fremtidig produktutviklingsportefølje i Cameron.