A Generic Framework For Development and Implementation of Condition-Based Maintenance (CBM): A Case Study At Equinor

Abstract

Energisektorene opplever store endringer og blir konfrontert med et økende antall komplekse utfordringer. Olje- og gassindustrien (O&G) som operer på den norske kontinentalsokkelen regnes som en av de viktigste i norsk industri, og bidrar betydelig til den norske økonomien. Med store samfunnsmessige, teknologiske og politiske trender som vil omforme markedet som energiselskaper operer i, spesielt i O&G industrien, blir det stadig viktigere å operere på en optimalisert, effektiv og fleksibel måte for å holde seg konkurransedyktig. I tiåret for oljekrisen i 2014 var O&G industrien preget av høye oljepriser, høye kostnader og høye break-even rater, noe som medførte en høy grad av ineffektivitetsproblemer i hele verdikjeden. Da oljekrisen inntraff i 2014 ble det nødvendig for O&G selskaper å drastisk redusere kostnader for å opprettholde konkurranseevnen. Statoil Technical Efficiency Programme (STEP 2014) ble introdusert av Equinor (Statoil på den tiden) og ble ansett som ett av de største kostnadsreduksjonsplanene, med sikte på 30% reduksjon i kostnader. Ett av de strategiske målene med STEP-programmet var rettet mot å optimalisere vedlikeholdsfunksjonen ved å gå over fra kalenderbasert vedlikehold til tilstandsbasert vedlikehold (CBM). Likevel er Equinors vedlikeholdsstrategi i en stor grad preget av kalenderbasert vedlikehold den dag i dag. Det blir ansett som en ineffektiv form for vedlikehold, med dårlig livstidsutnyttelse av utstyr og systemer. På den andre siden, ansees CBM som den mest effektive formen for vedlikehold. CBM konseptet tar sikte på å maksimere utnyttelsen av levetiden til utstyr og kun utføre vedlikehold når tilstanden tilser at det er nødvendig. Dette vil bidra til å redusere vedlikeholdskostnadene og samtidig sikre et høyt nivå av sikkerhet, pålitelighet og høy oppetid. Selv om CBM har vært et velkjent konsept i mange år, sliter bedrifter fremdeles med å utvikle og implementere konseptet. Med Industry 4.0 og digitalisering som katalysatorer, har CBM-konseptet fått stor oppmerksomhet i både akademia og bransjen de siste årene. Ved å utnytte teknologier assosiert med Industry 4.0, som f.eks. Industrial Internet of Things (IIoT), cyber-fysiske systemer (CPS), skyløsninger og avanserte analyseteknikker har gjort det mulig for bedrifter å utvikle og implementere datadrevne CBM løsninger på en effektiv måte. Fra CBM ble innført som et strategisk mål i Equinor i 2014, har selskapet investert betydelige midler og implementert flere løsninger for å danne det nødvendige grunnlaget for å lykkes med CBM. Dette fremgår blant annet ved Equinors innsats for å bli et end-to-end digitalt selskap. Som en del av Equinors CBM reise, har selskapet et pågående CBM pilotprosjekt for av/på ventiler på offshore installasjoner. Ventilene er de endelige kontrollelementene i nødavstengningsystemer (ESD). Disse ventilene er klassifisert som lavetterspørselssystem (low demand mode), det vil si at de blir aktivert mindre enn én gang i året. På grunn av den kritiske betydningen til disse ventilene, må bedrifter overholde strenge forskrifter og krav relatert til å opprettholde integriteten til ventilene gjennom hele levetiden. CBM for slike systemer kan bidra til å sikre et høyt sikkerhetsnivå, samt redusere kostnader ved kravpålagte vedlikeholdsaktiviteter. CBM for lavetterspørselssystemer er et relativt nytt konsept i akademia og industrien og er fortsatt under utvikling.

The energy sector is undergoing rapid changes and is confronted with an increasing number of complex challenges. The oil & gas industry operating on the Norwegian Continental Shelf (NCS) is regarded as one of the most important industries in Norway, contributing significantly to the Norwegian economy. With major societal, technological, and political trends that will reshape the environment in which energy companies operate, particularly in the O&G industry, it is becoming increasingly more important to operate in an optimised, efficient, and flexible manner in order to stay competitive. In the decade prior to the oil crises in 2014, the O&G industry was characterised by high Brent oil prices, high costs, and high break-even rates, implying a high degree of inefficiency issues across the value chain. The sudden drop in oil prices demanded that O&G companies reduced costs drastically to maintain competitive. The Statoil Technical Efficiency Programme (STEP 2014) introduced by Equinor (Statoil at the time) was considered as one of the largest cost reduction plans, aiming for a 30% reduction in costs. One of the strategic objectives of the STEP programme was aimed at optimising the maintenance function by transitioning from calendar-based maintenance to condition-based maintenance (CBM). Equinor’s maintenance strategy is heavily dependent on calendar-based maintenance schedules. However, it is considered as an inefficient form of maintenance, with suboptimal lifetime utilisation of assets. CBM on the other hand is considered the most effective and cost-efficient way of maintaining assets. The CBM concept aims for maximising lifetime utilisation and performing maintenance only when the asset condition requires it. This will reduce maintenance costs while ensuring a high level of safety, reliability, and availability. Although CBM has been a well-known concept for many years, companies still struggle to achieve the full benefits. With the Industry 4.0 and digitalisation acting as catalysts, the CBM concept has gained much attention in both academia and the industry in recent years. Leveraging Industry 4.0 technologies such as Industrial Internet of Things (IIoT), cyber-physical systems (CPS), cloud computing, and advanced analytics has enabled companies to effectively develop and implement data driven CBM solutions. Since CBM became a company-wide strategic objective in Equinor in 2014, the company have made many efforts and initiatives with the purpose of forming the foundation necessary for large-scale implementation of CBM. This is evident by Equinor’s efforts to becoming an end-to-end digital company. As part of Equinor’s CBM journey, the company has an ongoing pilot project concerning a CBM solution for actuated on/off valves for offshore installations. The on/off valves in the pilot project are the final control elements in emergency shutdown systems (ESD). These valves operate in a low demand mode, i.e., demand less than once a year. Due to the critical nature of these valves, companies must comply with strict regulations and requirements related to maintaining the safety integrity throughout their operational lifetime. CBM for low demand systems is a relatively new concept both in academia and the industry and is still under development.