石油精製所、構造化された根本原因分析によりシャットダウンを回避

そして、何百万人もの人々を救う

リーンの名作の著者、ロニー・ウィルソン。 リーン生産方式の導入方法は、数百万ドルを節約した実際の問題解決のケーススタディを提供し、トラブルシューティングの方法をより深く掘り下げています。このケーススタディは、リーン生産方式の精錬の状況に特化したものですが、ケーススタディと根本原因分析の概要の両方とも、技術、プロセス、業界を問わず、関連する洞察を提供しています。

背景

最近、私は製油所のリーンシグマ(LS)プログラムに参加しているグリーンベルトのグループと仕事をしていました。私は彼らのプログラムアドバイザー兼メンターでした。

ある時、私は製油所のマネージャーに声をかけられました。その理由は、VGO脱硫装置が早期にEOR触媒の状態に達したため、予定外のキャットクラッカーの停止を余儀なくされているとのことでした。 その理由は、VGO脱硫装置が早期にEOR触媒の状態に達してしまったからだという。給排水(F/E)交換器がこれまでにない速度でファウリングしており、早期かつ非常にコストのかかるシャットダウンが迫っていたようだ。 私がケプナー・トリゴー問題解決法に精通していることを知っていた彼は、この問題を検討し、彼が予想していた予定外のシャットダウンを回避できるかどうかを確認するように求めた。

LSプログラムのマネージャーに相談したところ、次の日に適切なグループが集まるように手配してくれました。 彼らは、一日を費やすことを勧められました。翌朝、7時30分にスタートした。 彼らは膨大な数の図表やグラフを持ってきており、そのデータ量の多さには驚かされた。 私とプログラムマネージャーは、問題の仕様書を持ってきた。 自己紹介をして、私がこれから使う手法についてひとこと言ってから、スタートした。

技術的課題

人々は私に、よく定義された問題は50%解決されると何度も言いました。むしろ、問題がよく定義されていれば、90%の解決になる可能性が高いと私は考えています。

私はプロセスエンジニアのリーダーに、他のグループに遅れないように歴史を振り返ってくれるように頼みました。 何年も前から、F/E 交換器のファウリング率は、このリアクターの触媒 EOR 状態の初期指標として使用されていました。ほとんどの運転期間中、リアクター上層部の圧力損失(DP)はほとんど変化しませんでした。しかし,通常,運転開始から 8 ~ 10 ヶ月後には,これらの熱交換器の効率が最低に達し,シャットダウンが迫っていることがわかった. 最低効率に達した直後に、ベッド上の圧力損失が劇的に増加し、シャットダウンを余儀なくされました。 トップベッドの圧力損失が最大になるのは、通常3〜4ヶ月後です。シャットダウンの際には、リアクターの上層部をスキミングし、熱交換器を部分的に洗浄しました。 これにより、次の大規模なシャットダウンまで運転を延長することができました。 安全面、環境面、経済面などさまざまな問題があるため、上層部のスキムオプションは利用できなくなりました。 前回のシャットダウンでは、水洗設備の改善、計装・配管の変更、硫黄分の低い原油を購入していたため、活性がやや低く安価な触媒をリアクターに充填するなど、いくつかのプロセス変更を行いました。 これらの変更は、18ヶ月間の連続運転を可能にするために行われました。 しかし、現在は運転開始から7カ月が経過し、交換器の効率が非常に低いため、今後3〜5カ月以内に予定外のシャットダウンに直面しています。 8月に運転を開始し、当初は目に見えませんでしたが、私たちの監視方法により、熱交換器の効率が大幅に低下しました。 11月には心配になり、この問題を再検討するためにチームを結成しました。 5ヵ月後の現在、熱交換器の効率は最低限のレベルに達していますが、期待していたような原子炉のDPの変化は見られません。 100人日以上のエンジニアリング時間を費やしましたが、この問題を理解していないのではないかと考え始めています」。

私は、原子炉のDPが上昇して停止するメカニズムを説明してほしいと頼んだ。 彼は続けた。

「リアクターフィードはチューブ側、リアクターエフルエントは交換機のシェル側にあります。 反応は発熱するので、反応器の流出液は反応器のフィードの予熱に使われます。 チューブ側のファウリングが発生し、交換器の効率が低下します。 交換器の効率が最低になると、破片は交換器でメッキされるのではなく、リアクターに運ばれると考えています。 そうすると、トップベッドのDPが上昇してランの終わりを迎えます。 7年前に大規模な改造を行って以来、過去4回の運転でこの現象が見られました」。

問題解決のためのセッション

その後、さらに30分ほどかけて、みんなでデータに目を通しました。 そして、問題の仕様書の作成に入りました。 最初は、みんな自分の好きなウサギを追いかけていたので、ゆっくりと進んだ。 しかし、一歩ずつ進んでいくという規律を身につけてからは、一気に進んだ。 お昼前には、問題の仕様書が完成し、皆が「このメカニズムは理解できないが、今まで見てきたものとは違う」と確信するようになった。 昼食を取ろうとしたが、誰もブレインストーミングを止めようとはせず、私たちは絶好調だった。 1時間後、私たちは大きな突破口を開いた。 私たちは、問題の「範囲」を示す問題仕様書の「次元」の1つに答えていたのだが、その中に「傾向は何か」という具体的な質問があったのだ。この時、私はデータの中に何かを発見し、プラントのプロセスエンジニアに、伝熱損失の経時変化を簡単にプロットし、それを反応器出口温度の経時変化と同じグラフにプロットするように頼みました。 エウレカ!?

私が見てきた中で、優れた問題解決の妨げとなる2つの大きな落とし穴があります。興味深いことに、その2つの落とし穴の1つは、解決策を見つけることの難しさではありません。むしろその2つの落とし穴とは、問題の定義が不十分であることと、問題解決のために規律ある構造的なアプローチを用いないことです。- リーン生産方式を導入するには

私たちは何かを見つけました。 データには多くのノイズが含まれていましたが、2月中旬に大きな変曲点があることがわかりました。 この時、何かが変わったのです。 これで「違い」が明確になり、誰もが何かを掴んだと確信しました。 私たちは、「何を、どこで、どのようにして、どの程度」という4つの次元すべてに対応する仕様書の記入を終え、「考えられる原因」に移った。 今や論理は文書化するよりも速く流れており、私たちはすぐに「最も可能性の高い原因」に注目した。 その結果、原子炉の温度低下が重要なポイントであることが明確になりました。 ほどなく、この温度低下がフィード中の硫黄含有量が予想よりも低いことと関係していることがわかった。 反応は発熱性であるため、硫黄分の少ないフィードは出口温度を低下させた。 その結果、塩化アンモニウムなどの塩類が析出したことが確認できました。 これらの塩類は既知の問題であったが、これほど高濃度で見られたことはなく、また反応器出口のこれほど上流で見られたこともなかった。 出口温度が下がったことで、塩類は下流ではなくF/E交換器で析出するようになりました。 一時的な解決策として、出口温度が塩の昇華温度以上になるまで入口温度を上げることにしました。 午後になり、何人かのスタッフが資料作成を続けている間に、2人のエンジニアが仮説を検証するためにプラントに向かいました。

結果

まず、入口温度を上げてみたところ、1時間以内に交換器の効率が上がったことが分かりました。 私たちは解決策を確認したのです。 続いて、エンジニアは数日間にわたって制御実験を行い、温度を下げたり上げたりして、解決策が確立されたことを確認しました。 そして最後に、原子炉の出口温度を大幅に上げて交換器を「ヒートソーク」し、交換器の効率を改善できるかどうかを確認しました。 さらに分析を重ねた結果、問題が見つかり、わずかなエネルギーコストで次の定期的なシャットダウンまでプラントを稼働させることができると報告しました。 問題解決と意思決定は成功したのである。 翌週、チームはプロジェクトを見直し、フォローアップ項目に取り組み始め、正式な「潜在的問題分析」を行った。 この問題に体系的な問題解決手法を適用したことで、100万ドルの緊急停止と数百万の利益機会損失を回避することができ、大成功を収めました。

もしあなたが、私の著書『リーン・マニュファクチャリングを実践する方法』または『リーン・リファイニング-石油産業におけるパフォーマンスを向上させる方法』のどちらかを読んだことがあれば、私が述べている非常に重要な声明に気づくでしょう。 この言葉は、意外にも多くの人には共有されていませんが、専門家の間では明確に理解されており、それを無視することを選んだ人にとっては痛々しい現実となります。

私が見てきた中で、優れた問題解決の妨げとなる2つの大きな落とし穴があります。興味深いことに、その2つの落とし穴の1つは、解決策を見つけることの難しさではありません。むしろその2つの落とし穴とは、問題の定義が不十分であることと、問題解決のために規律ある構造的なアプローチを用いないことです。

Kepner-Tregoe(KT)の方法論は、この2つの問題を解決するために、私がこれまで見た中で最も優れたものです。

問題定義

まず、問題提起は単なるステートメントではなく、KTが言うところの "問題の箱 "となる4つの次元によってさらに特定されます。 その4つの次元とは

  • 何が問題なのか?
  • どこに問題があるのか?
  • どんな時に問題が発生するのか?そして
  • 問題の程度はどの程度なのか?

このように、状況を把握することは強力ですが、仕様書にはさらに別の側面があります。 問題の「何を、どこで、いつ、どの程度」を問うて、それぞれの問題を仕様化し始めたとき、KT法では「ない」という部分が含まれますが、これは純粋に天才的なことです。 例えば、ある性質の欠陥に関する問題を抱えている場合、この4つの次元を定義する際に使用する欠陥の母集団は少ないでしょう。 しかし、「is not」の分析を加えた途端、データベースのサイズが劇的に増加します。 例えば、フライス加工で問題が発生し、5台のフライスが並行して稼働しているとします。 どこで不具合が発生しているのかと質問します。 そして、誰かが分析した結果、D工場でしか不良を作っていないことがわかりました。次に、「どこで不良を作っているかわからないが、作っていない」という "is not "の質問をします。 そして、その答えは現在、Mill A、Mill B、Mill C、Mill Eとなっています。そして、次のKT問題では、その違いや区別を説明するよう求められます。 これで、5つの工場が問題解決のためのデータ源となり、根本原因を見つけるチャンスが大幅に増えました。 KTは、4つの次元で問題の仕様を改善すると言っていますが、各次元に「ない」という選択肢があることを考えると、問題の仕様につながる8つの次元があると言えるでしょう。

人々は私に、よく定義された問題は50%解決されると何度も言いました。 むしろ、問題がよく定義されていれば、90%の解決になる可能性が高いと私は考えています。

構造化アプローチ

典型的な問題解決は、「準備してから撃つ」ことが多いのです。 別の言い方をすれば、あるCEOは、彼の製油所で何年も悩まされていた厄介な問題を私たちが解決したのを見て、私にこう尋ねました。「なぜ私たちは、何度も何度もやるための時間と資源はあるのに、最初から正しくやるための時間がないのか? 私はこれらの問題に簡単な答えを持っていませんが、その答えは集中力、規律、成熟度というテーマに絡んだどこかにあると感じています。

これは確かなことです。 適切な判断を下し、真の根本原因を見つけ、将来の問題を回避するチャンスは、構造化されたアプローチを用いてプロセスを熟知した人々の領域にあるのです。 繰り返しになりますが、KT法は私が使ったどの方法よりも優れています。 問題の仕様を明確にし、論理的に分析して根本原因を見つけることは、ほんの始まりに過ぎません。 ほとんどの場合、たとえ問題が1つしか見つからなくても、解決する方法がたくさんあることが多いのです。 これには、KTのもう一つの柱である意思決定分析(DA)が必要です。 最後に、すべての決定にはリスクがあり、将来的に問題が発生する可能性があるが、KT手法ではPPA(Potential Problem Analysis)で対処する。 先ほどのケースでは、もしKTのPPAを本番前に行っていたら、今回のような事態は起こらなかった可能性が高い。 解決策の一環としてPPAに移行する際、私たちはこのことについて話し合いました。

私はチームに "なぜ7ヶ月前に行われた変更に基づいて評価しなかったのか?"と尋ねました。 その答えはあまり印象的なものではなく、彼らはこの問題を解決したという興奮と、間違った問題を解決しようとしていたことに気づくのに7カ月もかかったことへの恥ずかしさの中間のようなものでした。 しかし、KTの手法が自分たちの日常業務にどのように役立つかを知ったことで、新たなエネルギーが生まれた。

数週間後、LSのプログラムマネージャーは、彼らに別のKT問題解決セッションを行った。 何ヶ月も悩んでいた解決不可能と思われる問題を、再び1回のセッションで解決した。

リーン・マニュファクチャリングについては?

リーン・マニュファクチャリングとは - 継続的な改善と人を尊重する文化の創造である。 そして、「リーンへの手段」とは-。

  • 理想的な状態を目指して、問題解決に取り組む。
  • 無駄を徹底的に排除することで
  • フル・エンゲージド・ワークフォースの活用

すべては問題解決から始まることに気づくでしょう。 文字通り、リーン改革の活力と成功は、問題を定義し解決する能力にかかっています。 KT手法は私のお気に入りの手法ですが、継続的改善の6つの質問(www.qc-ep.com 参照)、シックスシグマの統計ツール、Five Whys、Shaininツールなど、他の問題解決手法も使用しています。 しかし、製油所ではよくあることだが、本当に困難な問題、本当に大きな問題、本当に重大な問題に直面したとき、私はKT手法が結果を出してくれると信じている。

リーン・リファイニングとケプナー・トリゴー・メソドロジー

私はシェブロン社のエンジニアだった70年代初頭からKTプロセスを使ってきました。 その後、マネージャーとして上司にこの手法の使い方を教え、マネージャーをKTトレーニングに派遣することで、プロセスの鮮度を保ち、一貫して使用できるスタッフを確保していました。 石油業界におけるリーン生産の戦略、戦術、スキルの適用を取り上げた『Lean Refining - How to Improve Performance in the Oil Industry』(Industrial Press, 2017)を執筆した際、製油所では6つの重要なスキル分野をすぐに作るか補強する必要があると判断しました。

6つの初期スキルフォーカスエリアは

  • リーダーシップ
  • HKプランニング
  • リーダーの標準作業
  • 問題解決
  • 統計的手法
  • ミーティングマネジメント、ミーティングファシリテーション

本文の後半で、問題解決に関して私はこう言っています。

"...KT手法は、幅広い従業員に教えるべきである。すべてのエンジニア、マネージャー、問題解決のために特別に割り当てられた者は、KTトレーニングを受けるべきである。やがて、リーンサポートチームがスタッフとして配置されるが、そのメンバー全員がKTに精通していなければならない。 さらに、施設には少なくとも1名のKT認定トレーナーを配置する必要がある."

最後に、KT法について

KTプロセスは、私がよく目にするもう一つの利益を促進するものですが、ほとんど議論されることはありません。 このプロセスを経た後、ほとんどの人がそのプロセスと結果の両方に感銘を受けます。 残念ながら、私はコントロールルームに何度も足を運んだことがありますが、その時は、優秀な人材で構成されたチームと一緒に仕様書を作成したり、考えられる原因を考えたり、問題を解決したりするような余裕はありませんでした。 問題が目の前にあり、数分以内に行動しなければ深刻な問題になるという状況でした。 日頃からKTプロセスを実践している人は、このような危機的状況でも、より速く、より明確に考えることができるようになっていることがわかりました。 この方法論に従えば、より良い答えが得られるだけでなく、明確で論理的な統合プロセスで考えることができるようになり、あらゆる場所で遭遇する可能性のある問題に対応できるようになります。

リーン改革、特に製油所では、問題解決能力が成功の鍵となります。 優れた解決策を見つけ、より良い判断を下し、将来の問題を回避するために、問題解決の主要な問題に対処することに関しては、私はKT手法に勝るシステムを知りません。 製油所では、大規模で複雑、かつ結果を伴う問題が後を絶たないため、KTのスキルは広く使用され、支持されるべきである。 そうすれば、あなたがリーンの戦略、戦術、技術を適用しようとし、あなたの施設を世界レベルのパフォーマンスにしようと努力するときに、大きな違いが生まれるでしょう。


ロニー・ウィルソン は、『How to Implement Lean Manufacturing』(McGraw Hill 2009, 2015)の著者であり、最近、北京大学とMcGraw Hillによって中国語に翻訳されました。また、『Lean Refining』の著者でもあります。How to Improve Performance in the Oil Industry」(Industrial Press, Inc.2017)の著者でもある。テキサス州エルパソにあるQuality Consultantsの創設者であるロニーは、シェブロンの製油所管理に20年間従事していました。リーン生産方式の評価、変化の設計、トレーニングの専門知識に加えて、ロニーは問題解決のエキスパートであり、シックスシグママスターブラックベルト、トレーナーでもある。 余暇には、読書とサッカーを楽しむ。 リーンやその関連分野に関する良書をお探しの方は、彼のウェブサイトの「Lonnie's library」をご覧ください。 www.qc-ep.com. 彼は膨大なライブラリーを持っているだけでなく、それぞれの本に批評を加えています。 また、これらの話題やサッカーについて相談したい場合は、彼に電話してみてください。

KTについて

ケプナー・トリゴー は、何千もの企業が何百万もの問題を解決する力を与えてきました。KTは、オペレーション、製造、ITサービスマネジメント、テクニカルサポート、学習・開発の各分野のお客様に、データに基づいた、一貫性のあるスケーラブルなアプローチを提供しています。問題を解決する力を与えます。KTは、問題の根本原因を明らかにし、組織の課題に永続的に対処するために特別に設計された、スキル開発とコンサルティングサービスを独自に組み合わせて提供しています。私たちの問題解決へのアプローチは、品質と効果を向上させ、全体的なコストを削減したいと考えている企業に、測定可能な結果をもたらします。

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