كيف تغيّر التوائم الرقمية صناعة النفط والغاز: من يقود السباق؟

يدير منتجو النّفط والغاز عمليّاتٍ متشعّبةً ومعقّدةً على نطاقٍ واسعٍ؛ فالأصول موزّعةٌ عبر أحواضٍ وولاياتٍ وقارّاتٍ مختلفةٍ. وعند التّدقيق أكثر، يتبيّن وجود مئات المكوّنات في كلّ موقعٍ، ويمكن لأيٍّ منها أن يؤدّي إلى زيادة فترات التّوقّف عن العمل. فإذا واجه المشغّل تآكلاً في المضخّة Pump B19، أو وجود الرّصاص في الصّمام Valve 26، أو خطر انقطاعٍ محتملٍ في وحدة التّكسير الحفّازيّ، فقد يتضاعف ذٰلك ليفضي في النّهاية إلى توقّف المصنع بأكمله. وهنا تصبح التّوائم الرّقميّة عنصراً حاسماً لمنتجي النّفط والغاز.

يعمل التّوأم الرّقميّ بوصفه نسخةً حيّةً تعكس نظاماً مادّيّاً أو أصلاً فعليّاً. وعلى الرّغم من إمكانيّة استخدام نموذجٍ ثلاثيّ الأبعاد ثابتٍ، فإنّ استخدام التّوائم الرّقميّة يتفوّق عليه. إذ تحدّث التّوائم الرّقميّة بشكلٍ منتظمٍ ببياناتٍ في الوقت الفعليّ تأتي من مستشعرات إنترنت الأشياء (IoT)، وسجلّات التّشغيل، وأنظمة SCADA، وسجلّات الصّيانة. وبفضل ذٰلك، يتمكّن المنتجون من رؤية لا شكل المعدّات فحسب، بل أيضاً العوامل الخارجيّة الّتي تؤثّر فيها، وكيف يكون أداؤها، وما المخاطر الّتي قد تنشأ.

ومن خلال هٰذه العمليّة، تحاكى كلّ مضخّةٍ وصمامٍ ووحدةٍ تشغيليّةٍ افتراضيّاً. وبذٰلك، يستطيع المنتجون إدارة الوضع بشكلٍ استباقيٍّ بدلاً من الانتظار حتّى تظهر المشكلات في الميدان؛ فيتعرّف التّوأم الرّقميّ على أيّ حالاتٍ غير طبيعيّةٍ فوراً، وينمذج المشكلة، ممّا يتيح للمشغّلين إصلاح الأعطال قبل أن تتفاقم.

يستطيع مشغّلو النّفط والغاز الحصول على رؤيةٍ شاملةٍ لبنيتهم التّحتيّة عند توسيع هٰذه القدرة من مستوى المكوّنات إلى مستوى المصنع بأكمله. ويتيح لهم ذٰلك تقليل حالات التّوقّف غير المخطّط لها، وضبط الأداء بدقّةٍ أعلى، وفي النّهاية تحسين العمليّات على امتداد سلسلة القيمة بأكملها، ممّا يقود إلى نتائج أفضل.

ما الذي يدفع التوائم الرقمية إلى الازدهار اليوم؟

ليست التّوائم الرّقميّة فكرةً جديدةً، لكنّها تكشف عن قيمةٍ أكبر مع التّقدّمات التّقنيّة الحديثة. فعلى سبيل المثال، توفّر مستشعرات إنترنت الأشياء المنتشرة على امتداد خطوط الأنابيب والمضخّات والمصافي بياناتٍ تشغيليّةً أكثر من أيّ وقتٍ مضى. ويستطيع المشغّلون دمج هٰذه القدرات مع الأداء المذهل للذّكاء الاصطناعيّ والحوسبة السّحابيّة. ومن خلال ذٰلك، قد تتمكّن الشّركات من تشغيل محاكاةٍ في الوقت الفعليّ لآلاف السّيناريوهات المحتملة. يكون تأثير التّوائم الرّقميّة كبيراً، نظراً لقدرتها على تحويل البيانات الخامّ إلى قراراتٍ ذكيّةٍ على المستويين التّجاريّ والتّقنيّ.

ويستطيع المشغّلون التّنبّؤ مبكّراً بحالات الاهتزاز أو التّآكل أو اختلال الضّغط قبل أن تتوسّع وتتفاقم، بدلاً من الاستعجال لإصلاح الأعطال بعد حدوثها. ويتيح لهم ذٰلك نمذجة سيناريوهات «ماذا لو» سواءٌ تعلّقت بمعدّلات التّدفّق أو قدرات الإنتاج أو جداول الصّيانة، وكلّ ذٰلك دون الحاجة إلى إخراج الأصول من الخدمة. وعلى مستوى النّظام بأكمله، تساعد التّوائم الرّقميّة في تقليل التّسرّبات، وتحسين استخدام الطّاقة، وضبط الأداء بدقّةٍ لتحقيق الأهداف وحلّ المشكلات التّشغيليّة.

من يقود هذا التحول؟

تعمل شركة Cerebre على بناء خريطة ذكاءٍ حيّةٍ للمنشآت الصّناعيّة من خلال تحويل المخطّطات الثّابتة إلى نماذج رقميّةٍ منظّمةٍ وسياقيّةٍ وقابلةٍ للبحث. وتحوّل الشّركة الرّسوم الهندسيّة المعقّدة (P&IDs وملفّات CAD) إلى أساسٍ متّصلٍ يدعم الذّكاء الاصطناعيّ والتّحليلات وسير العمليّات التّشغيليّة. وتعدّ الشّركة جزءاً من اتّفاقٍ طويل الأمد، جرى توقيعه في أغسطس 2025، مع شركة ExxonMobil، وقد صمّم لتعزيز ما تسمّيه الشّركة «البنية الرّقميّة الأساسيّة».

تقدّم شركة PipelineSentry منصّة توأمٍ رقميٍّ لسلامة خطوط الأنابيب، حيث ترقمن وتربط بيانات التّصميم والتّصنيع والتّشغيل والمسوحات، مع دمج تتبّع التّآكل والتّحليلات التّنبّئيّة لأتمتة التّقييمات الهندسيّة وتمكين قرارات الصّيانة القائمة على البيانات.

وتعمل شركة Geminus AI على إنشاء توائم رقميّةٍ للأنظمة الصّناعيّة من خلال الاعتماد على الذّكاء الاصطناعيّ المستند إلى القوانين الفيزيائيّة. ثمّ تدمج الشّركة البيانات والمحاكاة وقوانين الفيزياء لنمذجة الأداء وتحسينه. وقد أبرمت Geminus شراكةً مع Schlumberger، وتوسّع منصّتها حاليّاً عبر قطاعات النّفط والغاز والمرافق والصّناعات الكيميائيّة.

وتستخدم شركة Akselos برمجيّات إدارة الأداء الهيكليّ لمساعدة المنصّات البتروكيميائيّة والمنصّات البحريّة على تجنّب الإجهاد وإطالة أعمارها التّشغيليّة، وذٰلك من خلال توفير رؤيةٍ في الوقت الفعليّ لسلامة الهياكل التّركيبيّة للمعدّات. وتعمل Akselos حاليّاً مع Pan American Energy وShell لتبسيط العمليّات وإدارة الأصول في مراحل المعالجة اللّاحقة.

وتقدّم شركة VEERUM للمشغّلين الصّناعيّين، مثل Imperial Oil، منصّة إدارة أصولٍ بصريّةٍ تجمع بيانات CAD والبيانات الجغرافيّة المكانيّة، وصور الطّائرات المسيّرة والأقمار الصّناعيّة، ومدخلات المستشعرات، ضمن توأمٍ رقميٍّ ثلاثيّ الأبعاد. وتدعم أدوات VisOps التّخطيط للصّيانة والعمليّات والتّعاون عن بعدٍ من خلال مصدرٍ مركزيٍّ واحدٍ للحقيقة.

وقد بنت شركة Kongsberg Digital توائم رقميّةً لمنشآتٍ كاملةٍ في المصانع والمصافي، ممّا يمكّن المشغّلين من الاستفادة من أدواتٍ في الوقت الفعليّ لتحسين الكفاءة والاستقرار. وفي إطار شراكةٍ قويّةٍ، بدأت شركة Shell العمل مع Kongsberg لتحسين الإنتاج وتنفيذ الصّيانة التّنبّئيّة ومعالجة ظاهرة التّآكل تحت العزل (Corrosion Under Insulation – CUI) عبر قاعدتها العالميّة من الأصول.

وتجمّع شركة Worlds.io بين المستشعرات والكاميرات والذّكاء الاصطناعيّ المكانيّ لمراقبة العمليّات في العالم الحقيقيّ والتّعلّم منها في الوقت المناسب، وذٰلك باستخدام توائم رقميّةٍ رباعيّة الأبعاد متقدّمةٍ. وتوفّر الشّركة رؤى مستمرّةً، حيث تستخدم منصّتها لأتمتة تدريب النّماذج، مع شركاء معروفين مثل Chevron.

ماذا بعد؟

عند النّظر إلى المستقبل، أتوقّع أن تصبح التّوائم الرّقميّة متّصلةً بعضها ببعضٍ، ممّا سيؤدّي إلى أداءٍ أفضل ونتائج أقوى. فسوف تربط بين الآبار الفرديّة وخطوط الأنابيب والمصافي ضمن نموذجٍ رقميٍّ شاملٍ ومتكاملٍ لسلسلة القيمة بأكملها. تخيّل أن تكون قادراً على رؤية كيف يؤثّر قرار حفرٍ في غرب تكساس في هوامش التّكرير في هيوستن في الوقت الفعليّ. فهناك يتّجه هٰذا القطاع؛ ليس فقط نحو توائم منفصلةٍ، بل نحو نظامٍ حيٍّ مترابطٍ يعكس العمل بأكمله.