MBA INFORMATION MANAGEMENT THESIS RESEARCH PROJECT                         

    Please Use the online survey.

Selection and decision-making criteria for a Distributed Control Systems in the process industry”.

Hoofdstuk 1

Inleiding

In het kader van deze MBA thesis is onderzoek gedaan in 39 landen bij 167 personen naar de selectiecriteria en processen voor aanschaf/migratie/uitbreiding of vervanging van een DCS besturingssysteem. Het besturingssysteem is één van de meest essentiële onderdelen in een procesplant. Door de snelle groei van de technologie wordt de selectie van een passend systeem en partner des te belangrijker. Het selectieproces hangt voor een groot deel af van het subjectieve oordeel van de leden van het selectieteam.  In de praktijk hebben de meeste selectieteamleden onvoldoende inhoudelijke kennis om een dergelijke analyse te kunnen uitvoeren. De belangrijkste problemen zijn, de juiste criteria zijn niet bekend, de methode om dit te doen is niet bekend en de mensen hebben meestal een zeer sterke voorkeur voor een bepaalde leverancier. De voorgestelde multicriteria analyse methode “Analytical Hierarchy Process” (AHP) en de gepresenteerde selectiecriteria leveren een betrouwbare werkwijze op voor een objectieve systeem- en partnerselectie. Daarnaast komen onderwerpen aan bod zoals: Wat is de business case, wie is betrokken bij de selectie, wat zijn de criteria en hoe belangrijk zijn die, hoe bouw je een besluitvormingsmodel op en wat gaat meestal fout. Dat dit onderzoek relevant is bewijst de grote hoeveelheid en kwaliteit van de respondenten, het aantal reeds verzoeken  en gegeven lezingen, publicaties in vakbladen en de grote Linkedin groep van ruim 210 mensen die dit onderzoek wereldwijd volgen en het aantal bezoekers op de website WWW.DCSSELECT.EU die meer dan 9.000 bezoekers heeft gehad uit 52 landen. In 2007 was de de waarde van de DCS install base ouder dan 20 jaar 53 miljard dollar en komt dus in aanmerking voor vervanging op korte termijn.

1.1. Doelstelling

De doelstelling is het uitvoeren van een praktijkgericht onderzoek naar de selectiecriteria en de betrokken functionarissen voor de aanschaf van een Distributed Control Systeem (DCS) in de procesindustrie. Om met deze inzichten een investering selectiemodel op te stellen en het doen van aanbevelingen zodat de doorlooptijd van toekomstig besluitvormingsproces voor DCS investering sneller afgerond kan worden en de besluitvorming transparanter is. De snellere besluitvorming zal leiden tot lagere kosten bij de leveranciers als ook binnen de organisatie, daarnaast zullen de projecten eerder kunnen starten en zullen de resultaten van de business case eerder gehaald worden. Door het model zijn de leveranciers beter in staat om hun marketing- en sales activiteiten beter op de wensen van hun klanten te kunnen aansluiten.

Door ….

De bestudering van doelgerichte theorie, uitvoeren van een literatuurstudie, het analyseren van afgeronde Distributed Control Systeem selectieprocessen (case studie), het interviewen van betrokken medewerkers in het selectieproces bij verschillende grote bedrijven zoals AkzoNobel, Exxon Mobil, DSM, Shell, Chevron en anderen, het houden van een enquête onder een groep eindgebruikers, het spreken met de accountmanagers en marketingmanagers van de gekozen Distributed Control Systeem leveranciers die worden betrokken bij dit onderzoek, wordt de onderzoeksoptiek gevormd.

1.2 Doelgroepen thesis

Deze thesis heeft waarde voor lezers uit verschillende doelgroepen, de doelgroepen zijn:

1.2.1. Eindgebruikers

Dit rapport bevat informatie over de besluitvormingsprocessen, criteria en hun onderlinge relatie. Deze thesis geeft potentiële kopers van een DCS-systeem een raamwerk en hulpmiddel om een selectieproces op te zetten en verschillende DCS aanbiedingen te kunnen vergelijken. Het reduceert de kosten voor het opstellen en evalueren van voorstellen en helpt de eindgebruiker bij het opstellen van een lijst van eisen. De lijst is limitatief  maar geeft meer dan 200 criteria die onderdeel uitmaken bij een selectie.

Daarnaast helpt het de eindgebruiker om consistentere keuzes te maken.

1.2.2. DCS-leveranciers

Voor leveranciers geeft dit onderzoek feedback over hun strategie en focus. Doordat dit onderzoek gebaseerd is op een enquête ingevuld door eindgebruikers geeft dit hun een inzicht in de markt trend.

1.2.3 Systeemintegrators

Voor systeemintegrators is dit onderzoek van belang in hun adviespraktijk en helpt hen om een heldere leveromvang (scope) op te stellen.

1.2.4. Stork

Voor Stork is dit onderzoek van belang om beter advies te kunnen geven aan hun klanten. Deze kennis zal in de consultancy praktijk worden toegepast bij Stork Industrial Automation. Daarnaast zijn delen van dit onderzoek al toegepast voor projecten in Abu Dhabi ten behoeve van end of life calculaties vanuit Stork Asset Management in 2007 tot 2009.

1.2.6. Persoonlijk

Door het afronden van dit thesis project versterk ik mijn rol als consultant om meer gestructureerd aan advies te kunnen geven en rond ik gelijktijdig mijn MBA studie af.

1.3. Deelnemers

De deelnemers uit 39 landen die aan dit onderzoek zijn in te delen in een paar hoofdgroepen:

• DCS-leveranciers;
• Eindgebruikers;
• Engineerfirma’s;
• Systeem integrators;
• Toeleveranciers aan DCS systeem leveranciers.

Een volledig overzicht van de deelnemers wordt weergegeven in appendix C. In totaal hebben 167 personen deelgenomen aan de enquête van dit onderzoek en nog een tiental anderen die op een andere wijze een zinvolle bijdrage hebben geleverd door het beschikbaar stellen van informatie, gebruik te maken van hun netwerken, door vragen te beantwoorden of delen van dit rapport te reviewen.

1.4. Centrale vragen onderzoek

De centrale vragen waar dit onderzoek een antwoord op moet geven zijn:

1. Wat is de business case voor een nieuw DCS-systeem?
2. Welke selectiecriteria zijn relevant in de verschillende fasen voor de inventarisatie, analyse en beoordeling voor de aanschaf van een DCS-systeem?
3. Wie zijn de belangrijkste actoren?
4. Is er een verschil tussen nieuwbouw- en migratie projecten?
5. Is er een verschil tussen de denkbeelden van DCS-leveranciers en gebruikers met betrekking tot deze criteria?

De nadere uitgewerking van deze hoofdvragen in subvragen is beschreven in hoofdstuk drie.

1.5. Samenhang van deze thesis met andere rapporten op dit vakgebied en wat is de meerwaarde

Deze thesis bouwt voort op 20 jaar inzichten en modellen betreffende systeemselectie, vat deze samen en combineert deze onderling met interne modellen en actuele cases van ondernemingen en update het met de meest actuele informatie en kwantificeert de criteria. Daarnaast worden zowel methoden, psychologische aspecten, beïnvloeding beschreven als het toevoegen van nieuwe informatie betreffende deelnemers en hun invloed. Gezien de hoeveelheid vragen die de onderzoeker al kreeg uit de wereldwijde gemeenschap biedt dit onderzoek een “Body of Knowledge” met een breedte, diepgang en actualiteit op een niveau welke niet beschikbaar was. Er zijn dan ook al tweetal verzoeken om het in boekvorm uit te geven. De in deze thesis opgenomen inzichten zullen de eindgebruikers helpen om inzicht in de materie en werkwijzen te krijgen om op een objectieve en gestructureerde werkwijze tot een juist oordeel te komen over criteria, methoden en personen voor de selectie van hun toekomstige DCS partner.

1.6. Opbouw van thesis rapport- Indeling rapport

Hoofdstuk één geeft een algemene inleiding over het onderzoek, doelgroepen en een globale verkenning wat DCS-systemen zijn en hoe de markt verdeeld is.

Hoofdstuk twee geeft een overzicht en analyse van 24 selectiemodellen uit de DCS markt, ERP, PBX en elektronisch patiëntendossier, bepaalt de belangrijkste criteria en geeft een literatuur overzicht op het gebied van inkoop- en leverancier selectiemodellen, besluitvorming, fasering en beïnvloeding. Hoofdstuk drie geeft uitgebreide omschrijving van de begrippen zoals die bij een DCS systeemselectie en besluitvorming worden toegepast. Hoofdstuk vier gaat uitgebreid in op inkoop en marketingmodellen, besluitvormingsmodellen, betrokken personen, verantwoordingen en de beïnvloeding, aanbestedingsregels zowel corporate als Europese aanbestedingsregels. Verder geeft hoofdstuk vier een opsomming van selectie- en analysemodellen. Hoofdstuk vijf gaat in detail op in criteria die een rolspelen in het selectieproces, zoals business case garantie, visie, uitvoeringsvermogen, functionaliteit, interoperabiliteit, technologie, implementatie, trainingen, service en ondersteuning, gebruikerservaring en kosten. Hoofdstuk zes geeft een overzicht betreffende de opzet en uitvoering van het onderzoek. Hoofdstuk zeven geeft de belangrijkste resultaten uit het onderzoek weer en alle enquête vragen zijn vermeld in de Appendix XX (of apart document).Hoofdstuk acht geeft de belangrijkste conclusies van het onderzoek en hoofdstuk negen geeft (beleid) aanbevelingen en suggesties voor verder onderzoek. De Appendices geven verdere detailinformatie van de hiervoor genoemde hoofdstukken.

1.7 Begripsbepaling Inleiding DCS

Het Distributed Control Systeem (DCS) is een hulpmiddel om processen te beheersen. Onder procesbeheersing verstaan we: Het (automatisch) besturen, bedienen, bewaken en beveiligen van industriële processen op basis van informatie die afkomstig is van het proces of van proces operators. Het zichtbare oppervlak van het DCS-systeem bestaat uit een aantal beeldschermen met toetsenborden meestal opgesteld in een centrale bedieningskamer[1].

Zoals de naam al aangeeft is het DCS een gedistribueerd beheersings- of besturingssysteem. Historisch is de naam ontstaan als tegenhanger voor de centrale procescomputers die omstreeks 1960 hun intrede deden in de procesindustrie. De volledige procesbesturing werd uitgevoerd door één centrale computer. Deze centrale procescomputers hebben zich niet kunnen waarmaken in de procesindustrie ondanks grote investeringen zowel van de gebruikers als leverancierszijde. Hun technische onbetrouwbaarheid was één van hun belangrijkste nadelen. Omstreeks 1975 werden de eerste DCS-systemen op de markt gebracht. Deze waren opgebouwd uit een geheel van besturingscomponenten of control processors, die elk autonoom een bepaald deel van een procesinstallatie besturen. Elk van deze componenten is uitgerust met één of meer microprocessors waarbij de besturingsfunctie is verdeeld over een aantal autonome eenheden (decentrale structuur) die geografisch verspreid kunnen worden opgesteld. De beschikbaarheid van steeds goedkopere microprocessoren was de aanleiding voor het ontstaan van het DCS. De verschillende componenten werden onderling verbonden door een bussysteem voor uitwisselen van informatie. Zo ontstond een besturingssysteem dat meer betrouwbaar en flexibel was. Wanneer een component uitvalt, dan hoeft dat geen invloed te hebben op de andere componenten. Bovendien is uitbreiding van het systeem eenvoudig te realiseren door het toevoegen van componenten. Het DCS is (oorspronkelijk) ontwikkeld voor de automatisering van grote tot zeer grote procesindustrieën (zoals raffinage en bulkchemie) waarbij de regeling van proceswaarden één van de voornaamste functies is.

Het DCS heeft in een relatief korte tijd de procesautomatisering veroverd. Distributed Control Systemen worden vandaag ingezet in de meest verschillende industrietakken voor automatische beheersing van het processen zoals tabel 1 laat zien volgens de 2007 verkoopcijfers. Naast het aantal verkochte systemen is het aantal respondenten geplaatst die meegedaan hebben aan het onderzoek en zien een mooie gelijkmatige verdeling, waar chemie iets is oververtegenwoordigd en energieopwekking en farmaceutisch iets is ondervertegenwoordigd en kunnen we de resultaten dus geldig verklaren voor het gehele marktgebied.

Tabel 1 Omzet per industriegebied en aantal respondenten uit die industrietak

Aanvankelijk was de functie van het DCS voornamelijk beperkt tot het automatisch regelen van analoge proceswaarden en was daarmee de digitale opvolger van de vroegere pneumatische en analoge regelaars. Het gebruikte regelalgoritme beperkte zich tot een digitale versie van het klassieke PID-algoritme. Ondertussen zijn de functies en de technologie van het DCS sterk uitgebreid en ontwikkeld. Het moderne DCS zorgt naast regelingen ook voor logische en sequentiële besturingen, maakt gebruik van geavanceerde besturingstechnieken, verzorgt batchbesturing en neemt een deel van de productiebesturing voor zijn rekening. In feite is de naam Distributed Control System een vlag die niet langer de lading dekt. Leveranciers introduceren nieuwe benamingen die beter passen bij deze nieuwe rol:

• Process Control System (bijvoorbeeld Siemens PCS 7 systeem);
• Process Management System;
• BCS – Basic Control System;
• Open Control System.

In het Nederlands kunnen we DCS het beste vertalen als decentraal proces-beheersingsysteem. Een fundamentele functie van het DCS is het verzorgen van de communicatie tussen het proces en de operators. Deze functie wordt aangeduid met de termen HMI (Human Machine Interface), MMI (Man Machine Interface) of operator interface. Via deze functie van het DCS kan het bedieningspersoneel de procesinstallatie bewaken en bedienen. Het DCS wordt typisch ingezet bij de automatisering van complexe procesinstallaties, bestaande uit verscheidende procesdelen met duizenden metingen en regelingen. DCS systemen worden vaak ook beschouwd als de grote broer van de PLC en SCADA systemen maar de onderlinge verschillen worden kleiner doordat de systemen naar elkaar toegroeien in de vorm van hybride systemen. In figuur 1 en 2 staan een voorbeeld van een DCS systeem op hoofdlijnen met haar externe verbindingen.

Fig. 1 Voorbeeld van een DCS installatie[3]

Fig. 2 Typische DCS-systeem architectuur Bron Siemens[4]

Een aantal kenmerken van een DCS zijn[5]:

1.7.1 Eigenschappen van het DCS

• Het DCS is ontworpen met het oog op een hoge beschikbaarheid;
• Het DCS heeft een industriële uitvoering en is specifiek ontworpen om te worden ingezet in een ruwe industriële omgeving;
• De beschikbaarheid van het DCS is hoog dankzij ingebouwde standaardredundantie en kan verder volgens de projectspecifieke vereisten worden opgevoerd door redundantie op maat;
• Een krachtig (zelf) diagnosesysteem en een modulaire opbouw zorgen ervoor dat de reparatie van componenten van het DCS eenvoudig uit te voeren zijn, zonder dat het systeem moet worden stilgelegd;
• Een DCS heeft typisch een zeer lange levensduur, gemiddeld circa 17 jaar (ARC^[6]). Compatibiliteit van nieuwe ontwikkelingen met de bestaande productgeneratie is dus een vereiste;
• Het DCS wordt gekarakteriseerd door uitgebreide mogelijkheden tot modulaire structurering: door een modulaire opbouw is het mogelijk de structuur van het DCS optimaal aan te passen aan de modulaire structuur van de proceseenheden;
• De procesoperators bewaken en bedienen het proces met behulp van beeldschermen waarop dynamische visuele informatie (meetwaarden van fysische proceswaarden zoals temperatuur, druk en flow) verschijnt;
• Bediening gebeurd door middel van toetsenbord, touch screen of een muis;
• In principe wordt gebruik gemaakt van voorgeprogrammeerde functieblokken die worden geconfigureerd in plaats van geprogrammeerd;
• Informatie-uitwisseling tussen verschillende componenten gebeurt via busverbindingen;
• De doorlooptijd van een gemiddeld DCS verkoopproces is tussen de 9 maanden en 18 maanden[7];
• De gemiddelde projectduur is tussen de 9 maanden en 24 maanden.

Bij DCS-systemen hebben we te maken met begrippen als: real time-informatieverwerking, voorspelbaarheid van datacommunicatie en beschikbaarheid van het systeem. De specifieke voorzieningen in de hardware en software zijn meestal niet opvallend voor de gebruiker zoals: redundantie, (zelf)diagnose en reparatiemogelijkheden. De uitvoering van deze voorzieningen vormt vaak een technologie op zichzelf en verklaart grotendeels de verschillen in kostprijs tussen gewone computers en een DCS-systeem.

1.7.1.1 Huidige ontwikkelingen en trends binnen de industriële automatisering

De huidige DCS-systemen vormen niet meer een op zich zelfstaande technologie. Er wordt gebruik gemaakt van dezelfde “open” en COTS computer technologie (ICT – Information Communication Technology) die ook in andere toepassingen wordt aangewend.

1.8 DCS Trends

In de DCS wereld zijn de onderstaande punten waar te nemen in de markt:

• Strategische visie klanten op het gebied van procesbesturing gaat steeds meer naar uitbesteden van werkzaamheden;
• Operator interface gaat naar de XML technologie;
• Dedicate hardware gaat steeds meer naar open systemen;
• Toename wireless systemen;
• Eisen ten aanzien van IT beveiligingen nemen toe;
• Integratie van productie- en onderhoudstaken;
• IEC 61158 FOUNDATION Fieldbus en HART worden meer toegepast;
• IEC 61131-3 besturing programmeertalen;
• EEMUA 191 Alarm management;
• Toename van geavanceerde besturingstoepassingen;
• Inzet van smart apparatuur zoals Fieldbus, PROFIBUS;
• Integratie via OPC technologie;
• Investeringen in de opkomende markten;
• Wereldwijde behoefte aan energie en grondstoffen;
• Vergrijzing en hier ontstaande tekorten aan ervaren vakkrachten[8].

In paragraaf 5.6.9 worden deze en andere toekomstige trends in meer detail beschreven.

1.9 DCS markt

De DCS markverwachting is een gezonde blijvende groei tot 2012 volgens de ARC Advisory Group^[9] studie. De omzet van de wereldwijde leveranciers van procesautomatiseerder systemen was in 2006 65,0 miljard dollar[10] waarbij het deel procesautomatiseringssystemen 15,0 miljard dollar bedroeg (ARC Advisory Group[11]). ARC[12] verwachtte in 2003 dat het hardware deel zal dalen terwijl de service- en projectkosten met 50- 60% stijgen die in de periode 2003-2008 komende 5 jaar. Als je dit vergelijkt met het 2007 ARC rapport[13] zie je wel een sterkere omzetstijging van de services dan van de hardware leveringen maar ook een toename in hardware omzetten.

Tabel 2 omzet en verwachting procesautomatiseringsmarkt in miljoenen US dollars

Tabel 3 Omzetverdeling naar systeemomvang in relatie tot respondenten thesis enquête

Bovenstaande tabel laat zien dat de procentuele verdeling van de respondenten redelijk overeenkomt met de procentuele verdeling van verkochte systemen.

1.9.1 Totale DCS omzetten per regio

Voor de bepaling of er groei in de markt zit, waar deze plaats vindt en welke systemen een grote install base hebben is er een analyse van de markt gemaakt. Volgens de ARC van 2003 wordt de business voor de verschillende regionen als volgt weergegeven. De totale DCS marktverwachting voor 2008 heeft volgens de ARC[15] een omvang 11.941 miljoen dollar. Het 2008 ARC[16] rapport meldde zelfs een sterkere toename naar 17,7 miljard dollar. De cursief blauwe cijfers zijn de cijfers uit het 2003 rapport en zwarte cijfers uit het 2008 rapport.

Tabel 4 DCS omzet leveranciers per regio in miljoenen dollars).

1.9.2 Install base van DCS-systemen

Door gebruik te maken van het hiervoor genoemde onderzoek en wetende dat de gemiddelde investering voor een nieuw DCS-systeem in 2003 1,5 miljoen dollar was en de gemiddelde vervanging eens in de 17 jaar plaatsvindt, kunnen we de onderstaande marktverdeling samenstellen. Dit is gedaan voor de EMEA en de gehele wereld.

Tabel 5 Install base van DCS-systemen EMEA en wereldwijd 2004[17] en 2008[18]

When you need specific information please send my a e-mail.

Willem.Hazenberg@dcsselect.eu

18-10-2009