Подписка
МЕНЮ
Подписка

Ближайшие онлайн-мероприятия компании "Гротек"  30 мая. Защита периметра для объектов транспортной инфраструктуры 4 июня. HRTech: автоматизация рекрутинга, онбординга, оффбординга 6 июня. СКУД и видеоаналитика для автоматизации бизнес-процессов 7 июня. Защита верхней полусферы для крупных и распределенных объектов  Регистрируйтесь и участвуйте!

Цифровые технологии и Индустрия 4.0

Юрий Дерюгин, 12/08/21

"ЗапСибНефтехим" – крупнейший российский нефтехимический комплекс в составе холдинга СИБУР. Внедрение цифровых технологий – один из приоритетных векторов развития компании и уже приносит измеряемые результаты: экономический эффект от их использования в 2020 г. составил около 700 млн рублей. Кроме высоких финансовых показателей, передовые цифровые инструменты позволили предприятию усовершенствовать технологические, организационные и бизнес-процессы, а также обеспечить их максимальную эффективность и безопасность.

Создавайте главное отраслевое издание вместе с нами!

Реализация комплекса цифровых систем на производстве "ЗапСибНефтехим" направлена на улучшение эффективности работы сотрудников и повышение объемов продукции, а пандемия 2020 г. и условия карантина обусловили применение инновационных решений для выполнения сложных и нетривиальных задач.

 

На данный момент в СИБУРе и на производстве "ЗапСибнефтехим" в частности активно внедряются три ключевых инструмента Индустрии 4.0:

  1. Видеоаналитика, техническое зрение и "черный экран".
  2. IIoT-датчики и IIoT-платформы на базе решения собственной разработки.
  3. Сервис "Удаленный эксперт AR"(Augmented Reality, дополненная реальность).

В фокусе внимания

Большой объем вопросов повышения эффективности производства связан с оптимизацией существующей системы видеонаблюдения. Зачастую аналоговые камеры не оборудуют аналогово-цифровыми преобразователями, а просто заменяют цифровыми собратьями. Это более гибкое решение с точки зрения как ценовой политики, так и долгосрочной перспективы для предприятия. Практически все заводы СИБУРа идут по данной модели, где каждая камера рассматривается в три этапа:

  1. Интеллектуальное видеонаблюдение (ИВН).
    Модули, встроенные в ПО большинства камер, позволяют автоматически обнаруживать в видеопотоке отклонения от допустимых параметров работы оборудования (модули преодоления санкционированной зоны, разлива жидкости, парения и др.).
  2. "Черный экран" (ЧЭ). Видео выводится на экран оператору лишь в случае отклонения, что обеспечивает моментальное реагирование и увеличение времени полезной работы оборудования.
  3. Оптимизация видеокамер. Стационарные позиции камер, ранее выбранные технологическим персоналом для мониторинга тех или иных событий, претерпевают изменения. Это актуально как для новых производств, так и для большинства взрослых предприятий, построенных в 1980–1990-х гг. Меняются спектры задач для видеонаблюдения, и необходимо принимать более гибкие решения. Оптимизация позволяет аналитически выявить, снять или перевесить неинформативные камеры, сократив затраты на обслуживание и исключив закупку новых.

За счет непрерывного визуального онлайн-мониторинга позиций оборудования через интеллектуальное видеонаблюдение там, где отсутствует возможность делать это при помощи датчиков и иных штатных средств, достигается сокращение вероятности остановов по различным причинам (забивки, низкий уровень масла и т.д.) и повышается ключевой параметр данных позиций оборудования – время полезной работы.

Узнайте о возможностях лидогенерации и продвижении через контент

Как это работает

На единицу оборудования в рамках предприятия приходится кластер цифровых инструментов – датчики АСУ ТП, беспроводные IIoT-устройства, видеокамера и т.д. Вся информация попадает на сервер обработки, который зачастую является децентрализованным решением. Иногда серверы интегрируются с ЦОД, находящимся в КЦ Москвы, где данные анализируются в едином озере.

Единая аналитическая база и широкий спектр аналитической выкладки дают возможность модульного анализа отдельных событий и создания более гибкой системы отчетности. Часто первичные модули ставятся на локальных серверах "ЗапСибНефтехима" – для большинства задач, выполняемых на площадке, этого более чем достаточно с точки зрения как цифровой нагрузки, так и экономической составляющей.

Эффект данного мероприятия начинает проявляться уже в ходе эксплуатации систем, хотя базовые предпосылки видны сразу, так как просчитать карточку бюджета на сухих цифрах почти в 100% случаев невозможно и здесь вступает в игру эмпирическая оценка экспертов для конкретных кейсов.

рис1-1-1Рис. 1. Как интеллектуальное видеонаблюдение, "черный экран" и оптимизация камер работают в связке

Формирование бизнес-заказчика

Бизнес-заказчик – это ключевой спонсор, который отвечает за то, какие проекты будут введены, в каком приоритете и с какой долей эффективности они должны быть приняты на совете членов правления и управляющих директоров компании.

К функциональным заказчикам на предприятии "ЗапСибНефтехим" относятся:

  1. Эффективность производства. Производственный сектор и технологи, которые используют видеонаблюдение для отсматривания событий по факелам, парению, работе оборудования и т.д.
  2. Функция управления надежностью и ремонтами. Визуальный контроль оборудования осуществляется с высокой регулярностью, особенно для производств 70-90-х гг., где межремонтные интервалы значительно короче во времени, чем на современном производстве "ЗапСибНефтехим".
  3. ОТиПБ. Контроль СИЗ, доступа в зоны, реализации плана ликвидации аварийной ситуации (в случае отклонения от заданного паттерна видеонаблюдение осведомляет людей по громкоговорящей связи; подобная система реализована на предприятии "Воронежсинтезкаучук") и т.д.

Безопасность мест с массовым пребыванием людей. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА. ЗАЯВКА НА УЧАСТИЕ

Задачи сплошного зачернения экранов

По всем предприятиям СИБУРа целевая метрика зачернения камер составляет около 85–90%, в то время как на "ЗапСибНефтехиме" уже 100% камер, имеющих потенциал перевода в данный режим, работают в режиме "черного экрана" с разными модулями на борту (детекция проникновения в зону, разливов, парения и т.д.). Здесь установлено достаточно компактное количество камер, около 40–50 штук на производство, изображения с которых умещаются на одном стационарном мониторе 24". В штатном состоянии монитор имеет голубой оттенок, а при сработке на нем появляются картинки с камер (рис. 2). В штатном режиме также всегда работают скрипт-задержки мерцания, чтобы исключить слишком частое загорание камер в объектной зоне.

рис1-2-1Рис. 2. "Черный экран": было – стало

В данном контексте мы говорим только про камеры технологического видеонаблюдения, так как еще один крупный контур на любом предприятии промышленного сектора – это корпоративные системы безопасности (КСБ).

Доступ к их камерам намного сложнее, отладка дополнительных модулей сопряжена с разного рода трудностями, и в целом информационная безопасность – это аспект, который имеет несколько иной, чуть более консервативный, подход к новациям.

СКУД для офисов и бизнец-центров. Подобрать решение >>

Проекты интеллектуального видеонаблюдения в 2020 г.

В 2020 г. на предприятиях группы СИБУР были реализованы три крупных титульных проекта:

  1. Контроль уровней масла, жидкостей.
  2. Детекция агломератов на виброситах.
  3. Детекция забивок на этапе сушки.

По оценке данных проектов, практически везде, кроме детекции забивок на этапе сушки, в первый же год эффекты от реализации перекрыли выделенные бюджеты. Благодаря внедренным решениям мы выявляем проблематику, фиксируемся на конкретном объекте и за счет Machine Learning и паттерного обучения системы видеоаналитики учим модули определять то, что нам нужно. Зачастую самый сложный этап – это набор видеоматериалов, корректных и гранулярных дата-сетов, его переадресация и централизация для дальнейшей аналитики.

Успешный кейс на "ЗапСибНефтехиме"
Оснащение трубопровода беспроводными датчиками контроля температуры позволило в 2020 г. обеспечить надежную работу при выходе на ПНР (пусконаладочные работы) и проектные мощности печей пиролиза.
Остановка одной печи в течение четырех часов приводит к потерям порядка 45 млн рублей. Всего на предприятии девять таких печей, одна из которых все время в резерве, исходя из риска потенциальных потерь.
За счет митигации негативных событий за год удалось достигнуть эффекта в 45 млн рублей. В 2021 г. поставлена задача в 100 млн рублей.
По возрастающей мы идем к "золотой" цели, при которой 2% прибыли (из 100 млрд для "ЗапСибНефтехима") должны приходиться на умные решения Индустрии 4.0 и группу цифровых инструментов в целом.

Кросс-цифровые решения

На данный момент упор идет на создание кросс-цифровых решений в рамках цифровой трансформации по направления M2F–надежность и ремонты. Здесь можно выделить три самых крупных направления, которым уделяется приоритетное внимание:

  1. Предиктивная диагностика.
  2. IIoT-датчики.
  3. Мобильные обходы.

Видеонаблюдение интеллектуального формата и интеграция с "черным экраном" обеспечивают обмен данными через центральный ЦОД и озеро данных, откуда идет модульная выгрузка в MES-подобные системы, SCADA, SAP TORO и др. С точки зрения цифровизации процессов используются дэшборды на базе собственного сервисного решения, дальнейшая интеграция также представляется достаточно легким шагом: нужно лишь добавить пару цифр в реестр API и оба сервиса получат возможность обмениваться данными на уровне шлюза в ЦОД, что также увеличивает скорость интеграции потенциальных цифровых решений.

Таким образом, за счет непрерывного визуального онлайн-мониторинга позиций оборудования через интеллектуальное видеонаблюдение там, где отсутствует возможность делать это при помощи датчиков и иных штатных средств, достигается сокращение вероятности остановов по различным причинам (забивки, низкий уровень масла и т.д.) и повышается ключевой параметр данных позиций оборудования – ВПР (время полезной работы).

Форум "Технологии и безопасность" завершен. МАТЕРИАЛЫ НА САЙТЕ >>

Выгоды сквозного процесса

Эффекты от внедренных технологий лучше всего проявляются в единицах дополнительно выпущенной продукции, что для крупнотоннажной нефтехимии измеряется в сотнях и тысячах тонн, хотя роль интеллектуального видеонаблюдения здесь немного скромнее. К основным реализованным проектам в этом направлении на производстве "ЗапСибНефтехим" относятся:

  1. Контроль качества и размера крошки.
  2. Мониторинг пересортицы.
  3. Детекция агломератов на виброситах.

Ранее при сбрасывании крошки и ее сушки на финальном этапе подготовки полимеров отсутствовал постоянный контроль, что зачастую приводило к созданию неконтролируемой агломерации. Это затормаживало работу вибросита, производство должно было разгружаться и полностью останавливаться на более чем 45–50 мин. С этой точки зрения эффект новых технологий вполне осязаемый и оценивается по достаточно простым величинам – времени простоя и количеству выпущенных тонн, которое потенциально могло быть создано это за время.

По ключевым показателям программы ИВН/ЧЭ 2021 компания находится на 5-м уровне этапности. На данный момент максимальное внимание уделяется все более глубокому погружению видеоаналитики в технологические параметры, кейсы и повышение эффективности (рис. 3).

рис1-3-1Рис. 3. Ключевые показатели программы ИВН/ЧЭ 2021

Аппаратно-программный комплекс IIoT

С целью получения экономических эффектов на основных четырех заводах СИБУРа ("Томскнефтехим", "Воронежсинтезкаучук", "ЗапСибНефтехим" и "СИБУР-Кстово") идет внедрение следующих бизнес-кейсов в периметре тиража:

  1. Повышение надежности оборудования, синергия с НиР (надежность и ремонты) и использование РОП (риск-ориентированного подхода).
  2. Синергия с инструментами продвинутой аналитики. Влияние на индексы производства за счет данных с датчиков IIoT.
  3. Оптимизация маршрутов обходов и процессов контроля.
  4. Замена дорогостоящих проводных датчиков датчиками собственной разработки беспроводного исполнения.

С точки зрения технической реализации аппаратно-программного комплекса IIoT основным вопросом является создание локальных инфраструктурных решений в виде базовой сети LoRaWAN. Именно этот протокол передачи данных мы централизованно выбрали в 2018 г. IIoTрешения, предлагаемые операторами связи, нам не подошли, так как производства СИБУРа отличаются более объемным комплексом задач и в единицу времени собирают больше информации, чем коммерческие узлы доступа в бытовой или около enterprise (промышленной) сфере. Раз в сутки – это не про нас.

Основной спектр внимания направлен на датчики:

  • вибрации (передача показаний 1 раз в 2–5 с);
  • температуры (передача показаний 1 раз в 10–15 мин.);
  • уровня расхода или газоанализа (передача показаний не реже 1 раза в 10 мин.).

Такая потоковая частота заставляет выстраивать довольно объемные сетевые параметры, усиливать качество приема принимающих устройств, дополнительно работать над тем, чтобы эфир всегда был свободен и как минимум две базовые станции работали на прием для каждой единицы установленного конечного устройства.

Наша IIoT-платформа разработана на базе лучших и общепринятых мировых решений и инструментариев для сбора и обработки.

Видеозаписи конференций по безопасности >>

Переработанный графический дизайн наиболее оптимален для нашего технологического персонала, так как именно его пожелания стали базой для проработки основных графических и функциональных решений. Группировка датчиков в зависимости от производства и вывод критических событий в виде дэшборда исключают необходимость постоянного наблюдения за показателями. Условно дэшборд выглядит как история в Инстаграме: когда происходит критическое событие, у аппаратчика на экране появляется новая история. Как только он поправил либо нормализовал параметр, история пропадает. При этом логирование событий точно показывает, какой аппаратчик в данный момент отвечает за данный узел. Мы сразу понимаем, что, если в течение нормированного времени ситуация не была устранена, идет речь о халатности. Такое пренебрежение работой информационных систем достаточно быстро отрабатывается, поэтому мы всегда уверены, что система работает с высокой надежностью.

Решения IIoT оказывают воздействие на EBITDA компании (Earnings before Interest, Taxes, Depreciation and Amortization – финансовый показатель) за счет следующих рычагов:

  1. Операционный рычаг (влияние на индекс повышения производительности (ИПП), УМД (упущенный маржинальный доход), индекс эффективности/технологической эффективности (ИЭ/ИТЭ), сокращение затрат целевых программ ПОФ (поддержание основных фондов).
  2. Кейсы применения (контроль показателей, предиктивная диагностика, сокращение затрат по доавтоматизации проводными датчиками за счет применения беспроводных технологий и др.).
  3. Цифровые продукты (беспроводные датчики собственной разработки, система вибродиагностики и др.).

Целевая архитектура и функциональность IIoT-платформы

Центральная часть платформы включает в себя беспроводную сеть и ЦОД предприятия – озеро данных и первичная аналитика реализуются в локальном решении. ЦОД находится в одном из административно-бытовых комплексов, где разворачивается сама IIoT-платформа (рис. 4).

рис1-4-1Рис. 4. Целевая архитектура IIoT-платформы

Одним их плюсов такой архитектуры является то, что мы имеем возможность децентрализованного обновления новых версий релизов и бэкапа СРК (система резервного копирования), который происходит локально на наших вычислительных мощностях.

Реестр бизнес-кейсов применения IIoT и воронка идей

Новые идеи на каждом из предприятий проходят через огромное количество инспекторов как из технологического персонала, так и из служб сервисного обеспечения (службы технического заказчика, управления надежностью, механомонтажных работ) для повышения ремонтопригодности оборудования и его надежной работы на контуре предприятия. Воронки идей формируются ежегодно, обновляются ежеквартально, согласуются около 1–2 месяцев усеченным составом членов правления на управляющих советах по тем или иным проектам.

Календарь мероприятий компании "ГРОТЕК"

Сервис "Удаленный эксперт AR"

Наиболее гибким и полезным с точки зрения применимости в пандемию оказался продукт "Удаленный эксперт AR". Он ярко проявил себя в 2020 г. и показал, что удаленные консультации и видеоконференции – это основа будущего развития быстрого доступа иностранных специалистов и экспатов к помощи нашим сотрудникам при пусконаладочных операциях и процедурах работы с оборудованием.

Постановка задачи

Физический вызов экспертов на объект не всегда удобен, обходится очень дорого и связан с проблемами и рисками (согласование разрешения на въезд, получение виз, оформление наряд-допусков для иностранных сотрудников, проведение аудитов безопасности и т.д.).

Пандемия добавила еще один негативный фактор: иностранный специалист зачастую вовсе не мог получить разрешение на доступ, даже несмотря на то, что причины для его въезда в страну были крайне серьезные и критичные.

Нецелевые инструменты для удаленной экспертизы, такие как Skype, Zoom и WhatsApp, имеют ряд серьезных недостатков, включая саму работу с телефоном, которая в принципе запрещена на территории холдинга. Сотрудники из операционного блока используют смартфоны во взрывозащищенном исполнении. С учетом того, что на них стоит базовая платформа Android 8.0, подключить через них Zoom, к сожалению, не представляется возможным и удобным: банально не хватит оперативной памяти на борту смартфона. Кроме того, телефон занимает руку специалиста, что уже усекает функциональный спектр задач, который он может выполнять. Нет также документирования таких консультаций, а значит, мы не можем на их основании выставить какие-либо рекламации экспатам или внешним специалистам, которые оказывают для нас эти услуги.

Инструментарий

Сервис включает в себя всего три архитектурных элемента:

  1. видеоплатформу, развернутую на сервере КЦ централизованно для холдинга;
  2. UI-эксперта;
  3. очки удаленного эксперта.

Мы используем очки удаленного доступа на базе App Android 6.0 как во взрывозащищенном исполнении, так и в стандартном для невзрывопожароопасных зон.

Интерфейс AR-очков имеет четыре основных блока:

  1. Аудиосвязь с экспертами. Передача звука к экспертам и получение указаний от них.
  2. Отображения сообщений и стикеров. Текстовые подсказки, ключевые параметры установок.
  3. Указка. Сопровождение указаний эксперта.
  4. Системная информация. Время сеанса, заряд батареи, качество связи.
    Дизайн интерфейса выполнен максимально упрощенно, с большим набором инструментария (рис. 5).

рис1-5Рис. 5. Интерфейс эксперта

Сервис заявок (рис. 6) доработан внутренними специалистами для создания адаптированного сервиса на основе нашей корпоративной платформы "Клик" и системы "Вкус" – витрины корпоративных услуг. Сейчас любой сотрудник по согласованию со своим функциональным руководителем может создать заявку для достаточно быстрой реализации видеоконференции с помощью "Удаленного эксперта".

рис1-6Рис. 6. Сервис заявок

Реализация

Компания-интегратор, выбранная в качестве титульного партнера для работы над проектом "Удаленный эксперт AR", оказала поддержку на основных этапах реализации технического сегмента, обработки, архивирования, сжатия и дальнейшей выкладки видеопотока. Главные шаги включали в себя обследование, подготовку, внедрение, пилотирование и дизайн сессий, ключевых процессов и наложение их на текущий бизнес-трафик компании. Именно технологический партнер помогает нам довести проекты до финальной стадии и сделать их очень полезными для бизнеса в текущей конфигурации.

Карта применения

Благодаря сервису "Удаленный эксперт AR" специалисты доступны из любой точки мира без задержек и нарушений информационной безопасности предприятия. В период пандемии и карантинных ограничений мы провели более 700 сеансов связи через AR-платформу с коллегами из других предприятий холдинга, а также с зарубежными экспертами из Китая и Европы.

В одном из интереснейших кейсов применения сервиса коллеги смогли закрыть вопрос, который никак не получалось решить ни в переписке, ни при живом общении. Сотрудникам удалось буквально за двое суток выполнить работы в условиях карантина, сэкономить средства на оплате зарубежных специалистов, а также избежать оплат их карантинного простоя на 14 дней. Суммарно эффект превысил 2 млн рублей.

Выступить на онлайн-конференции | представить свои решения

Производительность, эффективность и умный результат

В реалиях сегодняшнего дня можно с полной уверенностью сказать, что "ЗапСибНефтехим" – ультрасовременный пример оптимизации процессов цифрового производства, применения технологий промышленного Интернета вещей и искусственного интеллекта.

К АСУТП предприятия уже подключено более 140 тыс. различных приборов учета и контроля. Внедряющиеся инновационные цифровые технологии, в том числе программно-аппаратный IIoT-комплекс, отлично зарекомендовали себя как инструменты повышения производительности труда, эффективности управления предприятием и достижения умного результата.

Больше статей по теме "Цифровая трансформация" >>

Опубликовано в журнале "Системы безопасности" №3/2021

Фото: ru.freepik.com

Иллюстрации предоставлены автором

Темы:ВидеонаблюдениеЦифровая трансформацияIIoTВидеоаналитикаКомплексная безопасностьБезопасность объектовЖурнал "Системы безопасности" №3/2021Предикативная аналитика
Статьи по той же темеСтатьи по той же теме

Хотите участвовать?

Выберите вариант!

 

КАЛЕНДАРЬ МЕРОПРИЯТИЙ
ПОСЕТИТЬ МЕРОПРИЯТИЯ
ВЫСТУПИТЬ НА КОНФЕРЕНЦИЯХ
СТАТЬ РЕКЛАМОДАТЕЛЕМ
Комментарии

More...