"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.
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:
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:
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.
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.
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:
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.
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.
В 2020 г. на предприятиях группы СИБУР были реализованы три крупных титульных проекта:
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.
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:
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).
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:
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).
С целью получения экономических эффектов на основных четырех заводах СИБУРа ("Томскнефтехим", "Воронежсинтезкаучук", "ЗапСибНефтехим" и "СИБУР-Кстово") идет внедрение следующих бизнес-кейсов в периметре тиража:
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:
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.
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:
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).
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.
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.
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.
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.
Сервис включает в себя всего три архитектурных элемента:
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:
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".
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.
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.
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