СИБУР: так работает цифровой завод

Примерно так же управляются и промышленные предприятия в отраслях с высокой степенью автоматизации производственных процессов — например, в нефтехимии.

Сотруднику нефтехимического производства, как и пилоту самолёта, в управлении помогают средства автоматизации и цифровые инструменты. При этом степень профессионализма и ответственности заводских «пилотов» не меньше, чем в авиации — ведь от их компетентности и быстроты реакции зависит безопасность людей и окружающей среды. В нефтехимии работников, которые управляют производственными установками и аппаратами, называют «операторы» или «аппаратчики» — от слова «аппарат». На заводах СИБУРа аппаратчик — это основная рабочая специальность.

Автоматизация управления технологическим процессом в нефтехимии прошла несколько стадий. Первая знакома нам по старым фильмам и советским газетам — «базовое регулирование и контрольно-измерительные приборы (КИП)». Выглядело это так: большая панель с «циферблатами», светящимися лампочками, тумблерами и кнопками, стрелками-самописцами, которые на рулонах бумаги фиксируют «кардиограмму» работы механизмов и устройств. Аппаратчик ходит вдоль этой стены с журналом, анализирует цифры и графики, делает пометки и записи, проставляя столбики цифр.

Такой уровень управления был заложен при проектировании предприятий СИБУРа, работающих в Нижегородской области с начала 1980-х годов — «СИБУР-Кстово» и «Сибур-Нефтехим». Он требовал большого количества персонала, не позволял принимать решения оперативно и затруднял работу с «историческими данными», которые для анализа нужно было извлекать из бумажных архивов, делать многочисленные выписки и фотокопии. Чрезвычайно велика была роль «человеческого фактора» — компетентности, дисциплинированности, внимательности, аккуратности конкретного сотрудника. Банальная описка или некорректное прочтение записи в журнале могли привести к ошибкам с серьёзными последствиями. Стабильность и безопасность процесса была относительной. Просуществовал такой способ до 1990-х годов, когда на смену ручному управлению и аналоговым приборам пришла АСУТП.

Автоматизированная система управления технологическим процессом — АСУТП, её ещё называют «распределённой», потому что в составе системы кроме центрального пульта управления (ЦПУ) есть датчики, которые установлены (распределены) на различных видах оборудования. Эти датчики объединены в единую систему, они собирают и передают на пульт информацию-сигналы, из которых складывается общая картина происходящего в «технологии». Аппаратчик работает за монитором компьютера, принимает решения на основе информации, отображённой в блок-схемах (мнемосхемах), где собрана суть происходящих в аппаратах процессов. Не надо бегать вдоль приборной панели, листать журналы, сличать данные разных «циферблатов» и лент — всё объединено человеко-машинным интерфейсом.

Это огромный прогресс по сравнению с «ручным управлением». Влияние оператора по-прежнему существенно — если он видит какие-то отклонения от нормы, то вмешивается, обеспечивая ручную оптимизацию. Вместе с тем, система страхует от ошибок, она оснащена противоаварийной защитой — ПАЗ. В случае превышения определённых параметров подаются световые и звуковые сигналы, опасные процессы автоматически отключаются. При распределенной автоматизированной системе управления режим безопасно стабилен. Требуется меньше персонала, снижаются риски, связанные с «человеческим фактором». АСУТП, таким образом, «работает» и на повышение производительности, и на безопасность, и на снижение издержек. Кто же от такого откажется?! Сегодня практически на всех предприятиях нефтехимической отрасли основные процессы автоматизированы. На нижегородских предприятиях СИБУРа степень автоматизации приближается к 100%.

В 2010-е годы в помощь «распределённой автоматизации» пришла «умная цифра». Эволюция делает шаг, на первый взгляд, не такой уж и большой, на самом деле — гигантский: появляется «система усовершенствованного управления технологическими процессом — СУУТП». Здесь мы вплотную приближаемся к самолётам и видим, как всё меняется буквально на глазах. СУУТП — это в какой-то степени «автопилот», управляющий оборудованием под контролем аппаратчика. Он стабилизирует процесс и смещает его в сторону заданной оператором эффективности. Уменьшается количество и масштаб отклонений, среднее значение параметров «прижимается» к наиболее оптимальным. Возрастают частота и масштаб оптимизационных циклов, режим стабилизирован и улучшен. После включения СУУТП растёт прибыль — сокращается расход ресурсов, увеличивается выпуск целевых продуктов.

Бывает ли лучше? Бывает! В последние годы на предприятиях «СИБУР-Кстово» и «Сибур-Нефтехим» внедряется новый цифровой инструмент — RTO. Так же, как и СУУТП, он дополняет распределённую систему управления, делая её ещё более «умной». RTO (Real-Time Optimization) — инструмент оперативного повышения эффективности производства, работающий в «реальном времени». На основании математических моделей, использующих «исторические данные», RTO вычисляет новые цели управления для новых условий, что увеличивает эффективность балансирования мощностей, снижает потери производительности, режим производства оперативно пересчитывается и перестраивается при изменении внешних условий. Эксплуатация RTO оптимизирует режим, увеличивает прибыль.

Какие еще интересные цифровые проекты и инструменты реализуются на нижегородских предприятиях СИБУРа?

ЭКОНС

Помогает аппаратчику вести технологический процесс эффективнее, «подсвечивая» (визуализируя) ключевые производственные и экономические показатели, необходимые для оперативного принятия решений. Панель ЭКОНС задаёт параметры ведения технологического процесса с соблюдением расходных норм, каскадированные до конкретного рабочего места. Благодаря ЭКОНС аппаратчик понимает, как влиять на экономику производства. Первым заводом компании, где внедрили ЭКОНС, был «СИБУР-Кстово». Сегодня инструмент успешно внедрен на 12-ти предприятиях и находится в процессе внедрения на «Нижнекамскнефтехиме» и «Казаньоргсинтезе».

Проект 2Х2

Направлен на сокращение «объектов внимания», на которые в процессе работы отвлекается оператор (аппаратчик). Интерфейс на экране должен быть максимально полезным для быстрого восприятия информации, а уведомления и срабатывания сигнализации появляться только в исключительных случаях, когда системам автоматизации нужна помощь «пилота». Выяснилось, что при максимальном уровне автоматизации и 100% применении СУУТП производством могут управлять два пультовых оператора используя по два экрана, отсюда и название 2×2. Однако, цель данного проекта заключается не в сокращении персонала, а в создании более удобного человеко-машинного интерфейса, который способен значительно снизить информационную нагрузку на операторов и исключить «человеческий фактор». Разработка эффективного и интуитивно понятного интерфейса играет ключевую роль в современных системах управления, повышая операционную эффективность и поддерживая корпоративную культуру устойчивого развития.

Технологический энергобаланс

Обеспечивает максимальное удобство, экономит время и предотвращает возможные ошибки при ручном пересчете. В режиме реального времени управляет энергоресурсами, которые используются в производственном процессе, прежде всего -электричеством и паром. Экономия энергоресурсов — вопрос не только экономики, но также экологии и климатической повестки. Сокращение выработки пара собственной генерации приводит к повышению качества атмосферного воздуха и снижению углеродного следа от производств.

Интернет вещей (датчики IIoT)

Представляет собой систему беспроводных устройств и базовых станций, позволяющую контролировать техническое состояние оборудования по определенным параметрам и в режиме онлайн передавать информацию на пульт, в дополнение к АСУТП или СУУТП. Например, беспроводные датчики осевой скорости определяют уровень вибрации. Они помогают контролировать состояние подшипников, качество крепления оборудования к фундаменту. Амперметры для переменного и постоянного тока позволяют контролировать обрыв и перекос фаз, качество электропитания. Дальномеры-уровнемеры бесконтактно измеряют уровень наполнения жидкими и сыпучими продуктами резервуаров-хранилищ и технологических емкостей. Газоанализаторы измеряют концентрацию газов в воздухе рабочей зоны, технологических газовых средах, в помещениях и на открытых пространствах промышленных объектов. Везде, где раньше проводился контроль состояния оборудования руками аппаратчика, а также там, где стоимость монтажа проводных решений высока, а параметр не требует оперативного управления, на помощь приходят IIоТ.

Предиктивная диагностика

На основании анализа статистических данных и прогнозов системы позволяет оптимально в планово-предупредительном порядке проводить ремонт оборудования, например, компрессоров, как это делается на предприятиях СИБУРа.

Технологическое моделирование

Позволяет не только подбирать оптимальные технологические параметры к оборудованию, находящемуся в эксплуатации, но и обеспечивает проверку гипотез при расчёте и реализации инвестиционных проектов. С помощью моделей строятся «цифровые двойники» аппаратов, установок, производств и даже целых предприятий, как действующих, так и перспективных.

Удаленный эксперт (AR)

Позволяет в режиме дополненной реальности привлекать экспертизу в режиме онлайн без выезда специалиста на место.

Цифровые доски визуального управления эффективностью

Обеспечивают сотрудников актуальной ключевой информацией для принятия решений, которая автоматически поступает от систем управления производством на дэшборд производства.

Цифровой комплекс «Техническое обслуживание и ремонты (ТОиР)»

Совмещенный с решением SAP MRS, он обеспечивает автоматизацию планирования технического обслуживания и ремонтов оборудования (ТОиР), эффективное сервисное и техническое обслуживание и управление работами по заказ-нарядам на основании данных обо всех имеющихся ресурсах.

Интеллектуальное видеонаблюдение

Помогает организовать визуальный контроль за событиями в местах отсутствия обслуживающего персонала, сигнализируя на пульт об изменении «картинки», отличающейся от заданной. Чтобы не отвлекать внимание аппаратчика при отсутствии событий система работает в режиме «чёрный экран». Как только алгоритм движения обнаруживают изменения (события), на экране появляется видеокадр с нужной камеры, и аппаратчик видит, что происходит на объекте. Это позволяет своевременно обнаруживать нештатные ситуации и быстро реагировать на них, а также повышать уровень культуры безопасности — например, распознавать в моменте, использует ли сотрудник предприятия или работник подрядной организации обязательную страховочную привязь при работе на высоте. А режим «чёрный экран» помогает сокращать информационную нагрузку на оператора пульта и исключать пропуск важных событий.

Дрон-сервис и приборы дистанционной диагностики

Предусматривает использование беспилотных летательных аппаратов — БПЛА (дронов) для визуального и тепловизионного мониторинга оборудования и территорий. Решается задача снижения аварийности, повышения безопасности при выполнении работ и проведении геодезических изысканий. При обследовании оборудования используются приборы дистанционной диагностики, такие как тепловизор и течеискатель. Это позволяет оптимизировать расходы по выявлению неисправностей в работе оборудования, особенно расположенного на высоте или в труднодоступных местах, а также контролировать работу подрядных организаций.

Цифровые наряды-допуски

Обеспечивают быстрый доступ сотрудников предприятия и подрядных организаций к осуществлению работ. Это важно, когда необходимо сократить время оформления документации для проведения работ повышенной опасности.

Мобильные обходы

Повысили скорость и эффективность обслуживания оборудования. Считывание электронных меток с помощью специального мобильного устройства позволили в режиме онлайн передавать данные о состоянии аппаратов и узлов и формировать заявки на обслуживание и ремонт.

Одна из ценностей компании СИБУР — «Умный результат» — подразумевает применение новаторских подходов и технологий для достижения результата наиболее эффективным способом. Новые цифровые инструменты, дополняющие и расширяющие возможности привычных средств управления и автоматизации, позволяют получать умный результат на производстве. В 2023 году экономический эффект от внедрения цифровых инструментов на предприятиях «СИБУР-Кстово» и «Сибур-Нефтехим» составил 237 млн рублей.