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.
Где конкретно и для чего разрабатывается RTO — пример «Сибур-Нефтехима»На производстве окиси этилена и гликолей RTO будет максимизировать прибыль за счет повышения селективности катализаторов реакторов окиси этилена и сокращения паропотребления стадии выпаривания гликолей Можем сами? Можем!Полтора года сбора исходных данных и около шести месяцев разработки понадобилось команде инженеров «СИБУР-Кстово» для поиска и внедрения решения взамен физико-химической модели печи пиролиза в системе RTO, разработанной зарубежной компанией. Импортозамещение программного решения было проведено собственными силами в максимально сжатые сроки. |
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».
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.
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.
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.
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.
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.
Позволяет в режиме дополненной реальности привлекать экспертизу в режиме онлайн без выезда специалиста на место.
Обеспечивают сотрудников актуальной ключевой информацией для принятия решений, которая автоматически поступает от систем управления производством на дэшборд производства.
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.
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.
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.
Как помогают дроны и системы дистанционной диагностики?Приведем пример «СИБУР-Кстово». Для осмотра линий электропередач эксперты используют дрон. Тепловизионный осмотр позволяет точно идентифицировать потенциальные проблемы, например, находить дефектные изоляторы, что помогает предотвращать аварии и обесточивание. Ранее осмотр ЛЭП при сверхвысоком напряжении был практически невозможен. Сейчас система «Удаленный эксперт» позволяет операторам осуществлять наблюдение и управление процессом из безопасного удаленного места. |
Обеспечивают быстрый доступ сотрудников предприятия и подрядных организаций к осуществлению работ. Это важно, когда необходимо сократить время оформления документации для проведения работ повышенной опасности.
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.