Химия переходит на цифру

Химия переходит на цифру

Как «ЗапСибНефтехиму» удалось достичь 90% цифровизации производства

Индекс цифровизации химической и нефтехимической промышленности, по данным Минпромторга РФ, составляет 39,2%. В основном процесс тормозит низкая осведомленность о преимуществах IT-решений, высокая стоимость их внедрения и недостаток квалифицированных кадров. Впрочем, есть предприятия с уровнем цифровизации и автоматизации рабочих процессов более 90%. В их числе тобольский актив СИБУРа «ЗапСибНефтехим», который не только повышает свою эффективность за счет IT-решений, но и разрабатывает собственные цифровые продукты на базе ИИ.

Уровень цифровизации и автоматизации "Запсибнефтехима" превышает 90%

Фото: Людмила Ковалева, предоставлено СИБУР

Время требует IT-решений

Согласно данным Минпромторга РФ, сегодня индекс цифровизации химической и нефтехимической промышленности составляет 39,2%. Нефтехимическая отрасль особенно нуждается в таких разработках, как системы управления и автоматизации производственных процессов, контроля качества, предиктивного обслуживания, управления цепями поставок и аналитики данных, в частности, для внедрения отечественных MES-систем, АСУТП, LIMS, RTO (real time optimization), управления данными, моделирования и диагностики и других.

Также высокий интерес компании проявляют к интернету вещей (IIoT), искусственному интеллекту (ИИ), машинному обучению, развитию больших данных и аналитики, переходу к облачным решениям. «Все это способствует повышению эффективности производства, снижению затрат, повышению безопасности и надежности, развитию новых продуктов и услуг. Ключевой тенденцией в процессах цифровизации можно назвать сквозной охват всех процессов предприятия от сырья до продажи конечной продукции»,— пояснил и.о. ректора Тюменского индустриального университета (ТИУ) Юрий Клочков.

По его словам, около 70% дочерних предприятий нефтехимических компаний закупают IT-решения за рубежом, и только примерно 30% разрабатывают собственные IT-продукты. Основными факторами, тормозящими цифровизацию производств, являются низкая осведомленность о ее преимуществах, высокая стоимость внедрения IT-решений и недостаток квалифицированных кадров.

Предполагается, что доля российских IT-продуктов будет расти за счет поддержки государства: сегодня в нее включены новый налоговый режим, стимулирование спроса, поддержка внедрения инноваций, помощь стартапам, развитие ГЧП и расширение кадров для отрасли.

Среди используемых цифровых решений есть собственные разработки СИБУРа

Фото: Марина Молдавская, Коммерсантъ

Стимулом для цифровой трансформации промышленности стала федеральная программа «Цифровая экономика России», принятая в 2018 году. При этом отраслевые лидеры начали работу в этом направлении раньше. Уже сегодня в стране есть предприятия, которые не только имеют высокий уровень цифровизации и автоматизации, но также занимаются собственными разработками. Примерами таких компаний являются «Фосагро», «Еврохим», «Уралхим». Особенно эксперты выделяют СИБУР — на его тобольском предприятии «ЗапСибНефтехим» уровень автоматизации и использования автоматических систем управления, в частности на производстве полиэтилена, превысил 99%. По мнению экспертов, это передовое предприятие, которое задает тренды для всей отрасли.

Всего на «ЗапСибНефтехиме» реализовано более 50 цифровых решений, на стадии активности находится 30 проектов. В компании их делят на три большие группы: оцифровка ручного труда, автоматизация физических объектов и математический кластер с продвинутой аналитикой систем СТП и АСУТП.

Набор технологий

Одним их ключевых решений предприятия является собственная разработка — ЭКОНС. Это интеллектуальная система управления технологической эффективностью на базе оптимизации технологических параметров и экономических выходов. Благодаря ей операторы могут наблюдать на мониторах, как их действия отражаются на экономике предприятия. Одной из особенностей ЭКОНС является информирование операторов об отклонениях в тех или иных параметрах, что позволяет вовремя предотвратить возникновение нарушений технологического режима.

Для этого используется система «спидометров» по цветовой гамме: если отметка черная, то использование решения недопустимо из-за нарушения технологического режима, желтая является неэффективной и ведет к потере денег. Зеленый цвет наиболее оптимален: несмотря на то, что светло-зеленый указывает на эффективность, компания старается стремиться к темно-зеленому, таким образом максимизируя прибыль производства и не нарушая технологических ограничений.

ЭКОНС была внедрена на предприятии в конце 2017 года и дала значимые результаты. Например, в рамках экологического направления за последние четыре года удалось предотвратить выбросы 110 тыс. т углекислого газа. Кроме того, инструмент стал базой для реализации многих проектов. «Система ЭКОНС пережила ряд культурных трансформаций — сейчас это не только цифровой инструмент, но и инструмент измерения культуры и отношения к собственному производству. Это платформа для рождения новых гипотез, усовершенствования техрежима по устранению “узких горлышек” в процессе, а также хороший инструмент контроля при сезонных изменениях — у такого большого производства задачи летом и зимой отличаются. Также на базе ЭКОНС реализован календарь технологических операций, который автоматически настраивает всю нагрузку персонала»,— отметил руководитель цифрового офиса «ЗапСибНефтехима» Юрий Дерюгин.

Другой важной частью цифровизации предприятия являются беспроводные взрывозащищенные датчики и собственная платформа промышленного интернета вещей (IIoT). Повсеместно на производстве применяются 15 видов датчиков, которые помогают заменять линейные обходы для диагностики оборудования. Такие измерители давления, температуры, виброотклонения, виброскорости и монометры используются там, где нет базовых проектных решений по данным типам устройств, либо возникает кейс, который требует оперативного внедрения. Информация с датчиков отправляется в корпоративное хранилище данных и в режиме реального времени используется средствами продвинутой аналитики.

Разработка полностью принадлежит СИБУРу, от датчиков до цифровой платформы. Ее начали внедрять на предприятии в 2019 году. Сейчас на площадках насчитывается около 1,7 тыс. датчиков IIoT.

Третьим примером цифровых технологий можно назвать дрон-сервис, который начал использоваться в 2019 году. Со всех 16 площадок «ЗапСибНефтехима» поступают заявки на обследование эстакады с БПЛА для выявления с воздуха возможных повреждений на трубопроводах и электросетях, а также для забора проб для мониторинга качества воды в окрестных водоемах — сейчас компания тестирует полностью автономные водные дроны.

Огромная площадь производства с десятками тысяч единиц оборудования делает крайне востребованными решения для дистанционного мониторинга и непрерывного анализа. Использование дронов позволяет сохранить ресурсы, добиться более качественных результатов и оперативно принимать решения как в области ведения технологических режимов, так и в области обеспечения надежности работы установок.

Есть еще несколько кейсов, не менее важных для «ЗапСибНефтехима». Например, онлайн-сервис «Удаленный эксперт AR» при помощи специальных очков с технологией дополненной реальности на каске сотрудника транслирует информацию с оборудования, и другой человек (коллега или внешний эксперт) может проконсультировать по его работе из любого места. Есть на предприятии также интеллектуальная система «черного экрана». Она фиксирует ситуации, требующие внимания, и демонстрирует их оператору. Если же таковых нет, то экран остается черным. Система позволяет снижать нагрузку на персонал и выявлять нештатные ситуации на предприятии.

Эффективность цифровизации сказывается на всех производственных процессах. Так, внедрение IT-решений позволило сократить использование бумажной документации и отчетности. Например, после введения цифровых нарядов-допусков исчезла необходимость использовать десятки бумажных журналов, а их оформление сократилось с двух часов до 20 минут. Также на предприятии работают цифровые доски эффективности для ежедневной синхронизации смен и контроля ситуации на производстве, а мобильные обходы с телефоном с NFC-меткой позволяют контролировать качество выполнения персоналом мероприятий по проверке состояния оборудования и оперативно транслировать информацию начальнику смены.

«Когда работников производства не устраивает эффективность каких-то процессов, они обращаются к нам либо выходят уже с готовым предложением по улучшению, дальше мы пытаемся под конкретную задачу разработать новые или применить действующие решения. Более чем в 90% ситуаций находим компромисс и достаточно эффективное решение, которое применяем в будущем»,— рассказал Юрий Дерюгин.

Люди не против роботов

Общий экономический эффект от цифровой трансформации СИБУРа за шесть лет составил более 45 млрд руб. Причем более половины было достигнуто за счет использования искусственного интеллекта. Он не только делает за сотрудника техническую работу, но и помогает ему избегать ошибок, что положительно влияет на производительность труда и эффективность производства.

На предприятии внедрено более 50 IT-решений, в том числе система Эконс, интернет вещей, система "Черный экран" и искусственный интеллект

Фото: Предоставлено СИБУР

«ИИ помогает сотруднику быстро принимать верные решения и предотвращать опасные действия. В 2023-м СИБУР разработал более 70 новых гипотез применения искусственного интеллекта. Помимо задач по дальнейшему повышению производительности труда, мы начинаем использовать ИИ в моделировании полимеров для создания материалов с новыми свойствами и снижения при этом количества лабораторных экспериментов в пользу цифровых,— рассказала директор по цифровым и информационным технологиям СИБУРа Алиса Мельникова.— Кроме того, ставка на применение ИИ себя оправдала. Мы фиксируем существенный рост эффективности процессов, увеличение производительности труда, оперативности и точности принятия бизнес-решений».

По мнению Юрия Клочкова, «IT-решения не заменяют людей, а создают новый фундамент для развития предприятий и кадров». Поэтому сегодня для работы в нефтехимии нужно быть эрудированным, уметь работать с данными, иметь алгоритмическое мышление и высокий уровень абстракции мышления, который отмечается у текущего поколения, пояснил Юрий Дерюгин.

Замещение по полной программе

«ЗапСибНефтехим» достиг уровня цифровизации в 92–95%, притом что исторически в России этот показатель составляет менее 60%, отметил Юрий Дерюгин. «Мы делаем акценты исходя из текущих задач предприятия. В 2022 году в связи с изменением конъюнктуры рынка и внешними вызовами стали больше фокусироваться на надежности цифровых процессов и решений, поскольку от них зависит эффективность и экологичность наших решений»,— уточнил он.

По словам Алисы Мельниковой, экономический эффект является одним из главных принципов цифровизации на предприятиях СИБУРа: «Чем выше ожидаемые эффекты, ниже затраты и меньше срок окупаемости, тем выше в рейтинге будет находиться инициатива и быстрее будет начата работа над ней. При этом компания внедряет и проекты без материальных эффектов, направленные на повышение надежности, промышленной безопасности, экологический мониторинг и выполнение требований регуляторов».

На сегодня у «ЗапСибНефтехима» расписаны планы по цифровизации до 2027, 2032 и 2039 годов. Основные фокусы до 2027 года — обеспечить безопасность техпроизводства линии химии для импортозамещения, совместить основные аппараты и оборудование — компрессоры и насосы.

Вопрос технологического импортозамещения является одним из ключевых фокусов в цифровой трансформации компании. Как участник отраслевого Консорциума по технологической независимости ПО, СИБУР совместно с партнерами лидирует в трех важнейших для промышленности технологических направлениях: создание отечественной системы MES, решений по технологическому моделированию и предиктивной диагностике. В 2024 году планируется завершить разработку и представить первые прототипы решений, после чего в горизонте трех-пяти лет начнется их тиражирование на всех предприятиях компаний-участников.