Предприятие будущего: от технического зрения и «умного склада» до защиты от дронов
Можно ли сделать из классического промышленного производства максимально цифровизованный комплекс XXI века
В Татарстане идет год цифровизации. Слово, наверное, слышал каждый. А вот что по факту означает этот процесс на производстве, понятно немногим. Зачастую кажется, что сам факт наличия компьютерного оборудования — уже цифровизация. И да, и нет. В промышленности цифровизация в корне меняет большинство процессов. «Умный склад», цифровой наряд-допуск, автоматическое оповещение о необходимости ремонта и обслуживания производственных мощностей, логистика в режиме онлайн — как это работает на практике, «Реальное время» посмотрело на примере нефтегазохимических предприятий СИБУРа в Татарстане.
Электронный контроль качества: техническое зрение и системы отбраковки
Цифровизация позволяет снизить влияние человеческого фактора там, где оно наиболее опасно или вредно. Одним из таких направлений служит контроль качества. Наверное, при производстве конечной продукции без строгого взгляда инженера по качеству не обойтись. Но на предприятиях B2B-сектора, особенно в таких отраслях, как нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая, часто визуальный контроль просто невозможен. Именно для снижения доли брака и некондиции возможности цифровизации здесь можно применить в полной мере.
Например, в 2020 году на заводах синтетического и бутилового каучуков «Нижнекамскнефтехима» были введены в эксплуатацию 14 систем технического зрения, системы отбраковки крошки каучука на линиях синтетического каучука бутадиенового неодимового (СКДН) и бутилового каучука (БК), а также системы видеоучета синтетического каучука изопренового (СКИ-3) и QR-кодирования брикетов каучука СКИ-3 и СКДН. Благодаря новации в автоматическом режиме решается вопрос недопущения посторонних включений, в том числе металла, в крошке каучука на всех агрегатах выделения СКДН и БК. А штрихкодирование брикетов готовой продукции завода синтетического каучука доведено до 95%, бутилового каучука до 100% от всего объема. Это позволило автоматизировать учет перемещений, складирования и отпуска продукции.
В целом проект внедрения автоматизированных систем контроля качества на заводах синтетических и бутиловых каучуков к настоящему моменту реализован на 85%. Работа в этом направлении продолжается, и в обозримом будущем планируется монтаж еще двух систем — контроля поверхности брикетов каучука СКИ-3 и дозирования крошки каучука БК.
Автоматизированный мониторинг состояния воздуха
В сфере контроля за воздействием на окружающую среду роль профессионалов-экологов по-прежнему высока. Но и им цифровизация приходит на помощь там, где необходима незамедлительная реакция.
Так, на НКНХ еще в 2008 году введена в эксплуатацию автоматизированная система мониторинга атмосферного воздуха, позволяющая получать данные о состоянии воздуха как на территории самого предприятия, так и на примыкающей к нему санитарно-защитной зоны и биоочистных сооружениях. В 2019 году на промышленной площадке НКНХ три точки контроля были оснащены автоматическими средствами измерения качества сточных вод по показателю рН и общему органическому углероду. А в 2021 году был налажен обмен в режиме онлайн данными о состоянии воздуха с госорганами.
Ремонтники со взрывозащищенными смартфонами
Цифровизация помогает и защитить само производство от нештатных ситуаций, а в случае сбоев в работе и устранить проблему.
В декабре 2018 года ТГК-16 стала одной из первых пилотных площадок на территории Татарстана по внедрению концепции «Индустрия 4.0». Новый энергоблок компании снабжен программными решениями, позволяющими собирать и анализировать данные, в реальном времени видеть ключевые показатели работы оборудования, рассчитывать экономическую эффективность процессов и заблаговременно прогнозировать нештатные ситуации. Любые отклонения от нормального режима работы генерирующего оборудования моментально автоматически оцениваются системой. Это помогает оперативно принимать решения, экономя время и средства на ремонт, снижая эксплуатационные риски.
Еще один пример — на «Казаньоргсинтезе». В 2020-м году предприятие завершило первый этап программы по развитию бизнес-процессов управления техобслуживанием и ремонтом оборудования (ТОиР). Ремонтный и оперативно-ремонтный персонал заводов и производств компании получил специальные взрывозащищенные смартфоны, подключенные к IT-системе ТОиР. Установленное мобильное приложение позволяет получать заявки на выполнение работ, помогает с помощью QR-кодов и NFC-меток идентифицировать оборудование, зафиксировать выявленные дефекты, произвести заказ необходимых запчастей и инструментов, оперативно передать данные о проведенном комплексе ремонтно-восстановительных работ. Вся эта информация хранится на серверах компании, позволяя с высокой точностью прогнозировать последующие ремонты, вести учет использования ТМЦ и оценивать эффективность работы ремонтного и оперативно-ремонтного персонала.
Система «Цифровой наряд-допуск» реализована и на «Казаньоргсинтезе», и на «Нижнекамскнефтехиме». Ее внедрение позволило не только сократить время, необходимое на подготовку к проведению особо опасных работ, но и помогло компаниям в автоматизированном режиме обеспечить оптимальный по уровню квалификации подбор персонала на исполнение конкретных задач, вести в реальном времени контроль над качеством исполнения поручений. Повышение производительности на 5% — лишь один из эффектов, достигнутых благодаря внедрению новации.
Цифровая модель рабочего дня
И, конечно, если мы говорим о влиянии человеческого фактора, то цифровые решения все прочнее входят в промышленную безопасность. Одно из основных предназначений инноваций — не устранение последствий уже произошедших событий, а их предупреждение.
Цифровая модель рабочего дня каждого из сотрудников позволяет иметь полное представление об активности на конкретных производственных этапах, оценить длительность операций и любые отклонения от норм. Инструментами, позволяющими в любой момент времени точно знать местоположение и занятость сотрудника, являются система учета рабочего времени, датчики сбора информации непосредственно в цехах и на оборудовании производств, системы видеофиксации и т.д. Подобные системы успешно работают на НКНХ, КОС, ТГК-16.
Благодаря подобным решениям на татарстанских площадках СИБУРа могут оперативно реагировать на любые производственные инциденты, включая те, что ранее просто оставались бы незамеченными: нарушение режима нахождения в опасных или закрытых зонах, пренебрежение средствами индивидуальной защиты и т.д. Как результат — резкое снижение нештатных ситуаций и случаев производственного травматизма.
Электронный архив
Многие предприятия переходят на электронный документооборот, и нефтегазохимическая промышленность не исключение. При этом с переходом на ЭДО появилась необходимость и в электронном архиве. Электронное хранилище обеспечивает надежное и постоянное хранение документов по любым видам деятельности предприятия. При этом архив позволяет уменьшить износ оригинальных бумажных документов и значительно облегчить их поиск.
«Казаньоргсинтез» ввел в опытно-промышленную эксплуатацию единый электронный архив в 2021-ом. До этого электронные версии актуальных документов были доступны на внутреннем портале предприятия, в системе электронного документооборота, в ERP-системе. Но большую часть документов (особенно старых) предприятие было вынуждено хранить в обычных архивах.
«Умный склад»
Цифровизация позволяет упростить хранение не только документов, но и материалов, запчастей и готовой продукции. Цифровые решения для этих целей получили общее название «умный склад».
Внедрение автоматизированной системы управления складом, где каждая единица хранения снабжена QR или NFC-меткой, позволяет в режиме реального времени иметь точную информацию об объемах и местонахождении материально-технических ресурсов (оборудования, запчастей, инструментов, оснастки, сырья), а также готовой продукции. Технология и методология оптимального хранения позволяет организовать максимально эффективное перераспределение МТР и их адресное хранение, сократить время приема, размещения, комплектования, инвентаризации и отгрузки в подразделения, а также увеличить полезную площадь складов.
Благодаря внедрению цифровых решений «Умный склад» на «Казаньоргсинтезе» и «Нижнекамскнефтехиме» удалось увеличить полезную площадь действующих хранилищ на 46%, а использование QR и NFC-маркировки, обеспечили абсолютную прозрачность и точный учет перемещения по предприятию запчастей, продукции и т.д., оптимизировали загрузку персонала складов и сократили время исполнения заявок.
Электронная очередь и электронные планы
Тесно связаны с «умными складами» и задачи логистики — решения по управлению транспортировкой готовой продукции к клиентам. Реализация проекта продолжается на «Нижнекамскнефтехиме». В минувшем году компания завершила работы по внедрению модуля «Электронная очередь» и приступила к ее тестированию и опытно-промышленной эксплуатации системы в целом.
В перспективе схема должна охватывать полный цикл задач — от формирования и контроля движения электронной очереди до управления заказами, планирования и исполнения перевозок, взаимодействия с перевозчиками, управления тарифами и расчетами по оказываемым и получаемым услугам.
В настоящий момент текущее выполнение проекта составляет 75%, но уже сейчас за счет внедренных элементов и модулей системы компании удалось добиться существенного сокращения времени на загрузку транспорта продукцией, снижения затрат на ее хранение и управление транспортировкой. Ежегодно перевозку продукции компании обеспечивают более чем 48 тыс. единиц автомобильного транспорта. Простая математика: если экономия времени на загрузку одной единицы транспорта составит всего минуту, в годовом выражении это — уже 800 рабочих часов резерва для повышения эффективности работы компании в целом.
Безопасность данных и физическая защищенность объектов
Переход в электронный формат бизнес-процессов повышает их скорость и делает более удобным обмен информацией. Однако информационные центры и хранящиеся в них данные могут стать объектами для различного рода хакерских атак. Поэтому параллельно с работой по поддержке и развитию цифровых систем, должна выстраиваться надежная система обеспечения безопасности. Речь идет как о работе службы информационной безопасности, так и о ее взаимодействии со службами обеспечения физической защиты производств.
Например, на КОСе и НКНХ на вооружение взяты в том числе электронные средства противодействия попыткам незаконного проникновения на территорию объектов ТЭК: используются системы видеоаналитики с применением инструментов машинного обучения, автоматизированные системы досмотра автомобилей, электронные системы контроля и управления допуском, электронные системы противодействия беспилотникам.
На перспективу
После объединения в 2021 году нефтегазохимических и энергетических активов ТАИФа и СИБУРа в ставшей единым организмом компании не только выстраиваются крепкие общие сырьевые, ресурсные, логистические и управленческие связи, но и идет активный процесс обмена опытом и наработками. В том числе и в области проработки и внедрения цифровых решений. Предприятия СИБУРа по многим направлениям являются пионерами не только в нефтехимической отрасли, но и в российской промышленности в целом. И готовы щедро делиться знаниями и технологиями с вновь вошедшим в состав холдинга татарстанским крылом. В 2022 году на КОС и НКНХ будут запущены новые цифровые решения в рамках обмена лучшими практиками с предприятиями СИБУРа. Ожидается, что на предприятиях в Татарстане появятся наиболее эффективные цифровые решения СИБУРа для улучшения производственных процессов.
Среди них, в частности, системы улучшенного управления технологическим процессом (СУУТП) и его онлайн-оптимизации (RTO), а также внедрение инструмента ЭКОНС для управления эффективностью производства.
ЭКОНС — система, которая визуализирует влияние на экономику предприятия наиболее значимых параметров производственного процесса, например перепада давления по колонне, расходов сырья, энергоресурсов и реагентов. В основе инструмента лежат точные математические модели разной сложности, которые в режиме реального времени рассчитывают показатели и выводят их на мониторы пользователей.
Систему СУУТП, также известную как APC (Advanced Process Control), можно сравнить с автопилотом самолета. Контролируя все параметры технологического процесса и внося корректировки с интервалом в 30 секунд, СУУТП увеличивает выход целевых продуктов и снижает расход затрачиваемых энергоресурсов. Помимо экономических эффектов, использование СУУТП позволяет снизить информационную нагрузку на оператора.
Дополнительно эффекты от СУУТП увеличивает система онлайн-оптимизации (RTO) Система позволяет достичь максимальной операционной прибыли с учетом различных переменных: затрат сырья, материалов и энергоносителей, а также дохода от продаж продуктов. В зависимости от заданных значений система в режиме реального времени оптимизирует процесс, чтобы увеличить производство наиболее маржинальных продуктов.
Помимо систем, непосредственно повышающих эффективность производственных процессов, на КОС и НКНХ появятся вспомогательные цифровые решения для производства — например, комплекс промышленного интернета вещей (IIoT) для автоматизации сбора некритичных данных с производственного оборудования, дрон-сервис для удаленного мониторинга состояния оборудования, предиктивная диагностика для анализа отклонений от технологического режима, усовершенствованная система мобильных обходов для контроля обслуживания оборудования, и др.
После завершения первого этапа обмена практиками СИБУР в течение 3—4 лет масштабирует необходимый портфель цифровых инструментов на всех производствах компании в Татарстане.