Smart Factory

Вызовы, требующие цифровых
решений

С каждым годом цифровая трансформация все глубже внедряется во все отрасли промышленности. В настоящее время она перерастает из модного веяния в незаменимое средство повышения качества и скорости работы. Цифровизация выводит на новый уровень различные бизнес-процессы, кардинально повышает уровень безопасности и надежности оборудования. Цифровые решения внедряют том числе в компании, которые занимаются производством, поставкой и сервисом оборудования.

В числе таких передовых российских компаний – РОТЕК. Предприятие было основано в 2010 г. и сегодня специализируется в том числе на IIoT-решениях (Industrial Internet of Things – промышленный интернет вещей). Прогностика состояния и мониторинг промышленного оборудования, проектирование, инжиниринг и генподряд при строительстве объектов энергетики и инфраструктуры; разработка и производство сотовых уплотнений для авиационной промышленности и энергетического машиностроения, а также высокоэффективных систем хранения и накопления энергии на основе суперконденсаторов; изготовление, модернизация и обслуживание основного энергетического оборудования – этот широкий спектр услуг тесно связан с высокими технологиями. А значит, цифровая трансформация в данном случае становится неизбежным шагом. При этом каждая из высокотехнологичных сфер требует одинаково внимательного подхода, контроля качества и постоянных вложений в R&D.

Инвестиции в новейшие разработки обеспечивают устойчивое положение компании на рынке. При их отсутствии предприятие может оказаться вытесненным с площадки более прозорливыми конкурентами.

Еще одна причина, по которой РОТЕК стремится к цифровому развитию заключается в том, что компания работает с объектами критической инфраструктуры, такими как ТЭЦ, обеспечивающими энергией крупнейшие города страны. Недочеты в техническом состоянии могут привести к аварии и жертвам, если не к техногенной катастрофе. Цифровизация же способна свести эти риски к минимуму.

0:00 кликните чтобы запустить / перетащите для перемотки ...

Модуль анализа теплового поля построен на основе гигантского архива данных, которого нет ни у одной компании на рынке. Архив данных – одно из конкурентных преимуществ программно-аппаратного комплекса ПРАНА


Среди главных достижений РОТЕК, в контексте упомянутых вызовов, создание программно-аппаратного комплекса ПРАНА. Это программно-аппаратный комплекс на основе IIoT для диагностики и прогноза состояния промышленного оборудования с целью повышения эффективности его работы и снижения эксплуатационных затрат. Суть системы заключается в сборе данных о параметрах работы оборудования и создания «цифрового портрета» его исправного состояния на основе технологических данных о его работе в различных режимах. Затем эта модель регулярно обновляется в режиме онлайн, поэтому с каждым днём её точность только увеличивается. «Проигрывание» модели на поступающих в режиме онлайн данных позволяет выявлять отклонения на ранней стадии их проявления, за 2-3 месяца до того, как их бесконтрольное развитие приведет к аварийной ситуации.

Модель в n-мерном пространстве описывает состояние оборудования со статистической точки зрения. С помощью передовых алгоритмов, ПРАНА в реальном времени сравнивает состояние оборудования с эталонной моделью и определяет различия между ними. Также рассчитывается влияние каждого параметра на отклонение от эталонной модели. После этого экспертом выявляется причина отклонений и формируются рекомендации по дальнейшим действиям для эксплуатационного персонала.

Система прогностики
и удаленного мониторинга

Как мы видим, система направлена на обеспечение комплексного технического анализа работы сложных промышленных систем, в том числе на сокращение внеплановых остановов оборудования, на снижение расходов, контроль работы и выявление причин инцидентов. В основу этой системы лег большой опыт работы РОТЕК в обслуживании энергетического оборудования.

Дополнительные прикладные модули ПРАНЫ автоматизируют работу экспертов. Например, модуль для 3D-визуализации тепловых полей показывает распределение температур на выходе из газовой турбины – по изменению этого рисунка эксперт может судить о состоянии компрессора и горячего тракта газовой турбины. Другие применения модулей – автоматический расчет остаточного ресурса оборудования с учетом пусков и остановов, расчет периодов промывки компрессора, автоматическое обновление цифровых моделей оборудования после ремонта или обслуживания.

Решение уже установлено на 22 ПГУ-энергоблоках с общей мощностью более 3.5 ГВт (это более 2% российской тепловой энергетики). Также ПРАНА уж е работает на различных типах оборудования, занятого в нефтедобывающем комплексе, внедряется на объектах компании «РусГидро». Среди подобных решений, предоставляемых зарубежными конкурентами, Система ПРАНА выделяется тем, что независима от OEM (оригинальных производителей оборудования) и априори гораздо более объективна. Объясняя разницу между этими подходами, эксперты отрасли приводят красноречивую аналогию – заказывать систему мониторинга и прогностики у OEM – это как консультироваться у лисы про охранную систему курятника...

Главное преимущество, которое несет в себе цифровизация – это прозрачность и предсказуемость. Работа оборудования, оснащенного современными цифровыми системами, может быть прогнозируема. Неполадок и аварий можно избежать, за 2-3 месяца отследив тренд и предотвратив его развитие. С приходом цифры появилась возможность вывести планирование и менеджмент предприятия на новый уровень, перестроив логистику и кардинально пересмотрев ответственность персонала и ремонтных компаний. Такая система как ПРАНА ежесекундно отслеживает и записывает тысячи параметров, каждое действие или бездействие эксплуатантов, позволяет точно оценить качество ремонта

Руководитель системы ПРАНА Артем Маркелов

Повсеместное внедрение системы ПРАНА могло бы сократить потери энергетической отрасли примерно на 60%. Система дает возможность выявлять и заблаговременно устранять до 80% отклонений, зарождающихся в оборудовании. Оставшиеся 20% приходятся на внезапно развившиеся дефекты и деградацию материалов (например, микротрещины), которые можно определить только при непосредственном обследовании металла (дефектоскопии).

Внедрение системы ПРАНА может сократить потери энергетической отрасли примерно на 60%
Внедрение системы ПРАНА может сократить потери энергетической отрасли примерно на 60%
Таким образом, цифровизация позволяет одновременно решать множество задач: совершенствовать и ускорять различные процессы, сокращать расходы, переосмыслить безопасность и эффективность промышленного оборудования и т. д. При этом не стоит забывать о том, что цифровая трансформация не является отдельным инструментом. Это новая технологическая среда, помогающая пересмотреть работу всех звеньев менеджмента и контроля за техническим состоянием как отдельной машины, так и всего предприятия целиком. Это возможность отследить огромный массив параметров, выявить неочевидные взаимосвязи и по-новому выстроить взаимодействия между составными частями системы, выведя эффективность и надежность производства на новый уровень.

«Умный» завод: настоящее или будущее?

Сейчас ни одно из предприятий РОТЕК не обходится без цифровых решений. Это еще раз подтверждает, что будущее в промышленности уже наступило. Все чаще, говоря о данной отрасли, мы упоминаем концепцию «умного» завода и «умного производства». Эти понятия были введены в 2011 г. в качестве ключевых терминов инициативы Industrie 4.0, которая должна была помочь производственному сектору Германии сохранить конкурентные преимущества. Тогда концепцию подхватили предприятия по всему миру. И сейчас большинство передовых компаний уже реализуют ее в том или ином виде, стремясь к созданию производственной среды, в которой оборудование и системы материально-технического обеспечения улучшают технологические процессы путем самоорганизации и самооптимизации.

В компании РОТЕК, в рамках создания «умного» завода,
отмечается примерно одинаковая динамика развития по двум
основным направлениям:

  • производство комплектующих для авиадвигателей и энергетических турбин — сварных уплотнений «РОТЕК», которые пользуются повышенным спросом (РОТЕК является их единственным производителем в России).
  • система прогностики и удаленного мониторинга ПРАНА которая выходит за пределы энергетики и уже установлена на оборудовании нефтедобывающего хозяйства Газпромнефть.

Что касается традиционного машиностроения, одним из их проектировщиков и производителей уже более 80 лет является Уральский турбинный завод, входящий в РОТЕК. Для совершенствования и ускорения процессов завод внедрил технологию «Цифровой макет изделия», представляющую собой сложную автоматизированную систему разработки полного комплекта инженерных данных выпускаемых машин: их 3D-моделей, чертежей, технологической документации, информации о жизненном цикле.

Председатель Совета директоров РОТЕК М.В. Лифшиц рассказывает о проектах РОТЕК Президенту России В.В. Путину в ходе выставки Иннопром.

Современное производство сложного энергооборудования невозможно представить без таких систем. Компания смогла существенно сократить сроки и трудоемкость процесса конструирования турбин и подготовки рабочей документации для производства, что напрямую сказывается на конкурентоспособности выпускаемой продукции. К примеру, в одной из последних разработок Уральского турбинного завода — турбине Кп-77 с осевым выхлопом для мусоросжигательных заводов — 24 000 деталей. Именно применение «Цифрового макета изделия» позволило выполнить ее рабочий проект всего за 8 месяцев. Ранее на такие разработки требовалось не менее 1 года. Все узлы турбины для начала собираются на виртуальном стенде — там и выявляются конструкторские недоработки. В некоторых случаях это помогает сократить сроки проектирования в несколько раз. Каждая из выпускаемых турбин имеет предустановленную цифровую начинку. Все это отражается как на экономике производства, так и на уровне надежности турбин. Между тем человеческий фактор постепенно сводится на нет.

Так, основным отличием «умного» производства от обычного становится максимально активное использование цифровых системных решений, способствующих автоматизации промышленности и производства. Система ПРАНА в свою очередь отлично дополняет эту концепцию. Благодаря ей потребитель может объединить весь перечень промышленного оборудования и контролировать его состояние, более грамотно балансировать его взаимодействие, управлять им так, как ранее было невозможно. Такая цифровизация производства дает потребителю удобство , предсказуемость, надежность и безопасность.

Сотрудничество — ключ к успеху

Создание «умных» производств, разумеется, требует тщательной проработки стратегии модернизации, обновления всех технологий и, конечно же, взаимодействия с другими предприятиями для обмена знаниями и опытом.

К примеру, РОТЕК уделяет большое внимание обучению персонала заказчика по работе с системой удаленного мониторинга и диагностики ПРАНА, осуществляет постоянную поддержку и консультирует по всем нововведениям и расширению функционала системы.

Однако развитие взаимодействия с другими предприятиями не ограничивается инструктажем и образовательными проектами. Важным шагом для РОТЕК стало заключение в январе 2020 г. соглашения с компанией Siemens о сотрудничестве в сфере развития цифровых решений.

Для РОТЕК сотрудничество с Siemens — это отличная возможность масштабирования наших решений, обеспечивающих на сегодняшний день надежность работы уже 3,5 ГВт генерации в России и Казахстане. Уверен, объединив усилия и используя уникальную экспертизу РОТЕК в предиктивной аналитике и мониторинге всех видов энергетических турбин и обширного перечня промышленного оборудования, мы сможем задать новую динамику процессам цифровизации промышленности, сделать их работу безопаснее и эффективнее

Генеральный директор Иван Панасюк

Внедрение предиктивных моделей и аналитических инструментов на предприятиях в последние годы стало заметным трендом, и их востребованность стабильно растет. Особенно они важны на объектах промышленной инфраструктуры, где стоимость простоя слишком высока. Используя обширный опыт АО РОТЕК в области энергетики, мы будем стремиться создавать системы предиктивной аналитики в первую очередь для крупных промышленных предприятий. Передовые технические решения Siemens и экспертный опыт РОТЕК помогут нашим заказчикам перейти от стратегии устранения проблем к их предотвращению, что позволит значительно сократить издержки и оптимизировать производство

Директор управления «Цифровое производство» Жанна Шалыгина
Предприятия будут делиться друг с другом опытом в сфере автоматизации, диспетчеризации объектов энергетической инфраструктуры промышленных предприятий и построения систем предиктивной аналитики в России с использованием продуктов и решений обеих компаний. Также партнеры намерены оказывать взаимную поддержку по научно-техническим вопросам, обмениваться идеями и разработками в области цифровизации и заниматься совместным продвижением проектов. Объединив усилия и используя уникальную экспертизу РОТЕК в предиктивной аналитике и мониторинге всех видов энергетических турбин и обширного перечня промышленного оборудования, компании могут задать новую динамику процессам цифровизации промышленности. Именно с таких смелых планов и крупных проектов по сотрудничеству, как правило, начинаются масштабные преобразования в отрасли в целом.
Цифровизация