В целом о нас
31.12.2020
Цифровая химия: digital на заводе
Тэги
нефтехимия
цифровизация
data-driven
Тэги
нефтехимия
цифровизация
data-driven
Поделиться
Читать 16 минут

Цифровизация – один из инструментов повышения эффективности для нефтехимических производств.

Содержание публикации
0%
наверх

Самый большой потенциал для повышения эффективности дают средства продвинутой аналитики, технологии машинного обучения и искусственного интеллекта. Рекомендательные модели позволяют оперативно принимать решения по ведению технологических режимов, что дает возможность повышения объемов выпуска продукции при снижении количества исходного сырья и предотвращения внеплановых остановов оборудования. В логистике это снижение затрат на хранение и транспортировку продукции.

Для эффективного применения средств продвинутой аналитики необходимо внедрение механизмов работы с данными в части сбора, хранения и управления качеством. Поэтому наряду с аналитическим инструментарием обязательным элементом инфраструктуры для нас стала «платформа данных» в части хранения и управления качеством данных. Для её наполнения мы создаём цифровые инструменты поддержки процессов и сети объединенных через беспроводные технологии устройств и датчиков, которые передают данные.

Внедрение всех этих элементов управления данными дает нам возможность стать по-настоящему data-driven и развивать культуру принятия решений на основе данных во всех подразделениях и на всех уровнях.

Продвинутая аналитика
[1]
Англ. Advanced Analytics. Класс решений, который позволяет выполнять более глубокий анализ данных, выявлять закономерности событий для прогнозов
Сквозная цифровизация

Оцифровываем сквозную цепочку создания ценности


Мобильные обходы и ремонты

Для контроля работы и своевременного обслуживания тысяч единиц оборудования, расположенных на заводах, регулярно проводятся обходы.

Во время обхода персонал следит за исправностью оборудования, показателями приборов, выявляет неисправности, регистрирует дефекты для привлечения ремонтных служб. Обход совершается с определенной частотой в смену, в зависимости от критичности работы оборудования и по определенному маршруту.

Ранее этот процесс был полностью в оффлайн и на бумаге – отследить факт совершения обхода, качество фиксации дефектов, собрать данные не представлялось возможным.

Приложение для мобильного ТОиР позволяет сотрудникам видеть свои задачи, результаты работ предыдущей смены и фиксировать дефекты. Также решает важную задачу по сбору большого объёма данных, актуальных для построения аналитики и принятия управленческих решений на их основе.

Приложение работает на смартфоне в специальном взрывозащищенном корпусе. Заранее по маршруту обхода размещают NFC-метки, за которыми закрепляется перечень оборудования.  Обходчик, передвигаясь по маршруту, прикладывает телефон к метке, видит оборудование и описание, на что требуется обратить внимание, и в случае выявления неисправности может зафиксировать дефект.  Информация обо всех зарегистрированных дефектах отображается в панели у начальника установки. Во время обхода в операторной в режиме реального времени отображается информация о текущем обходе.

NFC-метки
[1]
Пассивное устройство (работает без питания) для передачи данных с помощью активного устройства (например, смартфона) при взаимодействии в определённом диапазоне
null / 7

Цифровой наряд-допуск

На производствах СИБУРа каждый день проводят сотни огневых, газоопасных, ремонтных, высотных и других видов работ. Чтобы сделать работы максимально безопасными, перед их выполнением необходимо оформить требуемый законодательством документ – наряд-допуск. Традиционно он оформляется в бумажном виде. Вся информация по работам – место проведения, параметры работ, меры безопасности, схема, ответственные – вносится вручную.

Проект по цифровизации нарядов-допуcков обеспечивает формирование и согласование документа в веб-приложении вместо бумажного носителя. Все меры безопасности по всем видам работ собраны в базу, которая заранее утверждена всеми инстанциями. Инженеру достаточно выбрать нужные строки в приложении, сформировать наряд-допуск, получить  электронное согласование через веб-приложение.

null / 5

Мониторинг автобусов

Сотрудники производств могут добраться до места работы на общественном транспорте. Раньше маршруты автобусов висели на остановках в бумажном виде.

Сейчас любой сотрудник компании, в т.ч. приехавший в командировку, может посмотреть расписание на завтрашний день со своего смартфона или компьютера, следить за движением автобусов и вовремя выйти на остановку. Если рейс отменили, сотрудник оперативно об этом узнает.

Диспетчер СИБУРа может проверить корректность выполнения любого рейса водителями, быстро откорректировать маршрут и время движения автобуса. Эти изменения будут сразу видны пользователям.

Операционная эффективность

Повышаем операционную эффективность за счёт оптимизации процессов, контроля технологических режимов и оборудования

Система поддержки принятия решений (Эконс)

Производства – это сложные объекты с сотнями технологических параметров. Операторы в режиме реального времени не имеют данных о влиянии выбранных ими параметров – температуры, давления и т.д.  – на экономический результат всего предприятия. Система визуализации зависимости экономики предприятия от режима помогает операторам вести технологический процесс с максимальной доступной экономической эффективностью и безопасностью.

Эконс работает на математических моделях, которые в режиме онлайн пересчитывают самые важные технологические параметры в денежное выражение. Оператор в режиме реального времени видит, по каким параметрам он зарабатывает больше прибыли для компании, а по каким находится в красной зоне.

Для контроля действий операторов созданы отчеты, которые позволяют инженерам на предприятии оценить недоработки и скорректировать действия операторов. 

Предиктивное обслуживание машин

Цифровая модель анализирует изменения в технологическом режиме, которые незаметны оператору. На экран, в зависимости от задачи, выводится вероятность ухудшения качества продукции, предупреждение об избыточных тратах ресурсов, вместе с рекомендациями для каждого случая. Это помогает заблаговременно  стабилизировать технологический режим, избежать внеплановых остановок, улучшить качество, увеличить производительность.

null / 5

Система оптмизации в режиме реального времени

Система оптимизации улучшает показатели работы существующих систем управления (РСУ, СУУТП) на производстве пиролиза углеводородов нефти, компримирования, разделения пирогаза.

Система  моделирует процесс с учетом экономических и производственных задач в режиме реального времени: варьирует переменными, которые оказывают влияние на степень конверсии углеводородного сырья в процессе пиролиза (температура реакции, время пребывания сырья в змеевике печи, давление), а также на селективность процесса по различным продуктам реакции.  Для каждого варианта возможного режима работы печи RTO рассчитывает содержание целевых продуктов в пирогазе и значение общей операционной прибыли.

Система способствует увеличению общей операционной прибыли в условиях заданных экономических и технологических ограничений. Основной задачей RTO является достижение максимума общей операционной прибыли, которая рассчитывается с учетом затрат сырья, материалов и энергоносителей, а также дохода от продаж продуктов. В зависимости от введенных цен на ресурсы, система оптимизации будет смещать режим пиролиза таким образом, чтобы увеличить селективность процесса по наиболее ценным продуктам.

Система оптмизации в режиме реального времени
[1]
Англ. Real Time Optimization (RTO)

Система улучшенного управления технологическим процессом (СУУТП)

Система значительно снижает вариативность ключевых параметров технологических процессов. Используя динамическую модель взаимозависимостей параметров, система прогнозирует изменения, и оказывает упреждающие воздействия, нацеленные на перемещение значений контролируемых параметров в требуемый диапазон. Снижение вариативности ключевых параметров позволяет вести технологический процесс вблизи существующих ограничений, повышая эффективность технологического процесса.

Системы АРС можно сравнить в автопилотом самолета, который значительно облегчает задачу пилота в режиме стабильного полета. Контролируя все параметры технологического процесса и внося корректировки в процесс с интервалом в 30 секунд, АРС увеличивает выход целевых продуктов и снижает расход затрачиваемых энергоресурсов. Помимо экономических эффектов, использование АРС позволяет снизить информационную нагрузку на оператора, переняв на себя рутинную задачу управления установившемся технологическим процессом.

Система улучшенного управления технологическим процессом (СУУТП)
[1]
Англ. Advanced Process Control (АРС)

Технологическое моделирование

Технологическое моделирование – использование базовых законов химической кинетики и термодинамики для моделирования физических и химические процессов, происходящих в технологическом оборудовании — тепло- и массо- обмен, реакционные процессы. Такие модели позволяют проводить «what-if» анализ для различного состава сырья, технологических режимов и т.д. а также разрабатывать новые технологические схемы производства.

Отдельное направление – гидродинамическое (CFD) моделирование течения жидких и газообразных сред в трубопроводах и аппаратах с учетом массообменных и реакционных процессов. Инструмент позволяет выявить неоптимальные параметры течения сред, зоны с риском образования отложений, определить потенциал для интенсификации процесса. 

Наличие цифровых двойников в СИБУРе стало неотъемлемой частью культуры принятия data-driven-решений и достижения «умного результата». В оценках экономического эффекта это сотни миллионов рублей в год.

Технологическое моделирование
[1]
Англ. Process Simulation
null / 3
Технологические комплексы

Мы внедряем киберфизические системы, роботизацию, БПЛА и промышленный интернет вещей

Удалённый эксперт

AR-платформа на базе технологий дополненной реальности предназначена для эффективной коммуникации служб технического обслуживания и ремонтов с территориально удалёнными внутренними и внешними экспертами. Программная платформа и специальное оборудование (AR-очки) позволяют специалисту получать дополнительную вспомогательную информацию и советы по выполняемым операциям. Эти подсказки могут даваться как удалёнными экспертами, так и компьютером в любом формате – чат, текст, фото, видео, аудио, графика и т.д.

Дополненная реальность
[1]
Англ. Augmented reality (AR). Введение в поле восприятия сенсорных данных для дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации
null / 9

Промышленный интернет вещей

Основные технологические процессы нефтехимической промышленности хорошо автоматизированы за счёт АСУТП-систем. Все сопутствующие процессы не автоматизированы из-за высокой стоимости решений АСУТП и проводятся в ручном режиме. Для их автоматизации внедряется промышленный интернет вещей.

Оснащение технологических узлов беспроводными взрывозащищенными датчиками заменяет линейные обходы для диагностики оборудования. Это своевременное выявление и устранение аномальных явлений и дефектов с помощью удаленного мониторинга, который снижает аварийность, повышает эффективность, исключает влияние человеческого фактора.

Датчики передают параметры (температуру, уровень вибрации, давление) в систему, позволяя оперативно исправить нештатные ситуации и собрать данные для использования другими системами. Информация об отклонениях попадает  в интерфейс собственной IIoT-платформы. 

Для реализации интернета вещей в наших географиях необходимо особое обордование - с сертификатом взрывозащиты и возможностью работы в низних температурах (до - 55 градусов по Цельсию). На рынке такого оборудования не было, поэтому мы разрабатываем его сами:

Bluetooth-маяк для навигации персонала на производстве собственной разработки
Датчик температуры собственной разработки

Видеоаналитика

Видеоаналитика может решать разные задачи – повышать качество продукции благодаря автоматическому контролю и отбраковке, избегать неплановых остановов производственных линий, своевременно предупреждая оператора о необходимости вмешаться в работу линии, контролировать соблюдение правил промышленной безопасности.

Система компьютерного зрения распознаёт нештатные ситуации об отклонениях в процессах работы установок, нарушениях требований безопасности и сигнализирует об этом оператору. Если ранее оператору выводились все камеры, то теперь он видит только сигналы об отклонениях и их описания – те ситуации, в которые требуется оперативное вмешательство. При отсутствии отклонений экран системы видеонаблюдения остаётся чёрным и не отвлекает оператора от управления технологическим процессом.

Компьютерное зрение совершенствуется с помощью алгоритмов машинного обучения, которые детектируют необходимые объекты с последующей классификацией и описанием наблюдаемой ситуации. Если ситуация не соответствует штатной, система принимает соответствующие меры.

null / 4

Беспилотные летательные аппараты

Дроны  осуществляют мониторинг производственных предприятий, удалённых, труднодоступных объектов, собирают данные. Дальность и высота полёта позволяют получать актуальные данные, недоступные при традиционном обходе и осмотре производственных объектов. С помощью беспилотных летательных аппаратов можно упростить и автоматизировать процессы: в Тобольске дрон забирает пробы из реки для контроля экологической ситуации.

Беспилотный летательный аппарат, который контролирует экологическую ситуацию в Тобольске
Дрон может детектировать трещины в оборудовании благодаря тепловизору
Data-driven

Благодаря внедрению инструментов, позволяющих принимать наиболее эффективные решения на основе анализа данных, мы постепенно переходим в data-driven культуру

Платформа данных

Платформа (Data Platform) каждые 20 секунд собирает около миллиона событий (тегов), которые генерируют предприятия СИБУРа. Её задача – обрабатывать и хранить данные из более чем 60 систем. Все они пригодятся для принятия эффективных решений.

Прогнозирование цен

Текущая точность прогнозирования цен на сырье и продукты на основных рынках не всегда позволяет направлять продукцию на более премиальные рынки, а также оптимизировать материальные потоки между продуктами с наибольшей эффективностью.

Инструмент «Динамическое ценооборазование» работает на анализе данных и искусственного интеллекта. Система прогнозирует цены на продукты и сырье на целевых рынках с применением методов анализа данных и искусственного интеллекта, что позволяет принимать решения о времени и географии продаж и своевременно направлять продукцию на более выгодные рынки.

Модели динамического ценообразования обучаются на больших массивах данных, используя все зависимости, за которыми человек не может уследить. Используются цены на продукт, сырьё и связанные продукты, спрос и предложение, остановы и аварии оборудования,  макроэкономика, биржевые цены, а также другие факторы.

Система повышает точность прогнозирования в среднем в 2 раза, а скорость выдачи прогноза – с 2 недель до минут.

Цифровые доски эффективности

На предприятиях специалисты обеспечивают работоспособность установок в режиме 24/7 за счёт сменной работы.

Цифровые доски эффективности используются для ежедневной синхронизации смен и для мониторинга ситуации на производстве. На цифровых досках отображаются ключевые показатели производств, ведутся журналы краткосрочных и долгосрочных задач, осуществляются оповещения руководителей о важных событиях на производствах.

Таким образом, обеспечивается синхронизация и прозрачность рабочих процессов на производстве, смены имеют постоянный доступ к информации для решения сложных многоступенчатых задач, что положительно влияет на скорость принятия решений, позволяет сократить риски возникновения нештатных ситуаций и потери при них.