Революция шагает по стране. Четвертая промышленная

Цифровизация - понятие, прочно вошедшее не только в современный лексикон, но и во все экономические процессы. В программе Югорского промышленно-инвестиционного форума этой теме была отведена одна из главных онлайн-встреч, в которой приняли участие губернатор Югры Наталья Комарова, директор Департамента цифровых технологий Минпромторга России Владимир Дождев, ученые, представители крупных добывающих компаний, кредитно-финансовых учреждений. Модератором выступил Николай Верховский, исполнительный директор центра цифровой трансформации "Сколково" - учреждения, реализующего ряд программ в сотрудничестве с крупными российскими корпорациями и с регионами.
На примерах из экономической жизни Югры и России собеседники рассмотрели, как цифровая трансформация проходит на промышленном производстве, в газо- и нефтедобыче, в транспортной логистике, банковской и других сферах; какие государственные меры поддержки и мероприятия стимулируют эти процессы.

Цифровые двойники, полная автоматизация производства, Интернет вещей - все это признаки идущей в мире четвертой промышленной революции. Цифровизация нефтегазодобывающей промышленности, беспилотный транспорт, инжиниринговые центры - для югорчан это уже не фантастическое будущее, а настоящее.

Владимир Дождёв, директор Департамента цифровых технологий Минпромторга России:
“Цифровая трансформация и внедрение цифровых технологий - залог глобальной конкурентоспособности промышленных предприятий и их продукции. Это многофакторный и многосоставной процесс, связанный не только со сферой информационных технологий, но также с системной инженерией, управленческим консалтингом. Эту работу можно наблюдать на предприятиях России и Югры.
Министерство промышленности и торговли РФ вместе с Министерством цифрового развития предлагает целый ряд инструментов поддержки для сопровождения подобных проектов на всех стадиях развития. Гранты для разработки программного обеспечения, стартапов, готовых решений; субсидии, помогающие выводить продукты на стадии пилотных проектов, внедрения; субсидии, выделяемые консорциумам разработчиков и промышленных предприятий, чтобы тиражировать созданные решения на длинные производственные цепочки, и т.д.
Среди классических форм поддержки - займы, которые выдает Фонд развития промышленности РФ, уверенно конкурирующие с банковскими продуктами. Промышленные предприятия могут получить заём по ставке 1% годовых, чтобы профинансировать приобретение цифровых продуктов, их внедрение, работу системных интеграторов, обучение сотрудников и прочие виды работ.
Сложно переоценить вопросы подготовки и переподготовки кадров. В поддержку этих процессов в рамках программы “Цифровая экономика” существует инструментарий, позволяющий возмещать компаниям расходы на данную деятельность. В этом направлении плотное сотрудничество с Югрой идет давно. Радует, что по заявкам, поступающим в Минпромторг из ХМАО, видно: работа ведется на долгую перспективу. Надеемся на развитие процессов цифровой трансформации в регионе и готовы внимательно работать с каждым подобным югорским проектом”.

ЗАСТАВИТЬ ЦИФРУ РЕШАТЬ НЕРЕШАЕМОЕ
Цифровые двойники - один из ключевых узлов понятия “цифровая трансформация”. Эти виртуальные копии объектов и процессов помогают получать новые знания, новые возможности по оперированию данными и, как следствие, взрывной экономический эффект. О сути “двойников” и о том, как правильно их использовать для достижения результата, рассказал проректор по перспективным проектам Санкт-Петербургского политехнического университета (СПбПУ) Петра Великого, лидер-соруководитель рабочей группы "Технет" Национальной технологической инициативы (НТИ), руководитель Инжинирингового центра CompMechLab® СПбПУ Алексей Боровков.
Коллектив Центра на протяжении многих лет проводит исследования, создает разработки и внедряет цифровые технологии в высокотехнологических отраслях экономики в России и за рубежом. Учреждение активно взаимодействует с регионами, формируя сеть “зеркальных” инжиниринговых центров по всей России. Четыре организации входят в консорциум: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (координатор), Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Тюменский государственный университет, НИИ гриппа имени А.А. Смородинцева Минздрава России. В 2020 году консорциум по результатам конкурса получил статус научного центра мирового уровня “Передовые цифровые технологии”. Сургутский государственный университет также получил приглашение к подобному взаимодействию.

“Нами разработана первая версия проекта стандарта компьютерной модели "Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники. Общие положения" (авторы - специалисты Центра НТИ СПбПУ совместно с РФЯЦ-ВНИИЭФ). Проект прошёл обсуждение в полусотне высокотехнологичных промышленных организаций, - говорит Алексей Боровков. - Цифровые двойники дают преимущества еще на этапе разработки и даже раньше - на этапе формирования концепции изделия, когда формируется матрица требований, целевых показателей и ограничений (временных, финансовых, производственных, технологических, экологических). В сложной киберфизической модели - множество узлов, взаимосвязанных деталей, которые “откликаются” на изменения друг друга, - и требуется, чтобы они работали в разных условиях эксплуатации. Что, если взять не двадцать целевых показателей, а двести, которые характеризуют необходимые нам процессы, - например, процессы подачи топлива, смазки, те, что идут в камере сгорания, горение, каплеобразование, испарение, распад, - и заставить эти блоки общаться между собой в автоматизированном режиме? Раньше это относилось к разным отделам разработки, в составе которых - люди, разделенные коммуникативными барьерами. Реальные испытания занимают месяцы. Цифровая модель позволяет заменить многомесячные реальные испытания на виртуальные, исчисляемые днями или часами. Но не всякая совокупность может именоваться цифровым двойником, а лишь та, для которой дана сбалансированная матрица требований, целевых показателей и ограничений. Раньше все это происходило в голове главного конструктора. Человеческий мозг может вместить двадцать или даже сто параметров, но цифровые технологии позволяют сбалансировать и тысячу, и пять тысяч. Тогда начинаешь видеть то, что ранее увидеть было невозможно по причинам ограничений разного рода. Сегодня даже ставить задачи надо по-другому, чем ставили наши великие предшественники пятьдесят лет назад”.

Среди подобных проектов - создание цифрового двойника семейства перспективных двигателей ДМ-185 (на базе Уральского дизельно-моторного завода). Система смоделировала эксплуатацию двигателя, перспективы износа разных узлов. Предприятие планирует сократить затраты на стендовые испытания опытных образцов за счет перехода в цифровую среду. Это пример, как цифровые двойники отвечают на вызовы, генерируя большие объемы умных, содержательных данных.

Подобные результаты, по словам Алексея Боровкова, достигаются у различных сообществ - производителей газотурбинных двигателей, дизелистов, материаловедов. Например, с коллегами из зеркального инжинирингового центра Кабардино-Балкарского научного центра ученые из Санкт-Петербурга всего за пару месяцев создали уникальный термопластичный полимерный материал, который, возможно, получит применение в ракетно-космического отрасли.
Цифровизация меняет и бизнес-модель, утверждает Алексей Боровков: - “Цифровая модель позволяет без увеличения сроков и стоимости работ вести одновременно до тридцати траекторий проектирования - и получить ряд решений, соответствующих условиям техзадания. Одно из них можно выпустить на рынок, остальные - оставить в запасе. Это гарантированное, “зарезервированное” развитие".

Николай Верховский, исполнительный директор Центра цифровой трансформации "Сколково":
“Ранее можно было слышать дискуссии о том, насколько цифровизация является данью моде, кто-то еще сомневался, что его затронет этот процесс. 2020 год расставил все на свои места, недаром бытует шутка: “covid-19 – лучший цифровой менеджер”. Сегодня мы даже разговор на Форуме ведем посредством цифровых каналов. Крупное исследование, проведенное недавно в нашем Центре, показало: процесс цифровизации показывает серьезную эффективность по отношению к аналоговым процессам. А значит, стоит инвестировать в эту деятельность”.

Четвертая промышленная революция - прогнозируемое событие, которое характеризуется массовым внедрением киберфизических систем в производство и обслуживание человеческих потребностей; полной автоматизацией производства и его взаимодействием с потребителями в рамках концепции Интернета вещей. Согласно материалам Всемирного экономического форума, этот качественный переход уже можно наблюдать в таких направлениях, как использование автономных роботов в сферах производства и логистики, применение цифровых двойников, точное земледелие с использованием дронов и сенсоров, и т.д.

Наталья Комарова, губернатор Ханты-Мансийского автономного округа - Югры:
"Цифровые технологии позволяют своевременно принимать управленческие решения, реагировать на риски, стали частью современных промышленных процессов. На опыте нефтегазовых компаний можно видеть, как цифровая трансформация влияет на рост производительности труда предприятий за счет мобильности принятия решения, высокого качества обратной связи с производственными процессами, ускорения темпов вывода новых продуктов на рынок. Эти подходы, безусловно, нуждаются в тиражировании.
Важное направление работы - кадровое. Работа на цифровых станках, наладка и настройка роботов, автоматизация процессов, использование искусственного интеллекта - все это формирует запросы на подготовку цифровых специалистов. Потенциал сотрудничества Сургутского госуниверситета и Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого высок, один из примеров - магистерские программы по подготовке специалистов в сфере цифровой промышленности и цифрового моделирования, разработанные на базе СурГУ”.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРТНЕРСТВА ДЛЯ ЦИФРОВЫХ РЕШЕНИЙ
“Digital Petroleum” - технологический стартап, созданный при поддержке Сколковского института науки и технологий. Коллектив компании занимается как фундаментальными научными исследованиями в области искусственного интеллекта и машинного обучения, так и разработкой конкретного ПО для задач нефтегазодобычи. О том, как технологические партнерства помогают развитию промышленности, поведала представитель компании, старший научный сотрудник Центра добычи углеводородов Сколтеха Ксения Антипова. По ее словам, разработчики делают акцент на технологии, помогающие сокращать затраты, объективно оценивать потенциал нефтегазовых месторождений, прогнозировать результаты действий, оптимизировать и планировать технологические операции. В частности, на основе данных о тысяче случаев аварийных и предаварийных ситуаций на буровых специалисты обучили алгоритмы машинного обучения и нашли оптимальные настройки для максимального качества решения бизнес-задач. Технологии протестированы в виртуальных и реальных условиях, причем в ряде случаев алгоритм предупреждал об аварийной ситуации за несколько часов до ее наступления.

Также компания “Digital Petroleum” планирует реализацию нового проекта “Цифровой буровой раствор” совместно с Сургутским госуниверситетом. Его суть - в разработке моделей на основе машинного обучения и ПО для виртуального испытательного стенда. Такое технологическое партнерство должно дать интересные результаты и существенный экономический эффект для нефтегазовых предприятий.

Каким окажется цифровое будущее для нефтегазовых предприятий? Сколковские разработчики считают, что оно непременно будет включать в себя следующие решения:
•    Платформы для работы с разнородными данными с полноценным семантическим слоем
•    Интерпретируемые прогнозно-операционные системы на базе сильного искусственного интеллекта
•    Системы интеллектуального планирования и диспетчеризации
•    Развитие систем доступа к данным через каналы типа OSDU

Югорские инжиниринговые центры на Форуме представила директор Института естественных и технических наук Сургутского госуниверситета Юлия Петрова.

В сентябре 2020 года в структуре вуза открыто два инжиниринговых центра - Центр химического инжиниринга и Центр компьютерного инжиниринга. Условия созданы: есть поддержка со стороны окружных властей, кадровый ресурс, проекты НИР, пул партнеров, создано более десятка основных образовательных программ. Одна из них - “Химия нефти” с включением треков по цифровым компетенциям (цифровое проектирование и производство, предиктивная аналитика). Первых студентов на эту специальность наберут в 2021 году. Есть у сургутян современная материально-техническая база, а с 2021 года благодаря партнерам - Санкт-Петербургскому политехническому университету - появится доступ к объектам инфраструктуры мирового уровня.
СурГУ - активный участник Западно-Сибирского межрегионального научного образовательного центра мирового уровня: заявлено несколько проектов по цифровому моделированию и проектированию, промысловой химии и геохимии. Есть планы заявиться в Программу стратегического академического лидерства от Югры и инициировать создание консорциума, который будет разрабатывать современные технологии нефтеразведки трудноизвлекаемых и нетрадиционных коллекторов Западной Сибири. Сургутские ученые надеются на развитие партнерства не только с ведущими научными учреждениями страны, но и с промышленными компаниями.

Услуги, оказываемые сургутскими инжиниринговыми центрами:
•    Компьютерный инжиниринг композитных материалов, физико-механических и технологических процессов, установок и конструкций
•    Разработка конструкторской документации, прикладного программного обеспечения для виртуальных испытаний
•    Разработка и реализация образовательных программ под кадровые запросы заказчиков
•    Разработка химических технологий
•    Пилотирование цифровых компетенций и химических процессов
•    Технологический аудит и оптимизация
•    Проектное управление НИР и НИОКР

НЕФТЯНЫЕ СКВАЖИНЫ "ОПУТАНЫ" НЕЙРОННЫМИ СЕТЯМИ
Цифровая трансформация стала реальностью нефтегазодобывающей отрасли. Свой ответ на глобальные вызовы компания “Лукойл” воплотила в корпоративной программе “Цифровой ЛУКОЙЛ 4.0”.
Интегрированное моделирование (цифровой двойник) - один из ключевых инструментов для обеспечения оптимального режима разработки и эксплуатации месторождений с учетом наземной инфраструктуры, повышение качества и сокращения времени принятия решения на оперативном и стратегическом уровне; он позволяет производить расчеты уровней добычи с учетом взаимовлияния потенциала пласта и ограничений всех производственной цепочки, сообщил участникам встречи Дмитрий Баталов, генеральный директор ТПП "Повхнефтегаз" ООО "ЛУКОЙЛ Западная Сибирь".

Инновационный цифровой подход для решения задач по оптимизации процессов закачки воды в пласт с целью увеличения добычи нефти и снижения эксплуатационных затрат компании - внедрение программного комплекса на основе нейронных сетей для анализа большого массива данных. Сегодня он запущен на шести пилотных месторождениях общества и обрабатывает данные более чем с пяти тысяч скважин ежедневно. Инфосистема анализирует взаимовлияние добывающих скважин с оптимизацией системы заводнения и представляет набор решений оптимизационных задач.

Внедрение предиктивных инструментов на основе интеллектуальных цифровых моделей позволило нефтяникам снизить количество и продолжительность плановых и внеплановых простоев динамического оборудования. В компании также созданы центры интегрированных операций, помогающие нарабатывать компетенции, анализировать поступающие с мест данные для принятия оптимальных решений: применяются системы обработки и хранения информации, управления производственными заявками, оперативно-диспетчерского управления и другие. Вся информация в онлайн-режиме доступна в любое время участникам процесса. Синергия цифровизации и изменение бизнес-процессов на производстве дают эффект - уже на первом этапе работы центра интегрированных операций удалось добиться существенного повышения производительности труда. Высвободившийся геолого-технический персонал нашел применение на других участках и на вновь вводимых объектах.

“В нефтяной индустрии отсутствует единый коробочный продукт, каждый для себя определяет функциональные блоки развития цифровизации. - утверждает Дмитрий Баталов. - Для нас сегодня стоит целью полностью перейти на единый информационный шаблон компании, что приведет к работе в едином интегрированном информационном поле".

ПЕРЕВОЗКИ БЕЗ ВОДИТЕЛЕЙ И ПИЛОТОВ
В ООО “Газпромнефть Хантос” работают над беспилотной транспортировкой грузов, и это вызвано насущной необходимостью, говорит представитель компании, начальник управления техники и технологии добычи Евгений Доронин. Протяженность дорог, связывающих семь месторождений, превышает в ряде случаев тысячу километров, они имеют разные покрытия, проходят в нескольких районах региона. По этим дорогам ведется активное сообщение: ежедневно в рейсы выходит около 800 автомобилей с пассажирами и грузами, объем внутрипромысловых перевозок грузов - более полутора тыс. тонн.

В компании стремятся к снижению уровня аварийности перевозок за счет оснащения транспортных средств передовыми технологиями контроля и управления, а себестоимости перевозки - за счет качественного выстраивания логистики и сокращения времени доставки груза. Испытания технологий беспилотных перевозок начаты компанией в 2020 году, по их результатам будет принято решение о комплексном внедрении на месторождениях.

АПРОБИРОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ПЕРЕВОЗОК В ПАО "ГАЗПРОМ НЕФТЬ"
Внутрипромысловые перевозки:
Транспорт - электромобиль Газель Next Electro
Протяженность маршрута - 24 км
Машина без помощи человека выявляла и обходила непредвиденные препятствия на трассе, успешно доставила груз по внутрипромысловым дорогам.
Доставка крупногабаритных и объемных грузов по автозимникам:
Транспорт - а/м “КАМАЗ”
Протяженность маршрута - более 2500 км
Машины без водителей проехали по территории самого северного материкового нефтепромысла России. В Арктике построен первый цифровой маршрут.
Воздушная доставка малогабаритных срочных грузов:
Транспорт - летательный аппарат “Тайбер”
Протяженность маршрута - 130 км
Беспилотник вез груз весом 150 кг на высоте до 1 км над тундрой Гыданского полуострова.