В августе в рамках материала журнала «Нефтегазовая промышленность» про тренды в автоматизации трубопроводного транспорта выступил наш эксперт — Анастасия Кондакова, руководитель отдела проектирования АСУ.
Помимо Анастасии свои мнения в статье озвучили: Валерий Салыгин (член-корреспондент РАН, научный руководитель МИЭП МГИМО), Алексей Ремизов (начальник Лаборатории прогнозирования научно-технического развития ООО «Газпром ВНИИГАЗ»), Геннадий Коробков (доктор технических наук) и Татьяна Чекушина (доцент РУДН).
Темы поднятые в этой статье актуальны и спустя 2 месяца, поэтому предлагаем с ними познакомиться.
Автоматизация трубопроводного транспорта: ключевые тренды
Автоматизация для трубопроводного транспорта — явление не новое. Крупные отечественные нефтегазовые компании уже достаточно давно и активно внедряют элементы цифровизации в свои технологические процессы, в том числе и в транспортирование нефти. Всё это позволяет не только существенно сократить капитальные затраты и операционные расходы, но и повысить уровень промышленной безопасности, предотвратить аварийные ситуации. Но новые времена ставят и новые задачи, с которыми действующие системы не всегда справляются. Какие технологии могут прийти на смену традиционным решениям?
Автоматизация на SCADA: хорошо, но мало
Коллектив авторов из МГИМО под руководством члена-корреспондента РАН, научного руководителя МИЭП МГИМО Валерия Салыгина в статье «Применение цифровых технологий в области транспортировки нефти и нефтепродуктов» пишет, что сейчас «в трубопроводном транспорте происходит постепенный переход к цифровому трубопроводу ― «инновационной и интеллектуальной системе, позволяющей осуществлять процесс перекачки автоматически, экологически безопасно и с наименьшими затратами».
Если подобную модель считать за эталон, то на каком же этапе находится российская нефтегазовая отрасль? Руководитель отдела проектирования АСУ ГК «Мимир Инжиниринг» Анастасия Кондакова считает, что ответ на этот вопрос во многом зависит от протяжённости трассы.
«Если мы говорим о производственных площадках, где протяжённость трубопроводов до 1–3 км, то тут уровень автоматизации на высоком уровне. Каждое отраслевое хозяйство, помимо государственных стандартов, имеет собственную нормативную документацию, регламентирующую уровень и степень необходимой автоматизации», ― отмечает эксперт.
Совсем другое дело ― линейные трубопроводы протяжённостью в несколько сотен километров. Здесь приходится прорабатывать решения по автоматизации индивидуально для каждого объекта.
«При подборе решения необходимо учитывать ограничения в дальности передачи данных от контрольно-измерительных приборов. Удалённость от точек электропитания также вносит ограничения. Не последнюю роль в подборе решения автоматизации играет географическое местоположение трубопровода.
При расположении трубопроводов в труднодоступных удалённых районах вопросы автоматизации приобретают острый характер. Сложности в организации каналов связи и передачи данных кратно повышают затраты на реализацию и эксплуатацию этих объектов», — перечисляет Анастасия Кондакова.
Сейчас основной технологией автоматического сбора данных и показателей трубопроводных линий является SCADA, пишет Валерий Салыгин. Это программное обеспечение в режиме реального времени осуществляет не только сбор информации, но и её обработку и архивирование. Системы автоматизации на базе SCADA получили широкое распространение и показали высокий уровень эффективности. Однако эта технология имеет свои ограничения.
«В рамках мониторинга не учитывается информация о состоянии отдельных технологических элементов трубопроводных систем, труднодоступных для диагностики автоматизированными средствами контроля. Также затруднён сбор и систематизация данных прошлых периодов значительного временного лага. Отсутствие единого и полного информационного поля снижает эффективность анализа и аналитической работы риск-менеджмента», — указано в статье «Применение цифровых технологий в области транспортировки нефти и нефтепродуктов».
Искусственный интеллект, цифровые двойники, дроны: за чем будущее?
Итак, отрасль ждёт новых решений в части автоматизации трубопроводного транспорта. Встаёт вопрос, в каком направлении стоит развиваться.
Анастасия Кондакова видит потенциал для увеличения уровня автоматизации в создании универсального решения для протяжённых трубопроводов, которое могло бы обеспечить оптимальную и безопасную работу.
Доктор технических наук Геннадий Коробков и начальник Лаборатории прогнозирования научно-технического развития ООО «Газпром ВНИИГАЗ» Алексей Ремизов в своей статье «Инструменты Индустрии 4.0 на трубопроводном транспорте» предполагают, что развитие пойдёт в следующих направлениях:
- роботизация или роботизированная автоматизация процессов;
- цифровизация внутренних интерфейсов и взаимодействия с потребителем;
- повышение доступности данных и их использование при принятии решений;
- цифровизация инструментов управления персоналом;
- обновление IT-инфраструктуры;
- усиление кибербезопасности;
- работа в рамках Совета по цифровой трансформации ТЭК, который был недавно образован;
- использование цифровых двойников — моделей производственных объектов, которые можно использовать для прогнозирования работы и поиска оптимальных управленческих решений.
«Последний пункт особенно полезен и сегодня успешно применяется в отрасли. Так, интегрированная модель магистрального трубопровода учитывает взаимовлияние всех составляющих систем, позволяет определить узкие места, оценить максимальный потенциал объекта, а также оптимизировать процесс транспортировки продукции», ― пишут авторы.
Доцент РУДН Татьяна Чекушина в своей статье «Инновационные технологии в строительстве и эксплуатации трубопроводного транспорта» отмечает, что в ближайшее время развитие получат следующие технологии: интернет вещей (IoT), аналитика больших данных (big data), 3D-моделирование, технологии виртуальной и дополненной реальности, аддитивные технологии и 3D-печать, цифровые двойники и дроны.
«Сегодня появилась достойная альтернатива SCADA системам, которая в несколько раз быстрее обрабатывает огромные потоки информации и при этом даёт возможность управлять процессами за много тысяч километров от производственного объекта ― это промышленный интернет вещей (IoT).
Преимуществами этой технологии являются получение и обработка большого потока данных, непрерывный мониторинг состояния оборудования, возможность дальнейшего анализа передаваемых больших данных при помощи предиктивной и предписывающей аналитики, предотвращение аварийной ситуации и вследствие этого сокращение затрат на капитальный ремонт трубопровода», ― пишет Татьяна Чекушина.
А вот различные беспилотники в трубопроводном транспорте уже получили широкое распространение. В частности, используют дроны, проводящие аэрофотосъёмку, дефектоскопы и грузовые.
«Принцип работы дронов-дефектоскопов основан на автоматизированной комплексной диагностике линейных объектов систем трубопроводного транспорта. Диагностика производится автоматически при помощи заданных алгоритмов машинного обучения. При выявлении дефекта дрон автоматически подаёт сигнал оператору», ― указано в статье «Инновационные технологии в строительстве и эксплуатации трубопроводного транспорта».
Свои представления о цифровом трубопроводе будущего есть и в МГИМО.
«Эффективная цифровая конвергенция может быть уставлена между базами данных имеющихся активов, геоинформационной платформой (GIS), программой моделирования рисков, диспетчерского управления и сбора данных (SCADA), глобальной системой позиционирования (GPS), а также системой управления рабочими процессами.
Инновационными внедрениями на этапе сбора данных являются установка систем беспроводной сенсорной сети (WSN), бортового вычислительного зондирования и использование возможностей беспроводной связи», ― пишет Валерий Салыгин.
Аналитики маркетингового агентства DISCOVERY Research Group в своём исследовании «Анализ рынка АСУ ТП в России» отметили, что его объём в 2022 году составил 673 442,2 млн руб. В 2023 году, по предварительным данным, рынок АСУ ТП вырос ещё на 4%, до 700 379,9 млн руб. Для сравнения: начиная с 2015 года, среднегодовой прирост рынка АСУ ТП в России составлял 35,7%.
Что нам мешает и что нам поможет?
Итак, идей хороших и разных насчёт того, как добиться большего эффекта от автоматизации, достаточно. Дело за их реализацией. И здесь важно разобраться, какие факторы станут здесь подспорьем, а какие помешают.
Начнём с хорошего. Так, Валерий Салыгин полагает, что в рамках цифровизации отечественного трубопроводного транспорта необходимо принять во внимание накопленный российскими предприятиями опыт. Дело в том, что в отличие от других производственных циклов, в нефтегазовой промышленности перекачка нефти по трубопроводу изначально предусматривала автоматизацию технологического процесса.
Так, управление технологическим процессом по всей длине трассы, включая запорную арматуру, системы контроля утечек, связи, защиты трубопроводов от коррозии, противопожарную защиту и др., предусматривало использование средств телемеханики и автоматики.
«Поэтому суть цифровизации в трубопроводном транспорте состоит не в создании чего‑то принципиально нового, а в улучшении существующих средств автоматики и вывода их на качественно более высокий уровень», ― считает Валерий Салыгин.
Впрочем, в МГИМО видят здесь и ряд барьеров.
«Развитие цифровизации в российском трубопроводном транспорте и в нефтегазовой отрасли в целом несколько сдерживается такими факторами, как необходимость обеспечения кибербезопасности и рост связанных с нею рисков, старение основных производственных фондов, ухудшение структуры ресурсной базы и необходимость выхода на новые территории и более сложные геологические условия», ― читаем в статье «Применение цифровых технологий в области транспортировки нефти и нефтепродуктов».
Следующий вопрос ― зависимость от импорта в части решений для автоматизации. Понятно, что санкции сильно поменяли расклад в отрасли.
«До введения санкций доля импорта была высока, от КИП и контроллеров до верхнеуровнего программного обеспечения. Но в условиях дефицита появилось окно возможностей для отечественного производственно-промышленного комплекса. Российское оборудование появилось в фокусе внимания промышленной отрасли», ― отмечает Анастасия Кондакова.
Существуют и проблемы с обслуживанием импортных приборов и датчиков, которые были приобретены до санкций. Больше всего сложностей с высокотехнологичным оборудованием, в котором предусмотрено наличие удалённого контроля производителем, когда он может в любой момент ограничить его функционал, добавляет представитель ГК «Мимир Инжиниринг».
Сейчас в России идёт импортозамещение решений для автоматизации. По каким‑то направлениям уже появились отечественные аналоги. Однако этот процесс в значительной степени сдерживают проблемы с комплектующими, многие из которых производятся в недружественных странах.
«Уровень локализации оборудования для автоматизации я бы оценила, как выше среднего. Есть производители, брендированные под конкретную отрасль. Вопросы с микроэлектроникой, к сожалению, на сегодняшний день не решены. Производственная база РФ в этой части сильно уступает зарубежным аналогам.
В основном закупка микроэлектроники осуществляется в дружественных государствах, а комплектация, сборка, проведение испытаний и сертификация — уже на производственных площадках РФ. Каких‑то проблем с поставками комплектующих нет, логистические маршруты налажены. Ну а, если не получается завезти какой‑то конкретный образец, есть возможность подобрать аналог, близкий по характеристикам», — рассказывает Анастасия Кондакова.
При этом нужно понимать, что уход западных брендов не означает, что у отечественных компаний больше нет конкурентов на внутреннем рынке. Освободившуюся нишу стремятся заполнить производители из дружественных стран, в первую очередь из Китая. Впрочем, в «Мимир Инжиниринг» конкуренции не боятся и полагают, что у российского бизнеса здесь есть свои преимущества.
«Заказчики и эксплуатирующие организации пока с опаской относятся к продукции производства КНР, не набрана база применимости на территории РФ. Если есть возможность поставки проверенного временем оборудования, то предпочтение отдаётся уже опробованным средствам. Поэтому доля китайской продукции на рынке в области автоматизации — порядка 15–20%.
Более широкое внедрение осложнено необходимостью наличия сертификатов промышленной безопасности, а также подтверждения соответствия нормам, действующим на территории РФ», — отмечает Анастасия Кондакова.
Итак, старые подходы и технологии в автоматизации трубопроводного транспорта, которые много лет давали результат, похоже, уже исчерпали свой потенциал. Эксперты полагают, что будущее за искусственным интеллектом, цифровыми двойниками, более активным использованием дронов.
К сожалению, задачи по переходу на новый уровень автоматизации российским компаниям приходится решать параллельно с поиском аналогов западным комплектующим и оборудованию. В этих условиях особенно важно правильно расставить приоритеты и распределить ресурсы. В противном случае мы вновь будем вынуждены говорить о выросшем технологическом отставании.
Анастасия Кондакова, руководитель отдела проектирования АСУ ГК «Мимир Инжиниринг»
«Автоматизация позволяет обеспечить надёжную работу и безопасную эксплуатацию трубопровода, что особенно актуально при транспортировке опасных веществ. Применяется она для регулирования скорости протекания технологического процесса, поддержания и регулирования давления, управления потоком, непрерывного мониторинга параметров работы оборудования, контроля утечек.
Также является основой систем противоаварийной защиты, телемеханики и распределённых систем управления. Благодаря автоматизации достигаются оптимальные алгоритмы управления, блокировок и регулирования технологических процессов».
