sibur.digital

Кругом тайга. До многих переходов трудно добраться даже летом, а связи там зачастую нет вообще. Каждое из этих условий потом превратилось в отдельную инженерную задачу.

Почему утечку ищут в воздухе

По трубе идёт ШФЛУ — широкая фракция лёгких углеводородов. Проще всего представить её как «недобензин»: те же углеводороды, что в топливе, только легче и гораздо летучее. Поэтому при утечке продукт не расплывается пятном, а выходит из воды и испаряется. Ловить его логично в воздухе, как газ.

У старого способа была и вторая проблема. Стандартный анализ воды на углеводороды заточен под нефть и тяжёлые фракции. Лёгкую ШФЛУ он почти не видит: пока готовят пробу, лёгкие газы улетучиваются. Это как ловить сбежавшего кота сачком для рыбы. Превышения, которые находили в воде, давали углеводороды от соседей-нефтяников, которых в регионе хватает. А свой продукт на этом фоне оставался невидимым.

Газоанализатор с детектором пропана показывает именно наш продукт. Он отвечает прямо: есть утечка в нашей трубе или нет.

Как было раньше

Чтобы проверить один переход, на вездеходе выезжала целая бригада. Спускали катер, доплывали до перехода, брали пробы воды в трёх точках и везли их в лабораторию. Анализ занимал несколько дней. От «поехали проверять» до результата проходила чуть ли не неделя — и это в лучшем случае.

А хороший случай бывал не всегда. Весной ледоход, осенью встаёт лёд, плюс высокая волна. Фактически половину года переход этим способом было не проверить: труба под водой есть, а свежих данных по ней нет.

«Задача на вечер»

Первые прототипы мы испытали в Тобольске на лабораторных пробах газа, потом поехали на настоящие переходы под Нижневартовском. Газоанализатор делал наш партнёр, компания «ЭкоБиоХим», производство давало обратную связь с поля, а мы отвечали за интеграцию и данные. И вот там простая задача показала своё настоящее лицо.

Куда повесить прибор. Раньше такое на дроны никто не вешал, готового ответа не было. Сверху у дрона магнитный компас: ставим прибор туда — компас начинает врать, и дрон теряет ориентацию. Снизу сенсоры, которые следят за препятствиями и помогают садиться: прибор их закрывает, и летать становится небезопасно. Место искали перебором, пока не нашли точку, где работает и то, и другое.

Пластик лопнул на морозе. Первые крепления были на стяжках и скотче — сначала надо было проверить идею, а не сделать красиво. Потом стали печатать их на 3D-принтере, и тут пришла зима. Обычный пластик для печати вёл себя как дешёвая игрушка, забытая на балконе в минус тридцать: трескался и ломался. А каждая поломка над водой — это потенциально утопленный прибор. Морозостойкий пластик подбирали в несколько заходов. Заодно сделали крепление быстросъёмным, и теперь газоанализатор используют и отдельно от дрона.

Прибор мёрз и разряжался. У дрона аккумуляторы с подогревом, а у газоанализатора подогрева нет. Дальше всё как со смартфоном зимой: было шестьдесят процентов, достал на морозе — выключился. Плюс перед каждым запуском прибору нужна долгая продувка. Решили корпусом: сделали его тёплым, но лёгким, потому что каждый лишний грамм дрон потом не простит.

Первый дрон не потянул. Газоанализатор весит около трёхсот граммов — примерно как стакан воды. Для маленького дрона это много: с прибором он держался в воздухе минуты три. Обидно — столько возились с прибором, а упёрлись в грузоподъёмность. Заменили на средний, более мощный дрон. При температуре около нуля он летает с прибором 15–20 минут. Этого хватает: дрону нужно облететь один переход по контрольным точкам, а не всю сеть.

В тайге негде взять связь. Обычный газоанализатор пишет данные себе в память. Нам нужно было, чтобы оператор видел показания сразу, без всякой сотовой сети. Мы взяли технологию, которая работает как рация, только для данных: ей не нужны ни вышки, ни оператор связи. В тайге она добивает на 2–5 км. Оператор держит приёмник при себе, и показания прилетают прямо к нему — на телефон или любое другое устройство.

Что получилось

Теперь дрон облетает переход, а оператор сразу видит, сколько газа над трубой. Проверка одного перехода раньше занимала целый день, теперь около 30 минут. Экспедиция с лодкой больше не нужна: газоанализатор берёт с собой обходчик, который и так идёт по своему участку, и попутно облетает переход. Значит, проверять переходы можно гораздо чаще.

Комплекс уже работает в Нижневартовском управлении. Дальше хотим подключить другие управления, а в перспективе — всю сеть, все 3000 с лишним километров. Газоанализатор собран из модулей: если поменять сенсоры, он будет искать другие газы. Так что из «прибора для одного перехода» получился инструмент, который можно масштабировать и для других задач.

Как завод научился видеть и чувствовать

Датчики: нервные окончания завода

На нефтехимическом производстве нужно постоянно следить за температурой подшипников, вибрацией компрессоров, давлением в трубах и другими параметрами. Раньше часть показаний снимали во время обходов. Однако сотрудник мог пропустить что-то важное. Поэтому сегодня основную часть работы выполняют беспроводные датчики.

Они сами снимают показания и передают их в систему. Сейчас на предприятиях СИБУРа работает более 10 тысяч таких устройств, а накопленный эффект от их использования мы оцениваем более чем в 320 млн рублей.

Дроны: глаза, которые видят больше человеческих

На заводе есть места, где человеку опасно находиться: высотные конструкции, факельные установки, ЛЭП, протяжённые трубопроводы.

Дроны СИБУРа инспектируют оборудование и пожароопасные территории без риска для сотрудников, снимают данные тепловизорами, картографируют местность и создают 3D-модели объектов. За три года дрон-сервис выполнил более 4000 полётов.

Камеры: компьютерное зрение

На заводах работают тысячи камер, но оператор физически не может постоянно следить за всеми. Компьютерное зрение берёт эту работу на себя.

В арсенале СИБУРа — более 40 моделей компьютерного зрения. Одни следят за безопасностью — например, замечают человека без каски или в запрещённой зоне. Другие контролируют технологический процесс: распознают слипшиеся гранулы полипропилена или следят за работой манипуляторов.

Тепловизоры: инфракрасное зрение

Пиролизная печь — это конструкция примерно с 16-этажный дом, внутри которой работают сотни труб при 800–900 °C. На их стенках образуется кокс, из-за которого детали могут перегреться. Чтобы избежать аварийной остановки, раньше инженеру приходилось вручную измерять температуру пирометром по отдельным точкам. Был риск пропустить опасный участок.

Теперь для этого используют тепловизор: он помогает снять 15-секундное видео. Нейросети превращают этот ролик в температурную панораму и определяют на ней критический перегрев. Это позволяет вовремя остановить печь для чистки: она занимает всего 3–5 дней, в то время как аварийный ремонт — до 14.

Как завод научился понимать и прогнозировать

MES: память производства

За сутки современный завод производит огромное количество данных: температура, давление, расходы, состав сырья и десятки других параметров постоянно меняются. Их нужно не только где-то хранить, но и видеть общую динамику за час, неделю или весь год.

Источником такой памяти служит MES — Manufacturing Execution System, система управления производством. Она собирает данные, хранит их историю и позволяет находить закономерности, которые невозможно увидеть по отдельным показателям. А накопленные данные помогают находить причины проблем и выбирать более эффективные режимы работы.

Например, на ЗапСибНефтехиме реакторы на производстве полиэтилена приходилось останавливать на чистку каждые 3–5 месяцев из-за отложений полимера. Аналитики выгрузили из MES данные по 77 параметрам за 547 дней и выделили 14 ключевых факторов, влияющих на скорость обрастания реактора. После корректировки режимов период между чистками удалось увеличить сначала до шести месяцев, а затем — более чем до года.

Предиктивная диагностика: интуиция завода

Насос или компрессор редко ломается мгновенно: перед отказом понемногу меняются вибрация, температура, давление и другие показатели.

На этом строится предиктивная диагностика. Система знает, как агрегат ведёт себя в нормальных режимах, и замечает ранние отклонения. Например, обычная сигнализация может сработать только при критической температуре, а модель обратит внимание раньше: при такой нагрузке подшипник обычно нагревался до 65 °C, а теперь — до 75 °C.

СУПРА: контроль здоровья завода

Одно дело — заметить аномалию на конкретном компрессоре. Другое — управлять тысячей единиц оборудования на большом предприятии.

Для этого у СИБУРа есть СУПРА — корпоративная система управления надёжностью. Предиктивная модель отвечает на довольно узкий вопрос: не начинает ли агрегат вести себя ненормально? Управление надёжностью смотрит на оборудование шире — как на актив, который нужно обслуживать и сохранять работоспособным на протяжении всего жизненного цикла. Для нас это одна из ключевых промышленных ИТ-систем.

Цифровой двойник: виртуальная копия завода

Любой эксперимент на нефтехимическом производстве может закончиться испорченной партией или остановкой оборудования. Чтобы внедрять изменения без риска, есть цифровой двойник. Это математическая копия реальной установки, на которой можно безопасно проверить новый режим работы и заранее увидеть последствия.

У нас в СИБУРе есть двойники отдельных установок, печей пиролиза и даже 3D-копия ЗапСибНефтехима. Например, модель пиролизной печи помогает учитывать образование кокса и рассчитывать, когда выгоднее остановить её на очистку. Эффект только от этого двойника оценивается примерно в 60 млн рублей в год.

Как завод научился принимать решения и действовать

ЭКОНС: здравый смысл завода

Один и тот же процесс можно вести по-разному: например, повысить температуру и получить больше продукта, но одновременно потратить больше газа. Какой режим выгоднее, зависит ещё и от текущих цен на сырьё, энергию и готовую продукцию — поэтому оптимальная точка постоянно меняется.

ЭКОНС пересчитывает экономическую эффективность процесса каждые 20 секунд и показывает её оператору в виде «спидометра» с зелёными, жёлтыми и красными зонами. Так человек видит не только технологические параметры, но и финансовые последствия своих действий в реальном времени.

RTO: навигатор завода

На сложных установках мало понимать, насколько выгоден текущий режим: нужно ещё вычислить, каким он должен быть.

Эту задачу решает RTO — Real-Time Optimization. Система перебирает возможные режимы и рассчитывает наиболее эффективный с учетом технологических ограничений и экономики. Мы сравниваем её с навигатором: RTO определяет, в каком направлении двигаться.

APC: автопилот производства

Пока завод не научился самостоятельно управлять всеми процессами. Однако у него уже появился аналог автопилота — APC (Advanced Process Control), или система автоматического управления технологическим процессом. На большой установке десятки взаимосвязанных параметров: температура, давление, расход сырья и другие. APC отслеживает их одновременно и каждые десятки секунд корректирует режим, заранее прогнозируя реакцию установки. Оператор контролирует процесс и вмешивается в нестандартных ситуациях.

Система может управлять не только отдельным оборудованием, но и целой технологической цепочкой — например, производством этилена и пропилена, от пиролизных печей до разделения продуктов. В связке с RTO роли распределяются просто: RTO рассчитывает оптимальный режим, а APC автоматически его поддерживает.

Так завод уже работает сам?

Пока не совсем — и это важное отличие реального промышленного киберпанка от фантастики. В нестандартных ситуациях решение остаётся за специалистами. Автоматика может одновременно следить за десятками параметров, пересчитывать сотни вариантов и вносить небольшие корректировки снова и снова без усталости. А человек при этом выполняет более интересные и ответственные задачи: определяет цели, задаёт ограничения и вмешивается там, где ситуация выходит за рамки модели.

У современного телёнка есть паспорт. На ухе у него пластиковая бирка с чипом: подносишь сканер и видишь, когда он родился и чем болел. Скот в России маркируют по закону.

Меня зовут Алла. Ещё недавно я была счастливой айтишницей, а теперь работаю в аграрном дивизионе СИБУРа и занимаюсь проектами для животноводства, птицеводства и рыболовства. Расскажу, зачем нефтехимической компании коровы и почему некоторые наши изделия должны понравиться не фермеру, а курице.

Зачем СИБУРу ферма

СИБУР производит полимерные гранулы. Но фермеру гранула не нужна, ему нужно готовое изделие. Его выпускают переработчики на своих линиях, а сами изделия мы придумываем вместе с клиентами.

Три года назад СИБУР перестроил работу по отраслям, и появился дивизион «Агропромышленный комплекс». Кто-то в нём занимается орошением, кто-то теплицами, а я — животными, птицей и рыбой.

Отдельный домик для каждого телёнка

Начну с самого наглядного. Домик для телёнка — это большой пластиковый купол, решётка перед входом, к которой цепляют бутылочки и чашечки, и небольшой дворик для выгула.

Зачем такие сложности? У маленьких телят слабый иммунитет, и в общей группе они быстро заражают друг друга. В Европе такие домики стоят рядами уже давно: первые месяцы каждый телёнок живёт отдельно. Пластик здесь выигрывает у дерева. Деревянный сарай мокнет, гниёт, обрастает микрофлорой, его прогрызают мыши и жуки. Полимер не гниёт и легко моется.

Раньше домики в Россию возила одна американская компания, и не массово. Сейчас на рынке есть более доступные аналоги из сырья СИБУРа, спрос растёт, ими пользуются и в странах СНГ.

Повозиться всё же пришлось. Домик стоит под открытым небом, а обычный пластик пропускает ультрафиолет — внутри получилась бы парилка. Телята чувствительны к перепадам температуры: при перегреве их буквально тошнит. Наш научный центр подобрал полиэтилен, который не пропускает ультрафиолет внутрь. А один крупный агрохолдинг поставил в домики датчики и замерил температуру в течение суток: всё в допустимом диапазоне.

Свиноматке 18 градусов, поросятам 34

Свиноматке комфортно при 18 °C, а новорождённым поросятам нужно 34 °C: своего тепла им не хватает. Греть весь станок до 34 градусов слишком дорого.

Поэтому в станок ставят логово — пластиковый купол. Под ним тёплая зона без сквозняков, сверху отверстие под инфракрасную лампу. Поросята греются в логове, свиноматка живёт в своих 18 градусах, а ферма экономит на отоплении.

Когда угодить нужно курице

Курица несётся там, где ей удобно. Не понравилось гнездо — отложит яйцо прямо на пол, где оно испачкается или разобьётся.

Решение — полимерный коврик с ворсом. Кончики ворсинок закруглены, цвета подобраны естественные. На таком коврике курица охотнее несётся в гнезде, а яйцо скатывается на ленту сбора целым и чистым.

Матрас для коровы

Самый крупный по объёму сырья проект — резиновые маты, на которых лежат коровы. Корова, которой мягко и тепло, отдыхает дольше, до 16 часов в сутки. А чем дольше отдыхает, тем больше даёт молока.

К тому же мат проще держать в чистоте, чем солому: солому меняют, а мат моют и дезинфицируют. Меньше грязи — меньше болезней вымени. Каучук для матов делают наши заводы в Нижнекамске и Воронеже.

А вот та самая ушная бирка — продукт крошечный. Она нужна каждому животному, но весит граммы, поэтому потенциал рынка — всего 100 тонн в год. Порядка там пока нет: бирки делают кто из чего горазд, из клеёнки и плёнки, а кто-то везёт готовые из Китая. Переработчики, способные делать нормальную бирку в России, есть, но массового предложения нет.

Почему не каждая идея доходит до фермы

Идей у нас всегда больше, чем рук. Поэтому прежде чем идея попадёт на инновационный комитет, она проходит шесть проверок.

1. Сколько нужно сырья. Считать приходится от разного. Бирку носит каждое животное — значит, смотрим на всё поголовье. А одноразовые пробирки для искусственного осеменения свиней считаем по числу свиноматок, а не всех свиней.

2. Есть ли кому сделать. Нужен переработчик в России со свободными мощностями. Если его нет, идея ждёт, какой бы красивой она ни была.

3. Выдержит ли материал. Бывает, что изделию нужна гибкость при минус тридцати, а марка пластика трескается. Не получилось подобрать рецептуру — проект закрываем.

4. Разрешено ли. Фермы проектируют проектные институты по нормативам, а там прописаны конкретные материалы. Если нашего полимера в нормах нет, на изменения уйдут годы.

5. Выдержит ли цена против Китая. Кажется, раз нефть своя, то и сырьё дешевле. Но котировки мировые и двигаются для всех одновременно, так что своя нефть не даёт преимущества в цене гранулы. Когда сырьё дорожает, изделие из российской гранулы проигрывает китайскому.

6. Работает ли это где-то ещё. Проще всего приживается то, чем массово пользуются, например, в Европе. Без такого примера идея не умирает, но продвигать её гораздо сложнее.

Навозные лагуны

Однажды меня позвали на встречу по проекту «Полимер для лагун». Я шла и думала, что речь о чём-то морском. Оказалось, лагуны — это большие открытые хранилища, куда ферма сливает навоз.

Наш состав не даёт этой массе кристаллизоваться и убирает запах, а обработанный навоз можно продавать как удобрение. Но технология оказалась настолько наукоёмкой, что проект пока отложили на полку до лучших времён.

Фермер сначала потрогает

Если комитет одобрил идею, гранулу сначала испытываем у себя. Потом наши технологи едут к переработчику, помогают настроить линию и выпустить первую партию. Затем изделие отдают в хозяйство и смотрят, выдержит ли оно настоящую ферму. Только после этого начинаются продажи.

А продавать фермерам — отдельное искусство. Они недоверчивые: новую вещь возьмут у того, кого знают, и только после того, как сами её потрогают. Поэтому главная площадка продаж — выставки. В этом году мы участвовали во Всероссийском дне поля на Алтае: собрали прототип мини-фермы и показали, что отечественные изделия не хуже импортных.

Второй способ убедить — показать результаты испытаний. Один наш партнёр поставил две теплицы: одну с европейской плёнкой, другую с плёнкой из нашего сырья. Целый год агроном выращивал в них клубнику и сравнивал урожай. Качество не хуже, а клубники в теплице с местной плёнкой собрали больше.

Что общего с IT