В России ситуация кажется не столь позитивной: согласно исследованию Минпромторга, сейчас больше половины отечественных промышленников тратят на цифровизацию не более 1% от своих бюджетов. Но тем не менее начало диджитал-трансформации в реальном секторе уже положено: как показал опрос КПМГ, такие программы есть у 63% крупнейших компаний из ключевых отраслей экономики. А ряд промышленных лидеров настолько продвинулись в своих инновационных разработках, что даже в чем-то обогнали своих западных коллег.
Инновации на производстве полностью переворачивают традиционный подход к промышленным работам, в разы увеличивая эффективность бизнеса и открывая перед ним новые широкие перспективы. Big Data и искусственный интеллект, интернет вещей, системы компьютерного зрения, технологии блокчейна и цифровых двойников уже сейчас помогают предприятиям делать то, что еще недавно представлялось фантастикой.
Заводы без людей
Работа с большими данными и алгоритмы машинного обучения, или искусственный интеллект, — основа практически всех процессов цифровой трансформации. Такие механизмы могут самостоятельно анализировать ситуацию и корректировать ее, предлагая наилучшие сценарии дальнейших действий. Так, на стыке Интернета вещей и систем искусственного интеллекта в нефтегазовой отрасли создаются «умные» скважины. Оборудование на них оснащено датчиками, непрерывно собирающими информацию об их работе. Эти данные поступают в систему, которая, в свою очередь, на их основе принимает решения по оптимизации процессов, корректирует режимы и сигнализирует о любых неполадках. Благодаря искусственному интеллекту можно построить точный прогноз о расположении скважины и о ее продуктивности — это помогает выбрать характер и режим бурения.
Пионером в создании таких скважин (Smart Fields) стала в 2004 году компания Shell. В России элементы «умного бурения» сейчас в той или иной степени используют на своих предприятиях Газпромнефть, Роснефть, Росатом, ЛУКОЙЛ.
Следующим этапом должно стать создание так называемых «безлюдных буровых», где все работы будут проводиться полностью автономно, силами техники.
Аналог подобного проекта в промышленности — безлюдные рудники. Так, в «Норникеле» мы работаем над оснащением горной техники элементами дистанционного управления. В будущем это поможет нам повысить эффективность и безопасность на производстве. Но говорить о полной автоматизации рудников пока преждевременно: потребуются специалисты, которые будут взаимодействовать с этой техникой, наблюдать за ее работой и проводить оперативный ремонт. Для организации безлюдной добычи нужна полномасштабная трансформация и огромные инвестиции.
Экспансия дронов
Пока торговые компании тестируют дроны для доставки пиццы и заказов интернет-магазинов, промышленность уже давно приспособила их для своих целей. Первый случай произошел в 2006 году, когда нефтяная компания BP начала использовать беспилотники (БПЛА) на месторождениях Аляски.
С тех пор область применения дронов расширилась. Так, энергетическим компаниям беспилотники помогают прежде всего в обследовании инфраструктуры и ее ремонте. Раньше, чтобы найти участок повреждения на линиях электропередач, специалистам приходилось лично проводить мониторинг на местности и отключать электроснабжение на время работы над неполадками. Дрон же может за несколько минут облететь ЛЭП, найти разрыв и устранить его. Некоторые устройства умеют совершать посадку на провода и ремонтировать их, а управление ими происходит полностью в удаленном режиме.
В нефтегазовой отрасли БПЛА незаменимы для диагностики нефте- и трубопроводов, открытых складских площадок, изучения местности и оценки экологической ситуации на объектах. Для этих целей беспилотники уже приспособили ряд компаний, в частности, Роснефть, Сургутнефтегаз и ЛУКОЙЛ.
Так, дроны контролируют более 60% трубопроводов Газпромнефти: по словам представителей компании, иногда выгода от их внедрения в 1,5 раза превышает эффект от вертолетов.
Как показали последние исследования, БПЛА также могут быть полезны в транспортировке небольших промышленных грузов.
Парадоксально, но дроны находят свое применение не только над землей, но и под ней. В рамках «Цифровой лаборатории» мы разработали образец беспилотного летательного аппарата для мониторинга горных выработок, в том числе в труднодоступных участках. Главное преимущество такого дрона состоит в том, что он может функционировать в руднике глубоко под землей, где нет GPS и какой-либо связи. Мы планируем использовать механизм для оценки состояния шахтных выработок на труднодоступных участках и построения 3D-моделей этих выработок. Кроме того, с помощью дрона мы сможем проводить оперативную диагностику, выявлять и устранять различные дефекты выработок на ранних стадиях и предупреждать аварийные ситуации.
Виртуальная фабрика
Влияние технологий виртуальной и дополненной реальности давно переступило границы сегмента развлечений. Сейчас они находят свое применение в архитектуре, строительстве, медицине, образовании и промышленности. По оценке аналитического центра TAdviser и CROC VR, объем российского рынка промышленных AR/VR-решений в 2018 году составил около 1,6 млрд рублей и сейчас имеет все шансы увеличиться в 11,7 раз за 4 года. Такой потенциал обусловлен широкими возможностями этих технологий — в частности, они могут использоваться для цифрового моделирования конструкций и процессов на предприятиях, тестирования, обучения специалистов, поддержки при ремонтных и других работах в режиме реального времени и многих других операций.
Ряд российских промышленников занимаются изучением способов применения AR/VR на базе внутренних центров компетенций — либо полностью посвященных виртуальной и дополненной реальности, либо в рамках R&D-подразделений со специализацией на технологиях Индустрии 4.0. В частности, такие центры и подразделения существуют в Газпромнефти, Норникеле, Росатоме, компаниях СИБУР и ММК.
Так, в СИБУРЕ дополненная реальность позволяет удаленно консультировать специалистов по ремонтным работам и техобслуживанию. Поставщики оборудования и эксперты с помощью AR-интерфейса могут буквально «показать» персоналу, какое действие нужно произвести. В будущем компания планирует адаптировать технологию для создания своего рода подсказок при эксплуатации оборудования. В холдинге ЕВРАЗ виртуальная реальность помогает привлекать на работу новых кандидатов и знакомить их с будущими условиями работы. Роснефть работает над внедрением VR и AR в проекты по строительству трубопроводов на Дальнем Востоке.
Одна из самых частых областей применения технологий виртуальной и дополненной реальности — образовательная.
Так, компании Schlumberger и PTC запустили проект по обучению работников буровых установок с помощью VR. По оценкам компаний, это позволяет экономить им до 30% по сравнению с классическими выездами в учебные центры.
В «Норникеле» технологии VR также активно применяют в образовательных целях: в «Корпоративном университете» «Норникеля», где ежегодно учится около 20 тысяч сотрудников, R&D подразделение «Цифровая лаборатория» подготовило ряд курсов по технике безопасности в формате виртуальной реальности. В частности, благодаря VR-очкам зритель «оказывается» на месте оператора погрузочно-доставочной машины (ПДМ) и собственными глазами оценивает обзорность (видимость в ПДМ существенно отличается от видимости водителя обычного автомобиля).
Без риска для жизни
В плане риска для жизни и здоровья сотрудников промышленный сектор — один из самых небезопасных. Поэтому здесь цифровые технологии становятся важным инструментом, который повышает защищенность персонала от производственных факторов.
Так, рабочие Газпромнефти используют «умные» носимые устройства: каску с радиочастотными метками и датчики — которые позволяют мониторить их физическое состояние и местоположение в режиме онлайн. Оператор видит, если человек зашел в опасную зону или пренебрег средствами индивидуальной защиты — а акселерометр, встроенный в каску, подаст сигнал, если сотрудник упал или долго находится в неподвижном состоянии. В общий комплект по обеспечению безопасности входят датчики контроля состояния здоровья, которые следят за пульсом, давлением и температурой тела. Если показатели начинают выбиваться из нормы, система сообщает об этом оператору.
Одна из частых причин несчастных случаев на производстве — нарушение требований безопасности самими сотрудниками. В советское время для контроля и мотивации использовались наглядные плакаты и инспекции, сейчас на их место пришли программы компьютерного зрения. Такую систему мы разработали для наших заводов: алгоритм анализирует видеопоток, определяет, надел ли сотрудник средства защиты, и оповещает о нарушениях.
Важным шагом по снижению уровня травматизма работников стало появление промышленных экзоскелетов. Это конструкция, которая надевается на тело человека и, повторяя его биомеханику, принимает на себя нагрузку при совершении физических действий. Такой механизм незаменим в операциях, где ручной труд пока невозможно заменить машинным: укладка труб, погрузочно-разгрузочные работы, взаимодействие с тяжелым ручным инструментом, монтаж металлоконструкций и многие другие. Сейчас в России экзоскелеты разрабатывают четыре компании: «Норникель», Exorise, «Полезные роботы» и «ЭкзоАтлант» — и в будущем можно ожидать более широкого внедрения этой технологии как в промышленный сектор, так и в другие отрасли.
