Как бизнес проводит промышленную автоматизацию в новых условиях

Задачи

1. Обеспечить безопасность труда и комфортные условия для персонала.
2. Сберечь оборудование.
3. Снизить потери при производстве и поднять производительность труда.

Предпосылки и мотивация

По словам директора департамента промышленной автоматизации золотодобывающей компании «Полюс» Владимира Клыкова, российская промышленность сейчас оказалась между молотом и наковальней.

Новые экономические условия накладывают на компании массу ограничений: подорожали даже такие базовые вещи, как приводы и датчики, оборудование стало сложнее достать, приходится заново выстраивать отношения с локальными партнерами.

Тем не менее, «Полюс» не снижает ожиданий от цифровой зрелости активов и продолжает формировать программы технического перевооружения.

Решение

Проводить промышленную автоматизацию с учетом новых реалий и с прицелом на повышение эффективности бизнеса и сохранение его устойчивости.

Реализация

Работа в новых условиях

В условиях новой экономической реальности многие компании столкнулись с ограничением поставок оборудования, программного обеспечения, а также с невозможностью обмениваться опытом с западными партнерами и коллегами, рассказывает Клыков.

Проекты по автоматизации стали заметно дороже. Так, раньше базовая автоматизация горно-обогатительного комбината (ГОКа) могла стоить около ₽500 млн. Теперь она стала дороже как минимум на 60%.

«Полюс» прорабатывает программу импортозамещения оборудования и ПО: создает решения внутри компании и ищет их у партнеров на российском рынке.

По словам Клыкова, работа с западными вендорами обходилась достаточно дорого, приходилось платить премию за бренд. С другой стороны, у них был сильный бэкграунд — эти компании реализовали множество проектов и по миру, и в России.

У отечественных партнеров нет такого бэкграунда и инжинирингового опыта. «Полюсу» вместе с новыми партнерами предстоит восстановить экспертизу, которую зарубежные вендоры накапливали годами.

«Заниматься промышленной автоматизацией в новых условиях, безусловно, стало сложнее. Но для нас это вызов — достигать тех же самых целей с меньшими или эквивалентными затратами на новой аппаратной и программной базе. Мы тщательно проанализировали новые условия работы. Где-то мы смирились с ростом стоимости проектов. А где-то мы ищем варианты, как не допустить существенного роста стоимости и при этом сохранить эффективность», — комментирует Владимир Клыков.

Компания продолжает реализацию проектов автоматизации по нескольким направлениям.

Фабрики

Процесс автоматизации фабрик начинается до того, как их построили. «Философия управления и целевой уровень автоматизации закладывается еще на стадии проектирования активов», — отмечает Клыков.

Сейчас «Полюс» проектирует золотоизвлекательную фабрику на месторождении Благодатное в Красноярском крае (ЗИФ-5) и проект «Сухой Лог».

Кроме того, все brownfield активы компании — то есть, рудные бизнес-единицы — в том или ином виде находятся в процессе модернизации систем управления.

Например, на Куранахской ЗИФ стартовал очередной этап базовой автоматизации, в рамках которого выстраивается система управления различных переделов между собой. Новое технологическое оборудование добавляют и на Наталкинском ГОКе.

Системы расширенного управления

«Полюс» реализовал крупный проект по комплексной автоматизации на Вернинской ЗИФ. Здесь внедрили систему расширенного управления.

Она контролирует измельчение руды, оперирует 18 различными переменными и дает рекомендации персоналу. Система расширенного управления — по сути, фабричный автопилот — используется 98–99% времени. Операторы вмешиваются только в оставшиеся 1–2%.

«Оператор — сложная профессия. Их нужно долго выращивать внутри бизнес-единицы. Как правило, они выходят из технологов. И эти люди очень загружены. Им приходится учитывать огромный объем информации при принятии решений. Система расширенного управления позволяет эту рутинную контрольную нагрузку снизить», — поясняет Владимир Клыков.

Такие системы управления, продолжает он, увеличивают производительность предприятия, но не напрямую, а через снижение потерь.

Раньше оператор по тем или иным причинам, например из-за перегрузки мельницы, мог принять решение о снижении уровня переработки. Причем уровень падал существенно — до 50 т в час. Потом оператор ждал, пока мельница стабилизируется и снова запускал переработку на прежнем уровне. Возникал так называемый виртуальный простой — ситуация, при которой предприятие недополучает определенный объем руды.

Система расширенного управления принимает решения, связанные с переработкой, каждую минуту. Она повышает или понижает ее в интервале от 1 до 15 т. Это позволяет оперативно реагировать на сиюминутные отклонения в техпроцессе. «Человек чисто физиологически не сможет проявить такую же скрупулезность при контролировании процессов», — говорит Клыков.

В целом, системы управления нацелены на то, чтобы не допустить развития нежелательных событий. Те же мельницы оборудованы защитными механизмами, которые сразу останавливают работу оборудования при наступлении критических событий — роста температуры или усиления вибрации — не разбираясь в причинах. А леерная защита остановит конвейер, если человек подойдет к нему ближе, чем это предусмотрено правилами безопасности.

Автоматы вместо людей

«Полюс» стремится к минимизации участия человека в технологических и производственных процессах, поскольку фабрики и комбинаты — это опасные объекты с не самой благоприятной средой. На ГОКах, по мнению Владимира Клыкова, должны остаться только те, кому это действительно необходимо.

Замена человека машиной дает преимущества. Машина не устает, она объективна и ошибается только в рамках допущений, заложенных математической моделью, перечисляет Клыков. С другой стороны, у машины нет рефлексии, она действуют только в рамках заложенных инструкций, и человеку все равно приходится ее доучивать.

На фабриках есть много точек, за которыми нужно следить и измерять их параметры. Например, задвижки и их положение или насосы и их производительность. Раньше за каждой такой точкой следили люди.

Автоматизация этих точек позволяет операторам не присутствовать на фабрике лично. И операторы переключаются с логики контроля и наблюдения за отдельной единицей оборудования к формированию целевых указаний для системы управления.

Центры компетенций

Освобожденный благодаря автоматизации персонал можно переводить с ГОКов и фабрик в центры компетенций.

Один из интересных проектов «Полюса» — централизация компетенций по обслуживанию систем диспетчеризации горно-транспортного комплекса (АСУ ГТК) в Красноярске. «Это очень специфический набор компетенций. Диспетчеров приходится растить, что называется, на земле, в периметре ГОКа. При этом сейчас проникновение технологий связи и скорость их работы достигла такого уровня, что мы можем сконцентрировать компетенции в одном обслуживающем центре и обеспечить проактивную поддержку 24/7», — комментирует Владимир Клыков.

Задачи этого центра — разработка метрик по качеству работы диспетчеров на ГТК и их обучение. При необходимости центр обслуживания может оперативно включиться в процесс и принять меры.

«Например, мы видим, что какие-то метрики по работе ГТК ослабли. Вместе с конкретным диспетчером начинаем выяснять, почему он не так эффективно управляет процессом. Допустим, он недавно вышел с вахты и что-то подзабыл. Или изменилась ситуация в самом карьере и ему нужна помощь. И мы можем принимать меры на коротком интервале — от смены до двух. Иногда решения принимаются за несколько часов», — рассказывает директор департамента промышленной автоматизации «Полюса».

Аналогичные проекты по централизации компетенций в «Полюсе» развиваются по направлениям планирования горных работ и по планированию ремонтов на фабриках.

Анализ данных

По словам Владимира Клыкова, «Полюс» накапливает очень большие объемы данных по ГТК и по золотоизвлекательным фабрикам.

В ГТК компании удалось выстроить комплекс решений, которые позволяют анализировать данные как на уровне бизнес-единиц, так и на уровне компании. Данные помогают разбираться с логистическими задачами.

Например, они используются при принятии решений о закупке экскаваторов. Экскаваторы для ГОКа — это существенная инвестиция. Несмотря на то, что они закупаются регулярно, подбор параметров конкретной машины является нетривиальным процессом.

«В ходе изучения предложений поставщиков было проанализировано множество технических данных по работе действующего оборудования — скорость поворота, угол работы и так далее. Даже такие, казалось бы, минимальные параметры были учтены управляющей компанией для оценки эффективности инвестиции», — рассказывает Клыков.

С данными от ЗИФ ситуация сложнее. «Внутри ЗИФ спрятано очень много математики. Чтобы развивать направление динамического моделирования, цифровых двойников, нужно накопить большой объем данных. Они копятся в специализированных системах и периодически подвергаются анализу. Но очевидных результатов это пока не приносит. Особенно в переделе биоокисления, который очень сложен с точки зрения понимания и моделирования», — комментирует директор департамента промышленной автоматизации «Полюса».

Эффективность и устойчивость

Каждая компания решает задачу повышения эффективности. При этом важно понимать, что рост эффективности снижает устойчивость, отмечает Клыков.

«Когда вы едете на машине со скоростью 60 км/ч, ваша эффективность одна. На 120 км/ч она возрастает, но и ваша устойчивость заметно снижается. Поэтому вместе с эффективностью необходимо повышать качество управления, в противном случае устойчивость бизнеса будет под угрозой», — говорит он. Автоматизация повышает эффективность — растет производительность труда и другие экономические показатели — одновременно снижая риски потери устойчивости технологических процессов.

Результаты

• внедрение систем расширенного управления привело к росту производительности. Например, объем переработки на Вернинской ЗИФ вырос на 2–3%. Дополнительные эффекты: снижение расходов реагентов и снижение рутинной нагрузки на персонал. Также на Вернинской ЗИФ внедрили автоматический запуск оборудования. Система автоматически проверяет оборудование и запускает его в последовательности, определенной технологами. Это позволило снизить общее время запуска цепочки измельчения и повысить переработку;
• автоматизация фабрик и перевод персонала в центры компетенций помогли повысить производительность труда. Там, где работали 100 человек, теперь задействованы 80, часть из которых находятся в куда более комфортных условиях. За счет перевода людей из опасных объектов удалось поднять общий уровень безопасности труда на предприятиях;
• анализ данных на ГТК позволил улучшить качество реагирования на сиюминутные проблемы и повысить качество отчетности, использующейся для последующего проектирования и реализации стратегических сценариев. Накопленные данные от ЗИФ анализируются совместно со специалистами из блока трансформации, которые занимаются ИИ-направлением. «Иногда мы находим зависимости, подтверждающие наши теории. А иногда находим контринтуитивные зависимости, требующие отдельной верификации, потому что на первый взгляд они казались совершенно неочевидными», — рассказывает Владимир Клыков.

Планы и перспективы

В 2023 году ожидается реализация очередного этапа работ по модернизации систем управления на Куранахской ЗИФ, ЗИФ-1,2,3 и ЗИФ-4. Продолжится работа по проектам ЗИФ-5 и «Сухой Лог». В 2023 и 2024 годах компания продолжит внедрять систему расширенного управления на Наталкинской ЗИФ.

«После ухода основных западных вендоров мы находимся в активной коммуникации с рынком. В России есть несколько перспективных партнеров. В общем и целом, мы понимаем, что это будет сложный переходный этап для российской промышленности, но мы смотрим на него с осторожным оптимизмом», — резюмирует директор департамента промышленной автоматизации «Полюса».