Разворот к инновациям
Долгое время металлургия и горное дело считались консервативными отраслями. В первое десятилетие XXI века в этом секторе наблюдался значительный рост прибыли. Тем не менее компании продолжали сокращать расходы на НИОКР, следуя тренду, заданному еще в 1980-х.
Но перед индустрией возникли задачи, связанные с новыми факторами, — от повышения требований к безопасности и эффективности до тренда на ESG. Поэтому сегодня ее облик изменился.
По оценке международного объединения аудиторов BDO, в этом году корпорации заняты не столько добычей и обработкой металлов, сколько «добычей» инноваций: металлурги разрабатывают новые процессы и продукты, привлекают как можно больше талантов и стараются максимизировать финансовый эффект.
Ключевая роль в создании инноваций принадлежит R&D-структурам. Их работа включает два основных направления: поиск, анализ, первичное тестирование технологий (Research) и разработку готовых решений (Development). R&D занимается созданием бизнес-ценности через новые технологии.
Гендиректор «Института Гипроникель» (R&D-центр «Норникеля») Александр Вартомо отмечает, что сопровождение действующего производства или создание и развитие нового предприятия в труднодоступном районе предполагает выбор эффективной технологии отработки месторождения, обогащения руды, металлургического производства, снижения воздействия на окружающую среду, создание сопутствующей инфраструктуры.
«Инновационные решения на каждом из этих этапов сказываются на показателях надежности и экономической эффективности не только отдельных предприятий, но влияют и на развитие промышленного потенциала целых регионов», — комментирует он.
Директор Исследовательского центра золотодобывающей компании «Полюс» Алена Стародубцева, в свою очередь, говорит, что отрасль, безусловно, нуждается в инновациях и более эффективных технологиях с учетом cнижения содержания ценного компонента в руде и повышения упорности сырья. «На фоне санкционных ограничений также приходится перестраиваться», — рассказывает она.
В условиях санкционного давления и ограничений роль инноваций возрастает во всех отраслях, дополняет директор по техническому развитию и качеству «Северстали» Петр Мишнев. Гибкие и оригинальные решения не только необходимы для сохранения стабильности и развития бизнеса, но и позволяют решать задачи импортозамещения, стоящие перед клиентами из самых разных секторов.
В группе НЛМК соглашаются с тем, что инновации жизненно необходимы. В новых экономических условиях они стали еще важнее. По словам представителя компании, R&D-направление занимается увеличением эффективности производственных технологий и шире — совершенствованием бизнес-модели и снижением экологической нагрузки производств.
Какие задачи стоят перед R&D-структурами
Сегодня на развитие металлургических компаний оказывают влияние несколько трендов, которые связаны с использованием новых технологий и внедрением инноваций.
Первый — переход к новому типу производства, к Индустрии 4.0. Она предполагает масштабную роботизацию и цифровизацию. Так, начиная с 2005 года количество патентов по направлению автоматизации и безлюдных производств в горной индустрии резко увеличивается. Благодаря дронам, автономным грузовикам и удаленным центрам управления компании значительно повышают эффективность, говорится в материалах международного консалтингового агентства E&Y. А цифровые двойники и повышение качества моделирования помогают бизнесу добиться устойчивой экономии.
Второй — повсеместное использование ИИ. В BDO ожидают, что уже в этом году для лидеров индустрии по всему миру искусственный интеллект станет обыденным инструментом. Он поможет интерпретировать и анализировать данные, полученные от «умных» датчиков и техники, а также повысит уровень безопасности производства для работников.
Третий — создание и внедрение новых материалов и продуктов, в том числе с использованием нанотехнологий, материалов с повышенной устойчивостью к деформациям и высоким температурам, продуктов со сниженной себестоимостью и повышенным качеством.
Четвертый — забота об экологии. Для горнодобывающего бизнеса актуальны технологии безотходного производства, снижения энергопотребления и выбросов. В E&Y считают, что в этом году именно ESG-факторы будут как главной возможностью для развития в металлургическом секторе, так и главным риском, поскольку влияют на все аспекты деятельности корпораций. Причем в фокусе у них будут самые разные вопросы — от обеспечении безопасности труда и сокращения выбросов до поддержания биоразнообразия и управления водными ресурсами.
Наконец, для каждой страны актуальны собственные тренды. Например, как указывают в BDO, для Канады это переход на альтернативные источники энергии в процессе производства и привлечение цифровых талантов. Для ЮАР — развитие собственных независимых электростанций для обеспечения беспрерывного производства и переход на ВИЭ (возобновляемые источники энергии). А для США — наращивание производства металлов для аккумуляторов и минимизация экологического вреда от шахт.
Как устроены и над чем работают R&D-подразделения российских компаний
«Норникель»
Основные научно-технологические знания «Норникеля» сконцентрированы в департаменте по исследованиям и разработкам «Института Гипроникель». Научная база формировалась на протяжении почти 90-летней истории института. Здесь работают более 150 специалистов с уникальными компетенциями в горном, металлургическом и обогатительном направлениях — доктора и кандидаты наук, действительные члены РАЕН, Академии горных наук, а также перспективные группы молодых ученых. В составе института — четыре технологические и две испытательные лаборатории.
Над чем работает «Институт Гипроникель»
- Получение катодных материалов (САМ) для литийионных аккумуляторов. Всего за год удалось сформировать команду исследователей, развить необходимые компетенции и получить первые образцы с электрохимическими характеристиками, близкими к коммерческим. Кроме того, специалисты разработали технологию получения необходимых для производства катодных материалов высокочистых сульфатов никеля и кобальта. Это позволит получать САМ из отечественного сырья.
- Разработка и усовершенствование технологий получения концентратов драгоценных металлов, в том числе разработка собственных технологий получения аффинированных металлов платиновой группы, золота и серебра.
- Проведение масштабных геотехнических исследований для рудника «Скалистый» и шахты «Глубокая», где работы ведутся на глубине до 2 км. Повышенное горное давление в таких условиях может привести к геотехническим рискам. Для их устранения специалисты бурят керновые скважины, исследуют пробы, разрабатывают модели напряженно-деформированного состояния и отрабатывают сценарии добычи руды. Подобные исследования на такой глубине в России и Евразии еще не проводились.
- Разработка собственных цифровых инструментов и сред динамического моделирования разного масштаба — от создания новых технологий и проектирования производства до подготовки «цифровых двойников» цеха и интеллектуальных систем управления техническими процессами. Переход на российские аналоги западного ПО.
- Разработка проектной документации для высокопроизводительных плавильных комплексов из двух каскадно расположенных печей Ванюкова с интеллектуальной системой управления. Новые печи позволят нарастить объем производства товарной продукции в заполярном филиале и улучшить экологическую обстановку в регионе. В перспективе российская разработка может полностью заменить финскую технологию взвешенной плавки на Надеждинском металлургическом заводе.
«Полюс»
Исследовательский центр (ИЦ) «Полюса» начал формироваться в 2003 году с созданием трех лабораторий: минералогических исследований, обогащения минерального сырья и анализа минерального сырья. К 2005-му их число достигло семи. Сегодня ИЦ выступает генподрядчиком всех научно-технологических работ компании и сопровождает деятельность золотоизвлекательных фабрик (на 80% — своими силами, на 20% — с помощью субподрядчиков). За 20 лет число его сотрудников выросло с восьми до 234 человек, выполнено более 700 научно-исследовательских работ, зарегистрировано 36 патентов на изобретения.
Над чем работает ИЦ «Полюса»
- В прошлом году создана лаборатория пилотных исследований. В ней воспроизводится и моделируется цикл переработки руды по гравитационно-флотационной технологии с производительностью 30–35 кг/ч.
- Опытно-промышленные испытания по внедрению участка флотации на НЗИФ. В результате прирост по сквозному извлечению достиг 5,8%.
- Поиск российских или китайских аналогов реагентов. Отработано более 300 образцов разных видов. Прогнозный эффект от расширения рынка — 60–205 млн руб. в год.
- Оптимизация технологии подготовки флотоконцентрата (фактически полученное и добытое полезное ископаемое) перед процессом биоокисления с приростом операционного извлечения на 1,3%.
- Оптимизация реагентного режима технологии переработки руды СЛ. Результат — плюс 5% к сквозному извлечению.
- Исследования и подготовка исходных данных для проектирования фабрик по КВ.
«Северсталь»
R&D в «Северстали» — это инфраструктура полного цикла разработки и освоения инновационного продукта, от идеи и построения прогнозных моделей до изготовления прототипа, оценки свойств образцов в собственных лабораториях и контроля качества. В работе используется система решения «обратных задач»: химический состав продукта и режимы его прокатки и обработки моделируются исходя из необходимых клиенту свойств. Гипотезы тестируются на собственном комплексе прототипирования. Он имитирует всю цепочку производственных процессов и реализован на промплощадках компании в Череповце. На контроле качества работает команда экспертов — специалистов в электронике, автоматизации, проектировании, машинном зрении и управлении проектами. При необходимости задействуется экспертиза ведущих исследовательских институтов России, например НИУ ИТМО.
Над чем работает «Северсталь»
- Оснащение металлургических агрегатов собственными системами контроля качества: видеоинспекции, контроля геометрических параметров, смарт-датчиками для измерения силы удара, температуры, влажности, а также над прототипом системы контроля магнитных характеристик металлопроката в динамике. Крупные поставщики такого оборудования ранее ушли из России. Для одного из внешних клиентов разработана система проливов металла: машинное зрение, фиксирующее критические события в технологии. У систем контроля широкий потенциал масштабирования в разных отраслях, а также большой экспортный потенциал.
- Комплекс решений для строительства нефтегазовой инфраструктуры. Например, прочные и надежные трубы Deformax и Cordis, защитное покрытие «Кольчуга», оберегающее трубы от механических повреждений, криогенная сталь Cryonix для СПГ-проектов.
- Совместная с НИТУ МИСиС разработка высокопрочного проката марки С390П для строительной отрасли. Он повышает защиту промышленной и городской инфраструктуры от пожаров. По результатам огневых испытаний С390П показал большую стойкость относительно аналога: 24 против 14 минут. Разработка позволяет замедлить разрушение стальных конструкций при пожаре. Это дает дополнительное время для эвакуации людей. С390П можно использовать при изготовлении конструкций, используемых при строительстве магазинов, фуд-кортов, складских комплексов, промышленных объектов, общественных зон.
НЛМК
В 2019 году НЛМК запустил корпоративный Центр аналитических исследований. Здесь изучается поведение материалов, работает лаборатория механических испытаний и проходит моделирование полного цикла металлургических процессов. Группа компьютерного моделирования разрабатывает и применяет методы для расчета состояния металлов и цифровые модели основных промышленных агрегатов. Основная лабораторная база размещается на липецкой площадке, а центр компетенций по компьютерному моделированию и разработке премиальных покрытий — в бельгийском городе Ла-Лувьер. В исследовательскую группу входят российские и зарубежные ученые, аспиранты и студенты из России, Бельгии, Италии, Испании и Индии. Всего в R&D-функции НЛМК более 100 сотрудников, в том числе 26 кандидатов и один доктор наук.
Над чем работает НЛМК
- Технология производства стали с высоким содержанием марганца. Она позволяет снизить себестоимость продукции и поднять потребительские характеристики, важные для клиентов: увеличить магнитную проницаемость и снизить твердость.
- Переработка собственных попутных продуктов, которые получаются в том числе в ходе коксохимического производства.
- Технология производства проката с дифференцированным (различающимся толщиной) цинковым покрытием на обе стороны, что позволяет снизить себестоимость.
- Прокат с антибактериальным покрытием. Последнее защищает поверхность металла от опасных микроорганизмов и подходит для внутренней отделки больниц или столовых. Основа покрытия — соединения ионов меди и серебра, которые разрушают клеточную мембрану бактерий и грибков.
Как привлечь таланты в R&D
Один из глобальных вызовов для металлургических корпораций — проблема привлечения талантливых кадров. Так, опрос международного консалтингового агентства McKinsey показывает, что 71% горнодобывающих компаний во всем мире страдают от дефицита кадров. Это мешает бизнесу решать производственные и стратегические задачи.
В R&D-структурах также всегда востребованы талантливые специалисты, но к ним предъявляются довольно жесткие требования, рассказали опрошенные «РБК Тренды» представители металлургических компаний. Так, у них должны быть хорошие фундаментальные знания по естественно-научным направлениям, в области металлургии; они должны владеть математическим моделированием и анализом данных, моделированием технологических процессов (статическое, динамическое, цифровые двойники), системным мышлением, проектным управлением, экономической оценкой. Востребованы и soft skills: коммуникабельность, клиентоориентированность, креативное мышление и открытость новому, знание английского языка, чтобы быть в курсе трендов на глобальном рынке.
«Существенной спецификой R&D-деятельности по каждому из узкоспециализированных направлений является то, что зачастую не просто очень сложно, а иногда и невозможно привлечь специалиста требуемой квалификации извне. Поэтому основной акцент мы делаем на том, чтобы формировать необходимые компетенции внутри института, привлекать для этого лучших молодых специалистов, создавать им условия для развития», — перечисляет гендиректор «Института Гипроникель» Александр Вартомо.
По словам Алены Стародубцевой из «Полюса», для привлечения талантов компания работает по разным направлениям: ищет кадры на рынке, повышает компетенции персонала за счет обмена опытом, организации кросс-функционального взаимодействия, программ обучения и занимается организацией преддипломных и производственных практик для студентов. На выпускных курсах их трудоустраивают на частичную занятость.
Петр Мишнев из «Северстали» говорит, что компания выращивает и привлекает кадры с помощью специальных программ. Например, программа «Топ-технологи» нацелена на поиск и подготовку собственных экспертов — сотрудников, способных справиться с решением задач высокой сложности в повышении качества металлопроката, разработке новых видов продукции, совершенствовании технологий. А программа Steel Hub рассчитана на выпускников технических специальностей в областях металлургии, физики, химии, строительства, компьютерного и математического моделирования. Она погружает будущих специалистов в решение практических задач, актуальных для «Северстали».
В НЛМК делают ставку на синергию опытных технологов, хорошо знающих производство, и вчерашних академических ученых, сильных в теоретических вопросах. «Их совместное участие в сложных проектах позволяет гармонично соединить практический подход и инновационный взгляд на, казалось бы, привычные процессы», — заключают в компании.