Игра на опережение

По оценкам аналитиков (Gartner, IBM, Cisco), в 2020–2025 годах в мире будет насчитываться от 20 до 50 млрд «подключённых устройств», экономический эффект от развития индустрии IoT, по данным McKinsey, составит $6,2 трлн к 2025 году. Но многие до сих пор воспринимают происходящее как набор модных, дорогих и не особенно нужных гаджетов. А значит, рискуют навсегда остаться в прошлом.

Мир изменился

Конечно, «умные» холодильники, автомобили и даже дома сами по себе вряд ли смогли бы произвести революцию в промышленности. Но стремительное развитие «облачных технологий», систем хранения и обработки «больших данных» (Big Data), рост вычислительных мощностей, количества датчиков и интеллектуальных цифровых платформ позволяют говорить о реальном переходе к экономике, основой которой станут устройства, объединённые в программно-управляемые кластеры (станки и промышленное оборудование, транспортные средства, инженерные системы). Это коренным образом изменит принципы производства и кратно повысит его эффективность.

Из-за особых требований к надёжности и безопасности энергообъекты сегодня, безусловно, лидируют по уровню оснащённости современными системами АСУ ТП, SCADA, DCS и др. Практически всё основное оборудование крупных электростанций оснащено штатными системами мониторинга и диагностики.

Казалось бы, действующие системы могут практически полностью обеспечить безопасность и эффективность энергообъектов. Увы, это не так.

Статистика инцидентов и аварий свидетельствует о том, что встроенные в АСУ ТП системы мониторинга и диагностики пока не могут обеспечить безопасность оборудования. В России количество инцидентов на объектах генерации стабильно колеблется на уровне 4,5 тысячи инцидентов в год, половина из них приходится на основное турбинное и котельное оборудование. Применяемые сегодня АСУ ТП по своей природе не могут анализировать изменения технического состояния объектов, они лишь фиксируют набор событий и накапливают соответствующие данные. Их «реакцию» на происходящие события зачастую описывают четыре слова: «слишком поздно» и «очень дорого».

Авария на Сургутской ГРЭС-2 в начале 2015 года повлекла за собой расходы на ремонт пострадавшего блока в размере более 1 млрд рублей, а общая сумма страховых выплат составила только около 600 млн. Поломка новой ПГУ на Невинномысской ГРЭС в начале 2016 года на 4% снизила полугодовую выручку компании от продаж электроэнергии и мощности. Пожар на энергоблоке на Берёзовской ГРЭС привёл к внеплановым ремонтным работам, которые займут не менее 20 месяцев и обойдутся минимум в 15 млрд рублей. По оценкам аналитиков, при таком простое нового энергоблока компания может недополучить до 40 млн рублей в день, или 1,2 млрд рублей в месяц. Добавить, как говорится, нечего.

Как же фиксировать изменения в техническом состоянии оборудования, чтобы заранее спрогнозировать и предотвратить аварии? Возможно ли в принципе помочь системе мониторинга «поумнеть»?

Российский ответ

Эту проблему решает российская система «ПРАНА», разработанная специалистами компании «РОТЕК». Главное её отличие от уже работающих систем мониторинга в том, что она не просто фиксирует отклонения параметров от нормы, а автоматически определяет и прогнозирует развитие изменений в техническом состоянии оборудования.

Фактически отечественные специалисты создали работающую систему предиктивной аналитики. В основе «ПРАНА» – метод оценки многомерных состояний, который анализирует работу конкретного оборудования в конкретных условиях по моделям, созданным на основе подобия.

Как это работает?

Технически система «непритязательна», она получает информацию от штатной АСУ ТП объекта, то есть состав оборудования менять не нужно. Только вот получаемую информацию «ПРАНА» использует по-своему.

С помощью уникальных математических алгоритмов система определяет эталонные показатели работы узлов и деталей установок, зависимости между ними и то, как их изменения влияют на надёжность оборудования. Анализируя порядка 300 таких параметров, «ПРАНА» способна построить тренд изменения технического состояния и предсказать будущий инцидент, то есть предотвратить аварию. Важно, что этот процесс не подвержен человеческому фактору – решения зависят от строгой машинной логики и математической точности алгоритмов.

Что это даёт?

Генерирующая компания получает предупреждение о возможном инциденте в среднем за два-три месяца до его возникновения. В этом случае есть возможность точно локализовать дефект, подвезти запчасти, остановить и провести ремонт оборудования в наиболее оптимальный период времени. Так что речь идёт не только о безопасности надёжности;– любой непрогнозируемый останов генерирующего оборудования влечёт за собой колоссальные потери и штрафы. В идеале система позволяет перейти к обслуживанию любого вида основного оборудования «по состоянию».

«ПРАНА» решает и ещё одну проблему, о которой вслух говорить не принято. Дело в том, что иностранные компании – производители оборудования в закрытом режиме получают всю информацию о его работе и хранят её на серверах, расположенных за рубежом. Результаты анализа этих данных практически недоступны для эксплуатантов турбин, хотя и необходимы им, чтобы обеспечить эффективную работу оборудования. У «ПРАНА» степень открытости для заказчика значительно выше: обеспечен удалённый доступ по веб-браузеру к мнемосхемам прогнозного и технологического мониторинга, высокоскоростному инструменту анализа трендов технологических параметров click and drop, детальным аналитическим отчётам и конкретным рекомендациям по управлению оборудованием в режиме онлайн. Высокий уровень доступности, контроля и защищённости собственной информации для инфраструктурных объектов сегодня становится критическим фактором.

К «ПРАНА» уже подключены четыре газотурбинных установки типа ГТЭ-160 (Siemens V94.2) мощностью 160 МВт каждая. Система работает уже более года и показывает хорошие результаты: выявлено и предупреждено 46 отклонений в работе оборудования; шесть нарушений требований руководства по эксплуатации; предотвращена одна авария на энергоблоке. Таким образом, она имеет хоть пока и скромные, но уже вполне «оцифрованные» референции.

Во многом российская система обладает всеми признаками так называемого эффекта Калашникова – относительно низкая стоимость, надёжность и простота адаптации. Совместимость со штатной АСУ ТП позволяет уже сегодня существенно расширить список совместимого оборудования: паровые турбины, турбогенераторы, котельное оборудование, гидроагрегаты, газоперекачивающие агрегаты и, в принципе, любое роторное оборудование. Но это ещё перспективы, хотя уже и вполне реальные.

Что теперь делать?

Как правило, крупные индустриальные и инфраструктурные компании проявляют традиционный консерватизм при внедрении новых технологий – им свойственен свой подход к оценке эффективности и рисков. Именно по этой причине практически во всех странах создание и первичное формирование рынка прорывных технологий всегда зависели от степени государственного участия. В этом плане новая индустриальная революция не исключение.

Так, Евросоюз развивает системы IoT по специальной программе, включающей 14 направлений. Согласно китайской государственной программе уже в 2015 году было запланировано к реализации 149 проектов. Не менее активно ведутся разработки в Англии, Австралии, Японии, Южной Корее и других странах.

Серьёзно озаботилось развитием этой сферы и наше правительство. В Минпромторге считают, что к 2020 году в России к IoT должно быть подключено 320 млн устройств (сейчас этот показатель составляет 16 млн). Уже разработан проект соответствующей дорожной карты по развитию этой сферы. Такие институты развития, как ФРИИ и ФРП, уже закладывают в свои бюджеты финансирование разработок в сфере IoT и IIoT.

Поддержка разработок, конечно, благое дело, но тут очень важно учесть, что для государства важна не только и не столько финансовая поддержка создания технологий. По сути, речь должна идти об участии в формировании самого рынка новейших технологий и систем. Государство, помимо регуляторной деятельности, может мотивировать участников рынка на непосредственное внедрение этих систем. И прежде всего тех, от кого зависит функционирование инфраструктуры, а значит, и обеспечение безопасности жизнедеятельности. Авария на электростанции или газоперекачивающей установке – это не только проблемы и финансовые убытки собственника, но и значительные потери для предприятий и граждан, зависящих от работы этих объектов.

Инструментов для формирования этого рынка у государства предостаточно: от развития государственных инфраструктурных компаний до разумного изменения регуляторных механизмов в части совершенствования системы энергетической безопасности. Главное – не полагаться на традиционный русский авось.