Цифровой завод: как объединить бизнес и технологические процессы на производстве

Чем отличается цифровой завод от «обычного»? Фактически, цифровой завод — это новое качество производства. Всё в мире сегодня происходит на огромных скоростях: передача информации, изменения на рынке, как внешнем, так и внутреннем.

Цифровизация позволяет в том числе технологическим процессам быть более гибкими, мобильными и быстро реагировать на любые изменения. Кто быстрее, тот более конкурентоспособен.

Технологии преобразовывают цеха в интеллектуальные пространства, где можно контролировать весь процесс производства — от поставок сырья до получения готовой продукции. На обычном заводе, чтобы понять суть происходящих в аппаратах процессов, надо активно перемещаться вдоль приборной панели, листать журналы, сличать данные разных датчиков — это долгий процесс, к тому же сопряженный с человеческим фактором.

На цифровом заводе всё объединено человеко-машинным интерфейсом, процессы автоматизированы, и это огромный прогресс по сравнению с «ручным управлением». Влияние оператора по-прежнему существенно, он контролирует «автопилот», но все же именно комплекс цифровых продуктов (АСУ ТП, технологии построения цифровых моделей, предиктивной аналитики, интеллектуальное видеонаблюдение, удалённые помощники и многие другие) выводит производство на новый уровень.

По опыту коммуникаций команды ГК «УльтимаТек» с крупнейшими российскими холдингами из нефтегазового сектора, сегодня на крупных промышленных предприятиях оцифровано более 90% бизнес-процессов. В технологических процессах цифровизация также стремительно набирает обороты.

К концу 2024 года доля предприятий, применяющих на производстве технологии искусственного интеллекта, должна вырасти до 22%, а доля предприятий с технологией «цифровой двойник производства» увеличится до 45%. К 2030 году все показатели превысят 80%, прогнозируют в Минэнерго. В результате реализации этих действий к 2035 году эффект от цифровой трансформации составит 700 млрд рублей.

За счёт построения цифрового завода оборудование и технологические процессы становятся неотделимы от всего бизнеса. И если сравнивать производство с человеческим организмом, мы видим цифровой завод как новую нервную систему технологических процессов.

Эта система, конечно, состоит не из одного решения, а из целого комплекса. Важно, что сейчас мы строим цифровые заводы на базе отечественных решений, привлекаем к проектам российских вендоров. Этот процесс идёт гораздо дольше, чем последние два года, и мы уже знаем, кто из отечественных производителей в каком классе силён, кого с кем можно и нужно объединить, чтобы получилась единая целостная ИТ-экосистема и заказчики получали максимальный эффект от технологий.

Этот комплекс включает датчики IoT, установленные на оборудовании, АСУ ТП, СУУ ТП, цифровые платформы и MES, предиктивную аналитику, производственные системы на базе ИИ, технологии моделирования, удалённых помощников, системы бизнес-аналитики и ERP и многие другие технологии. Отдельно стоит подчеркнуть важность связи на промышленных объектах, и это снова про скорость реакции, которая критична на нефтегазовых предприятиях.

Сегодня «Цифровой завод» — некая концепция или реальная модель?

Внедрение любых нововведений сопряжено с высокой степенью неопределённости и воспринимается осторожно. Но когда-то мы так же относились к первым автомобилям, самолётам. Теперь нам сложно представить современный мир без этих атрибутов.

С цифровыми двойниками, например, происходит то же самое. Когда они появились, в их пользе приходилось убеждать каждого заказчика. Но затем появляются первые пользователи технологии, дальше набирается критическая масса, и вот уже рынок смотрит на новый продукт с большим доверием и интересом. И мы видим по проектам, которые ведутся на рынке, что промышленность очень близка к этой точке, к пересечению количественного барьера, и через 3-5 лет внедрение «умных» технологий в цехах станет повсеместным.

Нашу оценку подтверждают цифры: в России до конца 2024 года цифровых двойников должны внедрить на 250 предприятиях. Затраты на их внедрение составят 145 млрд рублей. Такой план был представлен в 2021 году в дорожной карте «Технет 4.0», разработанной в рамках Национальной технологической инициативы.

Конечно, в самом начале пути саму концепцию цифрового завода распаковать было непросто. Если мы будем говорить, что просто построим некую цифровую модель, то это не совсем корректный подход — созданный двойник производства начинает мгновенно устаревать, потому что производство очень быстро меняется и эффект начнёт спадать. Но если подходить к вопросу цифровизации как к созданию нового качества производства, то цифровой завод становится неотъемлемой частью конкурентоспособного производства.

Тем не менее, на некоторых производствах реализация этой концепции на практике пока может быть ограничена. Дело в том, что на предприятиях стоит устаревшее оборудование, которое не оснащено датчиками и не может «рассказать о себе», а все данные — в головах отдельных сотрудников. Старое оборудование неспособно на непрерывную аналитику в режиме реального времени, а ведь именно это даёт возможность эффективно планировать производство и повышать прибыльность бизнеса.

Поэтому в первую очередь производствам нужно пройти этап модернизации оборудования (оснастить КИПиА, если это возможно, или заменить на новое), чтобы была устойчивая база для цифровизации. Мы видим, что предприятий, которые ведут проекты по модернизации, становится больше, а значит барьеров, которые мешают цифровизации, будет всё меньше. Для понимания масштабов — до 2028 года на модернизацию нефтеперерабатывающих заводов, включающую новое оборудование, планируется направить порядка 1 трлн рублей. 

Каких бизнес-эффектов ожидать от внедрения концепции цифрового завода?

Основной эффект, ожидаемый на производстве от внедрения «цифры», это сокращение расходов.

По словам директора по цифровым и информационным технологиям СИБУРа, к 2023 году цифровизация и трансформация процессов принесли компании более 30 млрд рублей. «Роснефть» в годовом отчёте поделилась данными: за период с 2020 по 2023 год цифровизация принесла экономический эффект в размере 40 млрд рублей, а их дочерняя компания в 2023 году сэкономила благодаря «цифре» 2,3 млрд рублей. Кроме того, в «Роснефти» прогнозируют снижение себестоимости добычи при запуске ИИ на 20%.

На достижение подобных результатов влияет ряд факторов: снижение брака и минимизация дефектов в процессе производства, точное прогнозирование и более тонкое управление технологическими процессами и бизнесом в целом.

Также после внедрения «цифры» мы видим изменение логистических процессов, отвечающее быстро меняющимся условиям рынка. На некоторых производствах благодаря цифровизации появляется возможность создавать продукцию такого качества, которое ранее было недоступным.

Например, цифровой двойник может стать симулятором технологического процесса и с высокой точностью воспроизводить его в виртуальных условиях. На такой модели можно проводить поиск и апробацию продуктов, химических составов или способов обработки материалов и изделий.

Проводя цифровое тестирование, можно менять параметры в той же виртуальной среде без влияния на реальное производство, имитировать сотни вариаций и выбирать наилучшую. Исследования показывают, что технология цифровых двойников способна повысить качество продукции на 25% и увеличить доход на 10%.

Но только важно понимать, что все эффекты достигаются после внедрения не одного, а комплекса решений. По нашему мнению, удобнее для заказчика, когда интегратор выступает маркетплейсом ИТ-решений с портфелем продуктов под все запросы бизнеса. И в этом маркетплейсе можно собрать подходящее комплексное решение из продуктов, которые тщательно проверяются и отбираются интегратором.

На какие технологии лидеры рынка делают ставки, за какими будущее? 

Технологии будут развиваться в привязке к конкретным условиям конкретных производителей. Например, на Западе огромная проблема, связанная со стоимостью энергоресурсов, и там фокус направлен на технологии энергосбережения. А вот для нас очень важно поднять уровень управления технологическими процессами.

Также есть запрос на решение логистических вопросов, что является традиционной задачей в масштабе нашей страны. Логистика очень ёмкая с точки зрения вычислений, и в этой области мы будем и дальше сфокусированно развивать технологии.

На каком уровне сегодня находятся инвестиции в цифровизацию?

Безусловно, проекты по внедрению «цифры» стоят денег. Стоимость внедрения инноваций высокая: они требуют значительных инвестиций в оборудование, программное обеспечение и квалифицированный персонал. Но если сравнивать эти расходы с капитальными вложениями в производство, то ИТ — это незначительные несколько процентов от общей суммы. К тому же, развитие технологий постепенно приводит к снижению стоимости решений и делает их доступными для более широкого спектра предприятий.

В любом случае, инвестиции в «цифру» с каждым годом растут. Государство тоже активно помогает в этом процессе — на проект «Умное производство» в 2024–2026 гг. из бюджетных и внебюджетных средств будет выделено 8,5 млрд рублей. Здесь, конечно, большую роль играет в том числе фокус на импортозамещение.

Достаточно ли российских решений, чтобы построить на них цифровой завод?

Мы, команда ГК «УльтимаТек», занимаемся внедрением цифровых решений последние 8 лет, и никогда не ставили перед собой цель быть сопоставимыми с зарубежными аналогами. Нашей задачей было создание решений, которые будут абсолютно конкурентны на международном рынке. Сейчас мы видим некий паритет — в чём-то отечественные решения превосходят продукты западных производителей, в чём-то уступают, но в целом они достаточно сопоставимы. Наш опыт международных продаж говорит о том, что мы вполне можем конкурировать на рынках и не видим принципиального отставания от импортных решений.

Мы достигли значительного успеха в развитии решений класса промышленного интернета вещей (IIoT), систем для управления технологическими процессами (MES), у нас большой потенциал в части технологий машинного обучения и искусственного интеллекта (ИИ), в классе советчиков и помощников на основе ИИ на производстве, обработчиков технологической информации. Сейчас нам надо догонять решения в классе Advanced Process Scheduling и Advanced Process Control, то есть в области связи технологических и бизнес-процессов. Эта работа уже ведётся — и достаточно успешно.

Безусловно, цифровые решения наших западных коллег начали собираться раньше, их архитектура создавалась 10-20 лет назад. Мы же в основном начали проектировать свои решения, начиная с середины 2010-х годов. Наше преимущество в том, что мы гораздо современнее. К этому времени ИТ в целом, машинное обучение и другие технологии шагнули далеко вперёд. И у нас была возможность использовать для создания наших продуктов самые последние инженерные решения.

А у иностранных производителей уже были сотни внедрений, и им невозможно создавать с нуля лучшее из возможных решений, приходится дорабатывать и улучшать то, что есть. Можно рассмотреть аналогию: когда дом уже построен, в него сложно добавить новые конструкции — лифт, водопровод. А мы строили наши «дома» с уже встроенными лифтом и водопроводом, то есть функционально мы сразу делаем более продвинутые продукты, и это нас принципиально отличает.

Кроме того, российские разработчики всегда очень приземлённо подходили к производству своих продуктов, то есть не предлагали предприятиям готовое решение, а создавали его совместно, опираясь на потребности заказчика.

Текст: Юрий Крылов, заместитель генерального директора по внедрению, ГК «УльтимаТек»