Цифровая экосистема как основа для успешного управления НПЗ
Реклама. ООО «Наука», ИНН 7804056944
Erid: F7NfYUJCUneP5zeVbMTF
В настоящее время на российских предприятиях достаточно актуальным является вопрос оцифровки производственных процессов. Применение информационных систем на НПЗ позволяет найти оптимальные параметры соответствующих объектов управления.
Таким образом повышается качество каждого процесса по отдельности, что тем не менее не гарантирует получение оптимального совокупного результата. Компания NAUKA разработала и реализует на предприятиях методологию, которая такие гарантии обеспечивает. Суть подхода заключается в организации взаимной интеграции всех информационных систем завода — создании цифровой экосистемы НПЗ.
Структура экосистемы НПЗ
NAUKA более 30 лет разрабатывает и внедряет на крупных нефтеперерабатывающих предприятиях информационные системы для автоматизации различных бизнес-процессов, таких как:
- производственный учёт;
- поиск и идентификация материальных потерь;
- учёт лабораторных данных аналитического контроля;
- объёмное планирование производства;
- эффективное потребление энергоресурсов;
- моделирование технологических процессов;
- диспетчеризация межцеховых коммуникаций;
- построение ситуационно-аналитического центра;
- электронный документооборот.
Перечисленные системы могут применяться как автономно, так и взаимосвязанно. Чтобы увидеть преимущества второго варианта, заглянем внутрь цифрового завода с собственной экосистемой и проанализируем взаимодействие её компонентов на примере продуктов компании NAUKA.
Система производственного учёта Nauka.Balance
Цель производственного учёта состоит в получении достоверных данных об объёмах переработки сырья, выработки нефтепродуктов и потребления топливно-энергетических ресурсов.
В основе системы лежит потоковая модель предприятия, представляющая собой совокупность технологических объектов и связей (рис. 1). То есть модель отражает топологию предприятия.
Модель характеризует набор объектов производства, взаимосвязи между ними и даёт возможность описать последовательность получения товарных компонентов из сырья.
В качестве исходной информации в систему поступают сведения о текущей схеме производства, данные приборов учёта и лабораторного контроля технологических процессов. На основании этих данных формируется материальный баланс предприятия.
Полноценным каналом поставки актуальных данных для учёта является система диспетчеризации межцеховых коммуникаций (ДМЦК), разработанная компанией NAUKA. Программный продукт автоматизирует процессы диспетчеризации и может рассматриваться как единый источник информации по состоянию объектов производства, определяющих направление переработки сырья и полуфабрикатов в готовую продукцию.
Для достижения цели производственного учёта система, помимо сбора и анализа данных, с помощью математического аппарата собственной разработки (рис. 2) решает следующие задачи:
- сведение материальных балансов;
- учёт выработки и потребления энергоресурсов технологическими объектами;
- качественный и количественный анализ результатов приготовления товарных нефтепродуктов;
- поиск и идентификация потерь.
Дополнительно система участвует в осуществлении контроля исполнения производственной программы, отвечая принципу взаимосвязи систем в информационной инфраструктуре предприятия. Из чего следует, что Nauka.Balance может быть интегрирована с системой, отвечающей за формирование производственной программы.
В случае программных продуктов для построения цифрового завода компании NAUKA это беспрепятственно реализуется благодаря схожести принципов построения систем — они могут быть основаны на одной потоковой модели.
Система оптимального планирования производства Nauka.Plan
Помогает определить оптимальное (целевое) значение расхода для конкретного потока. Специфика функционирования системы планирования отличается от предыдущей тем, что система учёта работает как бы постфактум — с информацией по уже имеющимся потокам. Главная цель планирования заключается в обратном — в том, чтобы на основе топологии рассчитать выработку компонентов, необходимых для реализации товарной корзины с максимальной выгодой, с учётом внутренних и внешних факторов (рис. 3).
Для решения задач планирования в системе определяются следующие параметры производства:
- объём и номенклатура сырья и товарных продуктов;
- потребление вспомогательных материалов;
- технологические режимы работы с учётом вида сырья, ремонтов установок и величины потерь;
- переходящие запасы по периодам;
- качество сырья, полуфабрикатов и товарной продукции;
- рецептуры приготовления или смешения товарной продукции;
- технико-экономические показатели работы предприятия в целом.
Система рассчитывает объёмы выпуска продукции в соответствии с экономической составляющей и технологическими ограничениями, исходя из конкретной бизнес-задачи предприятия. Это может быть повышение маржинальной прибыли производства, максимизация объёмов переработки, формирование определённой продуктовой корзины и т. д.
Также система может использоваться для формирования многопериодных планов. В этом случае выполняются задачи распределения и оптимизации объёмов между отдельными периодами. Они определяются технологическими (ремонты, простои) и экономическими ограничениями. В рамках каждого планируемого периода в системе формируется отдельный план по отгрузке.
Таким образом, использование системы оптимального планирования производства предоставляет предприятию возможность решать разнообразные задачи и добиваться измеряемых результатов. Мировой опыт демонстрирует возможность повысить маржинальную прибыль на величину до 112 руб. на 1 тонну сырья при использовании систем подобного класса. А кроме того:
- достичь экономии до 2 млн руб./день только на энергоресурсах;
- минимизировать использование дорогостоящих присадок;
- выполнять обоснование ввода новых производственных объектов;
- оптимизировать поставки сырья;
- сократить временные затраты на выбор оптимальной производственной программы.
Одним из видов исходной информации для корректного и точного планирования является норма потребления топливно-энергетических ресурсов. Она определяется системой Nauka.Energy, которая также контролирует правильный расход энергоресурсов. Именно нормы энергопотребления являются связующим звеном в работе двух систем.
Система энергоэффективности предприятия Nauka.Energy
Выполняет быстрый и точный подбор наиболее предпочтительных режимов работы производственных объектов в целях повышения операционной эффективности предприятия.
Система объединяет в себе четыре компонента, каждый из которых обеспечивает эффективность конкретной составляющей производственного процесса через решение комплексов задач.
- Энергопотребление. Энергоучёт, ведение режимного листа энергопотребления на установке, фиксация абсолютного и удельного энергопотребления, расчёт себестоимости.
- Энергетические базовые линии. Нормирование расходов энергоресурсов, детализация до уровня единиц оборудования.
- Управление технологическим процессом. Контроль соблюдения регламентных норм, применение ключей деблокации СБ и ПАЗ (системы блокировок и противоаварийной защиты).
- Работа оборудования. Анализ функционирования технологических печей.
Совокупное функционирование всех компонентов в системе позволяет предприятию чётко соблюдать политику энергоэффективности. А именно, выполнять технический учёт топливно-энергетических ресурсов, проводить работы по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, а также экспертный мониторинг энергетических показателей производства.
Ситуационно-аналитический центр (САЦ)
Все показатели описанных систем могут быть отражены в ситуационно-аналитическом центре. САЦ представляет собой информационные панели с дашбордами, демонстрирующими все ключевые показатели производства (рис. 4). В режиме 24/7 отображаются плановые и фактические показатели, визуализируется состояние процессов предприятия и технологических объектов, транслируется оценка эффективности их работы и подаётся сигнал в случае приближения к критическим границам.
В результате внедрения САЦ на предприятии становится возможной консолидация данных из различных систем завода и значительно повышается оперативность принятия решений управляющего предприятия. Отпадает необходимость в пересылке отчётов с последующим ожиданием информации, а дочерние и управляющие предприятия могут эффективно коммуницировать и работать в удалённом формате.
Также САЦ позволяет в режиме реального времени создавать другие ситуационно-аналитические центры, географически удалённые от производства.
Система моделирования технологических процессов Nauka.Proxima
Рассмотренные ранее системы учёта и планирования функционируют, опираясь на статистические данные значений входных и выходных параметров технологических установок и блоков. В то же время производственный процесс предполагает возникновение физико-химических изменений внутри объектов. Чтобы дополнительно повысить точность планирования, целесообразно брать в расчёт и физико-химические явления. Для этого в экосистему НПЗ может быть интегрирована система моделирования технологических процессов.
Программная среда системы базируется на математическом ядре, реализующем общие принципы расчётов материальных и тепловых балансов с применением законов термодинамики как для отдельных производственных процессов, так и для установок предприятия.
Основа системы — база данных физико-химических свойств более полутора тысяч индивидуальных химических веществ, их бинарных композиций, а также термодинамические пакеты в виде алгоритмизированных методик расчёта параметров многокомпонентных многофазных смесей.
Основное преимущество внедрения такой системы — усиление эффективности других компонентов цифрового завода. Использование моделей технологических процессов помогает в решении ряда задач:
- нахождение оптимальных параметров режима работы установок в заданных условиях;
- увеличение выпуска продукции;
- повышение качества целевых компонентов;
- расширение возможностей предиктивной аналитики в части показателей производства.
Помимо этого, моделирование технологических процессов может способствовать оптимизации энерго- и ресурсопотребления на производственных объектах.
На примере цифровой экосистемы НПЗ (рис. 6) можно проследить, как взаимная интеграция информационных систем крупного предприятия непрерывного цикла производства позволяет работать с колоссальным объёмом разрозненных данных. Показана модель взаимной интеграции отдельных решений в общий контур, где связи между системами — это потоки данных, а статус состояния и показатели эффективности процессов визуализируются в едином ситуационно-аналитическом центре.
Обработка и анализ информации происходят в режиме реального времени. Это повышает точность учёта, планирования и оценки показателей, тем самым увеличивая эффективность завода.
На сегодняшний день ключевые компоненты цифровой экосистемы предприятия реализованы в виде продуктов от компании NAUKA, которые уже внедрены и успешно используются на НПЗ.
В дополнение отметим, что в основе каждого такого продукта лежат исключительно российские технологии, которые защищают НПЗ от санкционных рисков.
Текст и рисунки предоставлены ООО «Наука»
ntik.ru
office@ntik.ru
тел.: +7 (812) 346-61-49
vk.com/naukaspb
г. Санкт-Петербург, ул. Курчатова, д. 6, к. 4, пом. 2Н, лит. А
г. Санкт-Петербург, ул. Гжатская, д. 21, корп. 2
г. Кириши, площадь Бровко, д. 2
