Что нужно знать о цифровизации промышленности

Цифровая трансформация — это без преувеличения магистральное направление технологического развития промышленности. Современное промышленное производство использует цифровые и компьютерные технологии во всех аспектах своей работы. Практически все процессы, от непосредственного контроля и управления технологическим процессом до бизнес-планирования и документооборота, осуществляются в настоящее время с применением цифровых данных и цифровой инфраструктуры.

Несмотря на это, процесс цифровой трансформации еще находится на ранней стадии. Как показало исследование McKinsey Global Institute, степень адаптации цифровых технологий с точки зрения реализации их бизнес-потенциала оценивается примерно в 20% от возможного по состоянию на 2018 г., причем в промышленности эти показатели ниже, чем по экономике в целом. При этом общий рост бизнеса, обусловленный цифровой трансформацией, может составлять более $13 трлн.

Ведущие промышленные предприятия, так называемые компании «верхнего квартиля», значительно превосходят конкурирующие компании, имеющие средние значения индексов — метрик, по которым ведется оценка состояния предприятия. Это прослеживается по всем индексам, как в части эффективности производства, так и в части надежности и безопасности. Так, в нефтепереработке компании «верхнего квартиля» показывают на 4% большую эксплуатационную готовность и на 10% большую производительность оборудования, на 20% меньшие эксплуатационные затраты и втрое меньшее количество инцидентов в сравнении со средними значениями. Аналогично в нефтегазодобыче: компании «первого квартиля» имеют на 8% большую эксплуатационную готовность, на 40% меньшие эксплуатационные затраты и вдвое меньшее количество инцидентов.

В значительной мере эти результаты обусловлены автоматизацией, внедрением цифровых технологий и связанных с ними бизнес-процессов. Таким образом, цифровая трансформация оказывает влияние на все метрики предприятия: экономическую эффективность производства (производительность, эксплуатационные затраты), надежность (эксплуатационная готовность), безопасность (количество инцидентов), соответствие законодательным нормам по экологии и т.д.

Цифровая трансформация позволяет решать на новом уровне непрерывно усложняющиеся задачи, стоящие перед промышленными предприятиями.

В настоящее время в целом решена задача автоматизации управления технологическими процессами с использованием цифровых АСУТП. Они позволяют вести управление процессами в замкнутом контуре по предопределенным алгоритмам, реализовывать оптимальные стратегии управления с применением систем усовершенствованного управления и автоматически выполнять последовательности операций (например, пуск и останов оборудования, или исполнение рецептур многостадийных периодических процессах).

В отличие от автоматизации технологического процесса, задачи управления производством в массе своей не автоматизированы. В перечень задач управления производством входят, например, подготовка и контроль выполнения производственных планов, задачи оптимизации и контроля производственных режимов, задачи контроля состояния и эффективности промышленных активов и основного оборудования, вопросы безопасности и надежности оборудования, вопросы безопасности персонала, контроля выбросов и множество других.

В настоящее время перечисленные задачи решаются за счет рутинной работы сотрудников предприятия с использованием различного независимого программного обеспечения. Это связано с разнообразием таких задач, недостаточным внедрением систем, позволяющих автоматизировать их выполнение, неполнотой исходных данных для работы таких систем, а также неполной интегрированностью существующего программного обеспечения между собой.

Рассматривая их по аналогии с задачами автоматизации технологических процессов, можно утверждать, что большая часть задач управления производством выполняется в ручном режиме, а не в замкнутом контуре.

Цифровая трансформация позволит «замкнуть» этот контур и обеспечить выполнение таких задач в автоматизированном режиме. Имея всю полноту данных о производстве в реальном времени и в архиве истории, сотрудники предприятия будут применять аналитические приложения (как общецелевые, так и специализированные), для выработки решений и их исполнения. В этих целях могут быть подключены отраслевые эксперты, у которых также будет доступ к необходимой информации. Контроль выполняемых решений осуществляется на основании данных реального времени, автоматически полученных из АСУТП и других источников данных.

Другая группа задач, где цифровая трансформация может существенно изменить сложившуюся практику работы — это задачи, непосредственно подразумевающие работу в опасных зонах предприятия и на удаленных объектах. К таким задачам относятся обходы полевых операторов, контроль состояния оборудования, техническое обслуживание и ремонт оборудования и КИП и т.д. Новые подходы позволят не только получить доступ к информации, ранее недоступной для сотрудников, находящихся в опасных зонах, но и сократить количество выходов в такие зоны.

Цифровая трансформация, таким образом, существенно повлияет на рабочие места в промышленности, сокращая количество работ, производящихся в опасных зонах, и избавляя сотрудников предприятия от большого объема рутинных занятий, что позволит им сосредоточиться на задачах, связанных с повышением эффективности, безопасности и надежности производства.

В настоящее время большая часть данных и документов предприятия хранится в виде файлов и цифровых данных. Перевод данных, ранее предоставлявшихся на бумажных носителях, в цифровую форму без изменения вида и содержания данных и документов известен как оцифровка. На этом этапе не происходит никаких изменений в существующих бизнес-процессах.

По мере внедрения технологий предприятия получают все большее количество данных в цифровой форме. В конечном счете становится возможным создание полного описания предприятия в цифровом виде — цифровой копии (цифрового двойника). Процесс внедрения цифровых технологий для создания такой цифровой копии называется цифровизацией. Цифровая копия создается для всех стадий жизненного цикла производства, от проектирования до эксплуатации и ремонта. Существующие бизнес-процессы автоматизируются и ускоряются с применением данных цифровой копии производства вместо документов, а также программного обеспечения.

По мере того, как цифровая копия становится все более точной и полной, разрабатываются и внедряются новые эффективные бизнес-процессы, которые заменяют старые.

Цифровой трансформацией называется, таким образом, весь процесс от перевода измерений и документов в цифровую форму до создания новых бизнес-процессов, полностью опирающихся на данные цифровой копии и программное обеспечение, обеспечивающее ее актуальность. Цифровая трансформация затрагивает все области деятельности предприятия и поэтому должна осуществляться постепенно.

Основой для цифровой трансформации являются компьютерные технологии и цифровые средства измерения. Цифровые средства измерения и АСУТП внедряются в промышленности на протяжении десятилетий, цифровые шины и промышленный Ethernet — более 20 лет, а беспроводные сети — более 10 лет. Компьютерные технологии в промышленности прошли путь от изолированных «островов» сетей АСУТП и офисных компьютеров до многоуровневых географически распределенных корпоративных сетей со средствами контроля доступа и информационной безопасности. За счет развития «облачных» технологий и дата-центров снимается проблема ограниченного количества сохраняемых данных и вычислительных мощностей.

Это дает возможность масштабной технологической трансформации производств, которая часто называется в литературе четвертой промышленной революцией, или Индустрия 4.0. К технологиям Индустрии 4.0 относят, по меньшей мере:

Цифровая трансформация является длительным процессом, и для того, чтобы она приносила плоды с первых же шагов, необходимо заранее создать «дорожную карту», в соответствии с которой будут разрабатываться планы по внедрению технологий и изменениям рабочих процессов в организации. Эта дорожная карта должна создаваться совместно специалистами различных отделов организации. В особенности важно участие отдела информационных технологий, который играет решающую роль в определении архитектуры решения, а в дальнейшем будет отвечать за совместную работу внедренных систем и программ.

«Тем не менее, как говорят многие заказчики, легче сказать, чем сделать. Множество из них указывают, что решение организационных вопросов является одним из самых значительных препятствий на пути цифровой трансформации. В недавнем опросе Emerson практически две трети опрошенных директоров по цифровым технологиям и технических директоров назвали «различные представления о работе с бизнесом» основным препятствием для слаженной работы ИТ-служб и производственных подразделений. При этом почти 80% респондентов отметили, что сотрудничество этих двух направлений крайне необходимо для успешной цифровой трансформации.

И ИТ-службы, и производственные подразделения ответственны за безопасность и высокую эффективность работы. ИТ-специалисты в рамках бизнес-приложений работают с более масштабными информационными системами и поддерживают среду корпоративной обработки данных. Будь то офисы или промышленные площадки, такие как электростанции или морские платформы, служба IТ занимается вопросами функционала и безопасности, поддерживая безотказную работу систем. Это мастера стандартов и масштабирования», — считает Питер Зорнио, директор по технологиям, Emerson Automation Solutions.

При создании дорожной карты цифровой трансформации следует проанализировать и оценить следующие факторы:

В соответствии с методологией, которую компания «Эмерсон» применяет при создании дорожной карты, все инициативы проходят путь из нескольких этапов:

Инициативы, продукты и решения, в свою очередь, классифицируются по направлениям:

Классификация инициатив, продуктов и решений

Классификация инициатив по направлениям, определение последовательности реализации каждой из идей и их взаимообусловленность позволяют разработать дорожную карту цифровой трансформации, а концентрация на определении ожидаемых бизнес-результатов позволяет расставить приоритеты при внедрении решений и технологий в процессе цифровой трансформации.

К примеру, приоритет должен отдаваться проектам, сравнительно простым в пилотном внедрении и легко масштабируемым в дальнейшем; проектам, использующим сложившуюся инфраструктуру предприятия и дополняющим ее возможности. Практика также показывает, что параллельное внедрение нескольких пилотных проектов дает больший эффект, чем масштабное внедрение только одной технологии. Успешное внедрение технологий должно сочетаться с изменением рабочих процессов и производственной культуры. В этом случае предприятия могут получить максимально полный эффект от изменений, связанных с цифровой трансформацией.

Хотите оперативно узнавать о выходе других полезных материалов на сайте "ГИС-Профи"?
Подписывайтесь на нашу страницу в Facebook.
Ставьте отметку "Нравится", и актуальная информация о важнейших событиях в энергетике России и мира появится в Вашей личной новостной ленте в социальной сети.