Цифровая АЭС — это уже не фантастика

Атомная энергетика, несмотря на свой консерватизм, не сможет остаться в стороне от всеобщей цифровизации. Своим взглядом на то, каким будет мирный атом «в цифре», с «Атомным экспертом» поделился руководитель Центра компетенций по энергетике и ЖКХ SAP СНГ Константин Кудашев.

Всего 15 лет назад не у каждого из нас был мобильный телефон, некоторые регулярно посещали интернет-кафе. Электросчетчик, подключенный к Интернету, невозможно было себе представить. Десять лет назад только половина из нас пользовалась ноутбуками. Одна треть имела доступ к Интернету. Только 3% использовали смартфоны, и еще никто не хранил и не обрабатывал данные в облаке.

Повседневная жизнь, быт и работа сегодня выглядят совсем по-другому. По дорогам ездят электромобили и электробусы, в новых домах устанавливают «умные» счетчики электричества, в офисах появляются интеллектуальные энергосберегающие системы освещения. Одним словом, несмотря на свою консервативность, энергетика меняется вместе со всем миром.

Наша планета постепенно переходит к цифровой экономике; это означает, что потребность в электроэнергии, природном газе и воде возрастет. Спрос на чистую энергию и надежное энергоснабжение также возрастет. По данным Международного энергетического агентства, до 2050 года спрос на энергию в мировом масштабе вырастет на 151%, и это при базовом сценарии развития экономики и с учетом развития энергосбережения.

И среди производителей энергии, и среди ее потребителей сформируется новая культура энергосбережения с соответствующей технологической поддержкой. По прогнозу McKinsey, к 2035 году эффективность использования энергии может увеличиться на 43%, а при быстром развитии технологий -на 70%. За счет этого мир откажется от 100 млн тераджоулей избыточной энергии, сэкономив от $ 600 млрд до $ 1,2 трлн.

Как это отразится на энергорынке и его игроках? Не появится ли энергетический Uber или Google, который перевернет консервативную индустрию за пару лет? Традиционные бизнес-модели, ориентированные на генерирующие и сетевые активы, уже начинают терять актуальность. Рынок меняется все быстрее, децентрализуется, опровергая прогнозы роста спроса и предложения.

В новой экономике уже формируется цифровая энергетическая сеть, или Интернет энергорынка. Все участники этой сети — традиционные энергетические компании, потребители и новые нишевые игроки — используют высокие технологии для прогнозирования спроса и предложения электроэнергии в реальном времени, эксплуатации интеллектуальных сетей и инновационного взаимодействия с потребителями. Какие же технологии применимы в атомной отрасли? (См. справку.)

Каждая из этих семи технологий имеет свои «поправки» в части безопасности на АЭС и длительности ее жизненного цикла. Как эти технологии изменят процесс работы на АЭС, рынок труда, производство и сбыт?

Цифровая АЭС всегда имеет точные данные о состоянии всех активов и работе оборудования. По данным Harbor Research, к 2020 году в цепочке производства энергии будет применяться более 7 млрд устройств, подключенных к Интернету. Постоянный мониторинг данных, которые они фиксируют, изменит многие повседневные рабочие процессы, в том числе на АЭС.

Точный учет позволит управлять производительностью труда на новом уровне. Детальные сведения о производстве удешевят полную приведенную стоимость электроэнергии, создадут возможности для планирования загрузки персонала и увеличения отдачи от инвестиций. Ремонт оборудования будет происходить не только согласно установленным нормативам и требованиям государства, но и на основе предиктивной аналитики данных, полученных с сенсоров и датчиков.

В цифровом атоме возрастает роль инженера. По прогнозам Atos, в ближайшие 25 лет атому потребуется 1,75 млн новых инженерных кадров. Естественно, среди них будет множество специалистов и по существующим ИТ-системам, например ERP, и по тем технологиям, которые сегодня только внедряются: Интернету вещей, 3D-печати, большим данным. Также сформируется рынок труда специалистов по кибербезопасности атомной индустрии и критически важных инфраструктур.

И главное — цифровая АЭС получит все признаки современного динамичного бизнеса. Аналитика даст подсказки по изменению бизнес-модели, по сокращению затрат и новым источникам прибыли. Так что со временем к строительству АЭС, генерации и производству топлива добавятся достаточно далекие от атома продукты и сервисы. Что, если в 2050 году каждая АЭС будет продавать облачные ИТ-сервисы для бизнеса на базе собственных дата-центров?

В цифровой экономике географические границы постепенно будут стираться, и технологически продвинутым игрокам атомного рынка станет намного проще выходить на мировой рынок. Их бизнес будет развиваться не только за счет строительства АЭС за рубежом в партнерстве с местными властями, но и за счет таких сервисов, как реконструкция и обслуживание электростанций.

«Взлетная полоса» для цифрового атома

В каждой стране и на каждой АЭС есть своя культура управления и технологий. В плане автоматизации одни предприятия продвинулись больше, другие меньше. Каждой АЭС предстоит пережить цифровую трансформацию — переосмысление рабочих процессов, бизнес-модели, коммуникаций с помощью новых технологий. Какие шаги необходимо сделать уже сегодня? С чего должна начаться трансформация?

В течение жизненного цикла объекта, то есть при проектировании, строительстве, эксплуатации, модернизации, выводе из эксплуатации, с АЭС работает множество поставщиков и партнеров. Работа с каждым из них подробно документируется, что постепенно формирует огромные массивы данных.

При традиционном подходе (согласованиях по телефону, электронной почте, обмене бумажными документами) это приводит к существенным задержкам, многочисленным итерациям, отрыву от реальных работ и сроков, росту затрат. Поэтому каждой компании важно уже сегодня построить систему оперативного обмена достоверной информацией на всем протяжении взаимосвязанных цепочек бизнес-процессов.

В области коммуникаций необходимо добиться целостности инженерной и коммерческой информации в условиях постоянных изменений. Все участники процесса должны общаться в единых терминах. Если в одной системе информация обновлена, то все участники процесса должны узнавать об этом в тот же момент. Почта теряется, бумага — еще чаще; только электронное взаимодействие может обеспечить необходимую целостность.

Цифровая модель АЭС‑2020

Мир находится на пороге четвертой индустриальной революции. Некоторые компании ограничиваются экспериментами в области данных и Интернета вещей, другие уже используют все преимущества достигнутого уровня информатизации как базу для предстоящей цифровой трансформации.

«Мостом» между сегодняшним днем и цифровым завтра становятся текущие ИТ-решения. Массивы данных из учетных систем, CAD, АСУ ТП, полученные в реальном времени, должны оперативно обрабатываться в аналитических системах. И наоборот, рекомендации на основе аналитики должны быстро отражаться на рабочем процессе.

Все описанные выше изменения готовят переход АЭС к современному управлению на основе концепции Facility Lifecycle Management (FLM) — управление жизненным циклом электростанции, то есть комплексом взаимосвязанных процессов от ее проектирования до вывода из эксплуатации с преемственностью данных на всех этапах. По сути, этот подход позволяет построить цифровую 3D-модель АЭС.

Эта концепция позволяет управлять процессами жизненного цикла АЭС от замысла до ее вывода из эксплуатации в тесной интеграции со множеством организаций (проектировщиками, госорганами, заказчиками, подрядчиками, поставщиками, клиентами), которым необходимо оперативно обмениваться большими массивами данных.

Рис. 1. Элементы цифровой энергетической сети

Технически концепция FLM реализуется в решениях для 3D-визуализации, управления нормативно-справочной информацией, капитального строительства и эксплуатации, интеграции с системами проектирования и календарно-сетевого планирования и множеством вспомогательных систем. Примеры в линейке SAP: SAP S/4HANA Enterprise Management как ядро FLM, SAP Capital Project Management, SAP Product Lifecycle Management, SAP Visual Enterprise, SAP Enterprise Asset Management, SAP Mobily Platform.

Учетные системы в цифровой АЭС интегрированы с системами проектирования, чтобы генерировать цифровую инженерную информацию. Благодаря этому 3D-модель АЭС объединяет все источники данных, от CAD и инструментов создания документов до систем бизнес-уровня. Цифровая инженерная информация повышает операционную эффективность активов, а в ходе жизненного цикла она обогащается и трансформируется соответственно каждому этапу.

На этапе проектирования 3D-модель АЭС обогащается графиком проектно-изыскательских работ, проектной и рабочей документацией, сметной стоимостью. На этапе строительства — графиками строительно-монтажных работ, закупки оборудования и материалов, информацией о заключенных договорах, о привлечении собственных ресурсов, графиками освоения и финансирования, исполнительной и эксплуатационной документацией.

Закупать новые материалы и оборудование для строящейся АЭС предстоит в привязке к 3D-модели каждого этажа и помещения.

На этапе эксплуатации цифровая модель АЭС дополняется графиками ремонтов и технического обслуживания, техническими картами, данными, полученными с датчиков и при выполнении обходов, плановой и фактической стоимостью эксплуатации и модернизации актива, а также данными об изменении структуры самого актива.

Таким образом, в системе управления жизненным циклом актива объединяются потоки информации из неструктурированных данных, например, из документов и чертежей, и структурированных, таких как 3D-проекты, бизнес-системы, порталы, информационные сети, датчики, данные из систем технологического уровня. В системе аккумулируются все данные об АЭС, и пользователь всегда может обратиться к первоисточнику.

Итак, на цифровой АЭС образца 2020 года будет использоваться целый комплекс новых технологий, главная из которых — управление полным жизненным циклом электростанции. К 2050 году атомные станции будут развиваться и работать совсем в другом мире. К этому времени благодаря новым технологиям будут решены многие проблемы, например, 1,3 млрд жителей самых бедных стран планеты наконец получат доступ к электроэнергии.