По цифровой зрелости металлургия отстает от других секторов на 40%, подсчитали в BCG. Тем не менее, лидеры отрасли достигают хороших результатов. Рассказываем об успешных примерах внедрения технологий
Цифровая фабрика «Норникеля»: круиз-контроль и наблюдение за пеной
Цифровые решения на предприятиях «Норникеля» собраны в единую концепцию под названием «Цифровая фабрика». Руководитель проектов Центра инновационного развития компании Антон Абраров рассказывает, что его команда провела системный аудит и нашла точки приложения для технологии машинного обучения с элементами ИИ.
По его словам, стандартная производственная цепочка идет от геологии к добыче. Затем происходит обогащение руды. Она измельчается, превращается в порошок, смешивается с водой и реагентами — получается пульпа. Из пульпы методом флотации получают концентрат. А дальше путем плавки, электролиза и других операций — получается готовая продукция. После чего ее доставляют клиентам по морю.
Абраров отмечает, что при внедрении цифровых технологий использовались три критерия: экономическая эффективность, качество доступных данных и масштабируемость. «Исходя из этих критериев мы пришли к выводу, что имеет смысл сфокусироваться на стадии обогащения», — говорит он.
Цифровые проекты на предприятиях «Норникеля» делятся на три типа:
Системы по автоматизации обогащения руды, которые можно сравнить с круиз-контролем на автомобиле. У технолога, управляющего своим отрезком производственного процесса, появилась кнопка «круиз-контроля». Он нажимает ее в определенный момент, и система начинает контролировать часть технологического процесса. При этом технолог может вмешаться, не выключая систему. Систему внедрили во второй половине 2020 года.
Системы машинного зрения. Это видеокамера, которая в режиме реального времени может отслеживать размер руды или наблюдать за пеной (процесс флотации напрямую связан с пенообразованием). Машинное зрение помогает управлять технологическим процессом.
Моделирование поведения руды в мельницах. Человек не может заглянуть внутрь этих мельниц, соответственно, нужно смоделировать, как материал ведет себя внутри. «Норникель» планирует внедрить технологию в будущем.
Абраров отмечает, что внедрение технологий — это непрерывный процесс. Примерно раз в полгода появляются обновления, расширяется пул инициатив. Корректировать планы из-за санкций компании не пришлось: серверы и железо есть в запасе, а используемое программное обеспечение в основном — open-source.
Антон Абраров:
«Внедрение системы круиз-контроля на одном участке управления процессом коллективной флотации в 2021 году дало эффект в размере не менее $7 млн на показатель EBITDA компании. Потенциал от реализации всех проектов оценивается в десятки миллионов долларов. По большей части экономический эффект достигается за счет снижения влияния человеческого фактора на производстве и более плавного управления технологическим процессом. Это важно в таком инерционном процессе, как флотация. Если говорить про системы машинного зрения, то там эффект оценить сложнее. Но датчики машинного зрения помогают управлять технологическим процессом».
«Полюс»: цифровое ядро и обогащение данных
Золотодобывающая компания «Полюс» начала внедрять цифровые технологии в 2017 году. От их применения компания ожидает повышения эффективности процессов и рост уровня безопасности производства.
«На первом этапе мы в большей степени сфокусировались на создании «цифрового ядра». Обеспечили базовую автоматизацию, позволяющую накапливать большие объемы данных», — рассказывает директор департамента развития бизнес-процессов компании Денис Ерофеев.
Сейчас «Полюс» извлекает ценность из накопленных данных с помощью глубокого анализа и цифровых инструментов тонкой настройки технологических и бизнес-процессов.
Наибольший интерес у компании вызывают технологии цифровых двойников и советчиков, фото- и видеоаналитика. Кроме того, компания продолжает активно развивать системы управления производственными процессами — АСУ ТП и АСУ ГТК, MES.
Директор департамента развития бизнес-процессов «Полюса» Денис Ерофеев:
«Большинство подобных решений сейчас находятся в стадии внедрения или обеспечения приживаемости, поэтому о конкретных цифрах говорить пока рано. Но мы ожидаем измеримых экономических эффектов в среднесрочной перспективе. Как в части сокращения затрат, так и в части увеличения производственных показателей от применения, например, цифровых советчиков в технологических процессах».
Введение санкций не остановило цифровизацию компании. Но в отдельных случаях она столкнулась с необходимостью изменения архитектурных решений: переходила на open-source ПО или искала отечественных вендоров. Но в целом IT-стратегия и так была ориентирована на развитие внутренних компетенций и продуктов, подчеркивают в «Полюсе».
«Северсталь»: глубокое обучение и цифровые советчики
Цифровизация производства на предприятиях «Северстали» началась в 2017 году. Среди наиболее востребованных ИИ-решений — автоматизация принятия решений на основе данных и предыдущего опыта управления процессом.
«Это своего рода «оцифрованное» мнение эксперта — оператора, который контролировал агрегат ранее. Для реализации проектов мы подбираем участки, где сейчас решение принимается человеком, при этом есть достаточное количество данных, чтобы доверить процесс машинному интеллекту», — поясняют в компании.
За несколько лет «Северсталь» внедрила более 40 цифровых решений. Например, система на основе ИИ-технологии reinforcement learning (глубокого обучения с подкреплением) на одном из агрегатов повысила его производительность на 6,5%. Это примерно 100 тыс. т дополнительного металла в год. А применение моделей на основе экспертных правил, физического моделирования, машинного обучения и моделей регулирования с обратной связью подняли производительность другого агрегата на 3,4%. Экономический эффект данного решения — более ₽100 млн.
В «Северстали» рассказывают, что за последние несколько лет компания увеличила долю отечественного ПО на ключевых предприятиях, делая акцент на инженерных, конструкторских, оптимизационных решениях.
«Мы надеемся, что интеллектуального потенциала у российского бизнеса будет достаточно для того, чтобы обеспечивать поддержку процессов и избежать технологического отставания в будущем», — комментируют представители компании.
Цифровая зрелость в горной добыче и металлургии
Согласно исследованию BCG, опубликованному в феврале 2021 года, уровень цифровой зрелости горнодобывающего и металлургического сектора в мире отстает от сопоставимых отраслей на 30–40%. Тем не менее, некоторым компаниям удается достичь существенного прогресса с помощью цифровых технологий. Например, увеличить объемы добычи на 10–20%, повысить производительность служб снабжения на 50%, сократить выбросы вредных веществ на 15–30%.
ТМК: помощник сталевара и цифровые близнецы
«Трубная металлургическая компания» с помощью цифровых решений увеличивает скорость и гибкость процессов изготовления трубной заготовки.
В компании сообщили, что на Первоуральском новотрубном заводе в электросталеплавильном цехе «Железный Озон 32» внедрили «Алгоритм помощи сталевару». Решение основано на возможностях ИИ, который учитывает предыдущий опыт выплавки стали, дает прогноз и рекомендации. Например, советует объем и состав шлакообразующих и ферроматериалов для достижения заданных показателей химического состава стали.
Сейчас разработчики развивают продукт, добавляют новый функционал и внедряют аналогичные инструменты во всех электросталеплавильных цехах ТМК. Ожидаемый экономический эффект — более ₽1 млрд.
Кроме того, на Северском трубном заводе ТМК пилотирует проект по созданию цифрового двойника производства бесшовных стальных труб с рекомендательной системой принятия решений. В проекте участвуют стартапы, которые разработали системы компьютерного зрения, инструменты для обработки больших данных, специальное ПО, модули предиктивной и прескриптивной аналитики. В частности, компьютерное зрение определяет дефекты изделий, инструментов и оборудования размером менее миллиметра при температуре до 1 000°C и в постоянном движении. Все эти технологии собраны в единое готовое комплексное решение.
Ранее благодаря внедрению цифровых близнецов компания уже сэкономила около ₽500 млн. Простои оборудования при этом снизились на 1–2%.
Текст
Марат Селезнев
Фото: Unsplash
