Тренды автоматизации в нефтегазовой отрасли

В связи с падением цен на нефть мир в  последние  годы радикально изменился. Острый дефицит капитала, повышенные требования к рентабельности проектов и их безопасности, нехватка квалифицированного персонала. Чтобы выжить в изменившихся условиях, нефтегазовые компании вынуждены по-новому строить свою деятельность. В том числе, осваивать современные средства автоматизации. Тенденции, о которых пойдет  речь в данной статье, вполне справедливы и для российской реальности.  

По наблюдению специалистов компании Honewell, российский рынок автоматизированных систем управления в нефтегазовой отрасли развивается в соответствии с общемировыми трендами. Конечно, локальный рынок имеет определенную специфику, в том числе климатическую, однако о каком-то «особом пути» или выраженном отставании говорить не приходится. На российских месторождениях и нефтегазоперерабатывающих объектах уже сегодня используются передовые программные продукты и оборудование, есть заинтересованность в новинках.

Мы выделили основные тренды, характерные для рынка автоматизации нефтегазовой отрасли в мире. Проиллюстрировать их  примерами  помогли эксперты компании Honeywell.

1. Новая индустриальная революция и промышленный интернет вещей

Раньше АСУ ТП и интернет развивались в параллельных вселенных. Но в какой-то момент возникла идея применить принцип всемирной паутины к миру физических объектов, а потом — и к производству. Так появился промышленный интернет вещей. И сегодня практически все крупные компании, работающие на рынке промышленной автоматизации, присматриваются к новой философии, предлагают своим клиентам те или иные интеллектуальные решения.

Интернет вещей (Internet of Things или IoT) предполагает, что каждый объект («вещь») оснащен встроенной технологией, позволяющей ему взаимодействовать с другими объектами. Переход к IoT называют также промышленной революцией 4.0.

Предпосылки к внедрению IoT на производстве складывались давно. Интересно, что к первому этапу новой индустриальной революции нефтегазовая отрасль готова куда больше, нежели машиностроительная или, к примеру,  приборостроительная. Дело в том, что сложные, непрерывные производства (в частности, нефтепереработка и нефтехимия), оснащенные распределенными системами управления, уже сейчас собирают и обрабатывают огромные потоки данных. В то время как, к примеру, на большинстве металлообрабатывающих или сборочных производств отдельные станки не связаны между собой, а люди, работающие на разных переделах, ничего не знают о действиях друг друга.

А вот второй этап новой индустриальной революции станет радикальным новшеством для всех. Это будет переход к т.н. «умному миру» (Smart World). На этой стадии между собой будут взаимодействовать не только элементы одного производства, но и мощности третьих компаний — подрядчиков, поставщиков, клиентов. Второй шаг в корне изменит текущий экономический уклад во всем мире. Но пока это все же вопрос перспективы, в отличие от IoT, который де-факто уже становится реальностью для многих нефтегазовых компаний, даже если сам термин «интернет вещей» пока не звучит.

На практике IoT означает, что все элементы производства, вплоть до задвижек, становятся интеллектуальными. Чтобы обеспечить взаимодействие большого количества устройств между собой, необходим единый язык, на котором они смогут общаться. На роль такого средства, обеспечивающего легкое взаимодействие объектов, включенных в системы автоматизации, эксперты Honeywell прочат унифицированную архитектуру семейства программных средств OPC — OPC UA.

Для бизнеса переход к миру, где максимум вещей подключено к сети, будет связан с увеличением объемов производства, повышением надежности, оптимизацией расходов и сокращением времени простоев. К примеру, на среднестатистическом НПЗ интернет вещей позволит повысить выпуск продукции на 3-5 %. Также новая технология даст более высокий уровень защищенности опасных производственных объектов — за счет постоянного контроля огромного множества технологических параметров.

2. Облачные технологии

Эксперты убеждены, что скоро не останется проектов автоматизации, которые бы реализовывались без привлечения облачных решений. Наличие удаленного сервера позволяет конечному пользователю существенно экономить на поддержке различных программных продуктов, избавляет от необходимости поддерживать работу собственных серверов на каждой промышленной площадке. При этом клиент всегда имеет самую свежую версию программного продукта.

«Облака» открывают практически неограниченные возможности для хранения данных и вычислительную мощность.

3. Мобильные приложения для промышленного применения

В последние два года возможность подключить мобильные устройства в систему автоматизации для многих заказчиков стала неотъемлемым требованием. Причем смартфоны и планшеты используются не только для того, чтобы ускорить коммуникацию между сотрудниками.

К примеру, мобильное приложение Pulse — часть решения DynAMo Alarm Management Solution — позволяет оперативно и эффективно контролировать состояние производственных процессов. В случае какого-то происшествия, система направит уведомления ответственным специалистам, учитывая специфику их должности.  При необходимости сотрудник сможет детально проследить тренд — что предшествовало данному событию, какие последствия подобные происшествия имели в прошлом.

Очевидно, что в будущем мобильность будет еще более значима для контроля производственных процессов и общения специалистов одной компании между собой.

4. Близкое далёко

В современном мире расстояния стираются.  Появляются все новые и новые продукты, обеспечивающие почти зримое присутствие опытных экспертов на удаленных объектах. Чтобы решить проблему, возникшую на морской платформе, специалисту больше не нужно покидать уютный офис в столице. Современные ИТ-платформы позволяют совещаться, задавать вопросы коллегам, подключать новые источники информации и  знаний, а также в режиме отображения видеть панель оператора, управляющего процессом на объекте. Это исключает игру «в глухие телефончики» и гарантирует достоверность данных.
В линейке Honeywell для совместной работы территориально удаленных специалистов  присутствует продукт Collaboration Station.

5. Управлять не техпроцессом, а прибылью

Требования к квалификации операторов АСУ ТП постоянно растут. Сегодня считается, что оператор должен не только контролировать безопасность и стабильность протекания процесса, но и наблюдать динамику прибыли. Работает ли установка на полную мощность? Сколько энергоресурсов потребляет в текущий момент? Нет ли перерасхода сырья? Как влияют параметры внешней среды на особенности процесса?  

В идеале оператор должен владеть этой и другой информацией, влияющей на эффективность бизнеса. Но поток поступающих данных не должен превращаться в лавину. Оператору необходим инструмент, позволяющий быстро анализировать информацию и выдавать ее в удобном для восприятия формате. Только так человек сможет быстро ориентироваться в ситуации и принимать правильные решения, избегая лишних стрессов.

Панель оператора Experion Orion Console — один из продуктов, позволяющих оператору лучше управлять производственными мощностями в целях увеличения прибыли.

6. Вывести обучение операторов на новый уровень

Повышенные требования к квалификации оперативного персонала, заставляют задуматься о совершенно новых методах их подготовки. В большинстве стран остро стоит проблема старения инженерных кадров. Молодежь, как правило, не заинтересована в работе на производстве, а если и заинтересована, то рядом не всегда есть квалифицированные наставники, готовые поделиться своим опытом. Возникает вопрос: как научить работника пользоваться принципиально новой системой автоматизации? Применение любимых в народе «метода тыка» и «метода проб и ошибок» вряд ли устроит серьезных игроков нефтегазового рынка…

На помощь приходит программное обеспечение для имитационного моделирования. Современные программные пакеты (к примеру, UniSim) позволяют создавать учебные курсы, включающие 3D-модели действующего или еще строящегося объекта. Оператор получает задания и выполняет их  в виртуальном пространстве. С помощью джойстика игровой приставки он может перемещаться по заводу или месторождению, словно решая квест, и по ходу дела отрабатывая навыки, которые пригодятся в будущей работе. Одним словом, рай для геймеров и эффективные сотрудники для работодателя.

Также сегодня появляются программы, позволяющие совершить виртуальный тур по производственной площадке по аналогии с сервисами Google-карт.

7. Эволюционное развитие систем автоматизации

Все реже производители систем управления ориентируются на принцип «всё или ничего». Дело в том, что платформы, рассчитанные только на объекты, построенные «с нуля», будут не интересны большей части рынка. Редкая компания согласится «выкинуть» все имеющееся оборудование АСУ ТП и начать жизнь с чистого листа. Зато решения, позволяющие развивать уже существующие системы автоматизации, дотягивая их до современного уровня, куда более востребованы.

Производители придумывают способы постепенной и безболезненной миграции на новые системы управления. Создают оборудование, которое легко интегрировать с решениями конкурентов. В идеале переход на более продвинутые версии системы управления должен происходить без остановки техпроцессов и переобучения персонала.

8. Высокая скорость и оптимальная стоимость проектирования

Главные требования клиентов к проектированию АСУ ТП — высокая скорость и минимум  затрат. Тем не менее, по данным экспертов, порядка двух третьих новых проектов превышают бюджет, причем в среднем расходуется на 59 % больше, чем планировалось.  При  этом три объекта из четырех запускаются позднее запланированной даты.

Чтобы сократить сроки проектирования, необходимо перейти от последовательного — к параллельному выполнению ряда операций. К примеру, предложенная Honeywell концепция LEAP меняет представления о том, как должны осуществляться проекты по автоматизации. Методология  предполагает разделение физического проектирования от функциональной структуры, сокращение зависимости задач, использование типового проектирования и возможность осуществлять инженерно-технические работы в любой точке планеты. По оценкам Honeywell, с точки зрения общей стоимости проекта автоматизации LEAP обеспечивает экономию капитала до 30%, преимущества этой концепции выходят за рамки сферы автоматизации в масштабах всего проекта.

Другой способ сократить сроки и стоимость проектирования — использование модульной архитектуры, готовых протестированных библиотек и т.д. На самом деле многие объекты достаточно похожи между собой, поэтому до 40 % проекта может содержаться в готовом шаблоне. Конечно, подход не революционный — еще советские проектные институты зачастую использовали альбомы типовых проектных решений для различных гражданских объектов. Просто теперь применение шаблонов становится все более популярным в проектировании АСУ ТП.

9. В фокусе внимания — кибербезопасность

Открытые протоколы, удобство взаимодействия удаленных пользователей, промышленный интернет вещей — вне всяких сомнений большое благо. Но есть у прогресса и обратная сторона — растет количество угроз в киберпространстве. Не случайно, обеспечение информационной безопасности объектов ТЭК сегодня имеет не меньшее значение, чем обеспечение безопасности физической. Хакерские атаки на нефтеперерабатывающие комплексы — уже реальность. Преступники находят возможность получить  прямой доступ к АСУ ТП предприятий. В США до 48 % кибератак приходятся на промышленные предприятия. Многие крупные компании подвергаются им ежедневно.

Мотивы преступлений могут быть разными — устранение конкурентов, месть уволенного работника, соревнование с другими хакерами. Но чаще всего речь идет о шантаже с целью получения крупных денежных сумм. Злоумышленники могут зашифровать данные и попросить деньги за дешифровку. Хакерские атаки сейчас существуют даже как платный сервис, который может заказать через интернет любой желающий.

В этой ситуации производители оборудования встраивают защищенные каналы передачи данных в используемые протоколы. Нормой становятся краш-тесты программных продуктов на устойчивость к хакерским атакам. Серьезные заказчики АСУ ТП не экономят на комплексных инструментах и мероприятиях по кибербезопасности, проводят аудиты, позволяющие оценить уязвимость системы автоматизации.
Для обеспечения кибербезопасности важно уделять внимание обучению персонала и созданию эффективных правил, удобных в повседневной работе (в противном случае правила начнут нарушать собственные работники).

Пока самая распространенная защита любой корпоративной системы — антивирусная программа. Но это реактивный подход. Специалисты уверены, что пришло время применять также и проактивную защиту от кибератак. Это значит, что необходим постоянный мониторинг ситуации; важно измерять риски и управлять ими.
В 2015 году Honeywell вывела на рынок продукт под названием Industrial Cyber Security Risk Manager. Это первое решение для проактивного мониторинга, оценки и управления кибер-рисками, предназначенное для систем управления. Оно позволяет сотрудникам наблюдать за производством в режиме онлайн, дает понимание текущих процессов и помогает принять оптимальное решение в том случае, если речь идет о блокировке кибер-угроз и выявлении уязвимых мест.

Это решение позволяет в режиме онлайн оценивать имеющиеся риски и вероятность кибер-угроз. Благодаря простому интерфейсу, работники предприятия могут без труда пользоваться Industrial Cyber Security Risk Manager. Программа разработана специально для сотрудников, отвечающих за эксплуатацию АСУ ТП.