Цифровые проекты в нефтепереработке

Комплекс логистики, переработки и сбыта современной нефтяной компании — сложная система, генерирующая огромное количество информации о работе оборудования, движении материальных потоков, финансовых операциях, геоданных и тд. При такой цифровой плотности технологии Индустрии 4.0 становятся ключевым фактором повышения эффективности.

Цифровой завод

Уровень автоматизации современных НПЗ очень высок. Системы усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП) уже сегодня управляют технологическими процессами практически в режиме автопилота, самостоятельно корректируя различные параметры производства.

Люди же лишь контролируют работу системы управления, передающей всю информацию на мониторы операторов в режиме реального времени. Централизация всех информационных потоков со всех установок в единых операторных — первый этап создания цифрового НПЗ. Это значительно повышает оперативность управления производством, и по такой схеме работают Омский, и Московский НПЗ «Газпром нефти».

Такой уровень автоматизации и централизации позволяет перейти к следующему этапу цифровизации нефтеперерабатывающего предприятия — созданию центров управления производством (ЦУП). Принцип этой трансформации в переходе от управления отдельными установками к управлению технологическими цепочками.

Математическая модель установки, содержащая детальную информацию о каждом элементе технологического объекта, вданные о характеристиках деталей и узлов, инженерных систем, средств автоматизации, их сроках службы, периодах обслуживания и т.д., описание всех физико-химических процессов, процессов потребления и выработки энергии, всех возможных параметров сырья и продуктов производства.
Уровень автоматизации современных НПЗ очень высок
Централизация всех информационных потоков в единых операторных — первый этап создания цифрового НПЗ
Централизация всех информационных потоков в единых операторных — первый этап создания цифрового НПЗ

Процесс создания ЦУПов запущен на всех НПЗ компании и предполагает трансформацию всего цикла управления производством. Автоматическое почасовое планирование, учет производственных показателей в режиме реального времени, предиктивное управление по отклонениям — все это элементы новой модели управления, при использовании которой применяются такие технологии как интернет вещей для передачи информации с производственных установок, озера данных для ее хранения и систематизации, искусственный интеллект для обработки.

Основа же внедрения оптимизационных схем нового поколения — цифровые двойники физических установок и комплексов, воссоздающие работу реального оборудования в виртуальной среде.

«Газпром нефть» уже создала цифровые двойники установки гидроочистки бензина каталитического крекинга на Московском НПЗ и установки первичной переработки нефти АТ-9 на Омском заводе.

3 млрд рублей ежегодный суммарный эффект для компании от цифровой трансформации НПЗ
На Омском НПЗ уже создан цифровой двойник установки установки первичной переработки нефти АТ-9
На Московском НПЗ уже создан цифровой двойник установки гидроочистки бензина каталитического крекинга

Пилотный проект полной роботизации производства нефтепродуктов «Газпром нефть» реализует на базе одного из битумных предприятий. На первом этапе производственный актив получит автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУТП), построенную на российских решениях и программном обеспечении. На втором — систему управления производством, которая объединит все потоки производственного актива: поступление сырья, его движение, хранение, переработку, выход продукта, складирование и отгрузку. При построении этой системы основой станет технология цифровых двойников.

Важная особенность создающейся на битумном заводе системы — микросервисная архитектура, в которой каждый процесс изолирован и управляет небольшим функциональным блоком, а общий эффект достигается за счет соединения этих блоков в рамках единой платформы.

Центр управления эффективностью

Управление цепочкой создания стоимости как единым активом — от поставок нефти, переработки и распределения до транспортировки нефтепродуктов на нефтебазы и конечным потребителям, содержит гораздо больше оптимизационных возможностей чем работа с каждым из бизнес-сегментов по отдельности.

Создание такой единой цифровой платформы управления — главная стратегическая задача «Газпром нефти» в сфере цифровизации блока логистики, переработки и сбыта. Ключевым элементом этой схемы — Центр управления эффективностью (ЦУЭ).

В реальном времени 250 тыс. датчиков автоматизированного мониторинга и десятки систем производственных процессов транслируют в ЦУЭ сведения о потреблении нефтепродуктов, состоянии оборудования, качестве сырья.

250 тыс. датчиков передают сведения в ЦУЭ
до 15% позволит снизить операционные затраты работа Центра управления добычей.
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом
«Газпром нефть» создает цифровую систему управления цепочкой создания стоимости как единым активом

Одним из ключевых проектов Центра стало внедрение системы автоматизации интегрированного календарного планирования. Эта разработка компании не имеет аналогов в нефтегазовой отрасли. Центр управления эффективностью осуществляет интегрированное оперативное, календарное планирование от НПЗ до нефтебаз, формируя оптимальный план производства, распределения нефтепродуктов, график отгрузки и мониторинг запасов на нефтебазах в режиме реального времени. Годовой оптимизационный эффект от такого подхода оценивается в сумму порядка 4 млрд рублей.

На базе ЦУЭ реализуется принципиально новый подход — предиктивное управление по отклонениям — управление событиями и потенциальными инцидентами до их наступления. Автоматизация мониторинга и задействование кросс-функциональных команд позволили сократить время реакции на отклонения с шести дней до нескольких часов, а использование продвинутых инструментов аналитики дало возможность проводить глубокий анализ причин отклонений и повышать стабильность цепочки добавленной стоимости.

Полностью потенциал Центра управления эффективностью должен быть реализован к 2020 году, когда развитие всех систем завершится формированием единого контура интегрированного планирования и управления складскими запасами, произойдет переход к предиктивной модели управления производством, технологическими отклонениями и надежностью оборудования.

ЦУЭ осуществляет интегрированное оперативное, календарное планирование от НПЗ до нефтебаз
ЦУЭ осуществляет интегрированное оперативное, календарное планирование от НПЗ до нефтебаз
ЦУЭ осуществляет интегрированное оперативное, календарное планирование от НПЗ до нефтебаз
ЦУЭ осуществляет интегрированное оперативное, календарное планирование от НПЗ до нефтебаз

Нефтеконтроль

Один из важнейших цифровых проектов, уже реализованных на базе ЦУЭ, — создание автоматизированной системы учета нефти и нефтепродуктов «Нефтеконтроль», позволяющая собирать информацию о движении материальных потоков по цепочке от скважины до заправочной колонки.

В рамках пилотного проекта в эту цепочку были включены Приобское и Зимнее месторождения в Ханты-Мансийском автономном округе, Омский и Московский нефтеперерабатывающие заводы, две нефтебазы (в Омске и Калуге), а также АЗС в Центральном и Сибирском федеральных округах.

В пилотную цепочку «Нефтеконтроля» включены месторождения в ХМАО, НПЗ, нефтебазы и АЗС
В пилотную цепочку «Нефтеконтроля» включены месторождения в ХМАО, НПЗ, нефтебазы и АЗС
В пилотную цепочку «Нефтеконтроля» включены месторождения в ХМАО, НПЗ, нефтебазы и АЗС

АИС «Нефтеконтроль» в рамках пилотного проекта была создана в 2015 году. За счет роста уровня автоматизации измерений почти вдвое (с 45 до 85%) удалось повысить достоверность учета нефти и нефтепродуктов, сократить потери по качеству и количеству.

При этом процесс формирования отчетности был очищен от субъективных факторов (в первую очередь человеческого), что повысило его точность и прозрачность. Успешно была решена и одна из ключевых задач проекта — организация сквозного контроля качества продукта по всей цепи создания стоимости.

Достижения пилотного проекта «Нефтеконтроль — Газпром нефть»

В системе «Нефтеконтроль» задействован целый блок технологий Индустрии 4.0: интернет вещей для получения данных о движении нефти и нефтепродуктов, озеро для хранения и обработки разрозненной информации, машинное обучение для ее анализа и обработки.

По сути, система превращает нефть и нефтепродукты в умный продукт, о качестве и местонахождении которого компания знает на протяжении всего жизненного цикла — от обнаружения в недрах земли до бензобака автомобиля. Кроме того, она выявляет зоны неэффективности, показывает, какие типовые узлы необходимо корректировать или автоматизировать.

Нефтеконтроль