«Индустрия-4.0»: новый подход к сжижению природного газа



В статье разобраны основные понятия, цели и принципы такого явления как «четвертая промышленная революция» Рассмотрены способы ее реализации в развитых странах, а также возможности и преимущества перехода Российской промышленности на автоматизированное производство. Проанализированы перспективы внедрения технологий четвертой промышленной революции в сферу производства сжиженного природного газа.

Ключевые слова: Индустрия-4.0, четвертая промышленная революция, автоматизация, СПГ, Интернет вещей.

Первый паровой двигатель появился в 1698 и ознаменовал собой начало новой эры — индустриальной. В то же время начинается и активное развитие угольной, нефтяной и газовой промышленности. Сейчас, в начале 21 века, мир стоит на пороге четвертой промышленной революции, движущей силой которой является быстро растущая оцифровка экономики и общества [2].

Четвертая промышленная революция — явление, затрагивающее не только промышленное производство, но и рынок труда, жизненную среду, политические системы, технологический уклад и другие. В основе новой модели экономики лежит идея повышения эффективности производства за счет автоматизации без изменения технологичности процессов [10]. По сути, эти процессы могут существовать и без информационных технологий. Но в результате четвертой промышленной революции именно они станут ядром бизнеса и приведут к необратимой трансформации всего производства. Все решения в цифровой экономике будут основываться на возможностях и ресурсах ИТ [6].

Реализация проекта «Индустрия-4.0», осуществляемого в рамках четвертой промышленной революции, базируется на двух столпах [3]:

– Интернет вещей, предусматривающий превращение всех компонентов производственной системы в пользователей Интернета.

– Киберфизические системы — создают сетевое пространство, в котором «умные» объекты «разговаривают» друг с другом, в результате чего они будут способны осуществлять самодиагностику и ремонт.

Понятие «Индустрия-4.0» впервые было использовано на промышленной выставке в Ганновере в 2011 году. Это один из 10 проектов, которые определяют развитие Германии в рамках программы «Высокотехнологичная стратегия-2020» [9].

Существенным преимуществом проекта «Индустрия-4.0» является возможность его поэтапной реализации на промышленных предприятиях. На начальном этапе переоснащения можно начать с нескольких единиц техники, а затем продолжить нарастание за счет внедрения киберфизических систем [7].

В Японии на правительственном уровне обсуждается концепция «Connected Factories», предполагающая использование Интернет-сетей, связывающих встроенные в оборудование мини-компьютеры. Японские и немецкие компании дальше всех продвинулись в оцифровке внутренних операций [3].

Одним из примеров реализации этой стратегии является немецкое предприятие компании Adidas — первая практически полностью автоматизированная фабрика по производству кроссовок — SpeedFactory. Продукция с данного завода поступила в продажу в конце 2017 года. Концерн давно взял курс на автоматизацию производства и ранее начал производить подошвы для обуви с помощью 3D-печати [8].

На сегодняшний день абсолютное внедрение технологий «Индустрии-4.0» в производства России невозможно по одной причине — 31 июля 2017 г. была утверждена программа «Цифровая экономика», включенная в перечень основных направлений развития до 2025 г, которая не предусматривает полный переход на автоматизированное производство. Однако некоторые рационализаторские задачи решаются с помощью частичной автоматизации, при этом достигается главная цель — экономия средств [5].

Наиболее показательна ситуация, когда на нефтегазодобывающем предприятии, расположенном на Южном Урале, понадобилось автоматизировать мобильную установку для гидравлических испытаний трубопровода. Этот процесс называется опрессовкой и вызывает затруднения у нефтедобывающих компаний по ряду причин [1]:

– операторы работают рядом с трубопроводом под давлением, что очень опасно;

– такую систему неудобно использовать в сложных климатических условиях (провода прокладываются к каждому датчику давления или температуры);

– людям приходится работать на открытом воздухе в любую погоду;

– все данные регистрируются на бумаге, что усложняет их дальнейшую обработку.

Решить проблему помогла саморегулирующаяся рабочая сеть, созданная на основе беспроводных технологий. Был построен передвижной блок, включающий в себя все необходимые элементы для проведения измерений и испытаний трубопровода. На другой стороне трубопровода было размещено оборудование, обеспечивающее сбор данных и их бесперебойную передачу в операторную с помощью радиомодуля. Передача информации могла осуществляться на расстоянии до 10 км. Это позволило сделать процесс измерения более безопасным и надежным и повысило комфорт персонала.

Также в течение срока эксплуатации беспроводная сеть показала себя очень экономичным решением, позволившим сократить капитальные затраты на 31 % по сравнению с проводными решениями, которые требовали большого количества капитальных вложений и текущих расходов [1].

Отечественным аналогом немецкой программы является утвержденный 14 февраля 2017 года технологический план мероприятий «Технет», который призван обслужить ожидаемую в 2025–2035 гг. промышленную революцию и обеспечить конкурентоспособность отечественных компаний в высокотехнологичных отраслях промышленности. Ключевое значение в ДК «Технет» отводится формированию «Фабрик будущего», способных в кратчайшие сроки проектирование и производство глобально конкурентоспособной продукции нового поколения [4].

Одним из направлений промышленности России, наиболее восприимчивой к внедрению «Индустрии-4.0» является сфера производства и транспортирования сжиженного природного газа. В связи с тем, что СПГ — жидкость, имеющая температуру около -163С, все операции, производимые с ним, контролируются датчиками и контроллерами. Однако взаимосвязь между различными стадиями выдачи СПГ потребителю осуществляется «ручным» способом. В данной ситуации, применение концепции четвертой промышленной революции поможет рационализировать и упростить все технологические операции. К тому есть множество подходов.

Наиболее рациональной является ситуация, когда все датчики, контролирующие параметры среды в резервуарах с жидкостью, через «Интернет вещей» «сообщают» исполнительному органу контролирующей аппаратуры информацию о текущем состоянии топлива, такие как его температуру и давление. В зависимости от полученных данных аппаратура будет способна сама принимать решения о дальнейших операциях с СПГ.

Таким образом, важнейшее следствие, к которому неизбежно приведет переход на «безлюдное» производство — повышение уровня безопасности производства. Еще больший эффект от внедрения «Индустрии-4.0» будет получен сочетанием с соответствующими технологиями, например, с 3D-печатью, роботизацией и цифровым моделированием [3].

«Понимание» применяемыми машинами текущей ситуации создаст принципиально новое качество производства. Взаимодействие между интеллектуальными машинами позволит вырабатывать варианты решений, которые ранее невозможно было бы и запрограммировать [3].

Литература:

1. В новый дом с новыми технологиями [Электронный ресурс] / Журнал «ИСУП»: отраслевой научно-технический журнал. — Режим доступа: http://isup.ru, свободный (Дата обращения: 22.02.2018)

2. Егоров Н. Как интернет привел к промышленной революции / Н. Егоров / Газета.Ru. — июнь, 2017.

3. Плакиткин Ю. А., Плакиткина Л. С. Мировой инновационный проект «Индустрия-4.0» — возможности применения в угольной отрасли России / Ю. А. Плакиткин, Л. С. Плакиткина // Уголь. — октябрь, 2017. — С. 44–50.

4. ПЛАН мероприятий («дорожная карта») «Технет» (передовые производственные технологии) Национальной технологической инициативы. — Принят на Заседании президиума Совета при Президенте Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России, 14 февраля 2017 г.

5. Программа «Цифровая экономика Российской Федерации» (Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации № 1632–6 от 28 июля 2017 г.)

6. Происходит ли в России Четвертая промышленная революция? [Электронный ресурс] / Инвест-Форсайт: деловой журнал. — Режим доступа: https://www.if24.ru, свободный (Дата обращения: 5.02.2018)

7. Шваб К., Четвертая промышленная революция / К. Шваб. — «Эксмо», 2016. — 137 с.

8. Adidas запускает полностью роботизированный завод по производству кроссовок [Электронный ресурс] /Hi-Tech News — Режим доступа: https://hi-news.ru, свободный (Дата обращения: 7.02.2018)

9. INDUSTRIE 4.0 — умное производство будущего (Государственная Hi Tech Стратегия 2020, Германия) [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://json.tv, свободный (Дата обращения: 5.02.2018)

10. What is Industrie-4.0? [Электронный ресурс] / Platform Industrie-4.0. Federal Ministry for Economic Affairs and Energy. — Режим доступа: http://www.plattform-i40.de, свободный (Дата обращения: 4.02.2018)