Цифровые технологии в нефтегазовой отрасли. Цифровая революция: как будет меняться нефтегазовая промышленность? Архитекторы цифровой эпохи

Константин Кравченко, начальник департамента информационных технологий, автоматизации и телекоммуникаций ПАО «Газпром нефть

Сейчас цифровая эра в нефтегазовой отрасли - ​уже реальность. Компании по всему миру перешли от слов к применению цифровых технологий: Shell и Total используют роботов, Chevron и Shell - ​дроны, Statoil - ​3D-визуализацию, Chevron при помощи видеоаналитики выявляет протечки на трубопроводах, в BP реализуется масштабный проект, связанный с применением промышленного Интернета вещей на добывающих платформах. Практически все игроки глобальной нефтегазовой отрасли уже используют искусственный интеллект и возможности виртуальной и дополненной реальности. Даже такая технология, как blockchain, не осталась без внимания. В этом году компания BP присоединилась к Enterprise Ethereum Alliance, деятельность которого направлена в том числе на распространение смарт-контрактов в корпорациях.
«Газпром нефть» не остается в стороне от разворачивающейся гонки цифровизации. За год практически все производственные блоки и корпоративные функции компании запустили пилотные проекты или приступили к реализации масштабных инициатив на основе цифровых технологий.

При этом стоит отметить, что цифровизация приводит к радикальным изменениям целых отраслей. Так, распространение интернет-телефонии, мессенджеров и виртуальных операторов заставило телекоммуникационные компании полностью поменять бизнес-модель. Появление электронных и беспилотных автомобилей, а также сервисов каршеринга изменило облик транспортной отрасли. Эти инновации, наравне с развитием добычи сланцевых ресурсов, все более широким применением возобновляемых источников энергии, деятельностью стартапов, предлагающих заправку автомобиля вне АЗС, затронули и нефтегазовый сектор. Но цифровизация несет не только потрясения - ​в ней скрыты возможности выживания для традиционных отраслевых игроков.

Нужно только суметь правильно эти возможности использовать. И с технической стороны мы готовы: накоплен значительный объем производственных данных, созданы вычислительные мощности для их обработки; стоимость внедрения инноваций снижается, а опыт их успешного применения расширяется. Но цифровизация не равна технологиям, она предусматривает также радикальную смену операционной и бизнес-моделей. В этом ее принципиальное отличие от традиционной автоматизации. Новые технологии без изменения подходов к ведению бизнеса не работают, и тут ключевая роль отводится цифровой технологической платформе. Именно она станет инструментом управления разрозненными процессами и функциями компаний, а в перспективе – ​основой отраслевой экосистемы.

Идет процесс формирования сквозных цепочек создания добавленной стоимости, управление которыми осуществляется из мультифункциональных центров. В «Газпром нефти» уже работают или находятся на стадии создания центр сопровождения бурения (в блоке разведки и добычи), центр повышения эффективности в нефтепереработке и логистике, центр оптимизации добычи в шельфовых проектах, центр управления проектами в капитальном строительстве. В перспективе мы рассматриваем создание плоских структур, управляемых из единого центра и объединяющих экосистему партнеров.

На этом пути нам еще придется решить много задач. На уровне компании нужно создать новую корпоративную культуру, систему управления и принятия решений, пересмотреть роль информационных технологий и ИТ-директора. Но есть задачи, которые должны быть решены на уровне отрасли - ​стандартизация, изменение законодательства и создание общей технологической платформы.

Подчеркну, что без такой платформы эффективное продвижение по пути цифровизации невозможно. Об этом говорят представители крупнейших технологических компаний и бизнес-консультанты, это прописано и в программе «Цифровая экономика РФ».

Сейчас на рынке представлено около 300 платформ промышленного Интернета вещей, но это главным образом западные решения. Их применение в эпоху перехода в облако создает критические риски для нашей отрасли. К тому же существующие платформы решают только часть задач цифровизации, не отвечая в полной мере запросам завтрашнего дня.

Главный вопрос: где тот игрок или команда, которая создаст перспективную российскую облачную платформу цифрового производства? Очевидно, что такая масштабная задача не под силу одной компании.

Мировая энергетика стоит на пороге технологического и структурного реформирования. Согласно оценке Всемирного экономического форума, цифровизация только нефтегазовой промышленности может принести дополнительный доход $1,6 трлн к 2026 году. Однако этот технологический переход может оказаться очень болезненной трансформацией для многих старых промышленных предприятий.

В последние годы появились новые термины и концепции, описывающие происходящую цифровую трансформацию. Структуру мира, в том числе промышленного, меняет концепция intelligent enterprise (IE) – набор технологических инноваций, включающий искусственный интеллект (artificial intelligence, AI), интеллектуальную автоматизацию (intelligent automation, IA), технологии глубинного обучения, предсказательную аналитику и когнитивные вычисления.

По оценке Международной корпорации данных (International Data Corporation), рынок когнитивных решений и искусственного интеллекта вырастет до $46 млрд к 2020 году, увеличившись на 500% по сравнению с уровнем 2016 года.

Научная фантастика становится задокументированной реальностью быстрых изменений социально-экономического пространства: границы происходящей трансформации быстро раздвигаются – от вмешательства в гены человека до четвертой промышленной революции. Accenture считает, что расширение применения IE-решений повысит эффективность использования рабочей силы и может увеличить производительность национальных экономик ряда стран на 40% к 2035 году.

Тратить ли деньги на новые технологии?

В то время как финансовый сектор, недвижимость и здравоохранение быстро трансформируются, лидируя по объемам инвестиций в IE-системы, нефтегазовая промышленность пока существенного выигрыша от нового цифрового порядка не получила. Нефтяная отрасль только что прошла самый сложный период за последние 30 лет. Падение цен на нефть в период с 2014 года, сокращение 350 тыс. человек персонала по всему миру, падение инвестиций в добычу – серьезный кризис, с которым нефтегазовая промышленность столкнулась в последние годы. Итогом стали попытки оптимизации бизнеса, начало использования потенциала новых технологий для повышения эффективности и прибыльности компаний.

По данным опроса, проведенного Oil & Gas IQ среди представителей крупнейших международных нефтегазовых компаний, при ответе на вопрос «Как интеллектуальные корпоративные системы могут повлиять на ваш бизнес?» 65% высказались за снижение затрат, 45% – оптимизацию процессов, 44% – модернизацию бизнеса, 42% – экономию времени, 35% – выигрыш в конкурентной борьбе.

Но пока нефтяные компании серьезно отстают от изменений, происходящих в других отраслях на огромной скорости. Согласно последним опросам, четыре из пяти специалистов в нефтегазовой промышленности «в восторге» от происходящих изменений, трое из четырех считают, что IE-системы помогут компаниям сохранить деньги, сократив капитальные затраты и операционные расходы. Тем не менее один из трех респондентов рассказал, что его компания еще не начала, а у некоторых даже нет намерения интегрировать в существующую бизнес-модель инновационные решения IE-систем.

Цифровизация нефтегазовой промышленности нацелена прежде всего на возможность быстрого принятия решений, сбалансированных на оценке рисков, а также на повышение производительности и стоимости компании. Генеральный директор BP Роберт Дадли, говоря о цифровой трансформации, отмечает важность принятия оперативных решений, а также изменения того, как работает персонал. Но нефтегазовая промышленность традиционно консервативна, лишь отдельные, наиболее финансово обеспеченные, игроки проявляют себя яркими новаторами в отдельных областях.

По словам главы upstream-компании Бернарда Лоуни, большие данные (big data) приведут к революции в нефтяной отрасли.

«Принять новую эру, не ждать, когда ее нам навяжут»,

– призывает топ-менеджер.

В течение 2017 года BP приобрела компанию Beyond Limits, старт-ап на основе искусственного интеллекта и когнитивных вычислений, который адаптирует для сектора upstream-технологии NASA, предназначенные для разведки дальнего космоса.

Chevron активно развивает графические процессоры визуализации сейсмических данных и создания трехмерных моделей месторождений. Основная цель – определение наиболее подходящих мест для бурения.

Shell разрабатывает алгоритмы машинного обучения для проведения сейсмической разведки для автоматического обнаружения и классификации геологических структур на сухопутных и морских нефтегазовых месторождениях.

Главный вопрос, который должна будет поставить и решить каждая из нефтегазовых компаний, – насколько она может быть расточительна, создавая и внедряя чудеса из арсенала четвертой промышленной революции.

Так, итальянской Eni пришлось сократить капитальные затраты на 20% в связи с огромными расходами на запущенный в начале 2017 года и уже удостоенный наград гибридный высокопроизводительный компьютер HPC3, предназначенный для использования в сегменте разведки и добычи углеводородов. Но эксперты отмечают, что элементы IE могут устанавливаться поверх уже существующих устаревших систем и использовать данные, которые уже генерируются оборудованием. Это позволит существенно сократить издержки на цифровизацию в рамках нефтегазовых проектов, что является хорошей новостью для отрасли, в которой четыре из пяти реализуемых мегапроектов не выдерживают график или превышают бюджет.

По опросам, два технологических направления из арсенала IE-систем могут принести наибольший эффект в нефтегазовой промышленности: предиктивная аналитика и интеллектуальные системы автоматизации.

Технологии глубинного обучения важны для точного анализа сбоев на промышленных предприятиях и могут найти свое применение в капиталоемкой нефтегазовой промышленности. Интеллектуальные системы автоматизации позволяют за счет интеграции данных перейти на автоматическое выполнение функций, традиционно выполняемых персоналом. Эксперты отмечают, что к 2020 году в нефтяной и газовой отраслях наступит кадровый кризис: половина опытных инженеров и геофизиков достигнет пенсионного возраста. Цифровизация может затронуть всю цепочку создания стоимости в нефтегазовой промышленности. Среди наиболее перспективных сегментов для перехода на цифровые технологии выделяют управление активами и инфраструктурными объектами, разработку месторождений, геофизический сервис, трубопроводы, переработку.

Российский путь

В ноябре 2017 года в «Газпроме» утвердили целевую программу развития единого информационного пространства до 2022 года. Компания поставила перед собой задачу внедрить автоматизированные решения на всех уровнях управления, исходя из современных тенденций перехода к цифровой экономике.

«Газпром» декларировал три принципа, на которых построена политика в этой области: инновационность, интегрированность и импортозамещение. Используются передовые ИТ-решения, которые обеспечивают максимальную интеграцию информационно-управляющих систем и синергетический эффект для бизнеса «Газпрома». Компания пытается отдавать предпочтение отечественным разработкам. Реализуется стратегия информатизации, внедрены 35 информационно-управляющих систем, что позволило автоматизировать многие важные бизнес-процессы. Построен центр обработки данных с жесткими требованиями к информационной безопасности.

У «Газпрома» появилось корпоративное хранилище данных с основными показателями эффективности производственных процессов, используемых при принятии ключевых управленческих решений. Планируется комплексная автоматизация производственного учета и планирования, создание виртуального единого хранилища данных, в которое в режиме реального времени будет поступать информация с объектов, а также внедрение инструментов мониторинга, моделирования и прогнозирования технического состояния производственных активов.

Большие надежды связаны с использованием элементов перспективной модели управления предприятием – концепцией «Индустрия 4.0» (четвертой технологической революции).

Она предполагает широкое использование цифровых технологий и инструментов проактивного управления производственными объектами и процессами по всей цепочке добавленной стоимости для максимального увеличения доходности бизнеса. С помощью мощных вычислительных ресурсов и программной платформы для обработки больших объемов данных планируется создавать цифровые модели действующих производственных объектов («цифровые двойники»).

«Газпром нефть» также видит большой потенциал цифровизации. Наиболее интересным направлением являются изменения, затрагивающие управление бизнесом, бизнес-процессы, перестройку модели организации и ведения дел в компании. По мнению «Газпром нефти», цифровая трансформация предполагает симбиоз масштабных технологических и организационных преобразований, направленных на кардинальное повышение эффективности бизнеса через его полную оцифровку на всех этапах создания стоимости. По словам главы нефтяной компании Александра Дюкова, технологии могут быть использованы по всей цепочке создания стоимости, от геологоразведки до продажи топлива на АЗС, что позволит повысить эффективность работы.

Возможности для локализации

Главные перспективы цифровизации в России связаны с энергетикой. Здесь существует потенциал для локализации. Так, по мнению Симона Хуффето, старшего директора направления индустрии энергетики в компании Dassault Systèmes, IT-решения, которые создаются под конкретные нужды компаний в России, можно использовать в дальнейшем на мировом рынке. В России Dassault Systèmes принимает активное участие в процессе цифровизации бизнеса, сотрудничая с ключевыми игроками рынка. Одним из главных партнеров стала корпорация «Росатом». Dassault Systèmes активно сотрудничает с дочерним предприятием корпорации – группой компаний «АСЭ».

«Мы начинали взаимодействие в рамках внутренних процессов проектирования и строительства атомных реакторов. Со временем поняли, что у компаний есть отличные возможности для вывода совместных решений на энергетический рынок не только в России, но и за рубеж. На основе наших разработок АСЭ создала собственную платформу Multi-D – набор инструментов, работающий на нашей платформе 3DEXPERIENCE, позволяющий реализовать все проекты капитального строительства с точки зрения организации технической информации, оптимизации последовательности работы, проектирования объектов гражданского строительства. Мы помогаем АСЭ развивать эту технологию, но у нас есть и другие планы сотрудничества»,

– рассказал Хуффето.

В нефтегазовом секторе Dassault Systèmes работает с производителями оборудования, инженерными предприятиями, которые проектируют объекты и обеспечивают их техническую поддержку и сопровождение, а также с операторами, эксплуатирующими объекты. Предлагаемые решения помогают проектировать и строить объекты инфраструктуры, управлять проектами капитального строительства, а также оптимизировать процессы на работающих предприятиях.

Dassault Systèmes заинтересовали проекты в области альтернативной энергетики в России. У компании оптимистичные прогнозы на развитие этого сегмента.

«В России доля альтернативных источников энергии очень мала. Но есть огромный потенциал, особенно для удаленных регионов, где необходима локальная генерация энергии. Альтернативная энергетика может помочь экономическому развитию дальних районов, а также создать для российской экономики конкурентные преимущества на мировом рынке. Хороший пример сотрудничества – проект РУСАЛа и «РусГидро» в Красноярске, где ГЭС, экологически чистый источник энергии, используется для производства алюминия. Еще один фактор – в России есть очень крупные города, развитие и рост которых создают большие сложности для коммунальных служб. Здесь помогла бы технология интеллектуальных сетей электропередачи Smart Grid с целью создания долгосрочного и экологически чистого развития городов. Существует множество проектов и различных возможностей, но во всех этих проектах есть задача – управление сложностью. Как справиться с повышающейся сложностью проектов? Во всех этих областях могут помочь самые современные технологии, и работа в 3D здесь играет очень важную роль», – отмечает Симон Хуффето.

Мировая энергетика стоит на пороге технологического и структурного реформирования. Согласно оценке Всемирного экономического форума, цифровизация только нефтегазовой промышленности может принести дополнительный доход $1,6 трлн к 2026 году. Однако этот технологический переход может оказаться очень болезненной трансформацией для многих старых промышленных предприятий.

В последние годы появились новые термины и концепции, описывающие происходящую цифровую трансформацию. Структуру мира, в том числе промышленного, меняет концепция intelligent enterprise (IE) - набор технологических инноваций, включающий искусственный интеллект (artificial intelligence, AI), интеллектуальную автоматизацию (intelligent automation, IA), технологии глубинного обучения, предсказательную аналитику и когнитивные вычисления.

По оценке Международной корпорации данных (International Data Corporation), рынок когнитивных решений и искусственного интеллекта вырастет до $46 млрд к 2020 году, увеличившись на 500% по сравнению с уровнем 2016 года.

Научная фантастика становится задокументированной реальностью быстрых изменений социально-экономического пространства: границы происходящей трансформации быстро раздвигаются - от вмешательства в гены человека до четвертой промышленной революции. Accenture считает, что расширение применения IE-решений повысит эффективность использования рабочей силы и может увеличить производительность национальных экономик ряда стран на 40% к 2035 году.

Тратить ли деньги на новые технологии?

В то время как финансовый сектор, недвижимость и здравоохранение быстро трансформируются, лидируя по объемам инвестиций в IE-системы, нефтегазовая промышленность пока существенного выигрыша от нового цифрового порядка не получила. Нефтяная отрасль только что прошла самый сложный период за последние 30 лет. Падение цен на нефть в период с 2014 года, сокращение 350 тыс. человек персонала по всему миру, падение инвестиций в добычу - серьезный кризис, с которым нефтегазовая промышленность столкнулась в последние годы. Итогом стали попытки оптимизации бизнеса, начало использования потенциала новых технологий для повышения эффективности и прибыльности компаний.

По данным опроса, проведенного Oil & Gas IQ среди представителей крупнейших международных нефтегазовых компаний, при ответе на вопрос «Как интеллектуальные корпоративные системы могут повлиять на ваш бизнес?» 65% высказались за снижение затрат, 45% - оптимизацию процессов, 44% - модернизацию бизнеса, 42% - экономию времени, 35% - выигрыш в конкурентной борьбе.

Но пока нефтяные компании серьезно отстают от изменений, происходящих в других отраслях на огромной скорости. Согласно последним опросам, четыре из пяти специалистов в нефтегазовой промышленности «в восторге» от происходящих изменений, трое из четырех считают, что IE-системы помогут компаниям сохранить деньги, сократив капитальные затраты и операционные расходы. Тем не менее один из трех респондентов рассказал, что его компания еще не начала, а у некоторых даже нет намерения интегрировать в существующую бизнес-модель инновационные решения IE-систем.

Цифровизация нефтегазовой промышленности нацелена прежде всего на возможность быстрого принятия решений, сбалансированных на оценке рисков, а также на повышение производительности и стоимости компании. Генеральный директор BP Роберт Дадли, говоря о цифровой трансформации, отмечает важность принятия оперативных решений, а также изменения того, как работает персонал. Но нефтегазовая промышленность традиционно консервативна, лишь отдельные, наиболее финансово обеспеченные, игроки проявляют себя яркими новаторами в отдельных областях.По словам главы upstream-компании Бернарда Лоуни, большие данные (big data) приведут к революции в нефтяной отрасли.«Принять новую эру, не ждать, когда ее нам навяжут», - призывает топ-менеджер.

В течение 2017 года BP приобрела компанию Beyond Limits, старт-ап на основе искусственного интеллекта и когнитивных вычислений, который адаптирует для сектора upstream-технологии NASA, предназначенные для разведки дальнего космоса.Chevron активно развивает графические процессоры визуализации сейсмических данных и создания трехмерных моделей месторождений. Основная цель - определение наиболее подходящих мест для бурения.

Shell разрабатывает алгоритмы машинного обучения для проведения сейсмической разведки для автоматического обнаружения и классификации геологических структур на сухопутных и морских нефтегазовых месторождениях.Главный вопрос, который должна будет поставить и решить каждая из нефтегазовых компаний, - насколько она может быть расточительна, создавая и внедряя чудеса из арсенала четвертой промышленной революции.

Так, итальянской Eni пришлось сократить капитальные затраты на 20% в связи с огромными расходами на запущенный в начале 2017 года и уже удостоенный наград гибридный высокопроизводительный компьютер HPC3, предназначенный для использования в сегменте разведки и добычи углеводородов. Но эксперты отмечают, что элементы IE могут устанавливаться поверх уже существующих устаревших систем и использовать данные, которые уже генерируются оборудованием. Это позволит существенно сократить издержки на цифровизацию в рамках нефтегазовых проектов, что является хорошей новостью для отрасли, в которой четыре из пяти реализуемых мегапроектов не выдерживают график или превышают бюджет.

По опросам, два технологических направления из арсенала IE-систем могут принести наибольший эффект в нефтегазовой промышленности: предиктивная аналитика и интеллектуальные системы автоматизации. Технологии глубинного обучения важны для точного анализа сбоев на промышленных предприятиях и могут найти свое применение в капиталоемкой нефтегазовой промышленности. Интеллектуальные системы автоматизации позволяют за счет интеграции данных перейти на автоматическое выполнение функций, традиционно выполняемых персоналом.

Эксперты отмечают, что к 2020 году в нефтяной и газовой отраслях наступит кадровый кризис: половина опытных инженеров и геофизиков достигнет пенсионного возраста. Цифровизация может затронуть всю цепочку создания стоимости в нефтегазовой промышленности. Среди наиболее перспективных сегментов для перехода на цифровые технологии выделяют управление активами и инфраструктурными объектами, разработку месторождений, геофизический сервис, трубопроводы, переработку.

Российский путь

В ноябре 2017 года в «Газпроме» утвердили целевую программу развития единого информационного пространства до 2022 года. Компания поставила перед собой задачу внедрить автоматизированные решения на всех уровнях управления, исходя из современных тенденций перехода к цифровой экономике.

«Газпром» декларировал три принципа, на которых построена политика в этой области: инновационность, интегрированность и импортозамещение. Используются передовые ИТ-решения, которые обеспечивают максимальную интеграцию информационно-управляющих систем и синергетический эффект для бизнеса «Газпрома». Компания пытается отдавать предпочтение отечественным разработкам. Реализуется стратегия информатизации, внедрены 35 информационно-управляющих систем, что позволило автоматизировать многие важные бизнес-процессы. Построен центр обработки данных с жесткими требованиями к информационной безопасности.

У «Газпрома» появилось корпоративное хранилище данных с основными показателями эффективности производственных процессов, используемых при принятии ключевых управленческих решений. Планируется комплексная автоматизация производственного учета и планирования, создание виртуального единого хранилища данных, в которое в режиме реального времени будет поступать информация с объектов, а также внедрение инструментов мониторинга, моделирования и прогнозирования технического состояния производственных активов.Большие надежды связаны с использованием элементов перспективной модели управления предприятием - концепцией «Индустрия 4.0» (четвертой технологической революции).

Она предполагает широкое использование цифровых технологий и инструментов проактивного управления производственными объектами и процессами по всей цепочке добавленной стоимости для максимального увеличения доходности бизнеса. С помощью мощных вычислительных ресурсов и программной платформы для обработки больших объемов данных планируется создавать цифровые модели действующих производственных объектов («цифровые двойники»).

«Газпром нефть» также видит большой потенциал цифровизации. Наиболее интересным направлением являются изменения, затрагивающие управление бизнесом, бизнес-процессы, перестройку модели организации и ведения дел в компании. По мнению «Газпром нефти», цифровая трансформация предполагает симбиоз масштабных технологических и организационных преобразований, направленных на кардинальное повышение эффективности бизнеса через его полную оцифровку на всех этапах создания стоимости. По словам главы нефтяной компании Александра Дюкова, технологии могут быть использованы по всей цепочке создания стоимости, от геологоразведки до продажи топлива на АЗС, что позволит повысить эффективность работы.

Возможности для локализации

Главные перспективы цифровизации в России связаны с энергетикой. Здесь существует потенциал для локализации. Так, по мнению Симона Хуффето, старшего директора направления индустрии энергетики в компании Dassault Systèmes, IT-решения, которые создаются под конкретные нужды компаний в России, можно использовать в дальнейшем на мировом рынке. В России Dassault Systèmes принимает активное участие в процессе цифровизации бизнеса, сотрудничая с ключевыми игроками рынка. Одним из главных партнеров стала корпорация «Росатом». Dassault Systèmes активно сотрудничает с дочерним предприятием корпорации - группой компаний «АСЭ».

«Мы начинали взаимодействие в рамках внутренних процессов проектирования и строительства атомных реакторов. Со временем поняли, что у компаний есть отличные возможности для вывода совместных решений на энергетический рынок не только в России, но и за рубеж. На основе наших разработок АСЭ создала собственную платформу Multi-D - набор инструментов, работающий на нашей платформе 3DEXPERIENCE, позволяющий реализовать все проекты капитального строительства с точки зрения организации технической информации, оптимизации последовательности работы, проектирования объектов гражданского строительства. Мы помогаем АСЭ развивать эту технологию, но у нас есть и другие планы сотрудничества», - рассказал Хуффето.

В нефтегазовом секторе Dassault Systèmes работает с производителями оборудования, инженерными предприятиями, которые проектируют объекты и обеспечивают их техническую поддержку и сопровождение, а также с операторами, эксплуатирующими объекты. Предлагаемые решения помогают проектировать и строить объекты инфраструктуры, управлять проектами капитального строительства, а также оптимизировать процессы на работающих предприятиях.

Dassault Systèmes заинтересовали проекты в области альтернативной энергетики в России. У компании оптимистичные прогнозы на развитие этого сегмента.

«В России доля альтернативных источников энергии очень мала. Но есть огромный потенциал, особенно для удаленных регионов, где необходима локальная генерация энергии. Альтернативная энергетика может помочь экономическому развитию дальних районов, а также создать для российской экономики конкурентные преимущества на мировом рынке. Хороший пример сотрудничества - проект РУСАЛа и «РусГидро» в Красноярске, где ГЭС, экологически чистый источник энергии, используется для производства алюминия.

Еще один фактор - в России есть очень крупные города, развитие и рост которых создают большие сложности для коммунальных служб. Здесь помогла бы технология интеллектуальных сетей электропередачи Smart Grid с целью создания долгосрочного и экологически чистого развития городов. Существует множество проектов и различных возможностей, но во всех этих проектах есть задача - управление сложностью. Как справиться с повышающейся сложностью проектов? Во всех этих областях могут помочь самые современные технологии, и работа в 3D здесь играет очень важную роль», - отмечает Симон Хуффето.

Источник: popmech

Нейронные сети, цифровые двойники, искусственный интеллект. Технологии "Индустрии 4.0" изменят нефтяную отрасль до неузнаваемости

Архитекторы цифровой эпохи

Обычно самыми технологичными принято считать сферы информационных технологий и биомедицины. К компаниям традиционных отраслей, занимающимся, например, металлопрокатом или добычей и переработкой нефти, отношение совсем другое. На первый взгляд они кажутся консервативными, но именно их многие эксперты называют главными архитекторами новой цифровой эпохи.

Автоматизировать производственные процессы индустриальные гиганты начали еще в середине 30-х годов прошлого века. На протяжении многих десятилетий комплексы аппаратных и программных средств непрерывно совершенствовались и усложнялись. Автоматизация производственных процессов - например, в нефтепереработке - продвинулась далеко вперед. Работу современного нефтеперерабатывающего завода контролируют сотни тысяч датчиков и приборов, а поставки топлива в режиме реального времени отслеживаются системами спутниковой навигации. Каждый день средний российский НПЗ производит более 50 000 терабайт информации. Для сравнения, 3 миллиона книг, которые хранятся в цифровом хранилище Российской государственной библиотеки, занимают в сотни раз меньше - "всего" 162 терабайта.

Это и есть те самые "большие данные", или Big Data, - поток, сравнимый с информационной загрузкой самых крупных сайтов и социальных сетей. Скопившийся массив данных представляет собой уникальный ресурс, который может быть использован в управлении бизнесом. Но традиционные методы анализа информации для этого уже не подходят. По‑настоящему эффективно работать с таким объемом данных возможно лишь с помощью технологий Индустрии 4.0. условиях меняющейся экономической парадигмы богатый производственный "исторический опыт" - серьезное преимущество. Большие данные лежат в основе искусственного интеллекта. Его способность обучаться, понимать реальность и прогнозировать процессы напрямую зависит от объема загруженных знаний. При этом промышленные компании обладают мощной инженерной школой, активно занимаются внедрением и совершенствованием новых технологии. Это еще одно обстоятельство, которое делает их ключевыми игроками "новой экономики".

Наконец, отечественные промышленники знают цену эффективности бизнеса. Россия - страна больших расстояний. Нередко производственные активы находятся на большом удалении от потребителей. этих условиях очень непросто быстро реагировать на колебания рынка. Традиционные технологии позволяют экономить не больше десятой доли процента. А между тем, цифровые решения уже сегодня позволяют сокращать издержки до 10−15% в месяц. Факт очевиден: в эпоху четвертой промышленной революции конкурентоспособным будет тот, кто научится наиболее эффективно применять новые технологии в разрезе накопленного опыта. Петр Казначеев, директор Центра сырьевой экономики РАНХиГС : " качестве первого шага в сторону "интегральной" системы искусственного интеллекта в нефтегазе можно было бы рассмотреть "умное" управление и корпоративное планирование. данном случае речь могла бы идти о создании алгоритма оцифровки всей ключевой информации о деятельности компании - от месторождения до бензоколонки. Эта информация могла бы поступать в единый автоматизированный центр. На основе данной информации с помощью методов искусственного интеллекта могли бы делаться прогнозы и рекомендации по оптимизации работы компании".

Лидер цифровой трансформации

Осознавая эту тенденцию, индустриальные лидеры России и мира перестраивают бизнес-процессы, складывавшиеся десятилетиями, внедряют в производство технологии Индустрии 4.0 на основе промышленного интернета вещей, искусственного интеллекта и Big Data. Наиболее интенсивно трансформация происходит в нефтегазовой индустрии: отрасль динамично "цифровизируется", инвестируя в проекты, которые еще вчера казались фантастикой. Заводы, управляемые искусственным интеллектом и способные прогнозировать ситуации, установки, подсказывающие оператору оптимальный режим работы - все это уже сегодня становится реальностью.

При этом задача-максимум заключается в том, чтобы создать систему управления добычей, логистикой, производством и сбытом, которая объединила бы "умные" скважины, заводы и автозаправки в единую экосистему. идеальной цифровой модели, в тот момент, когда потребитель нажимает на рычаг заправочного пистолета, аналитики компании в оперативном центре мгновенно получают информацию о том, какая марка бензина заправляется в бак, сколько нефти нужно добыть, поставить на завод и переработать, чтобы удовлетворить спрос в конкретном регионе. Пока что никому из российских и зарубежных компаний не удавалось построить такую модель. Однако дальше всех в решении этой задачи продвинулась "Газпром нефть". Ее специалисты сегодня реализуют ряд проектов, которые в итоге должны стать основой для создания единой платформы управления переработкой, логистикой и сбытом. Платформы, которой пока нет еще ни у кого в мире.

Цифровые двойники

На сегодняшний день НПЗ "Газпром нефти" являются одними из самых современных в отрасли. Однако четвертая промышленная революция открывает качественно новые возможности, одновременно предъявляя и новые требования к автоматизации. Точнее, речь идет не столько об автоматизации, сколько о практически полной оцифровке производства.

Основой нового этапа станут так называемые "цифровые двойники" - виртуальные копии установок НПЗ. 3D-моделях достоверно описаны все процессы и взаимосвязи, происходящие в реальных прототипах. их основе лежит работа искусственного интеллекта на базе нейронных сетей. "Цифровой двойник" может предлагать оптимальные режимы работы оборудования, прогнозировать его отказы, рекомендовать сроки ремонта. Среди других его плюсов - способность постоянно обучаться. Нейросеть сама находит ошибки, исправляет и запоминает их, улучшая тем самым свою работу и точность прогноза.

Базой для обучения "цифрового двойника" служит массив исторической информации. Современные установки нефтепереработки также сложны, как и организм человека. Сотни тысяч деталей, десятки тысяч датчиков. Техническая документация для каждой установки занимает помещение размером с актовый зал. Чтобы создать "цифрового двойника", всю эту информацию необходимо для начала загрузить в нейронную сеть. Затем начинается самый сложный этап - этап обучения искусственного интеллекта понимать установку. него входят показания датчиков и контрольно-измерительных приборов, собранные за последние несколько лет работы установки. Оператор моделирует различные ситуации, заставляет нейронную сеть отвечать на вопрос "что будет, если поменять один из параметров работы?" - например, заменить один из компонентов сырья или увеличить энергоснабжение установки. Нейросеть анализирует опыт прошлых лет и методом вычисления исключает из алгоритма неоптимальные режимы, и учится прогнозировать будущую работу установки.

"Газпром нефть" уже полностью "оцифровала" два промышленных комплекса, задействованных в производстве автомобильного топлива - установку гидроочистки бензинов каталитического крекинга на Московском нефтеперерабатывающем заводе и установку, работающую на нефтеперерабатывающем заводе компании в Омске. Испытания показали, что искусственный интеллект способен одновременно учитывать огромное количество параметров их "цифровых двойников", принимать решения и оповещать о возможных отклонениях в работе еще до того момента, когда неприятность грозит перерасти в серьезную проблему.

Одновременно с этим "Газпром нефть" тестирует комплексные решения, которые позволят минимизировать влияние человеческого фактора в масштабах целого производства. Подобные проекты сейчас реализуются на битумных заводах компании в Рязани и Казахстане. Удачные решения, найденные опытным путем, впоследствии можно будет масштабировать до уровня больших НПЗ, что в итоге позволит создать эффективную цифровую платформу управления производством.

Николай Легкодимов, руководитель Группы консультирования по перспективным технологиям КПМГ в России и СНГ: "Решения, которые моделируют различные узлы, агрегаты и системы известны и применяются достаточно давно, в том числе и в нефтегазовой индустрии. О качественном скачке можно говорить лишь тогда, когда достигнута достаточная широта охвата этих моделей. Если удастся сочетать эти модели друг с другом, объединить их в целую сложную цепочку, то это, действительно, позволит решать задачи на совершенно новом уровне - в частности, моделировать поведение системы в критических, невыгодных и просто опасных условиях работы. Для тех сфер, где переоснащение и модернизация оборудования обходятся очень дорого, это позволит предварительно апробировать новые компоненты".

Управление эффективностью

перспективе вся цепочка добавленной стоимости в блоке логистики, переработки и сбыта "Газпром нефти" будет объединена единой технологической платформой на базе искусственного интеллекта. "Мозгом" этого организма станет Центр управления эффективностью, созданный год назад в Санкт-Петербурге. Именно сюда будет стекаться информация от "цифровых двойников", здесь она будет анализироваться и здесь же, на основе полученных данных, будут приниматься управленческие решения.

Уже сегодня, в режиме реального времени более 250 тыс. датчиков и десятки систем транслируют информацию в Центр со всех активов компании, входящих в периметр блока логистики, переработки и сбыта "Газпром нефти". Каждую секунду сюда поступают 180 тыс. сигналов. Человеку только на просмотр этой информации потребовалось бы около недели. Цифровой мозг Центра делает это моментально: в режиме реального времени отслеживает качество продукции и количество нефтепродуктов по всей цепочке - от выхода с НПЗ до конечного потребителя.

Стратегическая же цель Центра в том, чтобы, используя технологии и возможности Индустрии 4.0, радикально повысить эффективность сегмента downstream. То есть не просто управлять процессами - это можно делать и в рамках традиционных систем, а сделать эти процессы наиболее эффективными: за счет прогнозной аналитики и искусственного интеллекта на каждом этапе бизнеса сокращать потери, оптимизировать процессы и предотвращать убытки.

ближайшее время Центр должен научиться решать несколько ключевых задач, влияющих на эффективность управления бизнесом. том числе прогнозировать будущее на 60 дней вперед: как поведет себя рынок через два месяца, сколько нефти нужно будет переработать, чтобы удовлетворить спрос на бензин в актуальный момент времени, в каком состоянии будет оборудование, смогут ли установки справиться с предстоящей нагрузкой и нужен ли им ремонт. При этом в ближайшие два года Центр должен выйти на 50%-ную мощность и начать отслеживать, анализировать и прогнозировать количество запасов нефтепродуктов на всех нефтебазах и ТЗК компании; в автоматическом режиме мониторить более 90% параметров производства; анализировать надежность более 40% технологического оборудования и разрабатывать мероприятия, предупреждающие потери нефтепродуктов и снижение их качества.

К 2020 году "Газпром нефть" ставит цель выйти на 100% возможностей Центра управления эффективностью. Среди заявленных показателей - анализ надежности всего оборудования, предупреждение потерь по качеству и количеству продукции, предиктивное управление технологическими отклонениями.

Дарья Козлова, старший консультант VYGON Consulting: " целом интегрированные решения приносят существенный экономический эффект для отрасли. К примеру, по оценкам Accenture, экономический эффект от цифровизации может составить более 1 трлн $. Поэтому когда речь идёт о крупных вертикально-интегрированных компаниях, то внедрение интегрированных решений весьма оправдано. Но оно и оправдано для небольших компаний, так как повышение эффективности может высвободить им дополнительные средства за счёт снижения затрат, увеличить эффективность управления оборотным капиталом и т. д. ".

Цифровизация (в широком смысле) - процесс внедрения цифровых систем передачи (ЦСП) на уровне первичных сетей, средств коммутации и управления, обеспечивающих передачу и распределение потоков информации в цифровом виде на уровне вторичных сетей.

Время от времени у всех нас возникает необходимость создать небольшую базу данных с удобной и понятной логикой и интерфейсом, но при этом желание возиться с Access или прочими подобными программами совершенно отсутствует...

Ещё в прошлом году Управление энергетической информации Минэнерго США (EIA) прогнозировало, что добыча сырой нефти в США находится на пути к достижению исторических максимумов. В октябре 2017 года экспорт сырой нефти из США вырос почти до 2 млн баррелей в сутки, что стало новым рекордом для Америки - она теперь соперничает по объёмам экспорта с Кувейтом.

Такое положение дел вызывает беспокойство у флагманов индустрии, особенно у ОПЕК, и у сторонников альтернативной энергетики - они надеются на снижение производства нефти в США и повышение цен, даже текущие значения добычи вызывают серьезную обеспокоенность. В прошлом месяце Citi опубликовал прогноз, согласно которому производство сланцевой нефти в США удвоится за пять лет. Появятся новые игроки на крупнейших региональных рынках, которые изменят структуру поставок, один из самых быстроразвивающихся рынков - азиатский, и экспорт туда сланцевой нефти из США уже стал сенсационным.

Американские сланцевые компании анонсируют амбициозные проекты по наращиванию добычи. Их планы грозят подорвать усилия ОПЕК по стабилизации мирового рынка нефти и восстановлению цен на сырье. Добыча нефти в США по данным EIA в 2018 году может достичь 10 млн баррелей в сутки, этот уровень может стать рекордным с 1970 года, в котором был достигнут предыдущий максимум - 9,6 млн баррелей в сутки. За последние 10 лет добыча сланцевой нефти трансформировала традиционный рынок - значительно снизила добычу традиционной нефти, а также цены, в том числе в 2014 году и стала серьезной проблемой для ОПЕК.

Цифровые технологии и программное обеспечение оказывают большое влияние на добычу сланцевой нефти, все дальше трансформируя энергетическую отрасль. Ряд экспертов полагает, что энергетика находится на пороге настоящих перемен трансформации - сопоставимых с революционными преобразованиями «Амазона» в розничной торговле. Такое мнение высказал в американском Forbes Марк Миллз, стратегический партнёр Cottonwood Venture Partners - технологического венчурного фонда, специализирующегося на цифровых решениях для нефтегазовой индустрии. Миллз привел примеры стартапов, предлагающих программное обеспечение для горизонтального бурения, сети подрядчиков по требованию и платформы для проектирования скважин на основе искусственного интеллекта и других инновационных решений. Их общая черта - они узко специализируются в различных сегментах нефтяной промышленности, предоставляя решения, существенно сокращающие время, труд и затраты, одновременно улучшая результат.

По словам Миллза, три фактора в технологическом развитии вызовут в нефтегазовой отрасли «эффект «Амазона», который изменит ее лицо навсегда. Это дешевые вычислительные технологии с возможностью их промышленного применения, повсеместное присутствие коммуникационных сетей, и наконец - облачные технологии. Интернет вещей повсеместно проникает в нефтегазовую индустрию, наряду с технологиями анализа данных и искусственным интеллектом.

Именно эти направления современных цифровых технологий станут одной из движущих сил второй сланцевой революции. В частности, операторы проектов по добыче сланцевой нефти все больше обращают внимание на эффективные программные решения для бизнеса, уравнивающие силы независимых игроков и гигантов нефтегазовой индустрии, ранее десятилетиями доминировавших.

Но нефтегазовая отрасль комплексная, и технологические инновации приходят в нее неравномерно, пояснил Forbes Николай Легкодимов, руководитель группы консультирования по перспективным технологиям КПМГ в России и СНГ. То, что ближе всего к потребителю - розничная торговля (заправка и сопутствующие товары), действительно будет достаточно серьезно трансформироваться: за счет новых способов оплаты, перекрестных продаж с другими продуктами и предложениями, развития программ лояльности, интеграции с другими розничными услугами и т.д. Все больше и больше она будет похожа на обычную розницу. Эта часть и за рубежом, и в России будет сильно зависеть от технологий.

Впрочем, считает Легкодимов, в области, которые не видны конечному потребителю, но тем не менее являются основообразующими, например, добыча и переработка, цифровизация проникает в меньшей степени, но не потому, что она менее востребована, а потому что она там давно уже есть. Там исторически большое фондирование, серьезные промышленные группы и серьезные вендоры, которые работают над автоматизацией этих производств: «Соответственно здесь какого-то кардинального изменения не будет, просто потому что нет эффекта низкой базы. Конечно, какие-то новые наработки будут внедряться. Например, те же самые механизмы, основанные на искусственном интеллекте, повысят управление надежностью/отказоустойчивостью оборудования. Также потребителем всего цифрового будет геологоразведка - там, где много данных, много вариантов применения ИТ».

Как рассказала Forbes Дарья Козлова, старший консультант VYGON Consulting, необходимо разделить понятие операционных технологий, которые непосредственно связаны с разведкой и разработкой месторождений (4D сейсмика, горизонтальное бурение), и цифровых технологий, которые позволяют собирать и анализировать большие объёмы информации, увеличивая эффективность работы компаний. «Цифровые технологии являются инфраструктурой, позволяющей увеличить эффективность операционных технологий либо ускорить процесс их внедрения. Поэтому с одной стороны, они будут оказывать давление на цену нефти, ухудшая экономическую эффективность разработки нефти плотных пород. С другой, цифровые технологии увеличивают эффективность бурения. Вероятно, они стали одной из причин снижения точки безубыточности на формации Баккен с $58/барр в 2014 году до $32/барр в 2016 году». Но сланцевая революция тем не менее ограничена не только технологиями, но и экономикой и добычей сланцев. «На мой взгляд, ее перспективы - это исключительно вопрос того, достаточно ли дорога нефть на рынке, чтобы достаточно сложно технологически добывать ее сланцево», - пояснил Forbes Николай Легкодимов.

Пока что независимые нефтяные компании США инвестируют в технологии недостаточно много денег (по сравнению со здравоохранением или финансовым сектором), но, по прогнозам Марка Миллза, в недалеком будущем произойдет буквально шквал сделок по слиянию и поглощению в разработке программного обеспечения для нефти и газа. Причина этой консолидации понятна: среди производителей сланцевой нефти много независимых компаний, а технологические усовершенствования отделят победителей от проигравших. Часть независимых сланцевых компаний серьёзно обременены долгами, возникшими в результате расширения производства, и не все переживут новую цифровую революцию.

А среди конкурентов есть не только флагманы нефтегазовой индустрии, но и ВИЭ, которые наступают на пятки всякий раз, когда повышаются цены на нефть, и которые уже активно используют современное программное обеспечение - это станет сильной мотивацией сланцевых производителей. И действительно, в условиях низких цен на нефть флагманы индустрии уделяют все большое внимание этому направлению, внедряя цифровые технологии и сотрудничая с мировыми ИТ-компаниями - IBM, Microsoft. «По всему миру увеличивается количество «умных месторождений» и «умных скважин». ВР, например, даже проводил свой «Digital day», - рассказывает Дарья Козлова.

По ее мнению, в этом направлении российские компании не отстают от зарубежных партнеров. В России действует 27 интеллектуальных месторождений. Учитывая, что Россия обладает значительным ресурсным потенциалом трудноизвлекамых запасов, участков для поиска, а также проектов по применению методов увеличения нефтеотдачи, то цифровые технологии могут оказать существенное влияние на уровень добычи в стране. «По нашим оценкам, потенциальный дополнительный эффект может быть до 150 млн т к 2035 году. Поэтому их внедрения возможно даже необходимо дополнительно стимулировать», - пояснила Козлова.

Но российская нефтяная отрасль, отмечает Легкодимов, традиционно не была в авангарде технологий, сейчас этот тренд ломается. В то же время важно понимать, что речь идет не о внедрении перспективных технологий, а все еще об автоматизации. «Цифровое месторождение» или «цифровой завод» - это в большой степени программа по автоматизации: «Говорить о цифровом прорыве там, где не всегда удается отказаться от ручного ввода данных и от бумажного хранения записей, на мой взгляд, немного наивно».

Как отмечает Данила Шапошников, партнер North Energy Venture, над направлением «интеллектуальное месторождение» сейчас работают ведущие глобальные компании: Chevron - проект iFields, BP - проект Field of the Future, Shell - проект Smart Fields. Российские компании также не отстают.

«Однако центром развития данных технологий остаются стартапы. Ведущие мировые независимые и корпоративные венчурные фонды, среди которых Energy Ventures, Lime Rock Partners, Altira и многие другие, осуществляют инвестиции именно в этот сектор. В фокусе венчурной отрасли находятся следующие технологические направления: Instrumentation & Field Capture - сбор данных с помощью сенсоров с объектов наземной, подземной и подводной O&G инфраструктуры; Data Integration & Analytics - интерпретация и анализ данных, в том числе в реальном времени, для геологического моделирования, оптимизации буровых операций и пр.; Networking & Communications - технологии удаленного мониторинга объектов инфраструктуры месторождения», - отметил Шапошников.

Он также отметил, что в России число венчурных фондов с фокусом на технологии нефтегаза растет, к примеру, недавно РФПИ объявил о создании совместного с Saudi фонда с мандатом инвестировать в высокие технологии нефтесервиса.