Росатом создает виртуальную АЭС


Текст: Ольга Плотонова

Цифровизация — одно из главных направлений развития российской экономики сегодня. В нескольких отраслях промышленности уже создают виртуальных двойников для управления процессами на предприятиях. Росатом, в частности, работает над уникальным проектом «цифрового двойника» АЭС.

Иллюстрация: Влад Суровегин
Фото: Gepower.com, Flickr/NASA, Siemens.com, Росатом
Сегодня 79 % предпринимателей России считают свои компании цифровыми — это показал интерактивный опрос бизнес-сообщества страны на Неделе российского бизнеса, организованной РСПП. При этом те же самые бизнесмены признали, что в России недостаточно развит IT-сектор (30 %) и есть проблемы с информационной безопасностью (39 %). Но главный вывод, по мнению главы РСПП Александра Шохина, заключается в том, что почти 90 % бизнесменов — участников опроса считают: государственную программу «Цифровая экономика» нужно дополнить конкретными направлениями для реальных секторов.

«Мы, бизнес-сообщество, хотели бы, чтобы программа дополнялась отраслевыми разделами, определяющими продвижение цифровых технологий в базовых отраслях, что станет драйвером экономического роста», — сказал он.

В принятой летом 2017 года государственной программе «Цифровая экономика», рассчитанной на период до 2024 года, действительно обозначены только ключевые общероссийские приоритеты, без разбивки на сектора. Однако многие компании и так уже вкладывают большие средства в информационные услуги. Они видят в этом залог эффективности производства, экономии средств, безопасности и точности выполнения работ. Кроме того, цифровизация производства увеличивает его скорость, а в современном, стремительно развивающемся мире скорость — это конкурентное преимущество. Цифровизация сегодня уже не опция для промышленности, для инфраструктурных или сервисных предприятий — это необходимость; в промышленности обострение конкуренции происходит уже на базе применения цифровых технологий.

Согласно исследованию Школы имени Флетчера Университета Тафтса Digital Planet 2017, Россия пока находится в категории Break out — среди стран с низким уровнем конкурентоспособности цифровой экономики; но она демонстрирует высокий рост в течение последних семи лет, что делает ее привлекательной для инвесторов. Действительно, пока вклад цифровой экономики (без мобильного сегмента) в ВВП страны составляет 2,1 % (по подсчетам Российской ассоциации электронных коммуникаций), но в ближайшие годы он может приблизиться к 10 %. Во многом это зависит от того, как компании ключевых отраслей будут внедрять современные технологии сбора, хранения и обработки данных, считают эксперты.
Одним из цифровых лидеров страны сегодня является Росатом: он не только внедряет цифровые услуги на производстве, но и заявляет о создании виртуальных АЭС. В октябре 2017 года первый заместитель генерального директора госкорпорации по развитию и международному бизнесу Кирилл Комаров сообщил, что Росатом будет активно развивать цифровые технологии управления жизненным циклом АЭС, или цифровые АЭС, чтобы сохранить лидерство на мировом рынке технологий строительства атомных энергоблоков. В конце 2017 года портфель заказов госкорпорации включал проекты по 34 атомным энергоблокам в разных странах мира. «Сегодня мы абсолютно четко видим переход наших зарубежных заказчиков к новым требованиям. Они говорят: „Строителей котлованов под энергоблоки мы найдем, это простые процессы, вы лучше нам создайте цифрового двойника атомной станции, мы его у вас с удовольствием купим и заплатим гораздо больше денег, чем собственно за сами строительные работы"», — сказал К. Комаров (цитата по РИА-новости). Правда, пока госкорпорация только готовит информационные продукты, которые могли бы быть интересны клиентам. «У нас по-прежнему покупают оборудование в металле и строительные работы — в количестве залитого бетона. Но мы понимаем, что если сегодня не будем инвестировать в „задельные" цифровые технологии, которые в корне меняют наш бизнес, и он по своей сути становится другим, то мы потеряем лидерство», — признается К. Комаров.

По сути, сегодня речь идет о создании цифрового двойника АЭС, который позволил бы сделать более безопасным жизненный цикл энергоблока. В едином информационном пространстве появится возможность управлять всеми процессами: от проектирования АЭС до ее вывода из эксплуатации.

Кстати, в обзоре компании PWC «Преобразование в сфере электроэнергетики» отмечалось, что для компаний энергетического сектора важно иметь цифровых близнецов. «Представьте, когда вы в качестве клиента обращаетесь к Amazon или Google, у них есть вся инфорамация о вас: они могут предсказать, что вы купите на следующей неделе, в следующем месяце, даже то, что вы еще сами не знаете. У них есть ваш цифровой близнец. Такая же идея должна быть применена и на уровне компаний, машин, объектов или предприятий. А пока в энергетическом секторе мы тратим непомерное количество времени на обсуждение своих активов. А думать мы должны о приоритетах клиентов, и в этом заключаются особенность цифровой компании и возможности ее бизнес-моделей», — цитирует в отчете PWC директора по маркетингу GE Power Digital Solutions Нилоя Саньяла.

Что же скрывается за термином «виртуальная АЭС»? По сути, речь идет о создании цифрового двойника энергоблока, полностью повторяющего характеристики реального оборудования, на котором можно без каких-либо последствий менять режим, прогнозировать изменения состояния, что, в свою очередь, позволяет сделать действующую АЭС более безопасной на всех стадиях ее жизненного цикла.
Ликбез:
Цифровой двойник, виртуальный двойник — это визуализированный, программный аналог изделия, объекта. Цифровой двойник воспроизводит, моделирует в реальном времени все внутренние процессы, происходящие в объекте, его свойства.

Термин «цифровой двойник» появился в 2003 году в NASA, а известен стал благодаря публикации профессора Технологического университета Флориды Майкла Гривза «Цифровые близнецы: превосходство в производстве на основе виртуального прототипа завода». Космическая отрасль стала пионером в этой области. Ей требовалось решить проблему управления физическим объектом, отправленным в космос, без возможности непосредственно его видеть — дистанционно изменять его функционал. Цифровые двойники позволяли моделировать и прогнозировать поведение физических систем.
Упрощенно можно представить виртуальный двойник АЭС как специальную программу, в которую попадаешь с помощью 3D-очков и в реальном времени видишь/чувствуешь, чтó происходит с реактором, турбинами, градирнями и т. п., формируешь, как в реальной жизни, команды управления режимами и через показания датчиков получаешь обратную связь — реакцию оборудования блока на них. Уместно будет сравнение с фильмом «Матрица», где главный герой Нео подключается к компьютеру Матрицы и видит, как работают все коды. Только в виртуальную АЭС попасть с помощью 3D-очков нельзя — это хорошо защищенная информационная система. По крайней мере, в ближайшем будущем она должна такой стать — пока идет процесс разработки. Мы поговорили с инженерами и руководителями АО «Русатом Автоматизированные системы управления» (РАСУ), и они объяснили нам, зачем нужно менять стандартное проектирование АЭС на цифровое и в чем будет заключаться выгода такой замены.
Двойник начинается с АСУ ТП
Энергоблок, его оборудование рассматриваются в виртуальном двойнике АЭС через призму автоматизированной системы управления технологическим процессом. Это интерфейс взаимодействия человека и энергоблока, который позволяет контролировать состояние последнего, поддерживает, на основе информации о параметрах технологического процесса, принятие всех решений, предоставляет средства воздействия на исполнительные устройства. Именно такую специальную систему цифрового двойника энергоблока, основанную на целом комплексе предметно-ориентированных моделей, разрабатывает РАСУ — компания Росатома, являющаяся отраслевым интегратором решений в области АСУ ТП. (Подробно об АСУ ТП атомной отрасли АЭ писал в июле 2015 года.)

Переход к виртуализации при создании и эксплуатации системы управления энергоблока — очередной шаг эволюционного развития таких систем. Первые полноценные цифровые системы автоматизированного управления в периметре атомной отрасли стали появляться на рубеже 2000-х, когда после длительного перерыва произошел переход к активному развитию отечественной атомной энергетики. Именно тогда с учетом современных подходов были переопределены методы сбора и представления информации, принципы хранения и обработки данных, алгоритмы оценки состояния оборудования и управления.

Стали широко использоваться средства вычислительной техники и программируемые логические контроллеры (ПЛК). «Система управления предыдущего поколения представляла собой просто набор элементов, соединенных электрической схемой. С внедрением новых сетевых технологий АСУ ТП взаимодействие отдельных ее модулей стало носить информационный характер», — говорит заместитель директора департамента — руководитель управления АО «РАСУ» Евгений Галивец.

Именно в тот период в Минатоме РФ стали постепенно внедряться системы автоматизированного проектирования. Специалисты перешли от бумажных чертежей к проектам в электронной форме. Оценивая то время, Е. Галивец констатирует: «Атомная отрасль шла в ногу с общемировыми тенденциями и не отставала в этом от всего мира. Единственная проблема: не было своих, отечественных САПР (систем автоматизированного проектирования), и приходилось использовать западные пакеты». Безусловно, использование традиционных САПР упростило процессы проектирования, внесения необходимых изменений, переиспользования сформированных проектных и технических решений. Однако отсутствовало комплексное представление о том, кто чем занимается на разных этапах проектирования информационных систем, поскольку, как и ранее, основные знания хранились в головах специалистов, а не в общем информационном пространстве.

Однако в РАСУ считают, что, несмотря на внедрение САПР, применяемая в Росатоме методология создания АСУ ТП АЭС до сих пор построена на принципах и подходах конца 70-х годов прошлого века и ориентирована на создание и использование конечного продукта в рамках госкорпорации. То есть подход к проектированию блоков практически не изменился; единственное отличие — переход от чертежей и схем на бумаге к электронным файлам и носителям. Проектирование АСУ ТП — лишь синтез вербальной модели системы, представленной проектными документами, которые могут интерпретироваться исключительно человеком. Проектные документы, хотя и создаются с использованием компьютеров, по сути являются «электронной бумагой», так как представленная в документах информация неотделима от носителя и не структурирована для использования в формализованном виде в САПР, системах моделирования, управления требованиями, программирования и других.

«До сих пор в ходе создания АСУ ТП энергоблока организации-участники обмениваются регламентированным перечнем проектных документов в бумажном (отсканированном) виде, то есть информация передается в виде текстовых документов, которые плохо поддаются машинному анализу», — отмечает Е. Галивец. Такая методология приводит к тому, что цели проектов создания АСУ достигаются в основном за счет неоправданного применения результатов «референтных» проектов и нерационального использования ресурсов, в том числе временных, трудовых, интеллектуальных и финансовых. В результате — снижение экономической эффективности и конкурентоспособности проектов создания АСУ ТП АЭС на внутреннем и особенно внешнем рынках.

Есть еще одна, не менее важная причина, по которой созданию цифрового двойника уделяется так много внимания, — это большое количество проектов строительства энергоблоков с реакторами нового поколения (ВВЭР-ТОИ и ВВЭР‑1200) за рубежом. В современном мире стандартом де-факто стал подход, при котором «покупатели» сложных дорогостоящих технологических объектов, тем более тех, для которых вопросы безопасной эксплуатации имеют первоочередное значение, хотят иметь полное «отражение» реального объекта. Такой подход, кроме всего прочего, позволяет им управлять экономикой объекта на всем его жизненном цикле. И Росатом, нацеленный на широкомасштабное внедрение своих технологий атомной энергетики в глобальном мире, должен этим подходам соответствовать.
Виртуальная поездка на Марс
В 2012 году виртуальный двойник был использован для имитации высадки марсохода Curiosity на Марс. Посадка была протестирована 8000 раз с использованием программного обеспечения Управления жизненным циклом продуктов PLM (Product Lifecycle Management) от Siemens.

Программное обеспечение используется для виртуальной разработки и всесторонних испытаний продуктов, прежде чем любой винтик будет физически закручен. С помощью этой технологии продукты доходят до рынка на 50 % быстрее, сохраняя при этом тот же уровень качества, который мог бы быть получен без использования технологии.
В Росатоме понимают, что создание современных моделей систем управления — это новая реальность, в которой надо уже действовать. По словам Е. Галивца, «сегодня мы приходим к тому, чтобы представлять весь объект целиком, в виде различных информационных моделей и взаимосвязей между ними. Мы идем к тому, что знания об объекте будут находиться не в головах людей, а внутри компьютера, в единой системе автоматизированного проектирования, с использованием которой и должна формироваться автоматизированная система управления энергоблоками».

По сути, виртуальный двойник — это комплексная информационная модель системы контроля и управления объектом, информационная программа, созданная на стыке технологий IT и моделирования. Она будет получать всю информацию о «жизни» реальной АСУ ТП энергоблока, состоящего из миллионов элементов. Это не система проектирования сооружений, не система управления логистикой, а система контроля жизненного цикла, использующая информацию со всех датчиков, объединяющая их в сеть, формирующая на основе собранных данных обобщенный показатель состояния контролируемого оборудования.

Сегодня на различных уровнях энергоблока действуют разные подсистемы АСУ ТП, данные из них собираются в отдельные информационные системы, аккумулируются в едином центре — системе верхнего блочного уровня, а затем передаются на общеотраслевой уровень, например, в кризисный центр концерна «Росэнергоатом». Но это происходит не в режиме реального времени и не в полном объеме. При этом любой энергоблок — это сложный технологический объект, состояние которого меняется практически каждую секунду, создавая огромный поток данных. Система управления, которую делает РАСУ, как раз и должна в режиме реального времени отслеживать все, что происходит на энергоблоке, вовремя оповещать об этом эксплуатационный персонал и транслировать полученную информацию на верхний уровень.

Виртуальный двойник позволит создать полноценную и полномасштабную цифровую модель энергоблока через его систему управления, в любой момент времени отражающую состояние объекта, хранящую всю историю его эксплуатации, доступную для анализа с помощью всех существующих и перспективных информационных технологий (например, big data). Кроме того, он будет способствовать созданию системной инженерии, процессов проектирования различных видов обеспечения, верификации и валидации, интеграции АСУ ТП АЭС.

Итак, применение цифрового двойника позволит:
  • прогнозировать с существенно более высокой степенью достоверности состояние объекта, возможные нештатные ситуации, оперативно на них реагировать, снижая угрозы безопасности, здоровью людей и окружающей среде;
  • увеличить глубину понимания процессов, происходящих в объекте и продукте, за счет наработки расширенной статистики «виртуальной» эксплуатации объектов;
  • более точно рассчитывать экономику проекта и управлять ею;
  • выявлять слабые звенья и улучшать конструктивные особенности энергоблоков;
  • сократить время внедрения необходимых изменений

Сегодня проект цифрового двойника активно реализуется; пока существуют лишь отдельные его элементы. Сейчас в РАСУ занимаются и моделированием АСУ ТП в динамике, которое можно сравнить с моделированием живого организма в движении. «Но самое сложное — мы создаем модель объекта, которого еще нет „в железе". Когда будет создана цифровая модель и связана с реальными объектами АЭС условно информационными связями через сеть Интернет — получится цифровой двойник. В первую очередь он необходим для проектов строительства АЭС за рубежом», — говорит Е. Галивец.
Эффект от цифровизации предприятия
По предварительным оценкам, первый цифровой двойник может быть готов уже к 2019 году. Поскольку каждый проект индивидуален, то и модели информационных систем, которые будут ими управлять, будут разными. Но они будут иметь общую часть и меняться от проекта к проекту не более чем на 30 %, полагают в РАСУ.

Об экономической эффективности внедрения цифрового двойника пока можно судить только на основе экспертных оценок, а они таковы: сокращение операционных издержек составит около 10 %. Безусловно, будут и другие выгоды, которые зачастую трудно измерить в денежном выражении, такие как репутация, конкурентоспособность, технологическое лидерство, безопасность.
Макет для БРЕСТа
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что в такой сложной области, как управляющие системы ядерных энергетических установок, развитие идет скорее эволюционным, чем революционным путем, считает первый заместитель директора — генерального конструктора, научный руководитель АО «НИКИЭТ», главный конструктор АО «РАСУ» Михаил Михайлов. Начальные этапы характеризовались использованием систем, сравнительно простых по структуре и функциям. Увеличение мощности реакторов, повышение их основных параметров и требований к безопасности в сочетании с необходимостью улучшения эффективности управления привели к постепенному росту уровня автоматизации.

В связи с этим жизненно необходимо создание цифровых моделей (цифровых двойников) как объектов автоматизации, так и самих управляющих систем, считает М. Михайлов. Например, в НИКИЭТе параллельно проектированию АЭС с реактором БРЕСТ проводятся исследования и отработка алгоритмов, аппаратуры и программного обеспечения управляющих систем энергоблока. Для этих целей сначала был сделан макет. Стартовать с макета пришлось потому, что на тот момент еще не было готового проекта реакторной установки. Расчетные модели имелись, но для задач исследования систем управления и защиты их требовалось адаптировать, так как они не работают в реальном времени и непрерывном цикле. Есть и другие отличия: расчетные модели созданы под Windows, в то время как управляющие системы работают в среде операционных систем LINUX.

Макет представляет собой многопроцессорный компьютер, способный выдержать большую математическую нагрузку. На нем создается несколько виртуальных машин. В первую машину грузится и начинает к ней адаптироваться модель объекта управления — в данном случае БРЕСТа. Причем это не только нейтронная кинетика, но и четыре петли, парогенераторы, турбина и так далее. Во второй машине работает модель управления нейтронными параметрами. В третьей машине — регуляторы теплогидравлических параметров. Четвертая виртуальная машина отвечает за отображение и управление процессами. Макет одноканальный, без разделения на функции, контроллеры и так далее.

После их адаптации и верификации уже на расчетных моделях, проверки и отладки всех интерфейсов на макете это программное обеспечение переносится на инженерный стенд, позволяющий более детально моделировать управляющие системы. На инженерном стенде производится полная отработка функционирования систем автоматизации, и результатом становится загрузка готового программного обеспечения в реальную аппаратуру, поставляемую на объект.

Следует подчеркнуть, что во всех этих процессах применяется программное обеспечение в основном собственной разработки НИКИЭТа, в случаях необходимости привлекаются другие, но также отечественные операционные системы. Таким образом обеспечивается высокая киберзащищенность систем и решается задача импортозамещения в области программного обеспечения.

Важно отметить, что инженерные стенды применяются и для проведения межведомственных испытаний оборудования опытных образцов, и для функциональных испытаний поставочных образцов (в этом случае они выступают в качестве полигонов), и для авторского сопровождения систем в течение всей их жизни на объекте.

«Подобный подход применяется при проектировании новых и модернизации существующих ядерных реакторных установок различного назначения: энергетических, исследовательских, транспортных, включая космические, и других», — говорит М. Михайлов.
Опыт Siemens
На Неделе российского бизнеса президент Siemens в России Дитрих Меллер поделился результатами внедрения цифровизации у себя и на предприятиях-партнерах.

«Цифровизация предприятий и целых отраслей — это залог их конкурентоспособности и высокой эффективности, позволяющий расширять портфолио проектов, открывать новые рыночные ниши, экономить время и затраты, сосредоточиться на поддержании самых высоких стандартов качества. Siemens использует широкий диапазон цифровых решений: от анализа данных в режиме реального времени до комплексной концепции цифровых двойников, оптимизирующей весь сложный производственный процесс», — cказал он. По словам Д. Меллера, Siemens вкладывает огромные деньги в цифровизацию, так как считает, что та компания, которая сегодня встанет во главе этих процессов, будет и через 10 или 20 лет лидером в промышленности по инфраструктуре и мышлению.

У компании есть завод в Амберге, который производит различные комплектующие. В течение 25 лет на нем постепенно внедрялись цифровые технологии (сегодня сотрудники в основном сидят за компьютерами и контролируют процессы), и уровень качества продукции приближается к 100 %. Более 85 % заказов, поступающих на завод, выполняется круглосуточно. При этом процесс производства меняется, то есть производственные линии перестраиваются, более 80 раз в день. Все это возможно только на базе цифровых технологий, говорит Д. Меллер.

Siemens предоставляет услуги и внешним клиентам. Например, вся цепочка разработки модели Ghibli фирмы Maserati, подготовка и проектирование производства были основаны на сплошном цифровом потоке. Сроки проектирования модели сократились на 50 %: если раньше машина создавалась в течение 30 месяцев, то теперь — за 16 месяцев. А быстрый выход на рынок — это большое конкурентное преимущество. Затраты на проектирование Ghibli снижены на 30 %, а производительность увеличена втрое.

В России Siemens работает над проектами полностью цифровой фабрики для ОАО «КамАЗ», а также с «Гражданскими самолетами Сухого» — SuperJett был создан на базе инжинирингового софта Siemens. Сейчас Д. Меллер особенно гордится сотрудничеством с РЖД по сервисному обслуживанию «Сапсанов» и «Ласточек».

«Поезда постоянно передают гигабайты данных о состоянии всех комплектующих и самого поезда. В нашем аналитическом центре в Москве эти данные обрабатываются и анализируются для улучшения сервисного обслуживания. Результат — эксплуатационная готовность „Сапсанов" приближается к 100 %, что сравнимо с японскими скоростными поездами и даже выше. А операционная готовность российских железных дорог гораздо лучше, чем у немецких. Предиктивное обслуживание позволяет нам предупреждать выход из строя дверей, климат-установок и т. п. и проводить необходимый ремонт, чтобы предотвратить проблему. И это хороший пример присутствия цифровых технологий в России», — заключает Д. Меллер.
Цифровые близнецы в России и в мире
В РАСУ отмечают, что в своих работах они опираются на международный опыт. По словам Е. Галивца: «Мы пытаемся заимствовать лучшие зарубежные практики из системной инженерии смежных отраслей, тем более что сложные информационные системы, влияющие на жизнь людей, на их здоровье и безопасность, используются не только в атомной энергетике. К примеру, в авиастроении вопрос создания надежных и „адекватных" автопилотов для самолетов стоит очень остро. Там любая ошибка может привести к человеческим жертвам. Поэтому проверке безопасности, созданию цифровых двойников там уделяется огромное внимание. Авиастроение — одна из самых передовых отраслей, где формируются стандарты. Конкуренты и партнеры Росатома по сооружению энергоблоков АЭС также сейчас занимаются цифровыми двойниками, правда, никто пока о конкретных результатах не заявлял».

Один из примеров удачного использования двойников в энергетике — цифровая турбина компании GE. Как рассказали «АЭ» в этой компании, цифровой двойник турбины — это пакет программного обеспечения GE. Двойник на основе архива показаний и состояния машины, а также анализа данных, касающегося всего ряда турбин данной модели, может предсказать ее дальнейшее поведение, в частности, различные типы отказов. На цифровом двойнике можно очень быстро и точно протестировать многие режимы работы оборудования и подобрать оптимальный, чтобы затем применить его для работы оригинала. Вот что рассказал нам Андрей Сумцов, директор по цифровым технологиями GE Россия/СНГ: «В наше время точная, оперативная и разноплановая аналитика критически важна для успешного ведения бизнеса и раскрытия всего потенциала оборудования. Для того чтобы разные приложения могли „понимать" друг друга и успешно взаимодействовать, GE создала Predix — единое информационное пространство для удовлетворения потребностей промышленности в сложном и быстром анализе больших данных при условии соблюдения всех требований кибербезопасности».
Визуализация работы единого информационного пространства Predix компании GE
Predix — это первая в мире облачная платформа для индустриального Интернета. Она используется для создания приложений, которые, будучи подключенными к промышленным активам, собирают и анализируют данные, а также предоставляют в режиме реального времени информацию для оптимизации промышленной инфраструктуры и операций. Сегодня объем заказов на программы и приложения на базе Predix составляет $4 млрд, создано около 670 000 цифровых двойников и около 225 программных приложений.

Один из программных продуктов GE на базе Predix — решение Asset Performance Management (АPM, или «Управление эффективностью активов»). Данное приложение использует передовую систему предиктивной аналитики для изучения данных, обнаружения и диагностики неисправностей, что повышает надежность энергетических активов при одновременном снижении затрат на их эксплуатацию и обслуживание. Цифровое решение APM предназначено для анализа критически важных активов энергообъекта (фиксированного, вращающегося и не вращающегося оборудования) любых производителей (как GE, так и сторонних), для отдельных электростанций и комплексов установленных мощностей.

Например, использование данного предложения в газовой генерации помогает существенно сократить затраты на обслуживание оборудования (до 20 %) за счет сокращения количества и времени простоев и объема ремонтных работ, ускорить пуск турбины на 40 %, а также увеличить мощность установки на несколько процентов за счет оптимизации режима горения.

По сути, цифровой двойник экономит время и деньги: он позволяет протестировать различные операционные режимы турбины не физически — на заводском стенде, а за считанные минуты на экране компьютера, говорят в GE. Цифровые двойники оборудования электростанции, а также сопутствующий софт вместе могут образовывать комплексную цифровую электростанцию — распределенную систему искусственного интеллекта. С ее помощью можно регулировать потребление турбиной топлива, уровень выбросов, объемы выдачи электроэнергии в сеть в зависимости от текущей потребности рынка и многое другое.

Цифровые двойники создаются для конкретного оборудования, более эффективного управления им. При создании двойника разработчики GE прежде всего отталкиваются от заявленных заказчиком ключевых показателей производительности оборудования (KPI), которых он хочет достичь с помощью программного продукта. Это может быть повышение качества определенной услуги или предиктивная аналитика, касающаяся жизненного цикла конкретного блока и помогающая свести к минимуму время простоя оборудования и т. п. Поставленная задача определяет набор функций ПО и объем аналитики, необходимый для ее достижения.
АО «РАСУ» – даты, факты
АО «РАСУ» было создано в 2015 году. Большая часть сотрудников компании ранее работали во ВНИИАЭС-АСУТП.

Компания сформировала продуктовую линейку комплексных решений по проектированию, разработке, вводу в действие, сервисному обслуживанию и модернизации АСУ ТП для объектов атомной энергетики. В первый год существования компания запустила бизнес АСУ ТП, получила статус главного конструктора АСУ ТП госкорпорации «Росатом». Одновременно была начата работа по созданию и реализации продукции для неатомных рынков. В 2016‒2017 годах АО «РАСУ» приняло участие в реализации ряда контрактов на поставку АСУ ТП для АЭС, которые будут построены как в Северной и Центральной Европе, так и в Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке и в Африке. Вместе с тем в 2017 году был дан старт новому направлению бизнеса «Электротехника», в рамках которого на РАСУ возложена роль отраслевого интегратора бизнеса по разработке и изготовлению электротехнического оборудования, а также займется проектированием электросетевых объектов.

Сегодня РАСУ активно увеличивает число контрактов. По итогам 2017 года десятилетний консолидированный портфель заказов АО «РАСУ» составил около 66,5 млрд руб. В сравнении с 2016 годом объем контрактов вырос более чем на 80 %. Рост портфеля обеспечен новыми заказами в атомном сегменте как в России, так и за рубежом.
Цифровые решения способны не только контролировать состояние оборудования электростанций и энергосетей, но и предотвращать аварии, анализируя показания и просчитывая поведение каждого агрегата, предлагая такие схемы эксплуатации и сервиса, которые, с одной стороны, почти полностью исключат аварийные ситуации, а с другой — помогут владельцам энергообъектов получать максимальную отдачу от оборудования.

В России хорошим примером можно считать цифровой двойник для оборудования НПЗ «Газпром-Нефть». В 2014 году компания запустила проект создания системы управления инженерными данными объектов нефтепереработки — «СУпрИД». В основе проекта — применение технологий 3D-моделирования для проектирования, строительства и обслуживания промышленных объектов. Благодаря их использованию сокращаются сроки создания и реконструкции нефтеперерабатывающих установок, повышаются эффективность и безопасность их эксплуатации, снижается время простоя технологического оборудования завода. В конце 2016 года система выполнила пилотный проект по разворачиванию функционала платформы и настройки бизнес-процессов для только что реконструированной установки первичной переработки нефти Омского НПЗ — АТ‑9.

В системе реализован функционал по хранению, управлению и актуализации информации об установке на всем ее жизненном цикле: от строительства до эксплуатации. С помощью загруженной в систему проектной 3D-модели объекта можно визуализировать его: увидеть конфигурацию блоков, расположение оборудования, окружение соседним оснащением, измерить расстояния между элементами установки. Как отмечают в компании, «система позволяет быстро получить доступ к инженерной информации о любом оборудовании, просмотреть его чертеж, уточнить технические параметры, локализовать местоположение и выполнить замеры на трехмерной модели, которая в точности воспроизводит реальную установку». Использование «СУпрИД» экономит до 30 % рабочего времени, уходившего раньше на поиск и обработку технической информации по любому объекту. Предполагается, что вложенные в реализацию «СУпрИД» инвестиции окупятся примерно за три-четыре года, говорится в материалах «Газпром-Нефть».

В российской атомной отрасли первопроходцем в цифровых двойниках стала компания АСЭ с программным комплексом Multi-D, который используется в первую очередь в строительстве и управлении физическими объектами АЭС.

С помощью Multi-D можно создать пространственную модель объекта сооружения, рассчитать физические объемы ресурсов для строительства, составить графики работ, использования трудовых и нетрудовых ресурсов (рабочих и машин). И, наконец, не только рассчитать стоимость сооружения, но и отследить фактические затраты в ходе строительства. В 2016 году система управления проектами Multi-D на Ростовской АЭС была признана лучшей в номинации «Мега-проект» (Mega-Project Multi-Roadmap Element) на международном конкурсе CETI AWARD 2016.

В идеале, говоря о перспективе, необходимо объединение возможностей всех цифровых двойников предприятий атомной отрасли: существующего Multi-D АСЭ и создаваемого на площадке РАСУ двойника системы управления.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ НОМЕРА