АСУ ТП: как Россия создает «нервную систему» для своей промышленности

Что такое АСУ ТП и как она устроена

АСУ ТП представляет собой автоматизированную систему управления производственными процессами. Видов систем управления достаточно много, поскольку они могут относится не только к разным объектам, но и к разным отраслям.

Структура промышленной автоматизации делится на два основных класса технических решений: для дискретных систем (процессов) и для непрерывных процессов. В результате работы первых возникает продукт, который можно измерить в штуках — автомобили, электроника, пищевое производство. Результат деятельности вторых измеряется в литрах, тоннах и других мерах объема или веса — это производство, связанное с нефтью, газом, и его автоматизация требует особого внимания к настройкам, а также регулярному определению точности работы различных датчиков.

В рамках этих двух направлений любая структура АСУ ТП будет состоять из трех уровней. 

Что такое АСУ ТП
Источник: презентация «Ростелекома» 

Верхний уровень представлен платформенным программным обеспечением — SCADA-система (от английского Supervisory Control and Data Acquisition — «диспетчерское управление и сбор данных») или верхнеуровневая серверная часть — здесь в реальном времени происходит сбор информации о данном производстве.

Базовый уровень посредством программируемых логических контроллеров обеспечивает непосредственное управление исполнительными устройствами, которые находятся на нижнем уровне. 

На нижнем уровне могут находиться средства измерения, датчики, сенсоры, исполнительные механизмы в виде приводов, задвижек, компрессорных, насосных установок. 

Производство автоматизированных систем управления в России

До 2022-го года рынок промышленной автоматизации в России состоял в основном из оборудования и средств автоматизации иностранного производства, занимавших по приблизительным оценкам 70% рынка, и небольшой части отечественного блока. 

Основной причиной для открытия в «Ростелекоме» направления, осуществляющего разработку автоматизированных систем управления, стали довольно серьезные изменения, связанные с уходом иностранных производителей с российского рынка, начиная с 2022 года.

За время работы в стране иностранные производители поставили от 25 до 35 млн устройств, которые работают сегодня на производстве. Но срок их службы ограничен — в среднем жизненный цикл контроллера составляет 10 лет, из которых последние 5 лет устройство работает за счет запчастей. Поэтому уже сейчас для обеспечения дальнейшей работы многих контроллеров предстоят замены деталей, а это довольно большой парк. 

Фундаментальное изменение на рынке автоматизации РФ
Источник: презентация «Ростелекома» 

Производство всего разнообразия необходимых контроллеров — довольно сложная задача: необходимо найти замены старому оборудованию, отвечающие техническим требованиям, а в ряде случаев даже превосходящие характеристики дослуживающих свой срок устройств.

Кроме того, государство осознало необходимость наличия собственных продуктов и решений в области промышленной автоматизации — это обеспечивает конкурентоспособность российской экономики в целом. Рынок устройств на 2024 год оценивается примерно в районе 55 млрд руб. в ценах 2024 года. Рынок системной интеграции значительно больше — на тот же 2024 год он обозначался как 300 млрд руб. 

Одним из основных драйверов в области АСУТП является постановление № 1912, в котором говорится, что предприятия КИИ обязаны к 2030 году перейти на отечественные доверенные программно-аппаратные комплексы. Также существуют две госпрограммы: «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности» — за нее отвечает Минпромторг, и «Новое индустриальное программное обеспечение», за которую отвечает Минцифры.

По данным Росстата, в России в денежном выражении доминируют такие отрасли, как нефтегаз, металлургия и другие отрасли недропользования, а также энергетика, все объекты инфраструктуры, пищевое производство и фармацевтика — именно они являются ключевыми потребителями средств автоматизации.

«Ростелеком» и автоматизированные системы управления

Непосредственно «Ростелеком» работает как над стандартными проектами в промышленной автоматизации, так и над дополнительными сервисами. Среди проектов — облачная SCADA, интегрированное видеонаблюдение, предиктивная диагностика, архивирование данных, а также интеграционные шины данных, дистанционное управление кранами, электронные паспорта технических устройств, учет энергоресурсов. 

«Любая промышленная система автоматизированного управления несет повышение производительности практически для любого предприятия, у которого отлажены процессы создания своего продукта. Это происходит потому, что автоматизированная система управления убирает рутинный сложный труд человека на данном производстве и позволяет вывести производство на понятный, одинаковый, повторяемый, высокий уровень производительности», — отмечает директор направления «Цифровизация промышленности» «Ростелекома» Алексей Таранченко.

Директор направления «Цифровизация промышленности» «Ростелекома» Алексей Таранченко
Источник: скрин вебинара

Повышение производительности не только приводит к повышению эффективности производства, но и уменьшает его себестоимость, а дополнительную прибыль можно инвестировать в дальнейшее развитие производства.

Для качественного внедрения автоматизации требуется ясное понимание технологии производства продукта. Когда этот этап уже освоен, можно думать о том, как еще можно усовершенствовать уже отлаженные процессы.

Наиболее передовым трендом в автоматизации производства сегодня является создание полностью автоматизированных предприятий, где специализированные роботизированные станки могут работать в полной темноте, при этом снижая риски создания брака до минимальных значений. 

Облачная SCADA 

В «Ростелекоме» стремятся не только следовать мировым трендам, но и формировать собственные тренды самостоятельно. Например, сегодня имеется весь необходимый программно-аппаратный стек для того, чтобы переносить или дублировать верхнеуровневую SCADA в облако. 

Облачная SCADA 
Источник: презентация «Ростелекома» 

Это необходимо в первую очередь тем предприятиям, у которых производственные объекты распределены по разным регионам страны, и им требуется точка консолидации информационных потоков о производстве. Облачная SCADA-система позволит собирать технологические данные в защищенном облаке по защищенным каналам передачи данных, с аппаратным и географическим резервированием, и предоставлять их в удобном виде в единый центр. Это позволит существенно экономить на развертывании вычислительных мощностей на каждом из предприятий, а также повысить прозрачность и эффективность своего производства.

Интегрированное видеонаблюдение непосредственно в SCADA-систему

Обычно на производстве организация системы видеонаблюдения и непосредственно SCADA-система - два разнесенных процесса. Тем не менее, есть возможность объединить их в один - интегрировать видеонаблюдение непосредственно в SCADA.

В результате после сигнала системы о возникновении опасной ситуации исчезнет необходимость отправлять на проверку соответствующего специалиста — достаточно при помощи видеонаблюдения, установленного непосредственно в SCADA-систему, увидеть, что происходит в реальном времени — это существенно сокращает скорость реакции на нештатные события, уменьшает количество и продолжительность внеплановых остановок на своем производстве. 

Видеонаблюдение в SCADA 
Источник: презентация «Ростелекома» 

Предиктивная диагностика промышленных установок

Предиктивная диагностика промышленных установок производит замеры основных показателей, таких как температура, вибрация, магнитное поле, внутреннее и атмосферное давление, и с высокой достоверностью определяет, в нужном режиме ли работает технологическая установка или нет. В случае, если режим сбит, можно запустить дополнительную диагностику и получить информацию о том, какой конкретно узел требует технического обслуживания, что с максимальной вероятностью исключит внеплановый останов такого рода оборудования.

Предиктивная диагностика на предприятиях
Источник: презентация «Ростелекома» 

Учет и распределение ресурсов

Решения, создаваемые «Ростелекомом», позволяют учитывать, как потребляются ресурсы не только в цехах, но и на отдельных участках цехов — это позволяет увидеть, где появляется перерасход и требуется участие персонала для исправления ситуации: заделка течи, выставление более эффективного режима работы оборудования или напротив, выявляется дефицит ресурсов — тогда может потребоваться дополнительная компрессорная установка или другое оборудование в зависимости от технологических установок. 

Учет и распределение ресурсов
Источник: презентация «Ростелекома» 

Дистанционное управление для грузоподъемной техники

Существует целый блок производственных кранов, используемый в портовой инфраструктуре для перевалки сыпучих и контейнерных грузов, а также блок технологических кранов, которые работают на производстве. С момента создания такой техники на кранах работали крановщики, которые должны были подниматься на кран и находиться в его кабине до конца смены. Необходимость находится в кабине на протяжение всего рабочего дня вне зависимости от того, есть ли сейчас задание или нет, давала достаточно низкую эффективность использования человеческого ресурса, поскольку зачастую такие сотрудники просто сидели и ждали нового задания.

ДУ для грузоподъемной техники
Источник: презентация «Ростелекома» 

Внедрение дистанционного управления позволяет перенести сотрудника в диспетчерскую и создать ему условия для управления сразу несколькими кранами. Это позволяет сократить поиски нового персонала, который затруднен дефицитом сотрудников в отрасли, кроме того, дистанционное управление — это шаг в сторону полностью автоматизированного управления при помощи определенных алгоритмов.

Интеграционная шина данных OCF

Исходя из того, что на производствах сейчас создалась ситуация, когда оборудование поставлено от самых разных производителей, частично импортозамещенное, частично — еще зарубежное, встает вопрос, как заставить технику взаимодействовать между собой. Интеграционная шина данных OCF была создана в прошлом году как оборудование, которое может принимать данные от систем разных производителей, от разных протоколов, по разным интерфейсам. Уже сегодня таких протоколов больше 20. Шина позволяет преобразовывать данные и передавать в программируемые логические контроллеры информацию в требуемом виде.

Интеграционная шина данных OCF
Источник: презентация «Ростелеком» 

В 2026 году планируется также создать программно-аппаратные комплексы, которые сразу будут снабжены такой шиной, поскольку это позволяет унифицировать коммуникацию и собирать комплексы из оборудования разных производителей, создавая более эффективную систему.

В заключение

Внедрение созданных «Ростелекомом» средств автоматизации идет в разных регионах России — уже есть осуществленные проекты на Северо-Западе, в Южном Федеральном округе, в Сибири и на Дальнем Востоке, в Поволжье и на Урале.

При этом, как отмечает Алексей Таранченко, важность внедрения отечественных средств автоматизации заключается в том, что промышленность в России диктует достаточно специфические требования, которые ранее мало учитывались иностранными вендорами — это как климатические требования с достаточно низкими температурами, так и территориальные, включая и такие, которые не встречаются больше в других странах мира. Соответственно, только отечественные производители будут сознательно фокусироваться на них, что в результате существенно повысит конкурентоспособность российских предприятий.