Разработанный в России программный продукт ПРАНА позволяет диагностировать неисправности самого сложного промышленного оборудования задолго до их возникновения.
В мире нет абсолютно надежных устройств. Любой механизм — и самый простой, и самый сложный — может сломаться когда угодно. Но для промышленных предприятий выход из строя, например, газовой турбины, может стать чрезвычайно критичным.
Однако в России уже существуют качественные программные решения, которые способны предсказать и отреагировать на потенциальные неисправности крупного промышленного оборудования. О создании системы ПРАНА и ее перспективах «Эксперту» в эксклюзивном интервью рассказал Председатель Совета директоров АО «РОТЕК» Михаил Лифшиц.
— Как и для чего создавалась система ПРАНА? Кто стал инициатором ее создания?
— Все началось с того, что мы первые в России создали независимый сервис газовых турбин. Позднее мы продали этот бизнес швейцарскому Sulzer. До нас большие турбины на российских электростанциях обслуживались компаниями-производителями Siemens, Alstom и General Electric. После анализа работы большинства мировых компаний, осуществлявших сервис больших газовых турбин, наши инженеры сделали неожиданный вывод: все существовавшие тогда решения OEM по мониторингу состояния оборудования устарели на 10-15 лет, о прогностике речи вообще практически не шло, поэтому безаварийной эксплуатации оборудования достичь было сложно. В большинстве своем представленные на рынке продукты позволяли собирать данные для того, чтобы учесть их при разработке следующего поколения машин, а также давали полный доступ к АСУ ТП при наступлении страхового случая. Эти опции не совпадали с теми задачами, которые мы собирались решить. Тогда наша поистине уникальная команда экспертов в области машиностроения и математики, предложила разработать собственную систему, которая должна была сочетать механизмы сбора и анализа данных, а также уметь строить вероятностные модели. Эти возможности системы стали нашим дополнительным конкурентным преимуществом при заключении сервисного контракта. — Каковы были основные этапы создания системы? — На определенном этапе система обрела контуры, появились модули, которые позволяли проводить диагностику отдельных узлов. Появился удобный интерфейс взаимодействия системы и оператора, мы создали журналы учета, разработали и запатентовали метод акустико-эмиссионного контроля для статических объектов, которого не было ни у кого, всего более 30 патентов. Следующий важный этап наступил в 2017 году, когда мы начали продавать ПРАНА как цифровую услугу. Она перестала быть частью сервисного пакета и стала самостоятельным механизмом прогноза и анализа. Она позволила не только работать непосредственно с оборудованием, но и контролировать действия сотрудников, которые вовлечены в процесс его обслуживания и эксплуатации. Первые три года до 80% сообщений, которые мы получали от машины, имели отношение не к работе механизмов, а именно к действиям персонала — не всегда квалифицированным и соответствующим инструкциям. Я уверен, что нашим колоссальным преимуществом стало то, что с первого дня система разрабатывалась математиками и энергетиками, машиностроителями для собственных нужд. Это позволило заложить в ней именно те возможности, которые востребованы на практике. На текущий момент ПРАНА существует как отдельный продукт, который развивается, пополняется, изменяется. Сегодня мы продаем ее как услугу с поддержкой нашего мониторингового центра и экспертных групп или как пакет программного обеспечения, который эксплуатируется на стороне заказчика — его экспертами, специалистами, а мы осуществляем техническую поддержку. Собственно, это два подхода, которые действительно работают, и здесь возможны любые комбинации. — Расскажите об основных принципах работы ПРАНА? — Представьте себе ситуацию, когда у человека появляются внешние проявления заболевания: болит горло, поднимается температура, эти признаки могут быть очень разнообразными. Именно в этот момент он испытывает дискомфорт и начинает лечиться. Но ведь это только внешние проявления, они являются некой кульминацией процесса, который начался в организме гораздо раньше. Если проводить аналогию с ПРАНА, то наша система выявляет у оборудования самые ранние признаки «заболевания», когда «микроб» только появился в организме и начал раздражать сосуды и лимфатические узлы до того, как это привело к срабатыванию защитных систем организма в целом. Мы постоянно контролируем до 1,5 тысяч параметров одного агрегата. Если система «видит» как несколько параметров начинают отклоняться и формировать негативный сценарий развития событий, и что дальше это может привести к нарушениям в работе оборудования, ПРАНА, упреждая срабатывание автоматизированной системы управления технологическими процессами на дни, а иногда и месяцы, сигнализирует об этом оператору и предсказывает в какой период времени произойдёт негативное событие, способное повлиять на работу всего агрегата. У нас накоплены и проанализированы десятки терабайт данных с разного оборудования. Созданный и пополняемый нами архив позволяет находить аналогичные случаи, сравнивать их с происходящим и отвечать на вопрос «что произойдёт», а статистический анализ — на вопрос «когда произойдёт». Соответственно, эксплуатант оборудования понимает, что и когда может произойти и вмешивается в ситуацию на раннем этапе. — Звучит впечатляюще, но есть ли у системы слабые места? Возможно, в процессе работы стали понятны направления, по которым ее нужно развивать в дальнейшем? — Наша система — это решение, которое постоянно развивается, что позволяет решать задачи как в ТЭК, так и вне его. Поэтому тут правильнее говорить не о слабых местах системы, ведь это отлично проработанный продукт, а о вызовах, которые сегодня стоят перед нами и ПРАНА. Набор данных с динамических объектов: турбины, генераторы, компрессоры — достаточно показателен, его вполне можно отследить, и он довольно традиционен: давление, температура, вибрация, частотный анализ и так далее. Но каким образом отследить изменение статических объектов: котлов, резервуаров, реакторов, мостов, фундаментов в условиях вечной мерзлоты? Это намного сложнее. Чтобы работать с такого рода объектами, мы первыми в мире применили в прогностике и в ИТ-продукте метод акустико-эмиссионного контроля. Что это за метод? В ремонте автомобилей, до появления современных диагностических технологий, опытные механики использовали банальный стетоскоп. Они слушали, как ведет себя заведенная машина и могли по шуму определить неисправность. Действительно, талантливые специалисты по эксплуатации турбинного оборудования могут на слух определить, где шумит подшипник, как в турбине гремят лопатки на роторе, как течет масло в системе охлаждения, где оно не проходит. По сути, мы используем похожую технологию, однако в гораздо большем масштабе. Сложный технический объект обладает таким количеством шумов, что обработать и проанализировать их все крайне сложно, да и не нужно. Вместо этого, мы вычленяем и обрабатываем лишь репрезентативные колебания на определённой частоте. Получаемые данные в сочетании с эффектом Доплера дают возможность создать 3D-картинку и проанализировать происходящее. Это позволяет определить изменения состояния статических объектов и сделать прогноз. Вот лишь один из примеров технологий, над которыми мы работаем для совершенствования ПРАНА. На сегодняшний день мы имеем не менее 30 различных патентов по этому направлению. За прошедшие 7 лет проанализировали и сохранили огромное количество данных и сейчас имеем возможность работать с этим массивом. Фактически ПРАНА создает совершенно фантастическую прозрачность работы службы эксплуатации и технического обслуживания оборудования. — Что дает использование системы с экономической точки зрения? — Многое, безусловно, зависит от количества эксплуатируемого оборудования. Понятно, что чем большее количество приобретается и обслуживается, тем больше затрат требуется от компании на начальном этапе. Мы видим выраженный экономический эффект от использования нашей системы. У нас есть заказчик, у которого было подключено к системе семь турбин Siemens, пять – General Electric и пять Alstom. За четыре года экономический эффект от использования нашей системы для этого заказчика, по его собственным оценкам, составил 1,5 млрд рублей. У каждой генерирующей компании есть плановые диагностика и обслуживание. Регламент ремонта роторного оборудования — турбин и компрессоров — предусматривает большие и малые инспекции. В рамках малой инспекции турбины ее открывают и оценивают происходящее внутри. Для этого механизм требуется остановить. Но если турбина подключена к нашей системе, мы без останова и, соответственно, лишнего простоя хорошо понимаем не только, что происходит внутри, но и что с ней будет в определенной перспективе. Есть абсолютно выраженный экономический эффект для генкомпаний, потому что возникает гораздо большая гибкость в планировании остановок оборудования на проверку. Благодаря ПРАНА компания получает возможность изменять время малых инспекций и останавливать работу оборудования только, когда это действительно необходимо. У компаний, занимающихся эксплуатацией сложного оборудования, существуют такие статьи бюджета, которые называются «Аварийные ремонты» и «Непредвиденные расходы». И использование ПРАНА позволяет минимизировать расходы по данным статьям. Мы не допускаем аварий в обычном режиме эксплуатации техники, а ремонты из аварийных превращаются в плановые. Непредвиденное мы делаем предвиденным. Поэтому наша система окупается на любом первом предотвращенном инциденте, и только на этих бюджетных статьях для заказчика она окупается за полтора-два года. — Является ли система инвестицией в будущее или уже приносит реальную прибыль? — ПРАНА включена Минцифры в Единый реестр российского программного обеспечения, она уже давно находится в зоне окупаемости, приносит прибыль и дивиденды. На сегодняшний день этот продукт развивает наша дочерняя компания РОТЕК Диджитал солюшнс, которая выделена в отдельный бизнес. — Существуют ли зарубежные аналоги вашей системы? Есть ли у ПРАНА преимущества перед ними? — Безусловно, существуют зарубежные аналоги. В качестве основных конкурентов мы называем General Electric и Schneider. Но мы первые, кто отвязал свою систему мониторинга и прогностики от гаечного ключа, то есть от сервисного контракта или договора поставки. Это дало нам возможность собирать и анализировать больше репрезентативных данных работы различного оборудования, добавлять новые возможности, полезные именно эксплуатанту. В результате совокупный функционал ПРАНА гораздо шире, чем у любого из конкурентов. Того же акустического эмиссионного контроля, фискального журнала взаимодействия с объектом мониторинга нет ни у кого. — В каких отраслях и секторах экономики систему потенциально возможно применить? Кто ей уже пользуется? — Как правило, это традиционная электрогенерация и нефтегазовый комплекс, химическая промышленность. Сегодня ПРАНА полноценно эксплуатируется в «Газпромнефти», «Сибирской генерирующей компании», «Русгидро», «Т Плюс», «Мосэнерго». И это далеко не полный список российских компаний, которые используют нашу систему. За границей она работает в Казахстане — в «Центрально-Азиатской Электроэнергетической Корпорации (ЦАЭК). — Какое место занимает проект ПРАНА в проектах «РОТЕК»? — Это один из наших продуктов, единственный в секторе ИТ-решений. По своей сути — математический, даже кроссдисциплинарный. И он очень важен для нас. Мы занимаемся разноплановым бизнесом, что в комплексе и создает синергию. Так, Уральский турбинный завод (входит в холдинг «РОТЕК» — прим. «Эксперт») — на сегодня единственное предприятие в России, которое выпускает турбины с уже предустановленными блоками системы прогностики, в частности с ПРАНА. Кроме того, на основе накопителей энергии собственной разработки мы делаем системы нивелирующие скачки напряжения, что тоже имеет непосредственное отношение к безопасности эксплуатации оборудования. Также у нас есть производство в Подмосковье, на котором мы производим комплектующие для больших и малых газовых турбин, авиационных двигателей. Все эти технологии находятся во взаимодействии. — Нужна ли какая-либо государственная поддержка для развития данного проекта? Например, на законодательном уровне? — Я считаю, что государство сделало достаточно для поддержки ИТ-сектора. Об этом говорит хотя бы то, что мы работаем в рынке, а продукт является конкурентоспособным и прибыльным. Правительство РФ, профильные министерства Минпромторг, Минцифры и Минэнерго) установили правила рынка для всех российских разработчиков. Они достаточно оперативно отреагировали на те запросы и пожелания, которые исходили от представителей сектора. Сегодня законодательная среда, на мой взгляд, вполне мотивирует и создает условия для того, чтобы все исправно внедрялось и работало.
Работа началась в 2015 году. Первой задачей, которую мы поставили перед собой, стало развитие механизмов диагностики и внедрение механизмов прогноза состояния на основе анализа больших данных. Нам пришлось перелопатить огромное количество научных разработок: от математических алгоритмов до физического моделирования, проделать множество различных экспериментов в работе с информацией, дискретностью, со всем, что связано с математикой.