«Цифровой двойник» технологического оборудования — реальность
Компания «Ростелеком» поделилась кейсом первого в России успешного проекта по созданию цифрового двойника электростанции, основанного на лучших зарубежных и российских практиках.
«Ростелеком» предлагает технологии создания цифровых двойников для крупных технологических объектов, включая энергетические станции, производственные и промышленно-энергетические комплексы. Используя данные об объекте — от конфигурации, технологических схем и параметров установленного оборудования до истории отказов и технического обслуживания — создаётся виртуальное представление физического объекта или системы. Это представление точно дублирует жизненный цикл объекта, обеспечивая взаимосвязь между его физическим и виртуальным состояниями с высокой скоростью синхронизации в реальном времени.
Евгений Потехин, Директор проектного офиса ПАО «Ростелеком» на Урале: «Для создания цифрового двойника используется статистическая информация, динамическое моделирование, а также машинное обучение с использованием нейросетей. Эти технологии позволяют анализировать данные и разрабатывать различные модели, такие как FMEA (выявление и предотвращение дефектов), CAD (компьютерное моделирование технологических процессов) и FEA (расчет нагрузок на оборудование). Процесс создания цифрового двойника включает разработку физико-математической модели всего технологического оборудования, которая становится «цифровой тенью» реального объекта. Эти данные используются для оптимизации режимов работы, расчета технико-экономических показателей и предиктивной диагностики, направленной на обнаружение отклонений в состоянии оборудования. Также разрабатывается имитационная модель для сценариев «что, если», а сам цифровой двойник интегрируется в экосистему предприятия, способствуя формированию прозрачных бизнес-процессов».
Руководители предприятий получают полную аналитику о работе энергообъекта через дашборды (графики, диаграммы и таблицы), а также OLAP-кубы для оперативного принятия управленческих решений.
Преимущества внедрения цифрового двойника очевидны. Экономия топлива может составить до 50 млн рублей в год, а маржинальность продажи энергоресурсов увеличивается на 2%. Снижается количество отказов оборудования, повышается качество планирования ремонтов, а также уменьшаются затраты на обслуживание. Внедрение «цифрового двойника» значительно снижает аварийность, особенно по вине персонала. Использование виртуальных датчиков сокращает до 50% объем дооснащения оборудования. Также снижаются производственные расходы, включая потребление электроэнергии.
Компания «Ростелеком» не только внедряет цифровые решения, но и предоставляет инструктаж персонала, а также обеспечивает гарантийное и постгарантийное обслуживание цифровых двойников.
Одним из пилотных проектов стал проект по созданию цифрового двойника ТЭЦ для ПАО «Т Плюс». «Цифровая тень» станции объединила статическую и динамическую модели, включая все вышеперечисленные модули (оптимизация, расчет ТЭП, предиктивная диагностика, BI-аналитика). Также был разработан тренажёр для оперативного персонала и имитационная модель. Библиотека моделей охватывает как основное, так и вспомогательное оборудование для паросиловой установки и парогазовой станции.
Реализация проекта позволила оптимизировать работу электростанции, подтвердив заявленный экономический эффект за счёт перераспределения тепла между оборудованием и учёта рыночных факторов, таких как стоимость топлива и электроэнергии. В результате внедрения цифрового двойника, станция уже демонстрирует экономию топлива на уровне 2%, что выше прогнозируемых показателей, с экономией около 84 млн рублей в год. Маржинальный доход увеличился на 5%.
В 2023 году пилотные цифровые двойники были внедрены на ТЭЦ «Академическая» и Ново-Свердловской ТЭЦ. Следующим этапом в рамках стратегического партнерства с ПАО «Т Плюс» и «Ростелекомом» стала реализация проекта «Цифровой щит» с использованием ИИ для обогащения цифровых моделей станции данными с аналоговых приборов. Также рассматривается тиражирование полученного опыта на тепловые сети, что позволит создать «цифровой двойник» всего теплового узла. Это даст возможность моделировать работу электростанций, котельных и автоматически выбирать оптимальные режимы их работы. Внедрение единой SCADA-системы позволит отслеживать работу всей сети в реальном времени и осуществлять удаленное управление.
Таким образом, «Цифровой двойник» тепловых сетей и станций — это комплексное решение для цифровизации энергетической отрасли.
Компания «Ростелеком» является стратегическим партнёром Экосистемы КОСМОС, которая объединяет лучшие решения в области промышленного инжиниринга и автоматизации. Цифровая платформа КОСМОС способствует ускорению процессов импортозамещения и внедрению новых технологий.