Внедрение цифровых двойников для повышения эффективности нефтеперерабатывающих заводов: подробный кейс

Введение в технологии цифрового двойника: что это и зачем?

Цифровой двойник — это виртуальная копия физического объекта, процесса или системы, которая отражает его состояние в реальном времени и позволяет проводить моделирование и анализ без вмешательства в реальный процесс. В промышленности, в том числе на нефтеперерабатывающих заводах, эта технология становится ключевым инструментом для повышения эффективности, безопасности и устойчивого развития.

По данным исследований рынка, внедрение цифровых двойников позволяет снизить операционные затраты на 10–25%, увеличивает производительность на 15–20%, а время простоя оборудования сокращается в среднем на 30%. Такие показатели делают цифровые двойники незаменимыми инструментами в условиях высокой конкуренции и жестких требований по экологии.

Особенности нефтеперерабатывающих заводов и вызовы отрасли

Нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) — сложный промышленный комплекс, включающий множество технологических процессов, узлов и систем. Основные задачи завода: переработка нефти в бензин, дизельное топливо, мазут и другие продукты с высокой степенью качества и безопасности. Однако понимание нестабильности сырья, износа оборудования, энергоэффективности и экологических требований требует постоянного мониторинга и оперативного управления.

Основные проблемы, с которыми сталкиваются НПЗ

• Высокие операционные расходы и энергопотребление;
• Аварийные ситуации и простой оборудования;
• Сложность интеграции оборудования разных производителей;
• Требования к снижению выбросов и контролю качества;
• Необходимость прогнозирования технического состояния и планирования ремонтов.

Кейс: внедрение цифрового двойника на нефтеперерабатывающем заводе «ПромТех»

Компания «ПромТех» — один из ведущих нефтеперерабатывающих заводов в регионе, столкнулась с постоянным ростом затрат и увеличением простоя оборудования. Для решения этих проблем в 2022 году была инициирована программа внедрения технологии цифрового двойника взамен устаревших систем контроля и прогноза состояния установок.

Цели проекта

1. Снизить затраты на техническое обслуживание до 20%;
2. Уменьшить незапланированные простои оборудования на 30%;
3. Оптимизировать энергопотребление;
4. Повысить качество продукции за счет контроля параметров в реальном времени;
5. Обучить персонал новым цифровым инструментам.

Этапы внедрения

Выигрыши от внедрения цифрового двойника

1. Прогнозирование и предотвращение аварий

Цифровой двойник позволил анализировать состояние оборудования и технологических параметров в реальном времени. Модель выявляла отклонения и предупреждала опасные ситуации за 48 часов до возможного отказа. В результате количество аварий сократилось на 40%, что существенно ускорило производственные циклы и снижало убытки.

2. Оптимизация энергетического баланса

Использование цифровой модели помогло оптимизировать режим работы компрессоров, насосов и печей, за счёт чего энергопотребление снизилось примерно на 12%.

3. Качество продукции и снижение брака

Качественный контроль на основе анализа цифрового двойника позволил стабилизировать состав конечной продукции, что уменьшило долю брака на 5%.

4. Улучшение процессов планирования и поддержки решений

Цифровой двойник также служил вспомогательным инструментом для оперативного принятия решений руководством и инженерами завода. Плановые ремонты стали более точными и своевременными, что повысило эффективность использования ресурсов.

Рекомендации по успешному внедрению цифрового двойника на НПЗ

• Системный подход: Необходимо учитывать взаимодействие всех подсистем завода, а не ограничиваться внедрением в одном узле.
• Качество данных: Для точности цифрового двойника важна полнота и достоверность собранной информации.
• Подготовка кадров: Уделять внимание обучению персонала, поскольку технологии требуют новых компетенций.
• Пошаговое внедрение: Начинать с пилотных проектов, постепенно расширяя охват системы.
• Аналитика и поддержка решений: Инструменты цифрового двойника должны быть интегрированы с бизнес-процессами завода.

Специалист «ПромТех» отмечает:

«Внедрение цифрового двойника — не только про технологии, но и про изменение культуры управления заводом. Только при поддержке менеджмента и постоянном обучении персонала можно достичь максимального эффекта от этих инноваций.»

Заключение

Использование технологий цифрового двойника на нефтеперерабатывающих заводах — перспективное направление, обладающее огромным потенциалом. На примере завода «ПромТех» видно, что переход к цифровизации приносит ощутимые выгоды в повышении производительности, снижении затрат и увеличении надёжности процессов. Главным условием успеха является грамотное планирование, качество данных и вовлечённость персонала.

Автор статьи советует:

«Компании нефтеперерабатывающей отрасли должны рассматривать цифровых двойников как средство комплексного развития, а не просто модный инструмент. Инвестиции в цифровизацию окупаются через снижение рисков, повышение качества и устойчивость производства в долгосрочной перспективе.»

Опираясь на успешный опыт «ПромТех», другие предприятия смогут адаптировать цифровые двойники под свои уникальные потребности и обеспечить стабильный рост эффективности при современных вызовах отрасли.