Технологии будущего: цифровизация в металлургии

Одна из самых технологичных отраслей в России

Министерство экономического развития считает, что цифровые инструменты постепенно будут проникать во все сферы экономики. По словам замминистра экономического развития Максима Колесникова, в России отмечается постепенное повышение заинтересованности компаний среднего и крупного бизнеса во внедрении технологий ИИ. 

Металлургия входит в число наиболее перспективных отраслей для цифровизации наравне с электроэнергетикой, автомобильной индустрией, горной, пищевой, нефтегазовой промышленностью, строительством, транспортом и логистикой, химией и нефтехимией, сельским хозяйством и другими, говорится в исследовании аналитического агентства ИТ-холдинга Т1. 

По оценкам Т1, в металлургии цифровизировано 25,2% предприятий, что позволяет отрасли по этому показателю входить в ТОП-3 после электроэнергетики (31,5%) и розничной торговли (29,3%).

ИИ в металлургии оказывает значительное влияние на повышение эффективности производства, снижение затрат и улучшение качества продукции. Современные технологии не только способствуют автоматизации и оптимизации производственных процессов, но и играют важную роль в обеспечении устойчивого развития и экологической безопасности. 

Чего ждут от цифровизации металлурги?

Консалтинговая компания «Технология доверия» (ранее PWC) провела опрос представителей отрасли, который показал, что к цифровой трансформации бизнеса стремятся наиболее передовые металлургические компании, но при этом ожидают разные эффекты от цифровых изменений.

63% респондентов считают, что на горизонте 5 лет цифровые проекты окажут значительное влияние на сокращение издержек. Другая ситуация сложилась с оценкой влияния технологий на объемы производства. Мнения экспертов разделились: 50% утверждают, что цифровизация положительно повлияет на увеличение объема производства, а 34% — что эффект будет незначительным. По мнению авторов исследования, причина расхождения кроется в запросах бизнеса, так как в современной ситуации многие компании ставят перед собой цель сохранить уровень сбыта, перестраиваясь на другие рынки. Именно поэтому в ближайшее время проекты, нацеленные на повышение объемов производства, выглядят дорогостоящими и неоправданными.

При оценке положительного влияния технологий на экологию и сферу охраны труда 56% респондентов утверждают, что эффект будет весомым. В последние несколько лет появилось значительное количество решений в данной области. Основная причина — стремление компаний продемонстрировать вовлеченность в ESG-повестку. На фоне этого многие лидеры отрасли активно развивают проекты в сфере мониторинга атмосферного воздуха на наличие химически опасных веществ, сокращения выбросов дыма, который образуется при нагреве металла, и очистки воды от вредных элементов.

Где применяют ИИ в металлургии и металлопереработке?

Хороший пример успешного применения ИИ в российской металлургии — автоматизация управления производственными линиями. Системы на основе ИИ сейчас есть на всех крупных производствах, они анализируют огромные массивы данных в реальном времени, что позволяет своевременно выявлять и устранять потенциальные проблемы, минимизируя простои и потери.

Однако сейчас разработка отечественных ИТ-решений направлена в первую очередь на замещение софта зарубежных агрегатов, рассказывает главный стратег инвестиционной компании «Вектор Икс» Максим Худалов. Большинство из них не обновлялось с 2022 года, так как есть существенный риск удаленной блокировки и даже порчи агрегатов западными производителями. «Нужно отметить определенные успехи в этом направлении, так как оборудование работает в целом штатно», — говорит эксперт.

Второе направление — это оптимизация расходов дорогостоящих лигатур и более оптимальные режимы работы термического оборудования.

Третье основное направление — промышленная безопасность, то есть контроль износа агрегатов и мониторинг нахождения работников в опасных зонах. Использование предиктивной аналитики позволяет прогнозировать износ оборудования и планировать его техническое обслуживание, что существенно снижает риск аварий и повышает надёжность производства. «Уже сегодня есть эффект в виде снижения расходов удельных расходников», — отмечает Худалов.

Вот несколько примеров работы металлургических компаний в цифровом направлении. «Северсталь» провела испытания робота-собаки Deep Robotics на территории «Северсталь-метиза» и Череповецкого металлургического комбината. В течение нескольких дней робот тренировался ориентироваться на местности, переносить грузы с помощью руки-манипулятора и следить за соблюдением правил безопасности.

Благодаря алгоритмам компьютерного зрения и 3D-профилирования, а также технологии LiDAR робот-собака может выполнять задачи измерения объектов, транспортировки объектов массой до 40 кг, разного вида инспекции и превентивной диагностики оборудования. Робот-пес может проводить звуковую диагностику, тепловизионные и газоаналитические исследования, а также строить карты для разработки цифровых двойников предприятий. Особенно важно, что робот способен работать в сложных для человека условиях.

«Норильский никель» использует роботов-разрушителей и краны-пауки. Их задействуют на Надеждинском металлургическом заводе (НМЗ), который проходит этап обновления и модернизации. Нынешний этап обновления НМЗ предусматривает замену печи взвешенной плавки и периферийного оборудования. Применение современных механизмов, таких как роботы-разрушители и краны-пауки, существенно повышает эффективность и безопасность производственного процесса.

Нынешний этап обновления НМЗ предусматривает замену печи взвешенной плавки и периферийного оборудования. Применение современных механизмов существенно повышает эффективность и безопасность производственного процесса.

Мощность гидромолота робота-разрушителя составляет 1500 джоулей, что значительно превышает возможности традиционных отбойных молотков. Благодаря этому один робот может выполнять работу, которую ранее делали до 30 человек. Помимо роботов, на заводе используются краны-пауки, способные передвигаться по труднодоступным участкам и поднимать грузы весом до 17 т. Для резки металлоконструкций применяются плазморезы, которые эффективно справляются с металлом толщиной до 200 мм.

На ММК уже несколько лет действует программно-аппаратный комплекс на базе машинного обучения «Мониторинг-Предиктив». Его задача — мониторинг состояния моторов, редукторов и насосов, работающих на электричестве. С помощью комплекса выявляют отклонения от нормы в работе и возможные поломки по картинкам электромагнитных полей, излучаемых агрегатами. 

Эффект от использования комплекса позволил ММК отказаться от планового обслуживания электрооборудования. Теперь специалисты комбината осуществляют только текущие ремонты — в соответствии с подсказками «Мониторинг-Предиктива». В итоге затраты на обслуживание были снижены на 17,5%. Время между ремонтами, наоборот, увеличилось — в среднем на 21 день. Возросла при этом и общая производительность комбината — на 2%. 

НЛМК в 2022 году начал использовать новый цифровой сервис на основе машинного зрения и искусственного интеллекта, который определяет вид и качество поступающего на предприятие лома. Перспективная разработка позволяет экономить время сотрудников повышает оборачиваемость вагонов, позволяет повысить качество взаимодействия с поставщиками.

Промышленные камеры на производстве передают видеопоток в систему, которая анализирует каждый выгружаемый слой сырья во всех вагонах. Сервис блокирует разгрузку предметов, запрещенных к выгрузке, например потенциально взрывоопасных. В результате формируется отчет по каждому вагону.

Маркетплейс вторсырья Vtorion также использует технологии ИИ в работе. Для ценовой аналитики сейчас создается модель машинного обучения, которая обрабатывает данные, собранные со всей страны, и на основе этих данных делает ценовой прогноз на разные виды лома.

Больше доверия к ИТ

Цифровизация российской промышленности продолжает ускоряться. По прогнозам CDO2Day, внедрение инструментов ИТ в России будет продолжаться темпами, опережающими мировой рынок. Эксперты CDO2Day допускают, что бюджеты могут сократиться, но фронт работ останется прежним. После решения задач кибербезопасности острее встанет вопрос повышения эффективности производства: на первое место выйдут проблемы с импортозамещением комплектующих и вычислительных мощностей. 

Технологии ИИ могут стать основой для создания «умных» производственных систем, которые будут легко адаптироваться к изменяющимся условиям рынка и требованиям клиентов. Это открывает новые горизонты для российского металлургического комплекса, позволяя ему уверенно смотреть в будущее и занимать лидирующие позиции на мировом рынке.

Однако очевидно, что для успешного и широкомасштабного внедрения ИИ в металлургическую отрасль необходимы значительные инвестиции в исследование и развитие, а также в подготовку кадров. Важную роль здесь играет сотрудничество между государством, частным сектором и научными учреждениями. Поддержка инновационных проектов, создание благоприятных условий для инвестиций и развитие образовательных программ в области ИИ — все это ключевые факторы дальнейшего прогресса.