Цифровые технологии меняют не только производственные процессы. Сегодня инновационные решения все активнее используются в сфере производственной безопасности, превращая ее обеспечение в хорошо контролируемый процесс. Умные девайсы позволяют отслеживать состояние здоровья сотрудников и соблюдение ими правил безопасности, предупреждают своих носителей о нарушениях и о состоянии окружающей среды. Целый ряд таких технологий проходят тестирование на объектах «Газпром нефти», а самые успешные проекты готовятся к внедрению в промышленную эксплуатацию.
Благодарим редакцию корпоративного журнала "Сибирская нефть" ПАО «Газпром нефть» за предоставление данного материала.
Интернет вещей предоставляет огромные возможности для повышения эффективности бизнес-процессов, в том числе в сфере производственной безопасности. Это подтверждают результаты пилотных проектов апробации технологий IIoT, которые реализованы в «Газпром нефти». Разработчики использовали умные носимые устройства для онлайн-мониторинга физического состояния и местоположения сотрудников.
Все решения схожи: они состоят из программной части, платформы интернета вещей, и аппаратной — носимых устройств-датчиков. Датчики подключаются к единому интеграционному модулю, который аккумулирует данные и передает их на платформу IIoT. В первом случае модулем была умная каска — обычная каска со встроенным телеметрическим модулем. Во втором решении в качестве интегратора выступала радиочастотная метка, которую, как выяснилось в процессе тестирования, также оптимально крепить на каску. Еще в одном проекте работники пользовались беспроводным переговорно-поисковым устройством. В целом такая система создает цифровой образ сотрудника, который отображается на экране монитора оператора — он видит, как человек перемещается, входит ли он в опасные зоны, как у него обстоят дела со здоровьем, есть ли на нем средства индивидуальной защиты (СИЗ), были ли какие-либо инциденты или нарушения.
«Принятая в компании „Цель — ноль“ заставляет нас всех постоянно думать о повышении уровня безопасности. В основе этих проектов лежит идея, что онлайн-мониторинг местоположения и здоровья сотрудника способен предотвратить нарушения правил безопасности, помочь человеку в случае внезапного ухудшения его физического состояния», — рассказывает руководитель проектов дирекции инновационного развития ИТСК (дочернее предприятие «Газпром нефти») Алексей Зленко.
Использование систем мониторинга с помощью носимых устройств помогает решить сразу три задачи. Первая — это онлайн-трекинг сотрудников: определяется их точное местоположение внутри и снаружи производственных зданий и объектов, контролируется нахождение в опасных зонах, проверяется наличие СИЗ. Медицинский блок позволяет мониторить жизненно важные показатели сотрудника. Датчики в режиме онлайн определяют частоту сердечных сокращений, снимают ЭКГ, измеряют давление и температуру тела. При превышении допустимых границ показателей здоровья сотрудника система моментально уведомляет оператора, который может предпринять оперативные меры для оказания помощи человеку. В перспективе планируются разработка и тестирование модуля предиктивной аналитики физического состояния сотрудников, который на основе накопленных и поступающих данных о состоянии здоровья сможет прогнозировать ухудшение здоровья сотрудника или выявлять какие-либо патологии.
Помимо этих основополагающих данных система отслеживает положение сотрудника в пространстве: в умную каску встроен акселерометр, который реагирует на быстрое изменение скорости по вертикальной оси и сигнализирует оператору, если вдруг человек упал. Аналогичным образом система реагирует и на продолжительную неподвижность работника, в автоматическом режиме вызывая службы экстренного реагирования.
В проектах протестированы и другие решения. Так, в беспроводное переговорно-поисковое устройство, прикрепляемое на воротник куртки, к стандартному набору датчиков-измерителей добавили газоанализатор — алкотестер и датчик летучих органических соединений. Кроме того, в умную рацию и в радиочастотную метку был также встроен NFC-модуль (технология беспроводной передачи данных), который позволил устройствам выступать в роли индивидуального пропуска.
Отдельно тестировались различные решения для оповещения сотрудника и его связи с диспетчером. Помимо стандартной аудио- или даже видеосвязи в телеметрические модули встраивалась тревожная кнопка для уведомления диспетчера о чрезвычайных ситуациях. А для сотрудников рассматривалась система светового оповещения, встроенная в каску: например, в случае вхождения человека в опасную зону на козырьке каски начинает мигать красная лампочка.
В ходе пилотной эксплуатации систем были выявлены недоработки, а также опытным путем определен оптимальный состав набора гаджетов. Например, оказалось, что точность снимаемых с датчика артериального давления показателей колеблется в зависимости от физической активности человека в момент измерений. А вместо каски иногда удобнее использовать устройства, которые крепятся к жилету: когда человек заходит в помещение, где необязательно ношение СИЗ, он снимает каску, и часть функционала системы теряется, в то время как жилеты работники носят практически постоянно. «В перспективе у нас разработка костюма, который интегрировал бы в себе все необходимые датчики, чтобы сотруднику вообще не пришлось носить никаких дополнительных устройств», — поделился планами Алексей Зленко.
Тестирование систем мониторинга помогло определить оптимальное по соотношению цены и качества железо. «Программное обеспечение изначально было российское, а вот датчики представляли собой сборную солянку — мы пробовали английские, китайские, российские решения. В итоге наиболее рациональным и гибким решением стали отечественные разработки. При идентичном функционале они на порядок дешевле иностранных аналогов, да и производители готовы идти нам навстречу и дорабатывать конструкцию изделий под наши потребности», — рассказывает Алексей Зленко. «Газпромнефть-Ямал» прорабатывает вопрос развития и дальнейшего применения результатов проведенных НИОКР в масштабном проекте в сфере промышленной безопасности и охраны труда, который будет реализован в 2020 году.
Антон Гладченко, руководитель дирекции производственной безопасности: «Применение цифровых технологий в области производственной безопасности переживает сегодня бурный рост. Развитие получат технологии, позволяющие значительно упростить выполнение рутинных операций в области ПБ, а также реально защищающие людей, работающих на производственных объектах, например, за счет автоматизации контроля соблюдения правил безопасности. Сегодня в «Газпром нефти» есть предприятия, которые активно тестируют цифровые решения в области ПБ. Эти пилоты позволяют компании увидеть новые возможности, а по итогам выбирать для промышленного внедрения наиболее эффективные технологии».
Есть место новым технологиям и на нефтеперерабатывающих активах «Газпром нефти». Обслуживание технологического оборудования на заводах усложняется конструктивными особенностями нефтеперерабатывающих установок, которые представляют из себя многоуровневые сооружения высотой в десятки и площадью в сотни метров со сложными пространственными формами, большой сетью трубопроводов, разветвленными переходами. Словом, настоящий промышленный лабиринт. Для упрощения ориентирования в нем и оптимизации самого процесса сервисного обслуживания оборудования была разработана и протестирована пилотная система 3D-навигации и позиционирования на производственных площадках.
«Для решения этой задачи мы разработали прототип системы, состоящий из двух компонентов — программного и аппаратного, — сообщил руководитель проектной группы Антон Стельмашук. — Аппаратная часть состоит из взрывозащищенного планшета для обходчиков, а также системы ультразвуковых маяков, которая позволяет определять местоположение сотрудника с точностью до 2 см по трем осям координат. Это одна из максимально возможных точностей, которые сейчас присутствуют на рынке. Программная часть состоит из программного обеспечения, устанавливаемого на планшет, и автоматизированного рабочего места».
Тестовая эксплуатация прошла успешно, была подтверждена заявленная точность определения местоположения сотрудника на учебном полигоне ОНПЗ. Для самого оператора работа с программой похожа на компьютерную игру: по многоуровневому зданию ходят человечки и выполняют свои конкретные задачи. Клик мышки по изображению открывает данные о сотруднике: кто это, куда он движется, что он уже осмотрел, что ему еще предстоит. Также при необходимости доступна опция изменения маршрута обхода за счет исключения/включения новых точек осмотра.
Использование цифровых технологий позволяет не только технологически усовершенствовать процесс обхода, осмотра и ремонта оборудования, но и ускорить его. С помощью планшета сотрудник может зафиксировать отклонение в работе оборудования и сообщить о нем оператору — обычно этот процесс затягивается, так как по правилам промышленной безопасности на НПЗ запрещается использовать обычные средства связи, например смартфоны, и все фиксируется на бумаге, а затем переносится в электронный журнал обхода.
В настоящее время рабочая группа дорабатывает устройства и производит расчет бюджета, необходимого для внедрения полноценного прототипа системы на одной из нефтеперерабатывающих установок Омского НПЗ.
Умные системы видеонаблюдения — технология, уже активно применяющаяся в промышленной безопасности. «Газпром нефть» реализовала первый пилотный проект в этой сфере еще в 2013 году. Неоспоримые плюсы таких решений — автоматическое обнаружение и оповещение о чрезвычайных и нештатных ситуациях, что позволяет предотвратить происшествия, нарушения технологического процесса, а также минимизировать временные затраты на устранение их последствий. Сегодня видеонаблюдение становится все более интеллектуальным в первую очередь за счет аналитики поступающих и накапливаемых данных. Речь идет об использовании искусственного интеллекта, причем задачи ставятся перед машинным разумом все сложнее.
Сейчас в «Газпром нефти» на разных этапах реализации находятся два крупных пилотных проекта по использованию видеоаналитики в промышленной безопасности. По заказу блока разведки и добычи разрабатывается решение, контролирующее соблюдение регламентов ношения СИЗ, скоростных ограничений при передвижении автомобильной техники по территории предприятия, правил нахождения персонала в опасных зонах и выполнения технологических операций. «Эта разработка позволяет выявлять случаи нарушения техники безопасности на ранних этапах и предотвращать серьезные происшествия. На текущий момент существует множество запросов со стороны бизнеса на решение подобных задач», — отметил руководитель центра технологий видеоаналитики ИТСК Андрей Гуляев. Сейчас опытный образец программы ждет тестирования в реальных условиях.
Примененные в нем решения стали базой для другого пилотного проекта, реализованного по заказу тюменского филиала «Газпромнефть-Снабжения». Перед разработчиками была поставлена задача внедрения видеоаналитики для контроля соблюдения правил промышленной безопасности при выполнении погрузочно-разгрузочных работ (ПРР).
«У этого проекта были свои нюансы, обусловленные поставленной задачей, — говорит руководитель проектов центра цифровых НИОКР ИТСК Елена Павлова, — ПРР выполняются с помощью автокрановой техники — нужно было научить систему распознавать опасную зону, понимать, зашел ли туда человек. Кроме того, требовалось определять корректность выполнения строповки — искусственный интеллект был обучен рассчитывать углы между стропами и сравнивать их с эталоном». В случае выявления отклонений при выполнении ПРР в системе реализован функционал автоматического оповещения заинтересованных лиц посредством имейлов и СМС.
«В целом зафиксирован положительный результат реализации пилотного НИОКР-проекта, проверяемая гипотеза подтверждена, — оценил результаты реализации проекта представитель заказчика, руководитель отдела методологии, учета материально-технических ресурсов и аналитики „Газпромнефть-Снабжения“ Владислав Коротков. — В ходе проведения тестирования оборудования на базе Заполярная (поселок Новый Порт) был извлечен ряд уроков, связанных со сложными климатическими условиями Крайнего Севера, а также со спецификой использования видеокамер на автокрановой технике. Полученный опыт будет учтен при реализации полноценного проекта на центральном складе Восточно-Мессояхского месторождения».
Как правильно действовать, чтобы не допустить возникновения чрезвычайной ситуации на производстве, и что делать, если форс-мажор все-таки произошел, описано в своде правил охраны труда и регламентах производственной безопасности. А вот усваивать необходимые навыки намного эффективнее оказывается в форме игры — с помощью виртуальной и дополненной реальности. И такие технологии в «Газпром нефти» уже успешно используются для отработки различных сценариев осуществления технологических операций, особенно связанных с высоким риском. Виртуальные курсы есть как в добыче, так и в переработке и сбытовых подразделениях. Кроме того, в компании создан виртуальный конструктор обучающих курсов.
В рамках пилотного проекта в области производственной безопасности на этой базе будет разработан VR-курс по ликвидации ЧС на производстве. «В качестве прототипа выбран узкий сценарий реагирования персонала на утечку сероводорода на промышленном объекте. Это высокорисковое событие с большой вероятностью наступления. Для работников четкая реакция на такую ЧС — залог сохранения здоровья и даже жизни, ведь утечка газа может привести к удушью и даже к летальному исходу. На реальном объекте, по понятным причинам, эту ситуацию не смоделировать, поэтому мы решили воссоздать ее в виртуальном мире и в нем же научить людей быстро и эффективно с ней справляться», — говорит руководитель направления в центре виртуальной и дополненной реальности дирекции инновационного развития ИТСК Таисия Сабурова.
Для человека это будет выглядеть как максимально приближенная к реальности ситуация — наш мозг верит в то, что ему показывают: он надевает шлем виртуальной реальности, берет в руки кликеры, подключает датчики движения и оказывается на виртуальном заводе — цифровом двойнике реального объекта. Оказавшись внутри виртуальной чрезвычайной ситуации, он должен действовать в соответствии с объектовыми регламентами и инструкциями — насколько он их усвоил. Преподаватель на своем экране видит все, что происходит у студента в виртуальном мире. На протяжении всей виртуальной сессии заданная логика системы оценивает правильность реакций человека и в итоге выдает заключение, указывая на ошибки. «Задача бизнеса — не двойку кому-то поставить, а увидеть слабые места и необходимость выделить ресурсы на практическую подготовку сотрудника или подрядчика, — объясняет Таисия Сабурова. — В разрезе промбезопасности это сигнал, что человек сейчас не подготовлен для реагирования на возможные ЧП на объекте, что надо обратить на это внимание и устранять недочеты в штатном режиме. Так мы бережем жизнь и здоровье людей».
Текст: Ольга Вильде, Фото: Стоян Васев, Инфографика: Алексей Столяров
