Мировой опыт показывает: сегодня невозможно конкурентоспособное развитие производства без создания отечественной экосистемы цифровой трансформации энергетической инфраструктуры. Чтобы удержаться в глобальной конкурентной борьбе, России также необходимо активно развиваться в этом направлении. Ключевым условием создания современной энергетической инфраструктуры является трансформация производственной базы в отечественную экосистему «IoT для энергетики» с использованием отечественных моделей искусственного интеллекта.

Важная роль здесь отводится государственному долгосрочному планированию развития таких направлений, как:

• Отечественные аппаратные компоненты;
• Отечественное программное обеспечение (ПО);
• Информационная безопасность;
• Цифровые модели ИИ с возможностью использования «из коробки» или по подписке.

Это позволит российским производителям строить стратегии развития производства, учитывая эти технологические решения.

Актуальность цифровизации

Сегодня цифровая трансформация промышленных предприятий становится синонимом конкурентоспособности на существующих рынках и ключом к доступу на рынки будущего. Решения по цифровизации технологических и организационных процессов позволяют эффективнее управлять энергетическими системами, создавая единую информационную среду и объединяя элементы производственного комплекса на базе цифровых платформ.

Практическая значимость цифровизации обусловлена тем, что энергоресурсы (электроэнергия, тепло, вода, газ, сжатый воздух и др.) являются одной из трех главных статей расходов наряду с ФОТ и сырьем. В среднем затраты на энергоресурсы составляют 30–80% себестоимости продукции. Доля затрат на энергию в валовом национальном продукте имеет устойчивую тенденцию к росту во всем мире.

Эксперты отмечают: даже первые шаги по цифровизации управления энергоресурсами при постоянном росте тарифов могут повысить эффективность производства на несколько процентов, а общий потенциал экономии достигает 20–40% ^[1]. В данной статье мы рассматриваем цифровую трансформацию именно в ракурсе энергоснабжения как ключевой части производственных затрат.

Человеческий фактор и цели трансформации

Основной фактор успешности цифровой трансформации — не столько технологии, сколько люди и общее понимание целей изменений ^[2]. Только вовлеченность менеджеров и специалистов, их энтузиазм приводят к реальным сдвигам в бизнес-процессах. Поэтому все аспекты цифровизации следует рассматривать через призму человеческого фактора ^[3].

Понятие «цифровизация» объединяет несколько направлений:

1. Роботизированное оборудование, работающее автономно.
2. Управление технологической дисциплиной через диспетчеризацию в реальном времени (распределенный контроль электроснабжения, теплоснабжения, газоснабжения, водоснабжения).
3. Контроль, учет и управление потреблением энергоресурсов.
4. Управление надежностью систем ресурсоснабжения (мониторинг оборудования).
5. Мониторинг безопасности помещений электротехнических пунктов, насосных станций, ГРП и др.
6. Автоматизированное управление инженерными системами (освещение, отопление, вентиляция, кондиционирование).
7. Планирование и контроль ТОиР с использованием идентификации оборудования.
8. Формирование наборов данных для обучения генеративных моделей ИИ и применение ИИ для управления эксплуатацией.

Наиболее результативными элементами обычно являются телеизмерения, телесигнализация и телеуправление коммутационной аппаратурой ^[4]. Установка современных датчиков относится к сфере информатизации оперативного персонала, а интеграция данных с бизнес-процессами — к сфере управленческого персонала.

Типичные проблемы энергохозяйства

Чаще всего цифровизацией начинают оснащать систему электроснабжения (цеховые и общезаводские устройства). Наибольший потенциал эффективности имеют предприятия с оборудованием, произведенным 20+ лет назад, и устаревшими системами диспетчерского управления («маломасштабные» АСУ ТП первого-второго поколения).

Основные проблемы таких предприятий:

Отсутствие единой картины: Мнемонические щиты выводят разрозненную информацию только о положении коммутаторов без дополнительных данных. Сообщения об авариях поступают разрозненно (часто по телефону), что мешает синхронизировать режимы сложных производств.

• Длительное восстановление: Дежурный персонал направляется на подстанцию пешком или на транспорте. Причины аварий выясняются по ограниченной визуальной индикации.
• Сложности расследования: Отсутствие автоматической привязки к единому времени затрудняет анализ последовательности срабатывания РЗА и автоматики. Разное оборудование разных производителей усложняет эксплуатацию.
• Ручной сбор данных: Режимы работы собираются вручную обходом в каждую смену. Дежурный фиксирует показания в журнале, что замедляет принятие решений.
• Устаревшие щиты: Старые мнемонические щиты ненадежны из-за длинных кабельных линий и множества контактов. Они не позволяют выводить цифровую информацию (токи, напряжения, мощности), что ограничивает возможности работы производственных линий на полную мощность.

Стратегия внедрения: от проблемы к решению

Решить эти проблемы позволяет поэтапное внедрение системных решений ^[5], начиная с цехового уровня и заканчивая централизованным управлением. Важно помнить: цифровизация — это не цель, а инструмент достижения бизнес-целей.

С чего начинать? С оценки проблем:

• Низкая надежность систем энергоснабжения (устаревшее оборудование, схемы, низкий уровень телемеханизации).
• Непрозрачность распределения ресурсов по цехам и видам продукции.
• Высокие технические потери.
• Неэффективность использования собственных генерирующих мощностей.
• Долгое реагирование на аварии.
• Низкий уровень безопасности (несанкционированный доступ, риски подтопления/запаривания).

Типичные ошибки целеполагания:

• Размывание целей в процессе реализации.
• Внедрение ПАК «ради ПАК» (системы ради системы), когда реальные задачи поиска неэффективных потребителей сводятся к формальным терминам (АСКУЭ, учет, контроль) ^[1].

Обоснование инвестиций:
Оценка эффективности требует глубоких знаний конкретного производства и релевантных данных. Сторонние интеграторы не могут сделать это в одиночку. Поэтому постановка целей и оценка эффективности должны проводиться  совместно с заказчиком. Также важно иметь полномочия на изменение производственных отношений внутри компании.

Ключевые задачи цифровой трансформации

Примеры задач, решаемых через внедрение систем диспетчеризации и учета:

• Полная информатизация ресурсораспределения в реальном времени для сокращения простоев.
• Выявление небалансов и источников потерь (технических и нетехнических).
• Расчет удельных показателей потребления для формирования эталонной модели энергопотребления.
• Управление эксплуатацией на базе телеметрии для снижения затрат на техническое обслуживание и ремонты.

Роль платформы SCADA и АО «Энергоресурс»

АО «Энергоресурс» имеет значительный опыт внедрения систем автоматизации, доказывающий высокую эффективность инвестиций за счет системного подхода. Наиболее эффективные направления:

1. Информатизация оперативного управления
   • Снижение издержек:Автоматический контроль пиковых нагрузок, оптимизация тарифного меню, снижение технических потерь.
   • Безопасность персонала: Телеуправление аппаратами, автоматизация бланков переключений снижают травматизм и риск ошибок оператора.
   • Оптимизация ФОТ: Снижение трудозатрат на 4–8% за счет автоматизации учета и мониторинга.
   • Переход к ремонту по состоянию: Автоматизированный контроль ресурса оборудования позволяет сократить капитальные затраты на кабельную продукцию до 10% (за счет ВОЛС и беспроводной связи).
2. Информатизация аварийного управления
   • Снижение потерь продукции от повреждений за счет раннего предупреждения аварий.
   • Снижение затрат на ремонты на 8–12% за счет выявления предрасположенных к авариям элементов и точного планирования работ.
3. Управление энергосбережением и учет
   • Снижение оплаты за электроэнергию на 4–6% за счет автоматизации учета заявленной мощности.
   • Выявление «невидимых» потерь через полный внутренний и внешний учет.
   • Экономия 0,5–1,5% при расчетах за счет счетчиков повышенного класса точности.

Выбор интегратора и проектирование

Для успешного внедрения необходим предварительный аудит систем ресурсоснабжения и ИТ-инфраструктуры. Фундамент цифровизации создают опытные технологи и системные инженеры.

При выборе интегратора обращайте внимание на:

• Наличие собственных разработок (ПО и аппаратных комплексов). Интеграторы с собственным ПО могут гибче закрывать специфические запросы.
• Качество проработки составов измеряемых параметров, схем ИТ-инфраструктуры. Плохая работа на этом этапе сводит эффекты внедрения к нулю.
• Важно: Избегайте экономии на старте. Компании, начавшие с простого коммерческого учета, часто вынуждены докупать решения для диспетчеризации и мониторинга позже, переплачивая в 2–3 раза. Выбирайте многофункциональные платформы SCADA с потенциалом масштабирования.

Человеческий фактор и доступность данных

Данные должны быть доступны максимальному числу сотрудников. Ситуация, когда информацию может получить только один специалист на одном рабочем месте, недопустима. Также важно качество данных: информационный «мусор» увеличивает нагрузку на персонал.

Системы не должны быть изолированными. ПО должно легко интегрироваться с MES, ERP, EAM системами. Это создает единый «источник истины», позволяя анализировать потребление в контексте производственной деятельности, погоды, тарифов и т.д. Например, прогноз потребления на сутки вперед будет учитывать не только технологические заявки, но и внешние факторы.

Пример решения: Платформа SCADA от АО «Энергоресурс»

Решения платформы SCADA от АО «Энергоресурс» предназначены для комплексной автоматизации управления энергоснабжением, сбора и анализа данных (электроэнергия, вода, тепло). Это отечественный продукт, применяемый в АСУ ТП, телемеханике и учете. Платформа поддерживает архитектуру PaaS (для корпоративного сектора) и SaaS (по подписке из ЦОД).

Планирование и пилотное внедрение

Процесс требует внимания руководства. Начинать стоит с пилотного проекта:

• Выбор и оценка продуктов.
• Обучение персонала.
• Формирование плана цифровой трансформации.
• Результат пилота — развернутая основа системы и структура информационной архитектуры для дальнейшего наполнения.

Структура типового решения «Промпредприятие»

Решение строится по модульному принципу, объединяя управление инфраструктурой, энергоносителями и персоналом.

Рисунок 1 – Экран стартовой страницы решения «Промпредприятие»

1. Управление предприятием (Интерфейс директора) Руководитель видит показатели эффективности в реальном времени, сравнивая факт с эталоном (рис. 2). Через модуль «Ремонты и ТО» формируются задачи исполнителям с привязкой к электронным меткам. Применение генеративного ИИ позволяет автоматически формировать планы заданий для оператора на основе накопленных данных.
2. Управление энергоснабжением (Интерфейс энергетика) Контроль электрических сетей и инфраструктуры предприятия в реальном времени (рис. 3, 4).
3. Расчеты за ресурсы Встроенный советчик тарифов в режиме реального времени. Подсистема мониторинга автоматизирует расчеты, формирование отчетов и обмен данными со сбытовыми компаниями.
4. Эталонные показатели (Интерфейс финансового директора) Планирование энергопотребления в удобном для технологов виде (рис. 5). При указании объема производства формируется профиль ресурсов. Сравнение фактического потребления с эталонной моделью позволяет выявлять отклонения и экономить до **15%** затрат на энергоресурсы, формируя точную себестоимость продукции с учетом внешних факторов (температура, освещенность) (рис. 6).
5. Управление инцидентами (Интерфейс службы эксплуатации) Подсистема «Энергодиспетчер» обеспечивает удаленное управление работами. Специалисты получают задания на планшеты/смартфоны с инструкциями и документацией (рис. 7). Решаемые задачи: 

• • Обмен заданиям и технической информацией об объекте и оборудовании в режиме онлайн
  • Автоматическая идентификация оборудования по RFID/NFC меткам.
  • Ввод результатов измерений непосредственно на месте.
  • Фотофиксация, заявки для внешних экспертов.
  • Автоматическая фиксация времени работ для нормирования.

Рисунок 2 – Интерфейс основных показателей работы предприятия

Рисунок 3 – Экран контролируемой электрической сети «Предприятия»

Рисунок 4 – Меню управления инфраструктурой Предприятия

Рисунок 5 – Главное меню финансового директора

Рисунок 6 – Форма мониторинга затрат на ресурсы в себестоимости продукции

Рисунок 7 – Интерфейс эксплуатационного персонала

6. Подключение оборудования и инфраструктуры Шкафы системы сбора информации (рис. 8) обеспечивают сбор телеметрии с приборов учета и охранную сигнализацию/видеонаблюдение (рис. 9). Контроллеры позволяют взаимодействовать с периферийными датчиками по различным протоколам, обеспечивая необходимую скорость связи.

Рисунок 8 - Объект управления - питающая подстанция

Рисунок 9 - Фото- и видеофиксация в помещениях

Модернизация и развитие на основе цифровых данных

Информация о пиковых нагрузках и режимах работы позволяет рационально планировать загрузку мощностей. При модернизации цифровые данные помогают точно проектировать оборудование, сокращая этап проектирования и снижая затраты на реконструкцию и строительство на 10%.

Облачные решения и подписка

Использование решения «Производственное предприятие» по подписке из ЦОД оператора позволяет:

• Внедрить систему без капитальных инвестиций.
• Снизить затраты на ИТ-персонал и серверное оборудование.
• Получить гибкое масштабирование вычислительных мощностей.
• Быстро развернуть среду для тестирования.

При необходимости возможна бесшовная миграция инфраструктуры из облака в локальный контур предприятия без остановки основных процессов.

Выводы

1. Технические решения позволяют эффективно управлять энергетическими системами, способствуя развитию новых технологий планирования и управления производством.
2. Главный фактор успеха цифровой трансформации — человеческий фактор и четкое понимание целей.
3. Для предприятий с высоким энергопотреблением наиболее действенны функции диспетчеризации: телеизмерения, учет в реальном времени, телеуправление аппаратами.
4. Сбор данных относится к оперативному персоналу, а их обработка для бизнес-процессов — к управленческому.
5. Цифровизация энергетики — инструмент повышения эффективности и снижения затрат, а не самоцель.
6. Обоснование инвестиций должно учитывать комплексное развитие предприятия и изменение бизнес-процессов.
7. Постановка целей и оценка эффективности должны проводиться совместно интегратором и заказчиком.
8. Возврат инвестиций достигается за счет:
   • Автоматизации оперативного управления;
   • Формирования эталонной модели работы предприятия с контролем отклонений в реальном времени;
   • Информатизации аварийного управления;
   • Энергосберегающих технологий и автоматизации учета, включенных в эталонную модель.
9. При выборе решений стоит обращать внимание на готовность к быстрому старту через облачные подписные модели (SaaS).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитрий Богданов. Цифровизация энергохозяйства промышленного предприятия: инструкция по применению // Control Engineering Россия. URL: https://controleng.ru/otraslevye-resheniya/e-lektroe-nergetika/cifrovizaciya-energohozyajstva/. Дата обращения – 26.01.2021

2. Eelco de Jong, Bhavna Lalla-Sewgoolam, Gregory Vainberg. Unlocking the full power of automation in industrials // McKinsey. URL: https://www.mckinsey.com/industries/electric-power-and-natural-gas/our-insights/unlocking-the-full-power-of-automation-in-industrials?cid=eml-app#/ October 2019. Дата обращения – 26.01.2021

3. Мольков, А. В. Оценка эффекта от внедрения цифровых технологий и систем управления электросетевыми организациями / А. В. Мольков. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 49 (287). — С. 187-194. — URL: https://moluch.ru/archive/287/64745/ (дата обращения: 26.01.2021)

4. Севастьянов А. В., Бурмистров А. В. Перспективы внедрения комплексной системы управления адаптивной распределительной сетью (КСУАРС) на основе применения современных отечественных программно-аппаратных комплексов SCADA ЭНТЕК, ЭНТЕК-TEL и МЕРКУРИЙ-ЭНЕРГОУЧЕТ // Автоматизация и IT в энергетике. 2015. № 1. С. 25 – 32 5. Тарасов В. Б., Святкина М. Н. Интеллектуальные SCADA-системы: истоки и перспективы // НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ. 2011. № 10

СНОСКИ В ТЕКСТЕ

[1] Цифровизация – это средство для создания гибкого производства, приносящего клиентам отличный результат, а владельцам – более высокую прибыль за счет переработки существующих технологических и бизнес-процессов с использованием цифровых технологий.

[2]SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) — программный продукт, предназначенный для разработки и обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы энергетического, технологического или экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации предприятия, здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени.

[3] Сертификат соответствия ТС RU С-RU.АД06.В.00277. Программно-технический комплекс, ПТК ССПИ типов: ЦППС, ССОД, ССОИ, АРМ, ТМ, УСПД, АИИС.

[4] EnLogic – среда прогррамирования контроллров для программирования микропроцессорных контроллеров и реализации коммуникационных шлюзов и конвертеров протоколов.