Процессы цифровизации ТЭК, в т.ч. нефтегазовой отрасли с каждом годом набирают темп, являясь ответом на вызовы, которые встают перед современной индустрией нефти и газа, такими как повышение эффективности производства, обеспечение безопасности, минимизация рисков экологических аварий. В текущих условиях перед российской отраслью встает вопрос импортозамещения в ИТ.
Цифровизация российского нефтегазового комплекса на базе отечественных решений обсуждались 14-15 сентября 2023 г. на прошедшем в г. Санкт-Петербурге 9м Федеральном форуме по ИТ и цифровым технологиям нефтегазовой отрасли России Smart Oil & Gas 2023. На форуме рассматривались вопросы внедрения цифровых технологий в ключевых сегментах нефтегазовой отрасли - разведке и добыче, переработке, логистике, обеспечении промышленной и экологической безопасности.
На сегодняшний день становится все более очевидно, что цифровизация нефтегазовой отрасли должна осуществляться на базе отечественных решений. С одной стороны, это требования российского законодательства, согласно которым с 2025 г. на объектах критической информационной инфраструктуры (КИИ), к которым относится большинство объектов ТЭК, запрещается использование оборудования с иностранным программным обеспечением (ПО). С другой стороны, необходимость отечественных решений определяется теми реалиями, с которыми столкнулась отрасль в 2022 г., когда наличие недокументированных возможностей в решениях западных вендоров перестало быть секретом, а прекращение поддержки ПО иностранными разработчиками создало серьезные сложности.
При этом в процессе цифровой трансформации российская нефтегазовая отрасль ориентируется на общемировые тенденции ИТ, такие как искусственный интеллект, цифровые двойники, BigData, промышленный Интернет вещей (IIoT) и т.п. Именно такие решения обеспечивают наиболее ощутимый экономический эффект от своего внедрения, служат инструментом повышения производственной и экологической безопасности, что и привлекает к ним повышенный интерес в нефтегазовой отрасли. Однако внедрение цифровых технологий во многом ограничивается недостатком отечественного оборудования, на базе которого они могут быть реализованы. Наиболее отчетливо эта проблема проявляется в сегменте телекоммуникаций, в особенности, спутниковой связи.
О ведущейся работе по телемеханизации крановых узлов магистральных газопроводов (МГ) на безе отечественного оборудования и возможностях аэрокосмических решений как поставщиков данных для цифровых двойников в ходе Smart Oil & Gas 2023 рассказали представители компании Газпром космические системы(ГКС).
Сквозной проект "Создание спутниковой сети передачи данных"
Тенденции на цифровизацию производственных процессов определяют важность информационной инфраструктуры для предприятий ТЭК, в т.ч. нефтегазового комплекса. С учетом географических особенностей ключевых российских нефтегазовых провинций, зачастую единственным возможным вариантом организации связи являются спутниковые каналы. Для решения этих задач ГКС создал систему спутниковой связи Ямал, в состав которой входит 5 геостационарных спутников и наземный телекоммуникационный комплекс, основу которого составляют телепорты в г.Щелково, Переславль-Залесский, Новосибирск и Хабаровск. Эта инфраструктура используется для решения производственных задач Газпрома, предоставления услуг связи и вещания на коммерческом рынке.
В числе основных производственных задач Газпрома, которые решаются с помощью построенной инфраструктуры связи, - обеспечение промышленной безопасности при транспортировке газа. В декабре 2020 г. Газпром принял программу оснащения линейной трубопроводной арматуры МГ и газопроводов-отводов системами дистанционного управления для оперативной локализации аварийных участков. Программа предусматривает оснащение нетелемеханизированных магистральных газопроводов и газопроводов-отводов системами дистанционного контроля управления на объектах, не обеспеченных постоянным электроснабжением и связью. Технические предложения для реализации программы заключаются в применении на автономных контролируемых пунктах телемеханики спутниковых каналов связи. Всего планируется дооснащение системами дистанционного управления 1500 объектов транспортировки газа. ГКС совместно с отечественными производителями оборудования телемеханики и спутниковой связи разрабатывает автономный контролируемый пункт телемеханики со спутниковым каналом связи.
Сложность задачи обусловлена практически полным отсутствием отечественного оборудования спутниковой связи, как в ее орбитальном, так и в наземном сегментах. Модернизация, ремонт и техническая поддержка эксплуатации оборудования в настоящее время сильно осложнилась, а в большинстве случаев стала невозможной. Выходом из ситуации может быть только создание отечественной линейки оборудования спутниковой связи. Для решения этой задачи ГКС совместно с компаниями-партнерами участвует в реализации сквозного проекта "Спутниковая система передачи данных для контроля и управления крановыми узлами", в процессе реализации которого должны быть созданы мультисервисные платформы, модемы, абонентские земные станции спутниковой связи с автономными источниками электропитания с использованием отечественной электронной компонентной базы (ЭКБ) и ПО.
Проект планируется реализовать за 3 года. К концу 2023 г. должны быть созданы тестовые образцов мультисервисной платформы и терминалов для объектов КИИ и их тестирование через спутники Ямал, на 2024 г. намечено прохождение регистрационных процедур и начало серийного производства. ГКС уже разработана и сертифицирована земная станция спутниковой связи во взрывозащищенном исполнении, которая может быть установлена на объектах критичных к требованию взрывобезопасности. Также в 2024 г. планируется создание тестового варианта мультисервисной платформы и абонентских терминалов для организации каналов связи по требованию в т.ч. и на подвижных объектах - самолетах, вертолетах, кораблях, автомобилях.
Создаваемые мультисервисные платформы и терминалы будет использоваться в первую очередь на объектах Газпрома, но это же даст возможность применять отечественные решения для задач передачи данных, доступа в Интернет на различных объектах, в т.ч. и на объектах КИИ. Такие решения представляет большой интерес для компаний ТЭК, в т.ч. нефтегазовых, а также для операторов спутниковой и сотовой связи. Решая перечисленные задачи, Газпром совместно с российской радиоэлектронной промышленностью создает современное телекоммуникационное оборудование для обеспечения спутниковой связью не только собственных объектов и объектов ТЭК, но и для предоставления всего спектра услуг спутниковой связи пользователям как в России, так и за рубежом.
Аэрокосмические решения обеспечат данными цифровые двойники
Цифровые двойники стали востребованными решениями в нефтегазовой отрасли, позволяя обеспечить эффективность и безопасную эксплуатацию опасных промышленных объектов, таких как месторождения, трубопроводы, нефтеперерабатывающие заводы и т.д. Благодаря цифровым двойникам можно прогнозировать потенциальные проблемы, моделировать различные сценарии и улучшать управление объектами. При этом цифровой двойник не ограничивается самим объектом, который он моделирует, а должен пониматься шире - как комплексная его модель, учитывающая в т.ч. окружающую среду, в которой он функционирует.
В ГКС создана единая геоинформационная система, обеспечивающая прием и предварительную обработку оптических и радарных данных со спутников дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и от комплексов беспилотного мониторинга и геодезического обеспечения. Спутники ДЗЗ предоставляют обширные обзоры территории, закрывают участки, недоступные для аэрофотосъемки, а также позволяют осуществлять различные виды съемки (оптическую, инфракрасную, радиолокационную). Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) позволяют собирать более детальные данные и Полученные со спутников ДЗЗ и БПЛА данные проходят общую и тематическую обработку по собственным сертифицированным технологиям компании. Результаты обработки и исходные данные хранятся на собственных мощностях и предоставляются потребителям по различным каналам. Эти данные позволяют проводить оценку состояния объектов газотранспортной сети Газпрома и окружающей их местности, выявлять нарушение охранных зон МГ, выявлять просадки грунта и другие деформации земной поверхности, контролировать ход строительства, отслеживать пожароопасную обстановку и т.п.
Аэрокосмические данные, наряду с исполнительной документацией, топографическими планами, паспортами объектов, кадастровыми данными, данными телеметрии, информацией от систем объективного контроля, являются источниками данных для создания цифровым моделей объектов ТЭК. Причем в отличие от документации, данные ДЗЗ обеспечивают актуальность и объективность информации, что важно для цифрового моделирования, поскольку неверные исходные данные влекут неверные выводы. Также цифровой двойник должен актуализироваться в соответствии с изменениями реального объекта на протяжении его жизненного цикла. В разработке у ГКС находится мобильное место оператора для оперативного внесения изменений в модель объекта.
Совместное использование данных аэрофотосъемки и космической съемки позволяет создавать более точные и полные цифровые двойники. Эти данные дополняют друг друга, обеспечивая детальное покрытие, обзор, информацию о высоте объекта. Такой подход позволяет проводить более точную комплексную оценку состояния объектов.
ГКС, за годы совместной с Газпромом работы по мониторингу единой газотранспортной сети был накоплен обширный объем данных дистанционного зондирования. Общая длинна коридоров газопроводов, которые ежемесячно мониторит ГКС, составляет около 100 тыс. км. с многократным покрытием с 2017 г. Наличие такого массива данных позволяет выполнять углубленный анализ как элементов самого объекта, так и окружающей обстановки, выполнять обучение нейронных сетей для выявления и классификации новых объектов и аномалий, нарушающих правила эксплуатации.
Однако, как и в случае со спутниковой связью, активное внедрение цифровых двойников, основанных на космических данных, сдерживается отсутствием отечественных спутников ДЗЗ. Газпром космические системы разрабатывает собственную комплексную спутниковую группировку ДЗЗ из 9 аппаратов (3 оптических спутника с газоанализаторами Смотр-В и 6 спутников радиолокационного наблюдения Смотр-Р). Это позволит получать большие объемы актуальной информации о состоянии объектов на Земле, создавать и поддерживать точные цифровые модели инфраструктуры ТЭК и других отраслей.
Технологический суверенитет как вопрос безопасности
Объекты ТЭК в большинстве своем относятся к категории опасных производственных объектов, в связи с чем обеспечение их безопасности, надежности и безаварийности работы относится к ключевым задачам отрасли. Решение этих задач тесно связано с экономической эффективностью отрасли, но не только - стабильная работа объектов ТЭК находится в плоскости государственных интересов, связанных с энергетической безопасностью. Поэтому вопросам обеспечения физической, производственной, экологической безопасности уделяется большое внимание.
Но бесперебойная и эффективная работа объектов ТЭК в современных условиях невозможна без получения актуальных данных от различных систем, надежной связи, систем прогнозирования и т.д. Работа этих информационных систем по-прежнему во многом зависит от иностранных поставщиков оборудования, решений, данных, что в сложившихся условиях не является надежным вариантом. Решением может быть только обеспечение технологического суверенитета Россия в сфере цифровых решений для нефтегазовой отрасли и оборудования связи.
Если рассматривать в качестве примера создание ГКС и его партнерами мультисервисных платформ и терминалов связи, то для ТЭК этот проект обеспечит достижение полной импортонезависимости в реализации спутниковых телекоммуникационных решений на объектах ТЭК и критической инфраструктуры, а на уровне экономики России эффект будет выражаться в переходе на отечественные спутниковые телекоммуникационные решения, использовании российской ЭКБ для оборудования сетей спутниковой связи, обеспечение выполнения задач промышленной безопасности и т.д. Аналогичный многоуровневый эффект дает и создание ГКС собственной группировки спутников ДЗЗ Смотр. Компании отрасли получит возможность получать актуальные, объективные и достоверные данные о состоянии своих объектов, а на общероссийском уровне речь может идти о таких задачах как мониторинг ледовой обстановки на Северном морском пути, паводковой обстановки, пожароопасных ситуаций и т.п.