Подсекция «Информационные технологии в атомной энергетике» МНТК-2018 объединила доклады, посвященные важнейшему процессу, охватившему не только Росатом и Концерн, но и экономику страны в целом. Это – «цифровизация» всех предметных областей управления, внедрение возможностей искусственного интеллекта в практику работы. Открывая секцию, заместитель генерального директора по экономике Сергей Мигалин рассказал об основных задачах Концерна по цифровой трансформации основной деятельности. По его словам, в Концерне уже сформирована программа действий и «дорожная карта» преобразования всех процессов управления, исходя из возможностей современных информационных технологий.
Дорога, вымощенная цифрами
По словам Сергея Мигалина, до 2017 года информационные технологии в Концерне развивались динамично, но процесс шел в логике автоматизации существующих процессов. Основным бизнес-заказчиком автоматизации выступали службы финансово-экономического блока, нуждавшиеся в консолидированных и точных отчетах. Была реализована автоматизация задач управления финансами и бухгалтерской консолидации; отчетность логистики, снабжения, управления складами, сопутствующей договорной работой. При комплексных внедрениях систем на разных филиалах происходила частичная корректировка процессов, их унификация. Удалось значительно продвинуться в автоматизации сквозных, рутинных и массовых операций, в передаче рутинных и конвейерных операций в общие центры обслуживания. Вершиной всей этой многолетней и многоплановой работы стала комплексная ERP-система, запущенная в эксплуатацию на всех АЭС и филиалах Концерна в 2017 году. В настоящее время Концерн находится на этапе анализа хозяйственной деятельности: отличия, лучшие практики отдельных филиалов выявляются благодаря возможности сравнить показатели различных подразделений, филиалов. В целом, обязательная программа автоматизации всех аспектов экономической деятельности (финансов, экономики, затрат, договоров, логистики и так далее) завершена.
Наступает время, когда основным бизнес-заказчиком становится производственный блок. Задача ближайшего периода – автоматизация и диджитализация процессов, связанных с основной деятельностью Концерна: это производство электроэнергии, планирование ремонта и обслуживания, управление знаниями об эксплуатации. Основной бизнес-заказчик по этому направлению с 2018 года – производственный блок.
Актуальность задачи обусловлена несколькими факторами. Во-первых, это появление новых серийных энергоблоков высокой степени автоматизации, относящихся к поколению «3+». Специалисты, которым предстоит эксплуатировать это оборудование, должны одновременно опираться на многолетний опыт работы Концерна, но в то же время управлять новейшей, цифровой техникой. Во-вторых, в обозримой перспективе возникнет задача по эксплуатации АЭС российского дизайна за рубежом: должны быть реализованы не только иноязычные варианты программных средств и документации, создаваемое комплексное решение должно быстро и беспроблемно тиражироваться на новые блоки в России или за рубежом. Для зарубежных блоков должны обеспечиваться два варианта эксплуатации: первый – когда эксплуатацию ведет непосредственно Концерн, командируя собственных специалистов за рубеж, второй – когда осуществляется техническая поддержка персонала заказчика.
Позитивный фактор для диджитализации производственной деятельности Концерна в том, что в последнее время стоимость технологий «индустрии 4.0» существенно снизилась. Стали доступны наборы различных решений в системах сбора информации, управления оборудованием, связи, аналитики, и т. д. Это позволяет прийти к новой парадигме управления производственными процессами. Все устройства, оборудование, узлы и системы могут получить встроенные контроллеры для обмена оперативной информацией о состояниях и режимах. Такой обмен может выполняться на уровне подсистем, а не только с центральным сервером по фиксированной программе. Появляются возможности для взаимной координации, «самоуправления» подсистем. На первое место выходят инструменты искусственного интеллекта, анализирующего большие данные (накопленную совокупность записей всех параметров).
Определенную сложность в реализации подобного подхода для Концерна составляет необходимость глубокой интеграции с ИТ-системами других дивизионов Росатома, компаниями-поставщиками, контролирующими органами. Необходимо изначально создавать не локальные решения узких задач управления энергоблоком, а обеспечить интеграцию между разными субъектами процессов эксплуатации. В этом контексте, логика подобной системы такова: начиная с этапов НИР, НИОКР и ОБИН информация должна идти от процессов проектирования, уточнения, привязки проекта, затем через сооружение и пусконаладку к периоду эксплуатации. Информация всех этапов накапливается, прослеживается во взаимосвязях. Так и появляется «цифровая тень» АЭС, когда от первого и до последнего этапа жизненного цикла обеспечена агрегация данных, тегирование, классификация. На начальном этапе формирования этой системы (в настоящее время) необходима интеграция с информационными системами АСЭ – НИАЭП и производителей оборудования. Их задача – в цифровом виде предоставить шаблон (проект) АЭС как для нас, заказчика, так и для подрядной организации, с которой Концерн взаимодействует в процессе управления стоимостью и сроками строительства. Затем, на этапе эксплуатации АЭС, будет использована ИТ-система Концерна, ориентированная на поддержку процессов производства электроэнергии, ремонты, а затем вывод оборудования. В данной системе должны быть реализованы процессы предиктивной (предсказательной) аналитики по работе оборудования, наработке на отказ, прогнозирование проблемных состояний, деградации параметров материалов, узлов компонентов оборудования и так далее. Всё это, плюс обученный персонал, который умеет использовать данный инструментарий с большой скоростью и точностью – и есть наш цифровой опыт эксплуатации.
В течение ближайших нескольких лет должны быть решены три группы задач. Первая связана с созданием цифрового шаблона АЭС. Необходимо получить цифровую модель АЭС с разделением на системы, оборудование, узлы обслуживания. Эта цифровая система должна быть слинкована с параметрами от проектировщика, а по отдельным узлам – с параметрами от поставщиков оборудования. Также она должна учитывать параметры, которые предъявляются регуляторами и надзорными организациями. Вся эта база данных должна быть увязана единой системой кодирования, тегирования, со ссылками на документы. Этап сооружения должен увязывать проект по каждой позиции с конкретным физическим объектом. Это огромная задача по взаимодействию с АСЭ – НИАЭП, строительными компаниями, проектировщиками и поставщиками. Но следует учитывать, что объем инвестиционной программы Концерна таков, что даже небольшие оптимизации на доли процента позволяют экономить огромные средства. Для этапа строительства ключевой задачей является система управления стоимостью и графиком строительства, система прогнозирования стоимости исходя из параметров отклонений, которые возможны в процессе строительства.
Вторая группа задач – создание цифровой платформы эксплуатации. «Сердцем» этой системы является система АСУ ТОИР. Она должна обеспечивать не только управление ремонтами и обслуживанием, но и поддержку процессов нормальной эксплуатации. Например, одна из задач – развитие интеллектуального видеонаблюдения, которое повысит безопасность и уровень соблюдения правил охраны труда в условиях опасной среды: контроль доступа в помещения с особыми параметрами безопасности, наличие средств индивидуальной защиты, персональная идентификация персонала и т. п. Также подобная система способна контролировать прохождение определенных точек специалистом (распознавая его персонально) во время планового обхода, регистрирует выполнение регламентных операций, дает в автоматизированном режиме подсказки, направляет техническую документацию на персональный коммуникатор. Подобная система поддержки эксплуатационного персонала позволит повысить производительность труда, станет инструментом передачи опыта для новых сотрудников. Дальнейшее развитие в данном направлении – создание систем дополненной реальности, тренажеров и т. д.
Наконец, третья группа задач – это создание аналитики «цифрового двойника». На каждом энергоблоке функционируют сотни тысяч позиций оборудования; в их взаимосвязи они «разузловываются» на объекты обслуживания. Понятно, что даже интеллект работника АЭС с многолетним опытом работы не позволяет охватить всю сложность работы блока, спрогнозировать развитие той или иной ситуации. Задача Концерна – построение функционала, способного на основе математического моделирования выполнять прогноз состояния оборудования, рассчитать вероятность отказа. Это не только повышение безопасной эксплуатации, но и улучшение стабильности работы, обеспечение готовности к выдаче мощности точно в срок. Это позволит динамично и оперативно подстраивать ремонтную программу. Имеются проработки ВНИИАЭС по построению центра компетенций для управления цифровыми двойниками АЭС; задача – активизировать эти работы для создания полноценного центра, способного в ближайшей перспективе охватить управление как российскими, так и зарубежными блоками.
Все три группы задач отражены в конкретной дорожной карте Концерна по разработке ИТ-проектов. Результатом прохождения этой карты станет интегрированное решение, которое и станет цифровым шаблоном эксплуатации. Приблизительная оценка времени на создание этого шаблона – два года на разработку программного обеспечения, и год на период опытной эксплуатации на головном блоке, с последующим тиражированием на российские и зарубежные объекты. Дальнейшее развитие проекта – его предложение на рынок в качестве решения для эксплуатации любого сложного в инженерном отношении, опасного производственного объекта – таких как ГЭС, химические и иные производства, и т. п. Промежуточным вариантом использования за пределами задач Концерна могут быть, к примеру, ветроэнергетические генерирующие мощности, создаваемые в Госкорпорации.
Шаблон суров, но это шаблон
О создании цифрового шаблона эксплуатации АЭС, опорном ЦОД и цифровые продуктах Концерна рассказал директор департамента управления IT-проектами и интеграцией Олег Шальнов. По его словам, в 2016 году Концерн принял стратегию развития ИТ, которая предусматривает создание интегрированного решения по автоматизации основных бизнес процессов Холдинга на основе единой модели данных по эксплуатации – Цифровой шаблон эксплуатации АЭС.
Цифровой шаблон состоит из следующих элементов: ТОИР и поддержка эксплуатации, Системы Мониторинга, Системы Кризисного центра, Система управления ресурсами предприятия, Система управления поставками, Система управления технологической документацией, Система учета опыта эксплуатации и т.д.
Результатом внедрения шаблона будет являться оптимизация сроков и стоимости протекания бизнес процессов эксплуатации АЭС внутри Холдинга, ускорение принятия управленческих решений на основе достоверных исходных данных и результатов работы предиктивных моделей расчетов. Данное решение будет являться одним из цифровых продуктов Концерна. Архитектура решения позволяет внедрять шаблон как единый продукт, так и отдельными решениями (например, продукт NPP Experience). NPP Experience – цифровая платформа поддержки автоматизации процессов учета и анализа опыта эксплуатации, а также функций анализа и сопоставления любых типов неструктурированных данных.
Целевая NPP Experience должна обеспечить:
- Выявление корреляций, прогнозирование появления нежелательных событий (нарушения, отклонения, дефекты, и т.д.), предупреждение нежелательных событий на основе прогнозов, рекомендации к ТОиР, поддержке эксплуатации;
- «Отчуждаемый опыт» – формирование отчетов по опыту эксплуатации с учетом режимов работы оборудования для поставщиков, проектантов, других предприятий ГК, применение решений и учета и анализа опыта эксплуатации АЭС в рамках иностранных проектов ГК «Росатом»;
- Обработку всех типов неструктурированных данных (в том числе речь, медиаданные) – распознавание и индексация речевых сообщений (диспетчер, обходчик, рабочее совещание, обучающие материалы, выступления и презентации, и т.д.);
- Использование поисково-аналитических механизмов NPP Experience при контроле и сопоставлении документации, в частности проектной и рабочей документации (сооружение, модернизация), в других производственных и прикладных системах ЦА и АЭС (АСУТД, ОДК КЦ, ЕОСДО, архивы и файловые хранилища).
Поддержка и опора
Олег Шальнов отдельно остановился на проекте строительства «Опорного центра обработки и хранения данных». ЦОД реализован на площадке Калининской АЭС в г. Удомля Тверской области и является одним из крупнейших в России и в Европе. Мощность ЦОД будет достигать 80 МВт. В декабре 2017 г. получено разрешение на ввод в эксплуатацию 1 этапа ЦОД. Целью проекта является реализация собственной катастрофоустойчивой системы обработки и хранения данных для производственного процесса с обеспечением доступа систем 365/12/24, а также диверсификация бизнес-портфеля, освоение нового для Концерна направления по предоставлению услуг обработки и хранения данных. Проект реализуется в партнерстве с ПАО «Ростелеком», являющимся «якорным» арендатором машинных залов ЦОД. Концерн планирует поэтапно перевести в ЦОД свои ИТ-системы, и в первую очередь системы управления ресурсами всех атомных станций и поддержки эксплуатации и обслуживания, системы консолидации технологических параметров эксплуатации энергоблоков и управления техническим архивом. В части свободных мощностей ЦОД ведется активная работа с государственными и коммерческими компаниями о предоставлении широкого спектра услуг инфраструктуры ЦОД на коммерческой основе.
Дожить до стадии «мудрость»
О том, как планируется описанную выше интеллектуальную систему сделать «мудрой», рассказал Антон Метс, руководитель проекта отдела развития ИТ. По его словам, в основе разработки лежит философия перехода «данных» (зафиксированных событий) в «интеллект» (способность анализировать причины) и затем развитие в «мудрость» (способность предвидеть): эти процессы происходят у каждого человека по мере взросления (хотя и не всем гуманоидам удается выйти на ступень «мудрости»). Эта же концепция применима и к ИТ-системам, анализирующим данные, порождаемые техническими комплексами. В рамках формирования системы анализа опыта эксплуатации разработчики идут от сбора данных (формируется огромный объем слабо структурированной информации о работе оборудования) к их переработке в информацию (когда происходит структурирование, отсечение неважной составляющей), и затем в знания (понимание, что происходило и почему). Стадии «знаний» достичь уже удается; «мудрость» же должна быть достигнута благодаря переходу к искусственному интеллекту. В 2017 году разработчики научились превращать «данные», накопленные с 1990-х, в информацию и знания, поскольку удалось реализовать сопоставление всех данных о событиях, структурировать и представлять их в виде, который пригоден для сопоставления и анализа.
В настоящее время разработчики переходят к автоматизированному анализу корреляции событий: есть возможность находить повторяющиеся события с определенным видом оборудования на одной АЭС, сопоставлять информацию о корректирующих мероприятиях. Когда похожее событие происходит на другом блоке, можно с достаточно высокой точностью встретить аналогичные предшествующие факторы. Появляется возможность оценить эффективность корректирующих мероприятий, и т. п. Всё это – лишь первые шаги в управлении знаниями. Попутно реализуются и другие проекты для управления знаниями, в частности, автоматизированная классификация технических документов, позволяющая привязать любой электронный документ, на основании его технического содержания, к тем или иным классификаторам, проиндексировать в хранилище, и по запросу предоставить специалисту для анализа весь объем имеющейся информации (подобно тому, как это делают системы интернет-поиска). Эту же платформу планируется использовать для проверки технической документации, для сверки проектной и рабочей документации при строительстве, и т. п.
Следующая задача (достижение «мудрости» искусственного интеллекта)– это выход на прогнозирование. Накопив базу по нарушениям, отклонениям, дефектам и прочим нежелательным событиям, и имея базу данных режимов работы оборудования, ремонтов и обслуживания, мы можем связывать эти события между собой и понимать, какие события-предшественники были у того или иного нежелательного события. На основе этих данных можно формировать прогностические, сначала статистические, а потом более интеллектуальные модели, показывающие: если такие-то события начинают повторяться, то скорей всего произойдет такое-то событие; чтобы этого не случилось, внимание нужно направить на такой и такой узлы. К этому уровню разработчики стремятся прийти в следующем году. Далее, по мере развития проекта, разработчики надеются вывести эту работу на автоматический в целом режим; собственно, стадией «мудрости» для всего программного комплекса станет способность выдавать предложения по оптимизации процессов эксплуатации, обслуживания и так далее.
Когда система будет реализована и протестирована, то кроме прямого экономического эффекта (повышения стабильности выработки электроэнергии), она будет иметь еще два способа монетизации. Это, во-первых, продажа собственно опыта эксплуатации, накопленных данных с программно реализованными алгоритмами их интерпретации, потребителям, кому эти сведения нужны (в первую очередь – эксплуатантам АЭС). Во-вторых, это продажа самого продукта, доведенного до универсальности: коллектив разработчиков накопил знания, как обрабатывать данные от сложной технической системы, выдавать нужные документы пользователю – и этот опыт может быть использован за пределами атомной энергетики.
Меняться, пока возможно
Выступление директора департамента цифровой энергетики и коммерческого диспетчирования Любови Андреевой было посвящено цифровой энергетике, или Интернету энергии, и вопросу, как должен реагировать на новые тенденции Концерн. Цифровая (интеллектуальная) энергетика, или Интернет энергии – это распределенная энергосистема, где каждый производитель и потребитель может как потреблять, так и вырабатывать электроэнергию; производство и потребление электроэнергии происходят не одновременно, а только тогда и там, где это необходимо; возобновляемые источники энергии не являются экзотикой, а составляют от 20% до 50% в балансе мощностей генерации; аккумуляторы энергии обеспечивают надежность и качество энергоснабжения потребителей.
Цифровая энергетика – это трансформация отрасли из-за появления новых технологий, которые стремительно меняют наш мир. В основе интеллектуальной энергетики лежат три базиса: надежные и гибкие распределительные сети (220-110 кВ и ниже), интеллектуальная распределенная энергетика и потребительские сервисы. На сегодняшний день роль крупных генерирующих компаний в становлении Цифровой энергетики РФ однозначно не определена. И именно поэтому важно сформулировать принципы, цели и эффекты от цифровизации крупных электростанций таких, как АЭС.
Для Концерна цифровая энергетика состоит из двух видов деятельности: «реформистские» и «инновационные» проекты. К первому виду проектов стоит относить те, которые не требуют значительных изменений подходов к организации эксплуатации и обслуживания АЭС и собственного энергосетевого хозяйства, например, такие как: повышение точности измерений параметров работы АЭС, автоматизация и интеллектуализация измерительных и управляющих систем, создание цифрового Центра коммерческого диспетчирования.
Ко второму виду проектов стоит относить те, которые требуют значительных технических и/или организационных преобразований в текущей схеме генерации и выдачи мощности, например, такие как: «энергетический кластер: АЭС + крупный потребитель (опреснение, ЦОД и др.)», производство водорода на реакторах АЭС для аккумулирования энергии и для продажи водорода, создание «цифровой АЭС» на базе реакторов малой мощности, создание зарядных станций для электромобилей и иные проекты, прямо не связанные с текущей основной деятельностью Концерна.
Алексей Комольцев для журнала РЭА
