Цифровой двойник для оптимизации процессов производства

Главный результат совместной работы КАО «Азот» и АО «МЦД» – внедрение цифрового двойника в производственные процессы предприятия.

Руководство КАО «Азот» активно вовлекает производственный персонал в процесс генерации новых идей, стимулирует повышение технологических компетенций. Предложения от персонала производства аммиачной селитры должны оперативно анализироваться на цифровом двойнике цеха. Эксперты КАО «Азот», благодаря цифровому двойнику, могут проанализировать десятки предложений в год, проверяя эффекты, находя оптимальные решения, выявляя потенциальные риски. Таким образом, цифровой двойник работает на повышение качества продукции, сокращения издержек, совершенствования рабочих процессов.

Развитие современного крупнотоннажного технологического производства является сложной технической задачей. От того, насколько точно предприятие сможет определить наиболее сдерживающие участки и выбрать мероприятия по их модернизации, зависит окупаемость инвестиций и дальнейшее развитие бизнеса. Предприятию необходимо иметь собственный объективный источник информации о технологических процессах «как есть» и «как будет». Этот источник – подробная математическая модель технологических процессов предприятия. Она воспроизводит превращения всех материальных потоков в цеху, показывает ограничения и позволяет провести виртуальные испытания новых технических решений.

Для того, чтобы создать такую модель для цеха по производству аммиачной селитры, специалисты КАО «Азот» обратились к экспертам компании «Моделирование и цифровые двойники» (АО «МЦД»).

Экспертам АО «МЦД» было необходимо разработать модель цеха крупнотоннажного производства селитры, введенного в эксплуатацию в 80-е годы прошлого века и прошедшего множество изменений. Учитывая долгую историю работы цеха и его многочисленные изменения, нелегко предсказать, как модернизация оборудования повлияет на выработку, сохранится ли устойчивость работы технологических агрегатов. Важно и то, насколько быстро окупятся затраты на модернизацию.

Работа экспертов АО «МЦД» началась с технического обследования – проверки фактической конфигурации производства на соответствие собранным данным и документации.

Технологические данные о работе цеха производства селитры включали в себя несколько сотен ключевых параметров комплексного процесса. Готовая цифровая модель состояла в общей сложности из более полутора тысяч индивидуальных элементов – теплообменников, трубопроводов, арматуры, массообменного и динамического оборудования.

После того, как цифровая модель была готова и верифицирована, проект перешел в новую фазу аналитики результатов и отработки на модели производственных задач.

В первую очередь нужно было определить с помощью модели, какие части технологической схемы могут ограничивать выработку продукта. Эти части – так называемые «узкие места» – были заложены в первоначальном проекте и не ограничивали производительность цеха при обычной работе.

Когда «узкие места» определены, нужно реконструировать оборудование таким образом, чтобы надежно снять ограничение. Модель помогла экспертам АО «МЦД» подобрать комплекс нужных изменений, снимая ограничения во всем диапазоне режимов работы агрегатов.

Далее специалистам было необходимо определить, как с минимальными затратами модернизировать производство, чтобы выйти на значительно большую производительность при снижении себестоимости продукции.

Технологическая модель не способна сама по себе ответить на этот вопрос, поэтому эксперты АО «МЦД» дополнительно разработали экономическую модель производства. Она позволила рассчитать срок окупаемости изменений и расставить все мероприятия в порядке его увеличения.