Роботизация как субъект совершенствования технологических процессов на объектах нефтегазовой отрасли Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Роботизация как субъект совершенствования технологических процессов на объектах нефтегазовой отрасли

1Л

I

ей

2 ©

Артеева Татьяна Евгеньевна,

аспирант кафедры Транспорт Углеводородных Ресурсов; ФГБО ВО Тюменский индустриальный университет, arteevatea@gmail.com

Земенков Юрий Дмитриевич,

д.т.н., профессор, ФГБО ВО Тюменский индустриальный университет

Машине нужны технические, социологические, психологические, экономические и другие данные для сортировки и обработки информации с последующей выдачей ответа. Развитию нефтегазовой сферы необходимы кардинальные решения, которые могут найти своё отражение в создании инновационных «роботов», способных не только к элементарной обработке информации, но и к принятию оперативных правильных решений. В настоящее время функция управления процессом в большинстве автоматизированных технологических линий оставлена за человеком. При такой организации работы человеческий фактор может привести к ошибочным действиям. В данной статье рассмотрена проблема эксплуатационной пригодности «роботов» и человека в нефтегазовой отрасли, приведен анализ внедрения роботизированных технологий в промышленное производство, предложен путь совершенствования процессов эксплуатации объектов путём замены определённого персонала на роботизированные машины с сохранением стандартных функций производства.

Ключевые слова: робот, человек, автоматизация, роботизация.

Нефтяная и газовая отрасль производства относится к одной из наиболее вредных и опасных сфер для деятельности человека. Сложно обозначить грани уровня риска в пределах целой отрасли, так как диапазон их будет велик в силу несчётного количества сложных технологических операций, выполняемых рабочим персоналом. Ещё одной профессиональной особенностью области деятельности можно назвать трудоёмкий и трудозатратный процесс, что значит использование колоссальных материальных расходов в совокупности с необходимостью использования большого количества узкоспециализированного персонала, а так же затрата огромного количества времени. Вследствие данного утверждения можно заключить, что нефтегазовая промышленность напрямую зависит от компетенции сотрудников, и нельзя исключать человеческий фактор - ошибку, как основную причину возникновения чрезвычайных ситуаций на объектах производства.

Итогом приведённых фактов является парадоксальный тезис - участие человека необходимо для функционирования отрасли, но представляется опасным для него и является причиной ошибочных решений, влекущих за собой большинство аварийных ситуаций. Человек, в силу определённых обстоятельств, подвержен следующим недостаткам:

- увеличение степени эмоциональной напряжённости;

- снижение внимания;

- общее неудовлетворительное психическое состояние человека (снижение работоспособности);

- недостаточная информационная поддержка (отсутствие инструкций и дефицит профессиональных знаний).

Однако, в настоящее время необходимость непосредственного человеческого участия в производстве ставится под сомнение термином «роботизация», что несёт за собой возможность смены человека на «робота» в исполнении каких-либо технологических процессов [1].

К примеру, по некоторым данным, сегодня доля населения России, занимающаяся сельскохозяйственной деятельностью в конце прошлого века, понизилась в 8 раз благодаря механизации производства. Естественно, использование разными странами роботизированных технологий не ограничивается одной сферой - это могут быть авиация, космос, атомная и автомобильная промышленности, добывающие компании, сферы предоставления услуг, логистика, хозяйство и многие другие.

Страны, активно вводившие последние 5 лет в работу промышленных роботов (рис. 1), достигли определённого успеха в сфере их производства, распространения и эксплуатации. Замена человеческих ресурсов - основная причина ввода в промышленность роботизированного оборудования, которое отвечает рядом таких преимуществ как повышенная работоспособность и высокая точность исполнения.

Нефтегазовое хозяйство отличается от других сфер деятельности своей сложностью исполнения и наличием множества различных решений, принимаемых занятыми в производстве людьми. Существуют немалый список процессов, в которых нашли применение роботизированные машины. Подобными решениями является автоматизация процессов сварки (дуговой и контактной), всевозможных видов резки металла (лазерной, плазменной, кислородной), изготовления и механической обработки труб, кранов, вентилей и прочего оборудования, а так же упаковка, разлив и паллетирование конечных нефтепродуктов. Из экономически выгодных операций стоит выделить мониторинг и обслуживание беспилотными летательными аппаратами, что в значительной степени облегчает доступ к объектам эксплуатации (линейная часть трубопровода, морские объекты) и позволяет обеспечить высокое качество работ, а так же гарантировать экономию времени и средств по сравнению с традиционными методами (использование вертолётов).

Вышеприведённые действия не требуют при их совершении принятия каких-либо производственно-технологических решений - они основаны либо на высококачественном исполнении определённого продукта (например, сварочный шов), либо на полу-

Рис. 1. График изменения количества роботов в различных странах в эквиваленте на 10000 работников за период 2012-2017 гг.

Рис. 2. Схема автоматизации технологических процессов на компрессорной станции путём замены ряда специалистов на «робота»

чении и обработке точных и информативных данных о той или иной системе. Сочетание методов видиоаналитики и телематики открывает возможность в режиме реального времени анализировать процессы и предупреждать о возможности отклонения их от нормы, но не реагировать на них самостоятельно. Подобного рода действия программные продукты для мониторинга, диспетчеризации, учёта ресурсов и обработки информации, являющиеся частью АСУ ТП, нашли широкое распространение в нефтегазовой отрасли [2] (ЭСЮА-системы). К примеру, к подобным системам отно-

сят Ма81егЭС^А и М1сгоЗС^А, предназначенные для наблюдения и управления процессами производства и управляемые человеком [3].

Создание роботов, способных «принимать решения», можно считать бесценным шагом в направлении оптимизации технологических процессов. Так, в среднем на компрессорный цех по перекачке газа в смену отводится один оператор технологического оборудования, диспетчер КС и инженер ПТО. Наличие машины, способной объединить в рамках своей функциональной приспособленности исполнительные обязанности всех трёх членов

персонала, могло бы значительно ускорить темпы производства (рис. 2).

Подобный «робот - управления» может быть осуществлён на основе синтеза SCADA-системы и нейронной сети с условием возможности адаптивного обучения последней. В этом случае, основная задача адаптивного обучения - корректировка процесса принятия решения с учетом потребностей производства и возможностей оборудования. Оперативные решения робота зависят от поставленных конечных целей. Преимуществами такого рода автоматизации являются:

- оперативное принятие решений в условиях дефицита времени за счёт наличия соответствующего программного обеспечения с существующими инструкциями;

- робот одновременно учитывает огромное количество всевозможных данных, вплоть до мониторинга затрат электроэнергии;

- нахождение полной цепочки решений итоговой задачи - достижение промежуточных целей происходит «по умолчанию», тогда как человеческий фактор подразумевает риск принятия ошибочно-верного решения промежуточных задач, в последствие не позволяющих разрешить итоговую задачу;

- значительное снижение вероятности возникновения ошибки вследствие меньшего человеческого фактора.

Ситуация значительно осложняется тем, что для обеспечения стабильной и подконтрольной работы робота в условиях глобальной автоматизации необходимо претерпеть ряд изменений и доработок [5], таких как:

- большое количество различных датчиков и контроллеров (например, для выполнения функции «обхода оборудования»);

- наличие ручного и автоматического управления;

- тотальный контроль над системой и возможность её перезапуска, отключения, ограничения, блокировки и сброса.

Таким образом, оптимизация процессов производства путём замены ряда персонала на адаптивных «роботов-управления» может повысить производительность, но в тоже время несёт за собой огромную ответственность и немалые материальные вложения, а значит и определённый риск.

Литература

I.The World's Workers Have Bigger Problems Than a Robot Apocalypse. https:/ /Www.bloomberg.com/businessweek

О À

В

S

№ 2

2. Meeting the Challenges of Today's Oil and Gas Exploration and Production Industry. http://www-936.ibm.com/ services/us/gbs/bus/pdf/g510-3882-meeting-challenges-oil-gas-exploration.pdf

3. MicroSCADA Pro Historian - Brochure TriFold (web) https://search-ext.abb.com/ library/Download.a spx?DocumentID = 4CAE00006 6&LanguageCode=e n&DocumentPartId=&Action=Launch

4. Смородова О.В., Китаев С.В., Аминов Д.М. Повышение безопасности предприятий с помощью роботизированных систем // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн./УГНТУ. 2017. №1. С202-216.

6. Шарлотта Скоуруп, Джон Претлов Роботизированный оператор нефтяных и газовых месторождений // АББ Ревю. 2009. №1. С6В-73.

Robotization as a subject of improving technological processes at oil and gas facilities Arteeva T.E., Zemenkov Yu.D.

Tyumen Industrial University Machine needs technical, sociological, psychological, economic and another data for sorting out and processing information with the subsequent issue of replies. Oil-and-gas Industry needs a profound renovation. Robots should be capable not only basic to process information, but also to come to a correct operational decision. At this time, the most automated production lines prime role of management made still left a man. In such an arrangement the human factor can lead to wrong actions. In particular, the article addresses the problem of operational serviceability of «robots» and a human in the oil and gas industry. The analysis of the robotics technologies implementation was also included. This is accomplished by replacing

some employees with robots that keep standard functions of the process. Keywords: robot, human, automation, robotization. References

1.The World's Workers Have Bigger Problems Than a Robot Apocalypse. https:// www.bloomberg.com/businessweek

2. Meeting the Challenges of Today's Oil and Gas

Exploration and Production Industry. http:// www-935.ibm.com/services/us/gbs/bus/pdf/ g510-3882-meeting-challenges-oil-gas-exploration.pdf

3. MicroSCADA Pro Historian - Brochure TriFold

(web) https://search-ext.abb.com/library/ Download.aspx?DocumentID = 4C AE000065&LanguageCode=en& DocumentPartId=&Action=Launch

4. Smorodova OV, Kitaev SV, Aminov DM Increase

of security of enterprises using robotic systems // Oil and gas business: electron. sci. journal / UGNTU. 2017. №1. C202-216.

5. Charlotte Scowup, John Pretlov Robotic operator

of oil and gas fields / / ABB Review. 2009. № 1. C68-73.

1Л

n «

2 ©