Почему устойчивое развитие стало императивом бизнеса для производителей

Устойчивое развитие вышло далеко за рамки соблюдения экологических требований. Сегодня оно влияет на корпоративную стратегию, операционную эффективность, доверие инвесторов, управление цепочками поставок и долгосрочную прибыльность. Правительства, клиенты, инвесторы и регулирующие органы оказывают на производителей все большее давление, требуя сокращать выбросы при сохранении производительности и конкурентоспособности.

За последнее десятилетие промышленные организации инвестировали миллиарды долларов в программы устойчивого развития. Многие компании объявили о целях достижения углеродной нейтральности, инициативах в области возобновляемой энергетики и экологических обязательствах. Однако для достижения этих целей требуется гораздо больше, чем покупка углеродных компенсаций или установка систем возобновляемой энергетики.

Реальные улучшения в области устойчивого развития происходят непосредственно на производственных объектах. Они достигаются за счет более эффективных операционных решений, повышения надежности активов, оптимизации производственных процессов и разумного использования промышленных технологий.

Для производителей устойчивое развитие в конечном счете является задачей повышения эффективности. Каждый напрасно израсходованный киловатт-час, каждая ненужная остановка машины, каждый неэффективный производственный контур и каждый отказ оборудования приводят к росту операционных затрат и увеличению воздействия на окружающую среду.

Наибольшего прогресса добиваются организации, которые рассматривают устойчивое развитие как операционную стратегию, а не как экологическое обязательство.

Рисунок 1. Производители сталкиваются с растущим давлением, вынуждающим их повышать устойчивость, сохраняя при этом эксплуатационные показатели.

Скрытая стоимость стареющей промышленной инфраструктуры

Одно из главных препятствий на пути к устойчивому производству — устаревшая инфраструктура. В энергетике, нефтегазовой отрасли, водоочистке, химической промышленности, горнодобывающей отрасли и общем производстве предприятия продолжают эксплуатировать оборудование, установленное десятилетия назад.

Многие из этих систем по-прежнему надежны. Однако они были разработаны в период, когда энергоэффективности, сокращению выбросов углерода и цифровой оптимизации уделялось гораздо меньше внимания, чем сегодня.

Устаревшее оборудование часто не имеет:

• Возможности мониторинга энергопотребления в режиме реального времени
• Расширенная диагностика
• Функциональность прогнозного технического обслуживания
• Современные протоколы связи
• Интегрированные инструменты подготовки отчетности в области устойчивого развития

Полная замена объекта редко бывает практичной. Крупномасштабные проекты модернизации требуют значительных капитальных вложений и могут создавать операционные риски, которые производители не могут себе позволить.

Вместо этого многие организации реализуют целевые стратегии модернизации, продлевая срок службы существующих активов и одновременно повышая эффективность. Современные системы PLC и PAC позволяют предприятиям улучшать видимость, диагностику и управление процессами без необходимости полной замены производственных объектов.

Промышленные организации часто объединяют устаревшее оборудование с современными платформами автоматизации, чтобы создать более устойчивую рабочую среду и сохранить существующие инвестиции.

Понимание выбросов категорий 1, 2 и 3

Многие инициативы в области устойчивого развития не достигают успеха, поскольку организации сосредотачиваются на общих экологических целях, не понимая конкретных источников выбросов.

Программы устойчивого развития в промышленности обычно оценивают выбросы по трём категориям.

Выбросы категории 1 происходят из принадлежащих компании источников, таких как котлы, турбины, технологические нагреватели, печи и промышленные транспортные средства.

Выбросы категории 2 возникают в результате приобретения электроэнергии, пара, услуг отопления и охлаждения.

Выбросы категории 3 включают деятельность на всех этапах расширенной цепочки поставок, включая производство сырья, транспортировку, логистику, дистрибуцию, использование продукции и её утилизацию.

Для многих производителей выбросы категории 3 представляют собой наиболее значительное воздействие на окружающую среду. Однако выбросы категорий 1 и 2 часто создают наиболее непосредственные возможности для улучшения операционной деятельности.

Снижение этих выбросов требует точных операционных данных, надёжного мониторинга процессов и интеллектуальных стратегий управления.

Именно здесь промышленная автоматизация становится важнейшим фактором устойчивого развития.

Почему видимость данных — основа устойчивого развития

Невозможно улучшить то, что невозможно измерить.

Хотя этот принцип широко известен, многие предприятия по-прежнему работают с разрозненными средами данных. Информация об энергопотреблении хранится в одной системе. Записи о техническом обслуживании — в другой. Производственные показатели хранятся отдельно. Экологические данные часто остаются не связанными с операционными системами.

Такая фрагментация ограничивает принятие решений.

Например, рост энергопотребления может быть вызван износом оборудования, неэффективностью процессов, изменениями в производстве, условиями окружающей среды или действиями операторов. Без интегрированной видимости выявить первопричины крайне сложно.

Организации всё чаще внедряют современные системы управления DCS и интегрированные архитектуры автоматизации, чтобы объединить операционные данные и поддержать инициативы в области устойчивого развития.

Когда данные об энергопотреблении, состоянии оборудования, производственных показателях и техническом обслуживании становятся доступными через единую платформу, организации получают возможность принимать обоснованные решения, повышающие как операционную эффективность, так и экологические показатели.

Системы управления энергопотреблением стали необходимыми для устойчивого производства

Затраты на энергию по-прежнему составляют одну из крупнейших статей операционных расходов промышленных предприятий. По мере роста цен на электроэнергию и ужесточения экологических норм производители испытывают все большее давление, вынуждающее их снижать потребление при сохранении объемов производства.

К сожалению, на многих предприятиях по-прежнему отсутствует детальная информация о том, где именно потребляется энергия.

Счета за коммунальные услуги показывают ежемесячные итоги, но редко позволяют определить, какие производственные линии, двигатели, насосы, компрессоры или технологические установки вносят наибольший вклад в общее потребление.

Системы управления энергопотреблением (EMS) помогают решить эту задачу, обеспечивая непрерывный мониторинг и анализ энергопотребления всего предприятия.

Современные платформы управления энергопотреблением собирают информацию из систем распределения электроэнергии, преобразователей частоты, технологического оборудования, промышленных контроллеров и устройств мониторинга по всему предприятию.

Такая прозрачность позволяет производителям выявлять неэффективность, которая в противном случае могла бы оставаться незаметной.

К распространенным выявленным проблемам относятся:

• Двигатели завышенной мощности, работающие ниже оптимального уровня эффективности
• Утечки сжатого воздуха
• Неправильно настроенные контуры управления
• Чрезмерная работа оборудования в режиме простоя
• Проблемы с качеством электроэнергии
• Неэффективные последовательности процессов

После выявления эти проблемы часто можно устранить при относительно небольших инвестициях, одновременно обеспечив измеримую экономию энергии.

Многие организации добиваются значительного сокращения потребления электроэнергии благодаря передовым технологиям управления приводами, доступным в решениях для приводов и управления движением.

Преобразователи частоты позволяют двигателям работать в соответствии с фактическими требованиями процесса, а не постоянно функционировать на полной скорости. Поскольку электродвигатели составляют значительную долю промышленного энергопотребления, даже умеренное повышение эффективности может принести существенные преимущества для устойчивого развития.

Почему оптимизация процессов часто дает более быстрые результаты, чем замена оборудования

Многие программы устойчивого развития в значительной степени сосредоточены на замене оборудования. Хотя проекты модернизации, безусловно, дают преимущества, оптимизация процессов часто обеспечивает более быстрые и экономичные улучшения.

Производственные системы редко работают с максимальной эффективностью на протяжении всего жизненного цикла.

Со временем параметры управления меняются, оборудование изнашивается, производственные требования эволюционируют, а рабочие процедуры отклоняются от первоначальных проектных условий.

Эти изменения приводят к снижению эффективности, увеличению энергопотребления, сокращению производительности и образованию дополнительных отходов.

Передовые стратегии управления технологическими процессами помогают производителям непрерывно оптимизировать работу за счет поддержания стабильных рабочих условий и минимизации вариативности процесса.

Снижение вариативности дает ряд преимуществ для устойчивого развития.

• Снижение энергопотребления
• Сокращение потерь сырья
• Повышение качества продукции
• Меньше переделок
• Более высокая загрузка оборудования
• Снижение потребности в техническом обслуживании

Современные технологические производства все чаще используют такие платформы, как Yokogawa CENTUM VP, Emerson DeltaV и Honeywell Experion PKS, чтобы повысить эффективность процессов и одновременно поддерживать экологические цели.

Наиболее успешные инициативы в области устойчивого развития часто направлены на оптимизацию, а не на замену, что позволяет максимально использовать существующие активы и одновременно снижать воздействие на окружающую среду.

Прогнозное техническое обслуживание — недооцененная стратегия устойчивого развития

Когда речь заходит об устойчивом развитии, основное внимание часто уделяется возобновляемой энергии, отчетности по выбросам углерода и сокращению выбросов. Однако надежность оборудования может быть одним из наиболее недооцененных факторов, влияющих на показатели устойчивого развития.

Машины, работающие в ухудшенном состоянии, потребляют больше энергии.

Изношенные подшипники повышают трение. Несоосность приводит к механическим потерям. Дисбаланс ротора вызывает вибрацию. Загрязненные теплообменники снижают тепловую эффективность. Поврежденные насосы и компрессоры требуют дополнительной мощности для поддержания необходимых объемов производства.

Со временем эти потери накапливаются и напрямую увеличивают выбросы углерода.

Прогнозное техническое обслуживание помогает организациям выявлять эти проблемы до того, как они перерастут в серьезные неисправности.

В отличие от традиционных стратегий технического обслуживания, основанных на фиксированных графиках, прогнозное техническое обслуживание оценивает фактическое состояние оборудования.

Передовые технологии мониторинга непрерывно анализируют:

• Уровни вибрации
• Состояние подшипников
• Смещение вала
• Качество смазки
• Тенденции изменения температуры
• Рабочие характеристики двигателей
• Стабильность работы оборудования

Предприятия, внедряющие программы прогнозного технического обслуживания, часто используют решения платформ мониторинга оборудования, чтобы повысить как надежность, так и показатели устойчивого развития.

Рисунок 2. Технологии предиктивного технического обслуживания сокращают количество отходов, повышают надёжность и поддерживают долгосрочные цели в области устойчивого развития.

Мониторинг оборудования снижает как риски, так и воздействие на окружающую среду

Вращающееся оборудование по-прежнему играет центральную роль во многих промышленных операциях.

Газовые турбины, паровые турбины, генераторы, компрессоры, насосы и мощные электродвигатели потребляют значительные объёмы энергии. Их состояние напрямую влияет как на эксплуатационную эффективность, так и на экологические показатели.

Даже незначительные механические неисправности могут привести к измеримому росту энергопотребления.

Турбина, работающая с эффективностью ниже максимальной, за весь срок эксплуатации может потреблять значительно больше топлива. Аналогично, проблемы, связанные с вибрацией, могут сокращать срок службы оборудования, одновременно повышая потребность в техническом обслуживании и эксплуатационные риски.

Непрерывный мониторинг позволяет организациям выявлять эти проблемы до их обострения.

Такие решения, как Bently Nevada, Emerson CSI 6500 и другие передовые платформы мониторинга технического состояния обеспечивают важную информацию о состоянии оборудования.

Повышая эффективность активов, производители сокращают избыточное энергопотребление, одновременно продлевая срок службы оборудования и минимизируя отходы.

Промышленные сети обеспечивают более эффективные решения в области устойчивого развития

Улучшения в области устойчивого развития зависят от потока информации.

Если данные не могут эффективно передаваться между полевыми устройствами, контроллерами, системами хранения исторических данных и корпоративными системами, организации упускают ценные возможности для оптимизации.

Поэтому промышленная коммуникационная инфраструктура стала важнейшим компонентом современных программ устойчивого развития.

Подключённые производственные процессы позволяют инженерам сопоставлять энергопотребление, объёмы производства, эффективность технического обслуживания, условия окружающей среды и состояние оборудования.

Такой комплексный подход позволяет организациям выявлять взаимосвязи, которые в противном случае оставались бы незаметными.

Например, рост энергопотребления может коррелировать со снижением производительности оборудования. Проблемы с качеством продукции могут совпадать с нестабильностью процессов. Записи о техническом обслуживании могут выявить закономерности, объясняющие неожиданное потребление ресурсов.

Организации, инвестирующие в цифровую трансформацию, всё чаще модернизируют сетевую инфраструктуру вместе с системами автоматизации, чтобы поддерживать долгосрочные цели в области устойчивого развития.

Надёжные промышленные коммуникационные сети помогают обеспечить принятие решений в области устойчивого развития на основе точных эксплуатационных данных, а не предположений.

Как искусственный интеллект меняет промышленную устойчивость

Искусственный интеллект быстро становится одной из наиболее влиятельных технологий в области устойчивого развития промышленности. Если первые программы устойчивого развития в значительной степени опирались на ручную отчётность и анализ исторических данных, современные системы ИИ позволяют производителям выявлять неэффективность и возможности для оптимизации в режиме реального времени.

Традиционные стратегии управления энергопотреблением часто сосредоточены на понимании того, что произошло вчера, на прошлой неделе или в прошлом месяце. Искусственный интеллект смещает акцент на прогнозирование того, что произойдёт дальше.

Эта способность к прогнозированию создаёт значительные преимущества для промышленных организаций.

Аналитические платформы на основе ИИ могут непрерывно анализировать огромные объёмы операционных данных, создаваемых производственным оборудованием, системами управления, датчиками, записями о техническом обслуживании и корпоративными приложениями.

Выявляя скрытые закономерности, эти системы помогают производителям оптимизировать операции способами, которые были бы невозможны при одном лишь ручном анализе.

Распространённые применения ИИ включают:

• Прогнозирование энергопотребления
• Оптимизация планирования производства
• Обнаружение аномалий
• Прогнозирование отказов оборудования
• Оптимизация качества
• Анализ эффективности цепочки поставок
• Оптимизация производительности процессов

Например, системы ИИ могут выявлять малозаметные вариации процессов, которые приводят к повышению энергопотребления. Затем инженеры могут принять корректирующие меры, прежде чем эта неэффективность существенно повлияет на эксплуатационные расходы или экологические показатели.

По мере того как промышленные объекты продолжают генерировать всё большие объёмы операционных данных, искусственный интеллект будет играть всё более важную роль в инициативах по обеспечению устойчивого развития.

Цифровые двойники создают новые возможности для повышения устойчивости

Технология цифровых двойников представляет собой ещё один значительный шаг вперёд в области устойчивого производства.

Цифровой двойник — это виртуальное представление физического актива, процесса или объекта. Постоянно получая данные о реальных операциях, цифровой двойник точно отражает текущие условия эксплуатации.

Это позволяет инженерам оценивать различные сценарии без создания рисков для производственных систем.

Производители могут моделировать изменения процессов, тестировать стратегии оптимизации, оценивать графики технического обслуживания и анализировать закономерности энергопотребления до внедрения изменений в реальном мире.

Цифровые двойники помогают организациям в достижении целей устойчивого развития, позволяя:

• Сократить потребление энергии
• Повысить эффективность использования активов
• Оптимизировать стратегии технического обслуживания
• Сократить образование отходов
• Повысить эффективность производства
• Улучшить операционное планирование

По мере роста вычислительных мощностей цифровые двойники становятся всё более доступными для широкого круга отраслей.

Предприятия, объединяющие передовые технологии автоматизации с цифровыми инженерными инструментами, часто способны выявлять возможности для повышения устойчивости, которые остаются скрытыми в традиционных операционных средах.

Преимущества продления жизненного цикла активов для устойчивого развития

Одна из наиболее недооцененных стратегий устойчивого развития заключается в продлении срока полезной эксплуатации существующих промышленных активов.

Многие организации считают, что замена устаревшего оборудования автоматически приносит экологические преимущества. Хотя современное оборудование зачастую более эффективно, проекты по замене также создают экологические издержки.

Производство нового оборудования требует сырья, транспортировки, энергозатрат и масштабных операций в цепочке поставок.

Во многих случаях обслуживание и модернизация существующих активов могут стать более устойчивой альтернативой.

Этот принцип особенно важен в средах промышленной автоматизации.

Тысячи предприятий продолжают эксплуатировать проверенные временем системы управления, которые остаются критически важными для производства. К ним относятся:

• Allen-Bradley PLC-5
• Allen-Bradley SLC 500
• GE Series 90-30 и 90-70
• Honeywell TDC 3000
• ABB Bailey Infi 90
• Siemens SIMATIC S5

Хотя эти системы больше не используются в активном производстве, они продолжают поддерживать важнейшие промышленные операции по всему миру.

Стратегические программы модернизации часто позволяют организациям повысить эффективность, одновременно продлевая срок эксплуатации существующих активов.

Такой подход одновременно сокращает объем электронных отходов, снижает потребность в капитальных затратах, минимизирует перебои в работе и способствует достижению целей устойчивого развития.

Поэтому многие производители считают продление жизненного цикла важной составляющей своей более широкой экологической стратегии.

Рисунок 3. Устойчивое производство требует согласованности между технологиями, операционными процессами и организационной культурой.

Организационная культура часто определяет успех в области устойчивого развития

Одни технологии не способны решить проблемы устойчивого развития.

Даже самые передовые системы автоматизации, платформы управления энергопотреблением и инструменты предиктивного обслуживания не принесут значимых результатов, если в организациях отсутствует культура, необходимая для поддержки непрерывного совершенствования.

Многие инициативы в области устойчивого развития сталкиваются с трудностями, поскольку реализуются независимо от повседневных производственных операций.

Инженеры могут сосредотачиваться на надежности. Операционные команды могут уделять приоритетное внимание производственным показателям. Отделы технического обслуживания могут концентрироваться на бесперебойной работе оборудования. Цели устойчивого развития часто оказываются изолированными в рамках отдельных корпоративных программ.

Наиболее успешные производители придерживаются иного подхода.

Вместо того чтобы рассматривать устойчивое развитие как отдельную инициативу, они напрямую интегрируют экологические цели в процесс принятия операционных решений.

Энергоэффективность становится частью программ повышения надежности. Стратегии технического обслуживания включают оптимизацию использования ресурсов. При планировании производства экологические показатели учитываются наряду с пропускной способностью и целями в области качества.

Такой интегрированный подход обеспечивает долгосрочные улучшения в области устойчивого развития, которые сохраняют эффективность даже по мере изменения условий ведения бизнеса.

Будущее устойчивого производства

Производственный сектор вступает в период значительной трансформации.

Растущие экологические ожидания, повышение стоимости энергии, меняющееся регулирование и увеличение требований со стороны заинтересованных сторон заставляют организации переосмысливать традиционные операционные модели.

В то же время достижения в области автоматизации, промышленных сетей, прогнозного обслуживания, искусственного интеллекта и технологий цифровой трансформации создают новые возможности для совершенствования.

Будущее устойчивого производства не будет определяться одной технологией или отдельной экологической инициативой.

Напротив, успех станет результатом интеграции нескольких взаимосвязанных стратегий:

• Управление энергопотреблением
• Оптимизация процессов
• Прогнозное обслуживание
• Мониторинг оборудования
• Передовая автоматизация
• Промышленная аналитика
• Цифровая трансформация
• Программы продления жизненного цикла

Организации, придерживающиеся этих принципов, будут лучше подготовлены к сокращению выбросов, повышению эффективности, укреплению конкурентоспособности и обеспечению долгосрочной операционной устойчивости.

Устойчивое развитие больше не является лишь экологической ответственностью. Оно стало необходимостью для бизнеса и ключевым фактором будущего успеха промышленности.

Рисунок 4. Устойчивое производство — это непрерывный путь, движимый технологиями, инновациями и операционным совершенством.

Рекомендуемые решения для устойчивого промышленного производства

• Изучите системы PLC и PAC для эффективного производства
• Откройте для себя передовые платформы DCS для оптимизации процессов
• Повышайте надежность с помощью технологий мониторинга оборудования
• Узнайте больше о решениях для управления турбинами и оборудованием
• Снижайте энергопотребление с помощью современных приводных технологий