Сейчас цифровые технологии активно развиваются, в том числе это касается и промышленных производств. На них внедряют компьютерные разработки, растет уровень цифровизации и автоматизации. Поэтому важно, чтобы персонал учился работать с технологическими процессами быстро и эффективно, без ущерба производству. В этом могут помочь специальные компьютерные тренажеры. В последнее время спрос со стороны предприятий на них увеличивается. Ученые ПНИПУ разработали тренажерный комплекс, с помощью которого сотрудники нефтяных компаний смогут отточить свои навыки управления установкой для переработки нефти.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология» №2 за 2023 год. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Для работы ученые Пермского Политеха выбрали установку первичной переработки нефти, которая создана при участии кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ. Установка предназначена для очистки от воды и минеральных солей. Этот процесс позволяет предотвращать коррозию и загрязнения нефтяных трубопроводов и аппаратов.
Структура разработанного политехниками тренажера содержит математическую модель, систему управления, «цифровой двойник» (3D-модель) установки и сервер передачи данных. Сам тренажер находится на двух станциях: виртуальной и физической.
— Основа тренажера — это его математическая модель. В ней происходят все необходимые расчеты, которые моделируют работу оборудования. Например, в ней можно создать ситуацию с неисправностью клапана, насоса или любого другого агрегата, а затем научиться исправлять ее, — рассказывает доцент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ Илья Вялых.
Также для облегчения управления моделью ученые ПНИПУ написали собственное ПО, в котором используются самые необходимые функции — старт и стоп математической модели, сохранение изменений, еще есть кнопки запуска и остановки вычислений. Все это нужно, чтобы процесс обучения шел легко, можно было вернуться и проанализировать ошибки обучающегося.
— В России уже есть подобные тренажеры, однако наша разработка отличается тем, что в тренажере объединены математическая модель, распределенная система управления (клавиатура+мышь или VR-шлем+контроллеры) и 3D-модель. Такая система позволяет максимально точно воссоздать рабочий процесс и сделать обучение эффективным. У сотрудников развиваются компетенции, от которых зависит безопасность и качественные показатели производства, — рассказывает Илья Адищев, ассистент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ.
Взаимодействовать с тренажером могут сразу несколько сотрудников. Один из них наблюдает за процессом в распределенной системе управления, а другой работает в «поле».
Владислав Иванов, студент кафедры оборудования и автоматизации химических производств ПНИПУ, объясняет, как это происходит: сотрудник, работающий в «поле», надевает VR-шлем, берет в руки котроллеры и «перемещается» на объект, выполняя необходимые задачи. Так можно попробовать управлять, например, насосным оборудованием включая и отключая его по месту, максимально погружаясь в процесс. Также можно вращать вентиля до нужных параметров.
Разработанный пермскими политехниками тренажерный комплекс позволяет симулировать работу установки первичной переработки нефти и проводить тренировки персонала, что повышает его квалификацию и сокращает количество ошибок при работе в реальных условиях.
Тренажер может быть использован в различных сферах промышленности, где используются автоматизированные системы управления. Для этого нужно собрать схему по математической модели, отрисовать ее в 3D и передать данные через сервер, написанный учеными ПНИПУ.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн. рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.