«Норникель» учит компьютеры плавить руду
На металлургическом предприятии невозможно заглянуть в печь, разогретую до 1500°C, и мельницу, наполненную рудой. Чтобы поменять какие-либо настройки в технологическом процессе, инженерам приходилось действовать методом проб и ошибок. Но это долго и дорого.
«Норникель» решил изменить ситуацию и начал строить цифровые двойники своих печей и мельниц. На компьютере «проигрывают» все производственные этапы – как движется расплав, куда поступает газ, как перемалывается руда, где скапливается тепло. Специалисты выбирают оптимальный режим, и только потом применяют его на реальном заводе.
Виртуальная добыча
«Норильский никель» создает цифровые двойники агрегатов, используя методы математического и компьютерного моделирования – на монитор переносят и саму промышленную установку, и то, что происходит внутри. Это помогает сделать работу металлургического и обогатительного производства более эффективной без проведения дорогостоящих и зачастую опасных экспериментов.
На предприятии появились цифровые копии шаровых мельниц (где руду измельчают) и флотомашин (где ее обогащают). Виртуальные шары перемалывают виртуальную руду, а алгоритмы анализируют распределение воздушных потоков. Так можно увидеть невидимое: как на самом деле движутся газы, где возникают турбулентности, как оптимально загрузить мельницу, чтобы не тратить лишнюю энергию.
«Мы ведем целенаправленный поиск применения математического моделирования в технологических процессах компании. Выбираем те направления, где будет экономический эффект. Часто метод оказывается актуален для агрегатов, спроектированных десятилетия назад. Информация, полученная с помощью компьютерных расчетов, позволяет не проектировать всю технологическую цепочку заново, а осовременить процесс точечными изменениями», – отметил руководитель направления аддитивных технологий департамента технологических инноваций «Норникель Спутник» Алексей Кузин.
Копия для настоящего результата
Компьютерные копии своих производств используют многие предприятия. Например, на Магнитогорском металлургическом комбинате внедрили цифровой двойник доменной печи. Система моделирует движение руды и кокса и подсказывает оператору, как загружать сырье, чтобы экономить кокс. А на Западно-Сибирском металлургическом комбинате создали похожий ИТ-продукт для управления воздухонагревателями доменных печей, что экономит 78 миллионов рублей в год.
«Газпром нефть» разрабатывает ИИ-помощника, который объединяет более 200 баз данных и цифровых аналогов месторождений. Эти технологии помогают компании добывать более половины нефти и газа. МЭИ и «Транснефть» разработали для нефтеперекачивающих станций похожие комплексы, которые моделируют и электрику, и гидравлику одновременно.
Свои примеры есть и в машиностроении. Так, «Трансмашхолдинг» применяет такие решения для локомотивов на всех этапах: от 3D-проектирования до эксплуатации. Принцип везде один: сначала строят компьютерную копию, «проигрывают» на ней разные сценарии, находят лучший – и только потом меняют что-то в реальном цехе.
Сам «Норникель» еще несколько лет назад создал 3D-модели Кольской ГМК с помощью лазерного сканирования и дронов. Теперь предприятие переходит от простой визуализации зданий и сооружений к расчету сложных физико-химических процессов. Сегодня цифровой двойник – это не просто красивая 3D-картинка, а мощный вычислительный комплекс, который может предсказать «поведение» расплава или спрогнозировать износ оборудования.
Цифровая металлургия
Новые технологии не только повышают безопасность труда и снижают аварийность в добывающей отрасли, но и дают экономический эффект. Например, использование FDM-принтеров (для 3D-печати пластиком) уже сэкономило «Норникелю» порядка 200 миллионов рублей. Оптимизация производства снижает издержки, а значит, делает продукцию конкурентоспособнее.
Важно, что такие инструменты универсальны. Они работают и в горной промышленности, и в авиастроении, и в автоспорте, и в энергетике. Главное направление развития на ближайшие годы – объединение цифровых двойников с искусственным интеллектом и большими данными. Предприятия переходят от простого описания объектов к созданию систем, которые самостоятельно принимают решения. И «Норникель» с его цифровой металлургией определяет технологический суверенитет России на годы вперед.
