Індустрія 4.0, інтeрнeт рeчeй тa eнeргeтичний мeнeджмeнт: як цe прaцює Aктуaльнo

Індустрія 4.0 – прoвідний світoвий трeнд, який в укрaїнськиx реаліях можливо не лише підхопити, а й розвинути до достатньо високого рівня. Все залежить лише від бажання власників підприємств. Особливо велике поле для творчості щодо діджиталізації є у сфері підвищення енергоефективності, адже збір та аналіз великого масиву енергетичних даних – це те, з чим стикатиметься кожне підприємство на шляху до сталого розвитку. 

Індустрія 4.0 або, як її ще називають, четверта промислова революція — новий підхід до виробництва. Він базується на впровадженні інформаційних технологій, автоматизації бізнес-процесів та використанні штучного інтелекту. Все це сприяє підвищенню інноваційності у промисловості та робить її розвиток сталим.   

Підвищуючи «інтелектуальну» складову, підприємство стає ефективнішим у багатьох процесах: від виробництва до постачання продукції. А головне — воно здатне відкрити нові обрії можливостей шляхом створення унікального продукту, який відповідає викликам сьогодення, зокрема, зміні клімату. Спробуємо розглянути, які перспективи матиме Індустрія 4.0 в Україні.

IT в українській економіці є однією з найдинамічніших і найперспективніших сфер розвитку. За даними DOU, в цій індустрії працює понад 190 000 фахівців. Водночас за даними Держстату, в Україні зареєстровані близько 48 тисяч промислових підприємств різних форм власності. Такі цифри свідчать про логічне поєднання цих секторів економіки. Зокрема, для організації сучасного енергетичного менеджменту на виробництві. Така управлінська практика дозволяє системно розв’язувати питання оптимізації енергоспоживання на підприємстві та забезпечити довгострокове планування раціонального використання паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР). 

«Не секрет, що промисловість України є одним із суттєвих споживачів енергії (30% паливно-енергетичного балансу), а отже, й джерелом викидів парникових газів. В умовах імпортозалежності від майже усіх ПЕР та первинних енергоносіїв для їхнього виробництва, а також постійного підвищення їх вартості, питання енергоефективності виробництва стає все більш пріоритетним для підприємств. Останні завдяки впровадженню енергоефективних заходів здатні знизити затрати на виробництво продукції та підвищити її конкурентоздатність», — зазначає державна експертка директорату розвитку реального сектору економіки Міністерства економіки України Олена Хомич.  

Щоби змінити парадигму неконтрольованого споживання на ефективне, необхідно не просто замінювати застаріле обладнання на сучасне, а й мати об’єктивне уявлення про те,  яким чином споживається будь-який тип енергії в реальному часі. 

«Здатність швидко збирати та обробляти велику кількість енергетичних даних – ознака сучасного підходу до енергоменеджменту. Його впровадження, за експертними оцінками, збільшує ефект від будь-якого енергоефективного заходу на 10%», — коментує директор Енергоменеджмент ПРО  Павло Пертко.  

Дієвий енергетичний менеджмент потребує встановлення сучасної системи енергомоніторингу на основі Інтернету речей (IoT). Він охоплює цілий спектр технологій — інтелектуальні лічильники, датчики, аналізатори даних тощо, які об’єднуються у мережу через Інтернет або за допомогою бездротових технологій, включаючи WiFi, Bluetooth, Zigbee, LoRaWAN, WiSUN, Sigfox та ін.  

«Дані, що надходять з лічильників на заводі, вказують співробітникам на ділянки виробничих ліній або інші енергоспоживчі системи, де можна оптимізувати використання ПЕР. До того ж моніторингові системи управління сприяють зниженню кількості відходів на завантажувальній лінії та повністю ліквідують проблему неправильного маркування товарів», — додає Павло Пертко.

Діджиталізація, що є основою Індустрії 4.0, може стати важливим інструментом енергоменеджера на виробництві. У рамках реалізації проєкту «Консультування підприємств щодо енергоефективності», що виконується GIZ за дорученням уряду Німеччини та у співпраці з Міністерством економіки України, 8 промислових підприємствах запустили сучасні системи енергетичного моніторингу. Набутий досвід діджиталізації дозволяє поділитися особливостями її впровадження на промисловому підприємстві.

Система енергетичного моніторингу – це організація збору даних та управління енергоефективними проєктами. Вона повинна бути всеосяжною, зручною у користуванні, автоматичною та складатися з 5 компонентів:

1) обладнання для збору та збереження даних: лічильники та датчики, а також логери даних і блоки живлення для них; 

2) обладнання для створення Інтернету речей: GSM, Wi-Fi роутери, радіомодеми, шлюзи тощо; 

3) програмне забезпечення, що аналізує дані та візуалізує їх; 

4) сервер на основі хмарних технологій або блокчейн для зберігання даних; 

5) команда з енергоменеджменту, що має відповідні технічні та аналітичні знання та навички роботи з системою.

Підбір обладнання для побудови енергомоніторингу – важливий процес. Перед тим, як розширювати можливості наявної на підприємстві системи обліку енергії, необхідно проаналізувати встановлені на виробництві лічильники, зокрема, їхні технічні можливості та чи охоплюють вони всі суттєві енергоспоживачі. На основі такого аналізу готується план-концепція нової діджитальної системи. 

«Зазвичай підприємства використовують обладнання декількох виробників, різних років випуску тощо. Встановлювати лічильники однієї марки та з однаковими протоколами передачі даних не завжди є сенс. Інтегрувати нове та вже встановлене на виробництві обладнання в одну систему можна за допомогою шлюзу — концентратору даних та мультипротокольних ІоТ радіомодемів підключених до пристроїв. Концентратор здатний обробляти інформацію з будь-яких лічильників та датчиків, а також передавати її для аналізу програмним забезпеченням. Він зарекомендував себе як ефективне рішення для побудови Інтернету речей», — підкреслює директор КТС-Інтек Віктор Каплуновський. 

Під час встановлення систем енергетичного моніторингу на 8 промислових підприємствах вдалося протестувати бездротове підключення лічильників. Такий підхід дуже зручний та зменшує витрати на проєктування та час на з’єднання, оскільки не потребує прокладання кабелю. До того ж зменшується вірогідність втрати сигналу через пошкодження кабелю або поганий обжим його конекторів. 

Серед недоліків – додаткові витрати на придбання радіообладнання. Проте з досвіду проєкту, вони не значні у порівнянні з вартістю кабельної продукції, особливо на підприємствах з великою територією. Необхідно також зважати на кількість і потужність точок передачі сигналу, щоб уникнути його втрати через огороджувальні конструкції та перепони з боку електроспоживчого обладнання. Радіообладнання на підприємствах необхідно встановлювати таким чином, щоб у випадку втрати сигналу від однієї точки він автоматично передавався іншою. Досвід впровадження такої технології на найбільшому за площею підприємстві довів: бездротове з’єднання ефективно працює та є зручним на великих відстанях.

Дуже важливим для автоматизації системи енергомоніторингу є обрання програмного продукту. Він повинен дозволяти:

• не витрачати час на аналіз необроблених даних з лічильників та візуалізувати їх; 
• порівнювати фактичне та прогнозоване енергоспоживання, сигналізувати про відхилення; 
• визначати критичні відхилення від норми споживання енергоресурсів, запобігати аварійним ситуаціям; 
• моніторити та робити бенчмаркінг енергетичних і технологічних параметрів (електроенергія, вода, стиснене повітря, природний газ, пара, а також завантаженість обладнання, технологічні режими тощо); 
• моделювати споживання енергоресурсів та розраховувати економію кВт-год/од. для кожного окремого виду продукції. 

Ключем до успіху будь-якої модернізації є насамперед люди. Тому для ефективності системи енергомоніторингу найбільш важливо мати кваліфікованих спеціалістів, які вміють її правильно використовувати. Для цього підприємство має заохочувати працівників до навчання з аналізу енергоспоживання, підтримки роботи моніторингового обладнання та використання IT-інструментів. Важливо залучати до цього процесу сторонніх консультантів, оскільки вони слідкують за останніми трендами у тематиці та знаються на роботі таких систем на різних виробництвах.

Ми спостерігаємо найважливішу трансформацію індустріального розвитку — діджиталізацію. Це явище покликане спростити наше життя шляхом економії часу на збір, обробку, зберігання та використання інформаційних даних, знижуючи витрати на виробництво і підвищуючи продуктивність роботи, а отже — і рентабельність.

Діджиталізація — це важливий інструмент для енергоменеджерів, директорів та власників підприємств, які приймають зважені бізнес-рішення щодо підвищення сталості виробництва, розумного фінансування, виявлення втрат енергії та зменшення викидів парникових газів. Адже енергоефективне підприємство – конкурентний та розумний бізнес!

Наталія Усенко, радниця проєкту «Консультування підприємств  щодо енергоефективності».