От НИИ до ИИ Как оцифровывают мозговой центр «НОРНИКЕЛЯ»
За последние три года в «Институте Гипроникель» с численностью сотрудников свыше 1000 человек сменилось 35% специалистов. Появились новые лаборатории, в некоторых испытания ведутся круглосуточно. Институт, который с 1934 года занимался научным сопровождением рудников и заводов «Норникеля», в кратчайшие сроки трансформировался в многофункциональный инжиниринговый центр.
Что было? Основной задачей института являлась разработка технологических регламентов. Шахты должны строиться грамотно — это вопрос безопасности. Горная порода должна перерабатываться в конечный продукт (цветной металл) с минимальными потерями — это вопрос экономической эффективности. Даже если ограничиться этими двумя сферами, то есть разработкой строительных нормативов и поиском оптимальных техпроцессов, институту всегда хватало работы.
Что стало? Быстро меняющиеся условия заставили институт адаптироваться к потребностям рынка. Например, создавать новые виды продукции. Из того же никеля делают сульфаты, карбонаты, гидроксиды, различные порошки. Такое крупное добывающее предприятие, как «Норникель», может освоить и следующие ступени производственной цепочки, чтобы добавить их к себе в портфолио.
Одна из лабораторий занимается разработкой технологий производства конкурентоспособных отечественных катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Большого прогресса в исследованиях удалось достичь всего за год (что по меркам создания наукоемких технологий очень короткий срок), благодаря слаженной командной работе и богатому исследовательскому опыту института. Экспериментальные образцы демонстрируют показатели, сравнимые с коммерческими аналогами.
Наконец, «Гипроникель» готовится к внедрению искусственного интеллекта на разных уровнях: в проектировании, производстве, менеджменте. Чтобы ИИ смог работать в компании, сама компания должна стать цифровой. Что для этого требуется?
Создать единый источник правды
Когда-то инженеры проектировали строительные объекты на бумаге, лаборанты записывали результаты опытов ручкой в журнал, экономисты вели и сдавали в архив гроссбух. С тех пор бумажные носители сменились компьютерными базами, но общий принцип не изменился: у конструкторов свои приложения и файлы, у бухгалтеров и ученых — свои. Профессионалы из разных отделов напоминают слепых «мудрецов» из притчи: кто-то ощупывает хвост слона, кто-то хобот, и никто не имеет представления, как выглядит слон целиком.
В информатике существует понятие SSOT — Single Source Of Truth, или единый источник правды. Это концепция общей базы данных, которую строит у себя «Институт Гипроникель». Архитектура SSOT исключает дублирование данных внутри компании. К примеру, если инженеры заложили в проект высоту здания 10 метров и сохранили у себя в базе данных, то когда эта информация требуется бухгалтерам, их программа должна импортировать параметр из базы инженеров, а не сохранять в собственных файлах. Любой софт, который использует данные компании, должен подкачивать их из первоисточника, а не обрабатывать локально. В противном случае у каждого отдела будут свои «слоны», которые стремительно мутируют независимо друг от друга.
Создание единой информационной среды вовсе не означает, что для всех задач придется разработать новый софт с единым форматом данных. Речь идет о разработки программных «мостов», объединяющих разноформатные файлы в единую распределенную базу данных. Что еще важнее, требуется разработать общие для всех сотрудников «Норникеля» (а это более 70000 человек) стандарты заполнения и модификации информации.
, генеральный директор «Института Гипроникель»:пионерам всегда непросто. Мы делаем то, чего нет, и на что пока не сформировался спрос. Если раньше проектирование было документоориентированным, то теперь оно становится моделеориентированным, или датацентричным. Оно требует больше инвестиций на начальном этапе: вся структура данных должна быть продумана заранее для всех участников проекта. Нужно создать ячейки для тех данных, которые будут заполняться потом, когда на этапе эксплуатации все будет оборудовано датчиками и заполняться большими данными. Особенно важно то, что данные становятся машиночитаемыми. Существует тренд на повышение автоматизации вычислений, использование машинного обучения, нейросетей. В будущем архитектура SSOT позволит нам совершить технологический скачок и передать рутинные задачи проектирования машине, а человеку оставить лишь творческую часть
Завести цифрового двойника
«Норникель» легко можно назвать строительной компанией. Возведение зданий и сооружений, от карьеров и шахт до жилых многоэтажек, — часть рутинной деятельности холдинга. Проектировщиком во многих из этих проектов выступает «Институт Гипроникель».
Архитектурные сооружения в XXI веке разрабатываются в программах 3D-моделирования — это очевидно для всех, кто хоть раз делал в квартире капремонт. В виртуальной реальности объект можно рассмотреть со всех сторон, заглянуть внутрь. С технической точки зрения такая 3D-модель представляет собой набор точек с заданными координатами. Это цифровой двойник здания, который очень помогает в строительстве.
Однако цифровые двойники способны на большее. Объединим некоторые точки в группы и дадим им имена: вот дверь, вот окно, вот несущая стена. Добавим в модель инженерные системы: нарисуем розетки, провода, воздуховоды, трубы. Каждому объекту присвоим имя, а также добавим свойства: технические характеристики, цену, поставщика. Добавим отделочные материалы и мебель — тоже с ценами, названиями моделей и статусами (заказан, доставлен, установлен).
Так архитектурный чертеж превращается в информационную модель здания, или BIM (Building Information Model). Из этой базы данных множество разных специалистов могут почерпнуть ценную информацию. Прораб может проверить, достаточно ли материалов на складе. Дизайнер — доступны ли выбранные предметы мебели. Экономист — сколько средств затрачено на строительство здания и отдельных его частей. Менеджер проекта — на какой стадии находится строительство и сколько времени осталось до его завершения.
Отдельный плюс BIM-моделей — предельная прозрачность. База с абсолютной точностью сообщит, сколько и каких компонентов требуется для строительства
BIM-модели полезны не только на этапе строительства, но и на протяжении всего жизненного цикла объекта. Модель может напоминать о регулярном обслуживании инженерных систем, а также накапливать большие данные об эксплуатации объекта с любых датчиков: энергопотребления, температуры, прочности и так далее.
, заместитель генерального директора по технологии информационного моделирования «Института Гипроникель»:в перспективе мы сможем применять технологии лазерного сканирования, фотограмметрии и машинного зрения для контроля строительства, как внутри, так и снаружи здания. На одном из строящихся объектов уже протестировали съемку с квадрокоптера. Дрон облетает здание и снимает его, нейросеть распознает людей, находящихся на стройплощадке, и далее алгоритмы могут определить соблюдение норм безопасности, проконтролировать использование средств индивидуальной защиты, касок и жилетов с последующим оповещением оператора о нарушениях. Также дроны выполняют лазерное сканирование и полученные «облака точек» сравнивают с BIM-моделью, вычисляют степень готовности объекта, сопоставляют с плановым графиком строительства, выявляют проблемные места. Машинное зрение и лазерное сканирование позволяет контролировать не только темпы, но и качество строительства, сравнивая фактически построенные структуры с проектом в BIM-модели. В будущем общая информационная среда позволит отслеживать показатели строительства не только по отдельным объектам, но и в целом на уровне компании
Перевести все в браузер
Пользовательские приложения переходят в браузеры — это тренд последних лет. Офисные пакеты, дизайнерские платформы, среда разработки для программистов и даже САПР (системы автоматического проектирования) переселились в облака. Как ни странно, узкоспециализированный профессиональный софт тоже становится браузерным. На это есть несколько причин, которые удобнее показать на примере.
Архитектор подготовил чертеж здания. Для этого он использовал дорогой и сложный профессиональный софт, установленный на компьютере. Далее с проектом предстоит работать многим специалистам: по вентиляции, пожарной безопасности, инженерным системам, безопасности труда. Чтобы дать свое заключение, все они должны изучить проект и дополнить его рядом параметров. Однако они не учились на архитекторов и не умеют пользоваться профессиональными архитектурными программами. На их компьютеры не установлен соответствующий софт.
Оптимальный способ решить задачу — создать браузерное приложение. Оно позволит привлечь к работе над проектом максимально широкий круг специалистов. Оно обеспечит контроль доступа: электрик не сможет править вентиляцию и наоборот. Вместо того, чтобы плодить документацию в разных стилях и форматах, все подрядчики работают в информационной среде заказчика, делая вклад в общую базу данных, без дублирования и рассинхронизации.
Наконец, работа в браузере безопасна. Установка специального софта неквалифицированными пользователями на собственные машины сопряжена с риском заражения компьютерными вирусами.
Все, что требуется от подрядчика для начала работы в браузерном приложении — один раз кликнуть по ссылке
Тем не менее, учиться сотрудникам все-таки надо. Чтобы вовлекать людей в работу в цифровой среде, не отрывая от производства, разработчики «Института Гипроникель» создали онлайн-университет. Он включает базу знаний на движке Wiki и видеопортал. База знаний заменяет устаревающие бумажные инструкции. Она постоянно обновляется, предлагает обучающимся удобную навигацию и поиск. Видеопортал содержит десятки уроков в формате лекций, интервью, мастер-классов и инфографики. Для его нужд работает видеопродакшн, в том числе студия монтажа и motion-графики.
, генеральный директор «Института Гипроникель»:мы постоянно получаем подтверждение от рынка, что создаваемые нами технологии востребованы. Разработчики института — важная часть научного сообщества. Значительная часть зарубежных поставщиков программного обеспечения ушла с Российского рынка, и появились отечественные компании, которые стремятся их заменить. Некоторые имеют большой опыт, у других впереди долгий путь. Мы общаемся со всеми разработчиками, которые хотят участвовать в общем деле. А наша внутренняя команда давно стала авторитетом на рынке и центром притяжения на любой конференции. Да и к нам часто приезжают посмотреть коллеги, чтобы посмотреть, чего мы добились и куда движется наша мысль
Использованные источники: Фото Виктор Вытольский
