Как ЦЕМРОС строит технологически независимое производство: ИИ, собственный инжиниринг и новые решения

Здесь важно, что инновации для нас — это не самоцель. За каждой технологией должен стоять конкретный производственный результат, который можно измерить.

— Какие направления технологического развития сегодня являются приоритетными для ЦЕМРОС? Какие проекты уже дают измеримый эффект?

— Безусловный приоритет — энергоэффективность и прямое снижение себестоимости выпускаемой продукции.

Среди проектов, которые уже доказали свою экономическую результативность, можно выделить несколько направлений.

Первое — модернизация компрессорного парка. Мы заменяем морально устаревшие компрессоры и воздуходувки на энергоэффективные агрегаты нового поколения с частотно-регулируемым приводом. Промышленные испытания подтвердили сокращение удельного расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха до 35%. Сейчас мы масштабируем это решение на заводы компании.

Второе направление — собственный инжиниринг помольного оборудования. Мы разработали и реализуем проекты реконструкции сепараторов с переводом со второго на третье поколение — на высокоэффективные динамические сепараторы. Это исключает переизмельчение материала в мельницах, снижает циркуляционную нагрузку (объём материала, повторно возвращаемого в цикл помола), дает экономию до 4–6 кВт·ч на тонну цемента и существенно повышает производительность помольного отделения.

Еще одно направление — CFD-моделирование (компьютерное моделирование движения газовых потоков и теплообмена) теплообменных и обжиговых процессов. Мы внедрили гидрогазодинамическое компьютерное моделирование геометрии декарбонизаторов (аппаратов для предварительного разложения карбонатного сырья) и газоходов. Это позволяет оптимизировать процесс горения, снижать расход технологического топлива и одновременно улучшать экологические показатели, в том числе сокращать выбросы CO и NOx.

Таким образом, эффект от технических инноваций складывается из нескольких составляющих: меньше энергии на тонну продукции, выше производительность и ниже эксплуатационные затраты.

— Как в ЦЕМРОС выстроен путь инновации от идеи до внедрения и тиражирования на предприятиях?

— Мы работаем не только над новыми технологиями для внедрения, но и рассматриваем, чего не хватает на наших заводах, чтобы найти инновационные идеи или удачные практики и улучшить результаты работы.

Для этого мы выстроили сквозной путь проекта, основанный на анализе узких мест.

Первый этап — анализ производственного разрыва. Мы оцениваем технологические ограничения каждого конкретного завода, выявляем перерасход ресурсов и формируем техническое задание на поиск инновационного решения.

Второй — инженерная разработка и моделирование. Рассчитываем физико-химические параметры, строим модели и защищаем экономические затраты.

Третий этап — пилотирование на референсной площадке. Выбираем базовый завод, где проводим опытно-промышленные испытания с фиксацией ключевых KPI: снижения энергопотребления, прироста часовой производительности, изменения удельной себестоимости.

И только после этого переходим к утверждению результатов и тиражированию. После валидации фактической экономии мы стандартизируем техническую документацию и запускаем масштабирование решения на аналогичные производственные линии холдинга.

Такой подход позволяет отделить перспективную технологию от решения, которое действительно работает в конкретных производственных условиях.

— Как сегодня ЦЕМРОС использует искусственный интеллект на производстве? Насколько далеко может зайти автоматизация технологических процессов?

— Искусственный интеллект в ЦЕМРОС ориентирован на решение прикладных задач энергосбережения, стабилизации качества и работы оборудования.

Одно из направлений — «цифровой автопилот» агрегатов. Он управляет режимами обжига в печи и помола. Искусственный интеллект в реальном времени анализирует сотни параметров — температурные поля, давление, состав газов — и корректирует подачу топлива и тягу точнее оператора, устраняя перерасход тепла и электричества.

Еще одна задача — предиктивный прогноз 28-суточной прочности. Алгоритмы машинного обучения прогнозируют марочную прочность цемента задолго до физических испытаний. Это позволяет исключить избыточный помол клинкера и не перерасходовать электроэнергию.

Третье направление — машинное зрение. Системы оптического контроля непрерывно оценивают гранулометрический состав клинкера (распределение частиц/кусков клинкера по размерам) на колосниковых холодильниках (оборудовании для охлаждения горячего клинкера) и конвейерах, предупреждая аварийные режимы и перегрев.

В перспективе автоматизация может охватывать все больше технологических операций. Но здесь принципиально важно, чтобы цифровые решения были встроены в производственную систему и давали реальный эффект, а не существовали отдельно от нее.

— Насколько возможно тиражировать единые технологические решения на разных предприятиях ЦЕМРОС? Что требует индивидуальной адаптации?

— Тиражируемость напрямую зависит от специфики технологии конкретного завода.

В составе ЦЕМРОСа работают предприятия с сухим, полусухим и мокрым способами производства. Поэтому универсального решения для всех технологических схем не существует. Если для сухих линий ключевыми являются модернизация циклонов и декарбонизаторов, то на мокрых линиях упор делается на снижение влажности шлама, модернизацию цепных завес (систем цепей внутри печи, улучшающих теплообмен с материалом) и систем уплотнений.

Кроме того, требуется адаптация под оборудование. Тип и износ мельниц, диаметры корпусов печей, кинематические схемы приводов и минералогический состав сырьевой базы карьеров всегда требуют индивидуального инжиниринга и точечной адаптации.

При этом существуют решения, которые можно тиражировать практически на все предприятия. К ним относятся модернизация компрессорного парка, установка частотно-регулируемых приводов на вентиляторы, алгоритмы машинного зрения и стандарты динамической сепарации.

Поэтому наша задача — не просто найти технологию, которую можно повторить, а определить, какая часть решения является универсальной, а какая требует адаптации под конкретную производственную площадку.

— Насколько изменилась технологическая модель ЦЕМРОС под влиянием мировой ситуации? Стала ли внешняя среда дополнительным стимулом для развития собственных технологий и поиска российских решений?

— Внешняя обстановка оказала существенное влияние на нашу технологическую модель, стала основой для развития собственных технологических решений, а также большим стимулом для развития внутреннего инжиниринга.

В условиях постоянно меняющихся реалий перед компанией стоят серьезные задачи по импортозамещению, преодолению зависимости от западных технологий и разработке собственных решений.

ЦЕМРОС регулярно сотрудничает с ведущими российскими вузами, в том числе для решения вопросов по импортозамещению. Компания занимается построением уверенного, долгосрочного и тесного сотрудничества с отечественными производителями.

Мы развиваем сотрудничество и с другими зарубежными странами, готовыми работать вместе. Доказавшие эффективность мировые инженерные решения мы адаптируем силами наших специалистов.

Внешняя обстановка стала основой для изменений в долгосрочном стратегическом планировании и мощным стимулом для компании достичь и удержать позицию лидера в области технологий и инноваций.

— Насколько российские производители сегодня способны заместить импортные технологии и оборудование для цементной отрасли? В каких направлениях зависимость от зарубежных решений пока сохраняется?

— Переход на отечественное технологическое оборудование — одно из стратегических направлений развития компании. Российские производители готовы в значительной степени предложить аналогичные решения с учетом требуемого уровня качества.

При выборе оборудования мы руководствуемся тремя критериями: технологическая потребность предприятия, надежность и энергоэффективность, а также итоговая цена — TCO (совокупная стоимость владения оборудованием).

Импортозамещение охватывает ключевые узлы производства. Происходит замещение оборудования для сырьевых и цементных мельниц, оборудования для клинкерных холодильников.

Работа также охватывает переход на отечественные электродвигатели, генераторы, подшипники, компрессоры, воздуходувки, пневмокамерные насосы и расходные материалы. Происходит замена огнеупорных материалов и систем очистки.

Отдельное направление — цифровизация и автоматизация. Предприятия переходят на отечественные контроллеры, системы управления данными, пускорегулирующее оборудование.

При этом замена оборудования происходит постепенно, без нарушения функционирования производственных процессов. Это принципиальный момент для промышленного предприятия: технологическую независимость необходимо обеспечивать без ущерба для стабильности производства.

Конечно, существуют сложности, связанные с интегрированным специализированным оборудованием, в том числе с оборудованием, которое носит единичный характер. Замещение определенных микрокомпонентов тоже представляет собой определенную трудность. Поиск технологического решения, которое будет соответствовать современным требованиям, иногда может занять значительное время.

Несмотря на непростую ситуацию, ЦЕМРОС в условиях многочисленных вызовов продолжает работу в данном направлении. Компания стремится к преодолению преград и находит решения для повышения устойчивости, достижения технологической независимости и повышения эффективности производства.

— Какие собственные R&D-направления сегодня развивает ЦЕМРОС? Над какими новыми технологиями и материалами работает компания?

— Вся научно-исследовательская повестка ЦЕМРОСа направлена на оптимизацию себестоимости и повышение экологичности производства.

Одно из ключевых направлений — снижение клинкерного фактора (доли клинкера в составе цемента). Клинкер — самый энергоемкий и дорогой компонент цемента. Поэтому мы разрабатываем рецептуры композиционных вяжущих с вовлечением техногенного сырья — гранулированных шлаков, пуццоланов (минеральных добавок, участвующих в образовании цементирующих соединений), зол. Это позволяет сокращать себестоимость производства одной тонны цемента.

Второе направление — наномодификация и интенсификаторы. Мы ведем прикладные исследования по интеграции наноуглеродных материалов и полимерных добавок в процесс помола. Это дает возможность повысить раннюю и марочную прочность цементного камня, компенсируя снижение доли клинкера.

Здесь вновь пересекаются две задачи — экономика и экология. Чем меньше клинкера требуется для получения необходимых характеристик цемента, тем ниже ресурсоемкость производства. Поэтому исследования новых составов и модифицирующих технологий становятся важной частью долгосрочного технологического развития.

— Как ЦЕМРОС взаимодействует с университетами, научными институтами и технологическими компаниями? Какие совместные разработки наиболее перспективны?

— Мы выстроили многоуровневую систему партнерства.

Первое направление — профориентация и кадры. Студенты профильных вузов проходят практику и оплачиваемые стажировки на заводах ЦЕМРОСа, знакомятся с реальным производством и остаются работать инженерами.

Второе — технологическая поддержка вузов. Холдинг оснащает университетские лаборатории и участвует в корректировке образовательных программ под требования современного цементного производства.

Третье — перспективные прикладные R&D-проекты. Наиболее сильный синергетический эффект дают совместные разработки по цифровым двойникам агрегатов (виртуальным моделям реального оборудования и его работы), нейросетевым моделям для управления обжигом и исследованию структуры модифицированных цементов.

Для промышленности особенно важно, чтобы научные разработки не оставались только на уровне лабораторных исследований. Поэтому взаимодействие с университетами и научными организациями должно быть связано с конкретными производственными задачами и возможностью последующего внедрения.

— За счёт каких технологий ЦЕМРОС планирует повышать энергоэффективность производства и снижать его ресурсоёмкость?

— Мы реализуем комплексную инженерную программу по снижению затрат на каждом технологическом переделе (отдельном этапе производственного процесса).

Первое направление — сжатый воздух и тягодутьевой комплекс (система оборудования для подачи и удаления воздуха и газов). Это замена компрессоров на винтовые и турбокомпрессоры с частотно-регулируемым приводом, а также оснащение тяжелых дымососов и вентиляторов частотным регулированием.

Второе — обжиг и рекуперация тепла. Здесь речь идет о глубокой модернизации колосниковых холодильников клинкера для повышения коэффициента полезного действия рекуперации тепла во вторичный и третичный воздух. Также необходима герметизация печей графитовыми уплотнениями для исключения подсосов холодного воздуха и модернизация циклонных теплообменников для снижения гидравлического сопротивления и роста производительности печи.

Третье направление — помол. Мы рассматриваем переход на многоступенчатый помол с предварительным дроблением клинкера ниже 5 мм и перевод мельниц в замкнутый цикл с динамическими сепараторами.

По сути, энергоэффективность невозможно обеспечить одним отдельным проектом. Это комплексная работа со всем технологическим переделом — от подготовки сырья и воздуха до обжига и помола.

— Какие технологии сильнее всего изменят цементную отрасль в ближайшие 5–10 лет? На какие из них делает ставку ЦЕМРОС?

— Отрасль в ближайшее десятилетие изменится под воздействием двух фундаментальных факторов — сквозной цифровизации на базе искусственного интеллекта и глубокой декарбонизации.

Производства перейдут на полностью автономные контуры управления, исключающие человеческий фактор в регулировании тепловых и механических процессов. Рынок завоюют низкоуглеродные цементы с высоким содержанием модифицирующих добавок и минимальной долей клинкера.

ЦЕМРОС, как крупнейший производитель цемента в стране, последовательно укрепляет технологическое лидерство. Мы делаем ставку на энергоэффективность, собственный инжиниринг и цифровые решения, которые гарантируют минимальную себестоимость и высшее качество выпускаемой продукции.

Если посмотреть на сегодняшние проекты и на перспективу ближайших лет, становится очевидно: технологическое развитие цементной промышленности идет сразу по нескольким направлениям. С одной стороны, это совершенствование хорошо известных производственных процессов — снижение потерь энергии, модернизация оборудования, рост производительности. С другой — внедрение принципиально новых инструментов: искусственного интеллекта, машинного зрения, цифрового моделирования и новых материалов.

При этом основой остается инженерный подход. Даже самая современная цифровая технология должна быть встроена в реальный производственный процесс, учитывать конкретное оборудование, сырьевую базу и технологическую схему предприятия. Именно сочетание собственного инжиниринга, анализа мирового опыта и практического пилотирования позволяет превращать отдельные технологические решения в системный результат.

В ближайшее десятилетие эта логика, вероятно, станет определяющей для всей отрасли: цементное производство будет одновременно становиться более цифровым, энергоэффективным и независимым с точки зрения технологий. А главный показатель успешности инновации останется неизменным — ее способность давать измеримый эффект непосредственно на производстве.