Технологические основы новой промышленной революции в нефтехимическом секторе

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Казанский национальный исследовательский 
технологический университет 
А. Г. Сафиулина, И. Н. Гончарова 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ 
ОСНОВЫ НОВОЙ 
ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ 
В НЕФТЕХИМИЧЕСКОМ СЕКТОРЕ 
Учебное пособие 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2022 
1 

УДК 665.61(075) 
ББК 35.514я7 
С21 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
Рецензенты: 
канд. техн. наук, доц. Р. Ш. Минязев 
канд. техн. наук, доц. Ш. Г. Зиганшин 
С21 
Сафиулина А. Г. 
Технологические основы новой промышленной революции в нефтехимическом секторе : учебное пособие / А. Г. Сафиулина, И. Н. Гончарова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 112 с. 
ISBN 978-5-7882-3292-8 
Рассмотрен вопрос цифровизации нефтепромыслового, нефтеперерабатывающего и нефтехимического секторов, представлен обзор современного цифрового производственного комплекса, обозначены основные критерии оценки развития промышленного сектора, прописаны базовые элементы.  
Предназначено для магистров, обучающихся по направлению 18.04.01 «Химическая технология». 
Подготовлено на кафедре технологии основного органического и нефтехимического синтеза имени профессора Г. Х. Камая. 
УДК 665.61(075) 
ББК 35.514я7 
ISBN 978-5-7882-3292-8 
© Сафиулина А. Г., Гончарова И. Н., 2022 
© Казанский национальный исследовательский 
технологический университет, 2022 
2 

СОДЕРЖАНИЕ 
ВВЕДЕНИЕ 
..................................................................................................................................................... 4 
1. СОВРЕМЕННЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС. БАЗОВЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО СЕКТОРА 
.................. 6 
2. ЕДИНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ СЕКТОР 
.................................................................................. 
10 
2.1. Целостная информационная платформа предприятия EIM (Enterprise 
Information Management) 
................................................................................................................. 
10 
2.2. Цифровое моделирование и оптимизация процессов и продуктов 
компании 
................................................................................................................................................. 
17 
2.3. Взаимосвязь цифрового и физического в конечном продукте. Цифровой 
двойник 
.................................................................................................................................................... 
20 
2.4. Корпоративный акселератор ................................................................................................. 
44 
2.5. Развитие нематериальных активов (НМА) предприятия. 
Интеллектуальная собственность ................................................................................................. 
45 
3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ СЕКТОР ................................................................................................... 
47 
3.1. Цифровой обратный инжиниринг DRE .............................................................................. 
47 
3.2. Аддитивные технологии. 3D-печать .................................................................................... 
49 
3.3. Энергоэффективность предприятия. Экологические аспекты ................................. 
52 
3.4. Автоматизированные рабочие места на предприятии 
................................................ 
53 
3.5. Бережливое производство ...................................................................................................... 
61 
4. УПРАВЛЕНИЕ И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ СНАБЖЕНИЕ 
....................................... 
64 
4.1. Цифровое управление логистикой ...................................................................................... 
64 
4.2. Трансфер технологий ................................................................................................................ 
67 
4.3. Кросс-отраслевая кооперация 
............................................................................................... 
68 
4.4. Партнерство с образовательными платформами 
.......................................................... 
69 
4.5. Высококвалифицированное управление проектами ................................................... 
70 
5. ПРОСТРАНСТВО КОРПОРАТИВНОЙ ИННОВАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ........................... 
74 
6. ЦИФРОВИЗАЦИЯ НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ .......................................................... 
79 
6.1. «Интеллектуальный» нефтепромысел. Нейросети 
........................................................ 
79 
6.2. Цифровая трансформация в нефтепереработке ........................................................... 
97 
6.3. Цифровизация нефтехимического сектора .................................................................. 103 
ЛИТЕРАТУРА ........................................................................................................................................... 111 
3 

ВВЕДЕНИЕ 
В настоящее время основным и ключевым трендом в мире становится формирование глобальной конкурентоспособной инновационной 
экономики знаний. В первую очередь это определяется активным внедрением компьютерных и автоматизированных систем, которые создают 
единую глобальную сеть. Во-вторых, возникает гиперконкуренция на 
международном рынке, в условиях которой необходимо оперативно 
подстраиваться к постоянно возникающим изменениям в этой сфере. 
В современных реалиях промышленность направлена на сохранение своей конкурентоспособности в глобальном секторе путем создания в кратчайшие сроки продукции, которая будет пользоваться спросом на мировом рынке. Основные факторы, способствующие активному развитию в данной области, представлены на рис. 1. 
Рис. 1. Основные этапы развития современного производства 
Ключевыми признаками активного вовлечения, внедрения и дальнейшего развития инновационной экономики в мире будут следующие 
факторы: 
1. Переход к глобальному рынку на фоне развития гиперконкуренции. В связи с тем что в настоящее время конкуренция приняла глобаль4 

ный масштаб на мировом рынке как в промышленности, в образовательном секторе, так и в аккумуляции финансовых ресурсов, это вызвало резкий спрос на наукоемкие инновационные технологии. 
При этом предъявляются очень жесткие требования к срокам их разработки и внедрения (скорость выполнения научно-исследовательских 
и опытно-конструкторских работ), себестоимости и качеству конечной 
продукции. Лидирующие позиции в этой сфере занимают рынки, обладающие высокопрофессиональным кадровым потенциалом и передовыми технологиями. 
2. Активное 
внедрение 
информационно-коммуникационных
и наукоемких компьютерных и нанотехнологий (ИКТ и НКТ). 
3. Постановка и решение сверхсложных и гиперсложных проблем.
Для дальнейшего развития современных научного и промышленного 
секторов традиционные направления развития как в экономике, так 
и в технологии становятся неактуальными. Решение комплексных проблем требует вовлечения и дальнейшей интеграции дисциплин разного 
сектора, формирования меж-, мульти- и транстехнологий. Формируется 
так называемая комплексная, целостная научно-технологическая мегасистема, которая позволяет реализовать задачи, недостижимые ее отдельными составляющими (рис. 2). 
Рис. 2. Современные тренды в научных исследованиях 
и развитии технологий  
4. Отсутствие четких границ между конкуренцией и сотрудничеством на базе становления кооперативной конкуренции. 
5 

1. СОВРЕМЕННЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
КОМПЛЕКС. БАЗОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ
РАЗВИТИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО СЕКТОРА
В настоящее время в большинстве индустриально развитых стран 
наблюдается переход к четвертой промышленной революции, или, как 
ее называют, «Индустрия 4.0». Крупным предприятиям для сохранения 
своих лидерских позиций и конкурентоспособности на мировом рынке 
необходимо активно внедрять основные элементы «Индустрии 4.0» 
в свою деятельность (рис. 1.1). При этом активно внедряется понятие 
бенчмаркинг. На его основе предприятия могут оценить свое положение на мировом рынке и определиться с дальнейшей тактикой развития. 
Рис. 1.1. Базовые элементы Индустрии 4.0 
6 

Бенчмаркинг в переводе с английского означает «критерий, ориентир», т. е. в условиях бенчмаркинга происходит выделение лучших мировых компаний, сопоставление своей деятельности с их траекторией 
развития с последующим внедрением изменений для установления 
и сохранения лидирующих позиций на мировом отраслевом рынке. 
При этом для оптимальной реализации процесса определяют простые 
критерии и маркеры, которые позволяют сформулировать краткосрочные и долгосрочные цели развития отраслей в постоянно меняющихся 
условиях. 
В настоящее время в мире широко распространены три основные 
методологии оценки развития предприятий, так называемые модели 
степени зрелости (maturity models): 
1. Модель OPM3 (Organizational Project Management Maturity
Model) от PMI (USA). Степень зрелости оценивается на базе организации самого процесса управления проектами. 
2. Модель BIM (информационная модель зданий) от BIM framework (United Kingdom). Для проектирования единого объекта зданий 
осуществляется сбор и последующая обработка технико-экономических показателей и любых внешних факторов, имеющих к ним отношение, на основе которых получается комплексная модель, необходимая 
для дальнейшего строительства, оснащения и эксплуатации объекта. 
3. Модель LM (lean manufacturing) от глобальной сети бенчмаркинга GBM, направленная на минимизацию потерь в производственном 
секторе. 
На мировом рынке также активно внедряется модель оценки развития 
цифрового 
производства 
ODM3 
(Organizational 
Digital 
Manufacturing Maturity Model). В рамках данной программы выделяют 
следующие направления развития производственного сектора:  
1. Определяют лидеров отраслевого сектора в «Индустрии 4.0»,
осуществляют оценку их деятельности на основе проведения сопоставительного анализа. 
2. Для более наглядного восприятия информации проводят визуализацию всех этапов становления цифрового предприятия, выделяют 
ключевые позиции в развитии, основные долгосрочные цели, предварительно составляют план развития компании. 
3. Акцентируют внимание на профессиональной подготовке многопрофильных высококлассных специалистов компании, которые определяют в дальнейшем основные направления развития предприятия. 
7 

4. Моделируют и проводят технико-экономическую оценку новых
передовых решений в производственном секторе и управлении. 
5. Проводят постоянный анализ состояния мирового рынка для
дальнейшей коррекции поставленных целей и задач в условиях предприятия. 
Считается, что реализация поставленных задач по цифровизации 
промышленного сектора позволит: 
– оптимально использовать ресурсы промышленного сектора (до
30 % экономия ресурсов); 
– оптимизировать и сократить технологические производственные расходы (до 13 %); 
– реализовывать большие объемы готовой продукции (до 15 %);
– ускорить процесс ввода продукции на рынке (до 30 %).
Для оптимальной оценки деятельности компании необходимо
определить ключевые стадии ее развития: 
1. Случайный уровень (Ad-Hoc). Отсутствие единого подхода
к внедрению технологии. Использование технологического решения 
базируется на несистемном подходе в условиях отсутствия четко запланированного плана действий и дальнейшего развития. Принятые решения носят общий характер без учета развития мирового рынка. Отсутствует программа долгосрочного развития компании. Не обозначены 
взаимосвязанные элементы управленческо-технологического сектора. 
Предприятие находится лишь на начальном этапе изучения финансового рынка, возможностей возврата исходных вложений и инвестиций 
в современные технологии. Приводится лишь общая характеристика 
взаимосвязи «сырье – технология – кадровый потенциал – качество 
продукта». Управленческие структуры и производственный сектор децентрализованы. 
2. Базовый уровень (defined). Определен единый подход к внедрению технологии. Определена эффективная оценка результативности 
работы предприятия. Реализованы отдельные технологические модули. 
Проведен анализ рынка с использованием референс-визитов (уточнение у потребителя о качестве приобретенного товара с возможным посещением клиентов для визуализации использования продукта и получения реальных отзывов), сформировано понимание эффективности использования цифровых технологий и систем. Формируются научно-исследовательские и аналитические базы. 
3. Управляемый уровень (managed). Система управления предприятием активно участвует в привлечении современных технологических 
8 

решений в производственный сектор. Решающим фактором является 
подготовка высококвалифицированных специалистов, которые в дальнейшем смогут обеспечить и внедрить технологию с помощью гибких 
проектных решений. Однако на данном уровне развития реализуется 
лишь опытная эксплуатация объектов, на базе которой и формируется 
«база знаний предприятия» (патенты, ноу-хау, оптимальные технологические решения по эксплуатации объектов и т. д.). 
4. Интегрированный уровень (integrated). Внедрение технологии
скоординировано с долгосрочными целями развития компании. Технологический процесс и система его управления объединены в единый 
блок. Некоторые элементы цифрового предприятия активно внедрены 
и используются на промышленном уровне. Развитие компании основано на результатах, полученных от внедрения технологии. 
5. Оптимальный уровень (optimized). Сформирована база для расширения и освоения мирового рынка. Информация, накопленная в процессе проектирования, эксплуатации и управления проектами, систематизирована в информационном банке компании – «корпоративном капитале знаний». Формирование интеллектуальной собственности с последующим тиражированием лучших технологий на мировом рынке через дочерние структуры компании. Необходимо отметить, что для эффективного внедрения в этот сектор компания должна оценить все факторы риска, дать характеристику финансовым затратам, постоянно поддерживать высокое качество своей продукции при минимальных затратах времени на реализацию.  
9 

2. ЕДИНЫЙ ИНФОРМАЦИОННЫЙ СЕКТОР
2.1. Целостная информационная платформа предприятия 
EIM (Enterprise Information Management) 
Единая информационная платформа компаний предполагает 
наличие разнообразных инструментов и систем по созданию, аккумуляции и управлению данными на предприятиях (рис. 2.1).  
Рис. 2.1. Состав единой информационной платформы 
10