Стратегический технологический проект № 1 «Автономный промысел»
5. Стратегическое технологическое лидерство университета
5.4.1. Стратегический технологический проект № 1 «Автономный промысел»
5.4.1.1. Цели и задачи реализации стратегического технологического проекта
Цель: достижение технологического лидерства в рамках национального проекта «Средства производства и автоматизации» и федерального проекта «Развитие промышленной робототехники и автоматизации производства» через создание экспертных и исследовательских центров по разработке инновационных технологических решений в области автономных и роботизированных систем для развития промышленных и гражданских объектов расположенных в труднодоступных и малонаселенных регионах Арктической зоны и Восточной Сибири.
Это позволит повысить эффективность производственных процессов, максимизировать добавленную стоимость, а также минимизировать зависимость от импортных технологий и укрепить позиции отечественных компаний на мировом рынке.
В рамках проекта предполагается решение следующих фокусных задач:
разработка и внедрение решений для повышения эффективности производства за счет автоматизации процессов и снижения необходимости участия человека в производственных операциях;
применение роботизированных систем как сквозной технологии в целях создания автономных систем и модернизации производственных процессов с повышением качества и безопасности;
формирование базы знаний на основании онтологических моделей, обеспечивающих стандартизацию данных и интеграцию цифровых решений в производства;
создание и развитие интеллектуальных систем поддержки принятия решений в рамках проектной и операционной деятельности для оптимизации процессов проектирования, управления и эксплуатации производственных объектов;
интеграцию принципов системного инжиниринга с технологиями ИИ для создания комплексных и эффективных решений в индустриальной сфере.
Описание потребностей и/или проблем, решаемых в рамках реализации стратегического технологического проекта
Основные вызовы проекта: возрастающая сложность производства; обеспечение импортонезависимости и технологического лидерства Российской Федерации; слабая кооперация между центрами производства и научными центрами.
Описание предлагаемых решений
Разработка и внедрение решений для повышения эффективности производства за счет автоматизации процессов и снижения необходимости участия человека в производственных операциях; применение роботизированных систем как сквозной технологии в целях модернизации производственных процессов с повышением качества и безопасности; формирование базы знаний на основании онтологических моделей, обеспечивающих стандартизацию данных и интеграцию цифровых решений в производства; создание и развитие интеллектуальных систем поддержки принятия решений в рамках проектной и операционной деятельности для оптимизации процессов проектирования, управления и эксплуатации производственных объектов; интеграцию принципов системного инжиниринга с технологиями ИИ для создания комплексных и эффективных решений в индустриальной сфере.
5.4.1.2. Описание стратегического технологического проекта
Реализация проекта позволит Университету занять позицию технологического интегратора для технологических задач и инженерных проектов, и стать драйвером восстановления цепочек трансфера результатов научно-исследовательских работ через прикладные разработки в реальный сектор экономики.
Главный фокус проекта – развитие технологий индустриального освоения автономных территорий со сложными климатическими условиями.
Основными направлениями исследований, в рамках проекта, являются:
Технологические решения, направленные на автономизацию добывающей промышленности (с применением сквозных технологий системного инжиниринга, промышленной автоматизации и роботизации);
Цифровая трансформация нефтегазовой индустрии (цифровое моделирование процессов добычи и разработки, применение цифровых двойников в области геологии и разработки, сильный искусственный интеллект в инжиниринге);
Эффективные технологии освоения и разработки новых/удаленных месторождений (с фокусом на снижение пятна застройки, сокращения времени и требований проведения подготовительных и строительно-монтажных работ, уменьшение металлоемкости в т. ч. за счет применение композитных материалов);
Системы автоматического проектирования производственных объектов и поддержки принятия решений (на базе применения подходов системного инжиниринга в проектном управлении).
В рамках проекта планируется развитие образовательной и научно-исследовательской/проектной деятельности совместно с ключевыми технологическими партнерами ПАО «Газпром нефть», AО «НЛМК-Инжиниринг», АО «ГМС Нефтемаш», ООО «Компания ОйлТим», АО «Акционерная компания ОЗНА», ООО «Компания КРУС-Запад», ООО «АЭРОГАЗ».
Проектное взаимодействие с указанными технологическими партнерами уже активно реализуется по следующим направлениям:
Роботизация процессов строительства при поверхностном обустройстве;
Развитие «Модульной стратегии поверхностного обустройства» (модульные решения для объектов добычи, энергетики и подготовки);
Разработка технологий укрепления временных дорог «Автозимник нового поколения»;
Химические и биологические методы укрепления слабых грунтов (возведение площадок/проездов из местных материалов);
Мостовые сооружения (быстровозводимые);
Система автопроектирования объектов подготовки газа на основании онтологии;
Разработка система автодолива скважины;
Актуализация решений по «Мобильному программно-аппаратному комплексу глушения скважин»;
Дооснащение узла гильотинных ножниц на производственной линии металлургического комплекса;
Разработка и тестирование химических МУН;
Технологии извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из попутных вод.
5.4.1.3. Ключевые результаты стратегического технологического проекта
1. Научно-исследовательские:
создана единая база знаний по природно-техногенным системам замкнутого цикла, созданная на основе онтологии производственных комплексов;
разработаны платформенные программные сервисы для обработки промысловых данных добычи нефтяных и газовых месторождений с оценкой технических и производственных параметров системы разработки с целью оптимизации режимов работы залежи и применяемых средств интенсификации добычи и повышения нефтеотдачи;
завершена процедура оптимизации сбора и передачи данных с распределенным хранением архивных версий информации при сохранении достоверности передаваемой информации;
разработаны интегрированные цифровые двойники природно-техногенных систем с целью ускоренной оптимизации проектируемых решений в области промышленного обустройства территорий.
2. Технологические результаты:
разработана система автоматического проектирования технологических процессов для производства продукции с заданными свойствами;
разработана интеллектуальная система поддержки принятия решений при выполнении технологических проектов в рамках проектной логики (stage-gate подход);
созданы роботизированные установки мобильного базирования для выполнения отдельных видов СМР, а также отдельных видов инженерных изысканий;
разработаны технологические платформы модульного обустройства природнотехногенных производственных систем для реинжиниринга, масштабирования и адаптации к изменяющимся условиям эксплуатации;
разработаны оптимизированные конструкции для прокладки инженерных коммуникаций на объектах любой сложности с учетом адаптивного принципа построения;
разработаны эффективные технологии и методы строительства/эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры в северных широтах при условии затрудненной логистики и наличии зон распространения ММГ;
сформирован пул технологических решений, в том числе на базе сквозных технологий, для получения добавленной стоимости на зрелых активах и пролонгирования получения прибыли в индустриальных системах.
3. Образовательные:
осуществлена подготовка высококвалифицированных инженеров, способных разрабатывать решения для преодоления технологических вызовов, в условиях высокой неопределенности и дефицита ресурсов;
разработана модель инженерного бакалавриата и магистратуры как единого образовательного пространства в университете, позволяющая создавать плоские междисциплинарные команды студентов разных направлений подготовки для решения сложных технологических задач;
внедрены новые образовательные программы по инженерно-технологическим направлениям подготовки, обеспечивающие наличие критической массы высококвалифицированных кадров для роста отраслей новой экономики в регионе;
осуществлено развитие образовательных программ в области моделирования, робототехники, ИИ и системного инжиниринга с активным вовлечением студентов в исследования.
4. Организационно-управленческие:
созданы новые подразделения, совершенствующие подходы управления инновационной деятельностью и инновационной и предпринимательской инфраструктурой с продуктовым подходом (нацеленного на привнесение дополнительной ценности потребителю);
разработаны цифровые системы для проведения виртуальных экспериментов;
создана специализированная лабораторно-испытательная инфраструктура, направленная на создание, программирование и испытание разрабатываемых промышленных роботов и систем в формате опытных образцов для добывающей и обрабатывающей промышленности;
открыто опытное производство для создания опытных/пилотных образцов разрабатываемых продуктов для добывающей и обрабатывающей промышленности с дальнейшим проведением опытных промышленных испытаний на объектах индустриальных партнеров с привлечением производственного окружения для дальнейшего серийного производства;
созданы научно-образовательные и технико-внедренческие экосистемы для трансфера и эффективного использования результатов научно-исследовательского деятельности;
создана сеть научно-технологических и экспериментальных лабораторий и опытных производств;
сформирована система сетевых взаимодействия науки, бизнеса и инженерии с целью повышения востребованности производимых исследований и разрабатываемых технологий с институциональными партнерами, включая ведущие академические научные центры и высокотехнологичные компании и международные сообщества.
Количество технологических инициатив, получивших подтверждение о внедрении со стороны индустриальных партнеров, с УГТ не ниже 6 (ед.).
2027 – 2;
2030 – 5;
2036 – 7;
Количество инновационных партнеров, включая университеты, НИИ, НТЦ и прочие научные и исследовательские организации, совместно с которыми реализуются научно-исследовательские и научно-технологические инициативы (ед.).
2027 – 3;
2030 – 10;
2036 – 15;
Увеличение доходов от реализации НИР/НИОКР (млн. руб.).
2027 – 80;
2030 – 120;
2036 – 150.
Также стоит отметить ряд ключевых эффектов от реализации проекта:
Повышение эффективности и оптимизации систем разработки и обустройства месторождений с жидкими углеводородами, расположенных в сложных климатических и логистических условиях (работа в автономных условиях);
разработка и внедрение отечественных решений в области промышленной автоматизации и роботизации производственных процессов в Тюменском регионе и за его пределами;
разработка оборудования и технологий для повышения эффективности освоения Восточной Cибири и арктических территорий;
рост конкурентоспособности выпускников университета на глобальном рынке труда за счет повышения их профессиональной валентности в инновационных сферах деятельности.
5.4.1.4. Портфель планируемых к реализации проектов и их результат
1. Проект «Системы анализа данных и поддержки принятия решений в крупных нефтегазовых проектах»
Проект нацелен на создание, внедрение и обеспечение эксплуатации передовых интеллектуальных технологий и методологии системного инжиниринга в нефтегазовых проектах. Акцент сделан на развитие технологий искусственного интеллекта при инжиниринге нефтегазовых проектов различного масштаба и прикладного значения. Фокусными направлениями данного проекта являются: системы авто проектирования; анализ промысловых данных; постпроцессинг результатов интегрированного моделирования; электронная база знаний по месторождениям (на основе данных кернового материала); онтологические модели комплекса обустройства нефтяных и газовых месторождений; управление развертыванием промысла.
Стадия проекта: Закончен НИОКР
Оценка уровня готовности технологии (УГТ):
УГТ3. Даны аналитические и экспериментальные подтверждения по важнейшим функциональным возможностям и/или характеристикам выбранной концепции. Проведено расчетное и/или экспериментальное (лабораторное) обоснование эффективности технологий, продемонстрирована работоспособность концепции новой технологии в экспериментальной работе на мелкомасштабных моделях устройств. На этом этапе в проектах также предусматривается отбор работ для дальнейшей разработки технологий. Критерием отбора выступает демонстрация работы технологии на мелкомасштабных моделях или с применением расчетных моделей, учитывающих ключевые особенности разрабатываемой технологии, или эффективность использования интегрированного комплекса новых технологий в решении прикладных задач на базе более детальной проработки концепции на уровне экспериментальных разработок по ключевым направлениям, детальных комплексных расчетных исследований и моделирования.
Разработана пробная/тестовая онтологическая база знаний, ведется отладка программного прототипа отдельных функций. Ведется тестирование функции построения технологической схемы объекта газоподготовки на одном из выбранных активов индустриального партнера.
Решаемая проблема:
Вовлечение остаточных запасов; снижение рисков в ключевых производственных процессах; повышение безопасности объектов добычи и подготовки; снижение капитальных затрат и сроков реализации Крупных проектов (в том числе за счет сокращения количества поздних изменений).
Предлагаемое решение:
Основные задачи решаемые в проекте: сбор и систематизация информации по имеющимся практикам системного инжиниринга в крупных проектах (разработка онтологии нефтегазовой промышленности); разработка и внедрение ИТ-инструментов по работе с инженерными требованиями: формирование требований к структуре и содержанию онтологии на основе семантических сетей; создание принципиальных схем инженерных требований к мультиагентной системе на примере крупного проекта освоения месторождения углеводородного сырья с использованием машинно-читаемого языка; разработка функциональной и структурной архитектуры данных для загрузки в базу знаний; тестирования прототипов.
Описание результата:
Разработка интеллектуального программного обеспечения и онтологических баз знаний на основе систем дополненного интеллекта AugSE, для применения в области нефтегазового инжиниринга. Дата начала и дата окончания проекта: 28.03.2025 – 30.12.2030
Код ГРНТИ: 28.29.03 Теория полезности и принятия решений
Критическая технология: Технологии создания интеллектуальных систем навигации и управления
Связь с Приоритетами СНТР: 20а) Цифровые технологии, искусственный интеллект, новые материалы
Связь с Большими вызовы СНТР: 15а) Сырьевая зависимость и цифровая революция
Приоритетное направление развития науки, технологий и техники РФ: Информационно-телекоммуникационные системы
Связь с мероприятиями НПТЛ: Новое оборудование и технологии в нефтегазовой отрасли
Партнеры: ООО «Газпромнефть НТЦ»
2. Проект «Безлюдные (роботизированные) технологии в области разведки, добычи, сбора, подготовки и переработки углеводородов»
Основные проектные направления: выполнение отдельных видов инженерно-строительных изысканий в дистанционном режиме; автономные роботизированные ячейки (манипуляторы); автоматизированные складские системы; роботизированные установки выполнения отдельных видов СМР/ПНР. Планируется разработка технологии (на базе существующих аппаратно-программных средств) позволяющих проводить отдельные виды СМР/ПНР, изысканий (в дистанционном формате с применением БПЛА) на нефтегазодобывающих объектах.
Стадия проекта: Закончен НИОКР
Оценка уровня готовности технологии (УГТ):
УГТ3. Даны аналитические и экспериментальные подтверждения по важнейшим функциональным возможностям и/или характеристикам выбранной концепции. Проведено расчетное и/или экспериментальное (лабораторное) обоснование эффективности технологий, продемонстрирована работоспособность концепции новой технологии в экспериментальной работе на мелкомасштабных моделях устройств. На этом этапе в проектах также предусматривается отбор работ для дальнейшей разработки технологий. Критерием отбора выступает демонстрация работы технологии на мелкомасштабных моделях или с применением расчетных моделей, учитывающих ключевые особенности разрабатываемой технологии, или эффективность использования интегрированного комплекса новых технологий в решении прикладных задач на базе более детальной проработки концепции на уровне экспериментальных разработок по ключевым направлениям, детальных комплексных расчетных исследований и моделирования.
Проведена разработка Концепта, выполнена оценка эффективности применения беспилотной техники на отдельных участках промысла. В настоящий момент ведется тестирование отдельного функционала беспилотных установок в рамках испытательных экспериментов на базе университета (без выезда на промысел).
Решаемая проблема: Эффективное освоение удаленных/труднодоступных активов с сложными климатическими условиями (в режиме полной/частичной автономии). Снижение присутствия человека, роботизация рутинных процессов.
Предлагаемое решение:
Разработка технологии и устройств на базе существующих аппаратно-программных средств/комплексов с применением беспилотных аппаратов.
Описание результата: Создание отечественной технологии выполнения отдельных видов работ на удаленных месторождениях в дистанционном формате (без прямого участия человека). Среди целевых показателей стоит отметить: сокращение сроков проводимых работ; сокращение трудозатрат (чел/час); возможность проведения работ на ОПО (требующих отсутствие людей).
Дата начала и дата окончания проекта: 20.10.2025 – 30.12.2030
Код ГРНТИ: 55.30.51 Применение роботов и манипуляторов
Критическая технология: Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи
Связь с Приоритетами СНТР: 20ж) Эффективное взаимодействие человека, природы и технологий
Связь с Большими вызовами СНТР: 15в) Истощение природных ресурсов и ухудшение экологии
Приоритетное направление развития науки, технологий и техники РФ: Робототехнические комплексы (системы) военного, специального и двойного назначения
Связь с мероприятиями НПТЛ: Новое оборудование и технологии в нефтегазовой отрасли; Средства производства и автоматизации
Партнеры: ООО «Газпромнефть НТЦ»
3. Проект «Эффективные технологии строительства и эксплуатации площадных объектов и транспортной инфраструктуры»
Цель проекта – разработка эффективных технологий по возведению и обслуживанию объектов транспортной инфраструктуры (автомобильные дороги, проезды и пр.) в условиях осложненной логистики (удаленные объекты строительства) и северных широт (в т. ч. зоны распространения ММГ). Основными фокусами данного проекта являются: разработка новых/усовершенствование текущих технологий строительства; разработка, внедрение новых материалов; снижение воздействия на окружающею среду (безотходное производство).
Стадия проекта: Закончен НИОКР
Оценка уровня готовности технологии (УГТ):
УГТ3. Даны аналитические и экспериментальные подтверждения по важнейшим функциональным возможностям и/или характеристикам выбранной концепции. Проведено расчетное и/или экспериментальное (лабораторное) обоснование эффективности технологий, продемонстрирована работоспособность концепции новой технологии в экспериментальной работе на мелкомасштабных моделях устройств. На этом этапе в проектах также предусматривается отбор работ для дальнейшей разработки технологий. Критерием отбора выступает демонстрация работы технологии на мелкомасштабных моделях или с применением расчетных моделей, учитывающих ключевые особенности разрабатываемой технологии, или эффективность использования интегрированного комплекса новых технологий в решении прикладных задач на базе более детальной проработки концепции на уровне экспериментальных разработок по ключевым направлениям, детальных комплексных расчетных исследований и моделирования.
Ведутся натурные испытания технологий укрепления ледовых переправ. Проведены лабораторные исследования технологий по отдельным направлениям разработки, по одной из технологий проводятся натурные испытания.
Решаемая проблема:
Эффективное освоение удаленных/труднодоступных активов с сложными климатическими условиями (в режиме полной/частичной автономии) вовлечение в процессы строительства местного (некондиционного) материала.
Предлагаемое решение:
В рамках данного проекта предполагается проработка более тридцати технологических инициатив, в числе которых: автозимник с увеличенным сроком эксплуатации; переработка пластика в МДП; быстровозводимые мостовые сооружения; использование химических, биологических компонентов для укрепления грунтов; вовлечение порубочных остатков в строительство.
Описание результата:
В части основных результатов проекта стоит отметить следующие аспекты: разработка технологий с принципом дальнейшего масштабирования/увеличения области применимости; создание прозрачного механизма разработки, внедрения и оценки технологий; развитие технической политики в области дорог (разработка НМД); развитие единого сообщества в области дорожного строительства (центр компетенций/объединения дорожников для обмена лучшими практиками и мнениями); выстраивание механизмов взаимодействия с научно-техническим и отраслевым сообществом.
Дата начала и дата окончания проекта: 26.09.2025 – 30.12.2034
Код ГРНТИ: 67.09.43 Органические материалы и строительные изделия на их основе
Критическая технология: Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи
Связь с Приоритетами СНТР: 20ж) Эффективное взаимодействие человека, природы и технологий
Связь с Большими вызовами СНТР: 15ж) Освоение территории страны, мирового океана, арктики и антарктики
Приоритетное направление развития науки, технологий и техники РФ: Адаптация к изменениям климата, сохранение и рациональное использование природных ресурсов
Связь с мероприятиями НПТЛ: Новые материалы и химия; Новое оборудование и технологии в нефтегазовой отрасли