ПЕРСПЕКТИВЫ ДИГИТАЛИЗАЦИИ В ОТРАСЛИ ПРИБОРНОГО УЧЕТА

Д. А. Талюкин, председатель Комитета по энергосбережению и энергоэффективности Санкт-Петербургского регионального отделения общественной организации «Деловая Россия»

М. Ю. Изварин, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электротехника и теплоэнергетика» ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Ключевые причины развития ИТ-технологий

C точки зрения внутренней экономики цифровая трансформация за последнее время получила очень широкое развитие: многие хозяйствующие субъекты из различных отраслевых направлений экономики нашей страны оценили положительные результаты от автоматизации тех или иных технологических процессов и производственных линий. Четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0), умные фабрики, сервисная бизнес-модель, предиктивное обслуживание – все это понятия цифровой трансформации промышленности.

Из общего ряда ключевых причин развития ИТ-технологий и их интеграции в промышленный сектор можно выделить следующие: сокращение трудозатрат, повышение безопасности, снижение себестоимости, рост производительности, оптимизация времени и стоимости разработки продукции (благодаря технологии промышленного VR-тестирования), прогноз состояния оборудования в зависимости от эксплуатационных нагрузок, стабильность качества производимой продукции, повышенная гибкость, увеличение эффективности процесса принятия решений на основе результатов анализа больших данных (например, полученных от устройств Интернета вещей). Для лучшего понимания следует сказать пару слов про некоторые из перечисленных факторов влияния:

• Повышение гибкости технологических процессов напрямую связано с возможностью их масштабирования в будущем – системы автоматизации разрабатываются с заложенной в них возможностью быстро реагировать на динамично меняющуюся конъюнктуру рынка или внешние инфраструктурные условия.
  
• Повышение стабильности качества выпускаемой продукции обуславливается повышением точности производственных операций и стабильности работы, что ведет к снижению сбоев и ошибок и, как результат, исключению дефектов продукции. В большей степени такой фактор имеет отношение к производству электроники или машин различного типа и назначения.
  
• Рост производительности от внедрения цифровых технологий можно наблюдать по причине уменьшения времени простоя оборудования, оптимизации рабочих процессов, снижения порожних пробегов, эффективного распределения мощностей и распределения ресурсов.
  
• Внедрение автоматизации для выполнения повторяющихся и трудоемких задач позволяет предприятиям значительно снизить затраты на оплату труда, что делает их деятельность более рентабельной. Также автоматизация позволяет выполнять опасные и тяжелые задачи, снижая риск травматизма.

Указанные ранее факторы неразрывно связаны с сокращением производственной себестоимости конечного продукта.

Говоря о четвертой промышленной революции, напомним, что этот термин появился лишь в 2011 году в Германии, благодаря президенту и основателю Всемирного экономического форума Клаусу Швабу. Массовое употребление термина «Индустрия 4.0» сделало его синонимом четвертой промышленной революции. Мировыми лидерами в области цифровой трансформации промышленности стали страны Азиатско-Тихоокеанского региона (Китай, Япония, Южная Корея), Великобритания, страны Европейского союза (Германия, Франция), США и Канада [1].

Законодательная поддержка цифровой трансформации в России

Для Российской Федерации цифровая трансформация входит в реестр национальных целей до 2030 года в соответствии с Указом Президента РФ от 23 июля 2020 года № 474 «О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года». В рамках Национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» и федерального проекта «Цифровые технологии» Минцифры России разработало «Индекс цифрового развития субъектов Российской Федерации».

Еще раньше Указом Президента РФ от 9 мая 2017 года № 203 «О Стратегии развития информационного общества в Российской Федерации на 2017–2030 годы» дано определение цифровой экономики как хозяйственной дея-тельности, в которой ключевым фактором производства являются данные в цифровом виде, обработка больших объемов и использование результатов анализа которых по сравнению с традиционными формами хозяйствования позволяют существенно повысить эффективность различных видов производства, технологий, оборудования, хранения, продажи, доставки товаров и услуг.

В Приказе Минкомсвязи России от 1 августа 2018 года № 428 «Об утверждении Разъяснений (методических рекомендаций) по разработке региональных проектов в рамках федеральных проектов национальной программы “Цифровая экономика Российской Федерации”» можно найти следующую терминологию:

• цифровая трансформация определена как глубокие и всесторонние изменения в производственных и социальных процессах, связанные с заменой аналоговых технических систем цифровыми и широкомасштабным применением цифровых технологий;
  
• цифровизация (цифровое развитие) – процесс организации выполнения в цифровой среде функций и деятельности (бизнес-процессов), ранее выполнявшихся людьми и организациями без использования цифровых продуктов.

Определение уровня использования цифровых технологий

Индекс цифровизации отраслей экономики и социальной сферы отражает уровень использования цифровых технологий, цифровизации бизнес-процессов, цифровых навыков персонала, затрат на внедрение и использование цифровых технологий и кибербезопасности. Он позволяет сравнить динамику и уровень цифровизации по ключевым отраслям. Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ (далее – ИСИЭЗ ВШЭ) приводит формулу расчета индекса:

ИЦ = 0,3 • ИЦТ + 0,2 • ЦБП + 0.2 • ЦНП + 0,2 • ЗЦТ + 0,1 • КБ,

где: ИЦ – «Индекс цифровизации отраслей экономики и социальной сферы»; ИЦТ – субиндекс «Использование цифровых технологий»; ЦБП – субиндекс «Цифровизация бизнес-процессов»; ЦНП – субиндекс «Цифровые навыки персонала»; ЗЦТ – субиндекс «Затраты на внедрение и использование цифровых технологий»; КБ – субиндекс «Кибербезопасность».

Цифровое развитие отраслей экономики Российской Федерации напрямую зависит от уровня затрат организаций на внедрение и использование цифровых технологий, поскольку это позволяет оптимизировать множество процессов в экономике и облегчить труд работников.

Еще одним слагаемым успеха цифровизации выступает наличие кадровых ресурсов – ИТ-специалистов и работников, обладающих цифровыми навыками. Немаловажным является и поддержание их знаний и навыков в соответствие с динамикой развития дигитализации в той или иной сфере экономики.

По оценкам ИСИЭЗ ВШЭ, в 2021 году валовые внутренние затраты на развитие цифровой экономики составили 4,8 трлн руб. (+19,3 % по сравнению с 2020 годом). Около половины общего объема внутренних затрат организаций на создание, распространение и использование цифровых технологий и связанных с ними продуктов и услуг приходится на: финансовые и страховые компании; ИТ-отрасль; сферу телекоммуникаций; профессиональную, научную и техническую деятельность [2].

Отрасли – лидеры по внедрению и использованию цифровых технологий

По мнению экспертов, отраслями, лидирующими по индексу цифровизации в России, являются ИТ-сфера, сектор информации и связи, что само по себе не удивляет. Высокий уровень дигитализации наблюдается в розничной интернет-торговле, а именно в секторе маркетплейсов. Лидерские позиции также занимают ретейл, черная металлургия и нефтегазодобывающая промышленность.

Одно из ведущих мест занимает обрабатывающая промышленность: индекс ее цифровизации составляет 36 пунктов из 1 006. Лидерами по внедрению и использованию цифровых технологий в обрабатывающей промышленности России стали производство автотранспортных средств, лекарственных средств, металлургическое производство, производство бумаги и бумажных изделий, производство компьютеров, электронных и оптических изделий, электрического оборудования, химических веществ и продуктов. Наиболее роботизированные отрасли в России – автомобильная промышленность, химические и нефтехимические производства [3].

Уровень цифровизации в жилищно-коммунальном хозяйстве России

Как видим, сектор ЖКХ в топ-листах цифровых отраслей не значится; более того, строительная индустрия в целом в данном рейтинге занимает одно из последних мест. Для строительства низкий уровень ИТ-зрелости обусловлен, скорее всего, длительным производственным циклом и несовершенством применяемых технологий.

В то же время эксперты отмечают большие перспективы внедрения цифровых решений именно в данной сфере экономики нашей страны: в основном от внедрения новых технологий из стран Юго-Восточной Азии и разработок собственных ИТ-специалистов, которые смогут максимально адаптировать опыт других стран. Слова экспертов подтверждаются исследованиями ИСИЭЗ ВШЭ. Об этом сообщает «Рамблер»: по результатам их оценки строительной индустрии на 2022 год, темпы роста дигитализации в этой индустрии почти в 2,5 раза превысили показатели прошлого года по общему объему инвестиций.

При этом нельзя утверждать, что российский рынок энергетики и ресурсосбережения не затронула общая тенденция к повышению уровня цифровизации и внедрению ИТ-технологий: сектор ЖКХ по праву считается одним из крупнейших потребителей энергетических ресурсов страны и всегда находится под пристальным вниманием Правительства РФ. Именно поэтому коммунальная сфера в первую очередь должна быть подвержена внедрению инновационных технологий и самых современных решений с целью достижения показателей по энергосбережению и повышению энергоэффективности, заявленных в Энергостратегии России.

В действительности совсем недавно под цифровизацией в сфере ЖКХ понимали довольно заурядные вещи:

• переход от бумажных носителей к электронным (различные журналы, акты осмотров, отчеты и т. д.);
  
• внедрение программного обеспечения для работы жилищно-коммунальных служб (например, прием заявок управляющей компанией от населения онлайн);
  
• внедрение цифровых технологий в ежедневном процессе эксплуатации недвижимости (видеонаблюдение, контроль доступа, видеодомофоны и т. д.).

Реализация технологий дигитализации в сфере учета и регулирования потребления энергоресурсов

В сфере учета и бережливого потребления энергоресурсов высшей точкой для отрасли было внедрение удаленного мониторинга, а также управления энергоресурсами за счет технологий дистанционного диспетчеризирования основных показателей на объекте, автоматизирование некоторых процессов (рис. 1). В действительности внедрение такого типа цифровых технологий и решений в системе, например отопления жилого дома с применением энергосберегающей автоматики (так называемого погодозависимого регулирования подачи тепла), способствует существенному улучшению и оптимизации управления расходованием ресурсов, повышает безопасность системы, предупреждает аварийные ситуации. Прозрачный и оперативный мониторинг ключевых показателей позволяет непрерывно отслеживать их динамику, что дает возможность эффективного управления и оптимального регулирования их использования.

Не следует забывать и об экономической стороне данного вопроса: такие ресурсы, как горячая и холодная вода, а также тепловая энергия, давно и уверенно занимают весомую долю в ежемесячной квартплате каждого жителя нашей страны – при этом их стоимость обоснованно растет из года в год. Очевидно, что даже такой уровень внедрения ИТ-технологий в сферу ЖКХ приводит к снижению коммунальных расходов для семейного бюджета, повышает качество предоставляемой услуги, а следовательно, и удовлет-воренность населения. Немаловажными сопутствующими факторами здесь можно назвать повышение эффективности работы коммунальных служб, снижение количества аварийных ситуаций и оптимизацию работы ресурсоснабжающих организаций.

Статистика оснащения объектов недвижимости приборами учета

В действительности факт появления такого удобного ресурса, как Государственная информационная система жилищно-коммунального хозяйства (ГИС ЖКХ), – уже существенное достижение Минстроя России на пути внедрения современных цифровых технологий в данную отрасль: информационная система позволяет найти ответы на многие вопросы и оценить реальное состояние отрасли на данный момент.

Данные ГИС ЖКХ обращают внимание на серьезное различие степени развития отрасли в центральных регионах страны и в небольших дотационных городах. Потенциал отрасли, безусловно, огромен, но на данный момент уровень модернизации и применяемые технологические решения на объектах жилищно-коммунального хозяйства в разных городах нашей страны существенно различаются. В ряде муниципальных образований для оптимизации потребления энергоресурсов применяются последние технологические разработки в части погодозависимого распределения тепловой энергии, тогда как во многих городах еще не завершены программы по обеспечению всех объектов недвижимости первоочередным оборудованием – счетчиками тепла и воды (см. табл.).

Более наглядно положение дел с процентом оснащения объектов недвижимости общедомовыми приборами учета (далее – ОДПУ) иллюстрирует рис. 2. Следует отметить, что в категорию «Более 35 %» в том числе входят такие регионы--рекордсмены, как Санкт-Петербург (66,5 %), Липецкая область (76,8 %), Республика Татарстан (71,3 %), Чувашия (78,9 %) и ряд других, где процент домов с установленными ОДПУ превышает 50 % [4].

Проблема технологической отсталости

Говоря про приборы учета или автоматизированные системы регулирования потребления тепловой энергии, необходимо отметить, что оборудование, применяемое в таких устройствах, как правило, технологически устарело. Первичные датчики, устанавливаемые непосредственно на трубы с теплоносителем, и вторичные приборы, применяемые для обработки измерительной информации с первичных датчиков, не подвергались существенной модернизации уже более 20 лет; зачастую мы видим счетчики и датчики, выпущенные по технологиям, разработанным еще в прошлом веке.
Казалось бы, если все и так хорошо работает – зачем вмешиваться в отлаженный процесс, внедряя новации и совершенствуя технологические схемы? Нужна ли тут цифровизация или «не тронь – не поломаешь»? Разберем это на примерах.

Пример 1. Узел автоматизированного погодозависимого регулирования состоит из:

• исполнительных механизмов (регулирующих клапанов и насосов);
  
• автоматики, которая обеспечивает управление данными механизмами;
  
• первичных датчиков, которые передают автоматизированному контроллеру информацию о реальном положении дел с ключевым показателем, требующим коррекции (температурой внутри помещения). Комфортная для помещения температура в свою очередь имеет прямую зависимость от температуры окружающей среды вокруг здания, где применена данная автоматика.

Таким образом, мы имеем несколько датчиков наружного воздуха, а также ряд датчиков внутри помещения, разнесенных по всему дому. Для передачи данных с таких датчиков, используется обычная проводная связь.

В эпоху развития цифровых технологий и с учетом трудозатрат на прокладку кабелей по всему зданию данный подход вызывает определенные сомнения: Интернет в квартирах давно уже передается посредством системы Wi-Fi, передача данных или прослушивание музыкальных треков происходит с помощью технологии Bluetooth, даже зарядка для телефонов уже беспроводная.

Можно только представить, насколько был бы упрощен монтаж таких систем в случае, если специализированная организация не была бы вынуждена протягивать каждый первичный датчик с помощью проводной связи, а воспользовалась беспроводной технологией, например по каналу Wi-Fi. Кроме того, это сократило бы финансовые затраты на проведение монтажа, улучшило эстетику общедомовых помещений и, как следствие, обеспечило бо?льшую доступность применения погодозависимого оборудования для жилого дома или любого другого недвижимого объекта.

Пример 2. Рассмотрим конструктивный состав теплосчетчика: объем тепловой энергии по Правилам учета вычисляется на основании набора первичных датчиков. В этом случае их количество еще больше, чем в случае автоматизированного погодного регулирования: пара расходомеров, комплект термопреобразователей для измерения температуры на подающем и обратном трубопроводе, 2 датчика давления – это минимальный набор. Все первичные датчики в подвале соединяются с вычислительным блоком – тепловычислителем – опять же посредствам проводной связи! При этом ряд производителей уже комплектует свои приборы бесконтактными модулями NFC.

Почему бы и здесь не упростить работу монтажникам и не сократить затраты на проведение монтажа, обеспечив связь такого оборудования по беспроводным каналам?

Следующая ступень дигитализации ЖКХ: контроллеры и тепловычислители

Следует отметить, что следующим шагом могло бы стать действительное внедрение цифровых технологий как в сфере учета энергетических ресурсов, так и в системах их автоматизированного регулирования. Мы говорим о контроллерах (для погодозависимого регулирования) или тепловычислителях (для учета тепловой энергии соответственно) – небольших компьютерах с заложенными в них принципиальными алгоритмами вычислений и/или исполнительных команд.

В случае применения данных инновационных технологий обмена информацией их физическое местонахождение в МКД (в подвале, на чердаке или еще где-то) не несет никакой функциональной нагрузки. Имеется в виду, что алгоритмы вычислений количества тепловой энергии или процесс регулирования ее потребления на объекте могут реализовываться удаленно: это способен сделать облачный тепловычислитель в виде компьютерной программы с возможностью расширения функционала данной программы до следующего уровня – регулирования клапанов и насосов для оптимизации и экономии потребления. Более того, с применением такой технологии при модернизации инженерных систем здания не требуется менять установленное ранее дорогостоящее оборудование – достаточно только заменить облачную программу, оснастив месторасположение дополнительным набором датчиков.

Отметим, что в России уже ведутся разработки в данном направлении: успешно работающая на рынке энергосбережения инжиниринговая компания ГК «Взлет», имея собственную базу НИОКР и испытательных лабораторий, в ближайшее время планирует проведение предсерийных испытаний данных технологий. Реальное воплощение подобных идей в виде функционирующих систем при правильном отклике рынка и поддержке со стороны государства – дело самого ближайшего будущего.

Положительные аспекты внедрения предлагаемых в статье инноваций очевидны: дорогостоящее оборудование узла учета и регулирования потребления тепловой энергии станет доступнее для потребителя, проще в эксплуатации, прозрачнее в процессном отношении и обеспечит оперативное реагирование на возникновение нештатных ситуаций или выход датчиков из строя. Цифровые технологии позволят более точно и эффективно управлять потреблением энергоресурсов, цифровизация увеличит качество обслуживания коммунальных объектов. Как безусловный плюс следует отметить снижение операционных затрат обслуживающих организаций; важно принимать во внимание и положительное влияние на экологическую обстановку за счет оптимизации потребления ТЭР, а следовательно, снижения углеводородного следа и улучшения климатической обстановки.

Литература

1. Цифровая трансформация отраслей: стартовые условия и приоритеты: докл. к XXII Апр. междунар. науч. конф. по проблемам развития экономики и общества. Москва, 13–30  апр. 2021 г. / Г. И. Абдрахманова, К. Б. Быховский, Н. Н. Веселитская, К. О. Вишневский, Л. М. Гохберг и др.; рук. авт. кол. П. Б. Рудник; науч. ред. Л. М. Гохберг, П. Б. Рудник, К. О. Вишневский, Т. С. Зинина; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2021. С. 45.
   
2. Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ анализирует затраты на развитие цифровой экономики по итогам 2021 года. https://finance.rambler.ru/business/49509004-institut-statisticheskih-issledovaniy-i-ekonomiki-znaniy-niu-vshe-analiziruet-zatraty-na-razvitie-tsifrovoy-ekonomiki-po-itogam-2021-goda/?utm_source=copysharing&utm_medium=social.
   
3. Цифровая трансформация отраслей: стартовые условия и приоритеты: докл. к XXII Апр. междунар. науч. конф. по проблемам развития экономики и общества. Москва, 13–30 апр. 2021 г. / Г. И. Абдрахманова, К. Б. Быховский, Н. Н. Веселитская, К. О. Вишневский, Л. М. Гохберг и др.; рук. авт. кол. П. Б. Рудник; науч. ред. Л. М. Гохберг, П. Б. Рудник, К. О. Вишневский, Т. С. Зинина; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2021. С. 46.
   
4. Государственная информационная система жилищно--коммунального хозяйства. https://dom.gosuslugi.ru/#!/common-meters.

Размещенные в статье иллюстрации предоставлены автором.