Введение

В последние десятилетия процессы цифровизации заметно ускоряются во всех отраслях экономики, в том числе и в высокотехнологичных сферах, таких как атомная энергетика. Введение в практику цифровых технологий предоставляет уникальные возможности для повышения эффективности управления, ускорения процессов проектирования и эксплуатации объектов, а также улучшения безопасности на всех этапах жизненного цикла атомных установок.

Атомная отрасль Российской Федерации, являющаяся стратегически важным сектором экономики, активно вовлекается в процессы цифровизации. Государственная корпорация «Росатом» занимает лидирующие позиции в разработке и реализации инновационных технологий, включая цифровые решения, которые могут быть интегрированы в различные этапы производственных процессов. Реализация таких инициатив требует значительных инвестиций, системного подхода и долгосрочного планирования, что делает изучение данной темы крайне актуальным.

Актуальность данного исследования заключается в необходимости анализа существующих проблем и перспектив применения цифровых технологий в атомной отрасли. Атомная энергетика играет ключевую роль в обеспечении устойчивого энергетического будущего, и ввиду имеющихся вызовов, таких как экологические проблемы и потребность в снижении углеродного следа, эффективное использование цифровых решений становится предметом повышенного интереса и обсуждения среди ученых, специалистов и государственных структур. Углубленное понимание текущих тенденций и возникающих вызовов в этой области позволит не только оценить текущее состояние дел, но и выработать рекомендации для будущего использования цифровых технологий в атомной отрасли.

Объектом данного исследования является атомная отрасль Российской Федерации, с особым акцентом на Госкорпорацию, которая охватывает все аспекты деятельности, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией атомных энергоблоков.

Предметом исследования являются проблемы и перспективы применения цифровых технологий в атомной энергетике, а также их влияние на процессы проектирования, эксплуатации и управления в ГК «Росатом».

Целью данного исследования является анализ подходов и практик реализации инвестиционных программ по внедрению цифровых технологий в атомной отрасли РФ на примере ГК «Росатом», а также оценка их влияние на повышение эффективности и конкурентоспособности отрасли.

Научная новизна заключается в разработке комплексного подхода к оценке эффективности и рисков таких программ с учетом специфики атомной отрасли. В отличие от существующих исследований, фокусирующихся преимущественно на технических аспектах цифровизации, данная работа предлагает интеграцию экономических, управленческих и социальных факторов в процесс анализа. Впервые рассматриваются особенности внедрения цифровых технологий в условиях высокой регуляторной нагрузки и требований безопасности, характерных для атомной отрасли

Методология исследования базируется на системно-структурном подходе и включает в себя такие теоретические методы исследования, как изучение и анализ теоретических работ и практических кейсов, синтез, формализация, статистико-экономический анализ данных, эмпирическое и аналитическое обобщение

Основная часть

Цифровые технологии представляют собой широкий спектр инструментов и методов, использующих цифровую информацию для управления, анализа и оптимизации процессов, как в энергетической отрасли, так и в других сферах деятельности. К числу таких технологий можно отнести автоматизацию процессов, Интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (ИИ), большие данные (Big Data) и обработки машинным обучением. Эти инструменты позволяют собирать, обрабатывать и анализировать большие объемы данных, что в свою очередь способствует повышению эффективности и сокращению затрат в производственной сфере [5].

В современном производстве цифровые технологии начинают играть решающую роль. Хотя традиционные производственные методы все еще имеют место, их эффективность все чаще подвергается сомнению в условиях быстро меняющейся экономической среды и нарастающей конкуренции. Применение цифровых решений позволяет предприятиям не только оптимизировать внутренние процессы, но и улучшить взаимодействие с клиентами, поставщиками и другими заинтересованными сторонами. В частности, использование IoT позволяет осуществлять постоянный мониторинг оборудования, что способствует предотвращению поломок и повышению надежности производственного процесса за счет прогностической аналитики.

Таблица 1

Значимость цифровых технологий на «умных» производствах

Источник: Составлено автором на основании данных Института статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ.

Ключевым аспектом применения цифровых технологий в производственной отрасли является концепция «умного производства». Данная концепция подразумевает интеграцию цифровых технологий на всех уровнях производственной цепочки — от планирования и проектирования до эксплуатации и обслуживания. Умные производства используют данные в реальном времени для управления производственными потоками, что дает возможность оперативно реагировать на изменения в спросе и предлагать гибкие решения для удовлетворения потребностей клиентов [5].

Различные отдельные решения, такие как роботизация процессов и автоматизированные системы управления, являются неотъемлемой частью этой концепции. Современные промышленные роботы способны не только выполнять рутинные операции, но и адаптироваться к изменениям в процессе производства, а также взаимодействовать с другими машинными системами и людьми. Это позволяет достичь более высокого уровня эффективности и качества продукции.

Свыше того, использование больших данных в атомной энергетике предлагает новые горизонты для исследований и повышения безопасности. Анализ огромного объема данных, поступающих от датчиков и систем управления реакторами, может привести к выявлению паттернов и аномалий, которые невозможно обнаружить при ручном анализе. Это, в свою очередь, может помочь в оптимизации эксплуатации объектов, а также в повышении их безопасности.

Одной из основных категорий цифровых проектов является технология автоматизации процессов. В её рамках внедряются системы управления, которые позволяют оптимизировать эксплуатацию атомных станций. Примеры таких систем включают SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) — системы, осуществляющие сбор, обработку и визуализацию данных в реальном времени. Использование SCADA-систем обеспечивает не только дистанционное управление оборудованием, но и мониторинг его состояния, что существенно снижает риски аварийных ситуаций [2].

Второй важной группой являются технологии сбора и анализа данных, такие как Большие Данные (Big Data). В атомной отрасли эти технологии используются для обработки больших объемов информации, получаемой от различных датчиков и систем контроля. Алгоритмы машинного обучения позволяют выявлять закономерности, которые могут быть неочевидны при традиционном анализе. Например, анализ данных о состоянии оборудования может способствовать предсказанию вероятности его отказа, что в свою очередь позволяет планировать техническое обслуживание с минимальными затратами.

Технологии виртуализации и моделирования играют значительную роль в обучении персонала и проектировании новых атомных объектов. Виртуальные модели позволяют создавать симуляции работы реакторов и других систем, что дает возможность тестировать различные сценарии и выявлять потенциальные проблемы до их реального внедрения. Так, использование виртуальных тренажеров позволяет обучать персонал, не подвергая его риску, связанному с работой в реальных условиях.

Классические технологии проектирования также претерпевают изменения благодаря внедрению технологий цифрового двойника. Цифровой двойник — это виртуальная копия физического объекта или системы, которая постоянно обновляется с использованием данных, получаемых в процессе работы. Это позволяет не только оптимизировать проектирование и эксплуатацию, но также обеспечивает возможность анализа и моделирования различных вариантов развития событий, повышая уровень безопасности и эффективности.

Одним из основных преимуществ цифровизации является возможность сбора и анализа больших объемов данных в реальном времени. Использование современных информационных систем позволяет мониторить состояние оборудования и проводить предиктивное обслуживание. Системы, основанные на технологии IoT, способны осуществлять постоянный контроль за параметрами работы атомных реакторов. Это не только повышает оперативность принятия решений, но и значительно сокращает вероятность аварийных ситуаций. Кроме того, технологии искусственного интеллекта могут помочь анализировать данные для выявления потенциальных неисправностей заранее, что минимизирует время простоя и затраты на ремонт.

Интеграция цифровых технологий также способствует улучшению процессов проектирования и строительства новых объектов. Использование методов цифрового моделирования, таких как Building Information Modeling (BIM), позволяет создавать точные трехмерные модели атомных станций. Это не только ускоряет процесс проектирования, но и позволяет более эффективно координировать работу различных специалистов, что, в свою очередь, приводит к снижению ошибок на этапе строительства.

Тем не менее, внедрение цифровизации в атомной энергетике сопряжено и с рядом недостатков:

1. Высокие начальные затраты на внедрение новых технологий могут существенно повлиять на финансовую устойчивость компании. Сложность интеграции современных цифровых решений с уже существующими системами зачастую требует дополнительных ресурсов и временных затрат. Это может стать серьезной преградой на пути реализации масштабных проектов;
2. Существует риск утечки конфиденциальной информации и данных, что особенно критично в такой чувствительной области, как атомная энергетика. Атаки хакеров могут привести не только к физическим повреждениям оборудования, но и к потере общественного доверия, что крайне негативно скажется на отрасли в целом. Таким образом, вопрос кибербезопасности остается актуальным и требует постоянного внимания;
3. Внедрение цифровых технологий может вызвать изменения в структуре рабочего процесса и необходимость переподготовки персонала. Специалисты, работающие на атомных станциях, должны обладать новыми навыками в области информационных технологий, что может потребовать дополнительных инвестиций в образование и обучение. Сопротивление изменениям со стороны сотрудников также может стать препятствием для эффективной цифровизации.

Способы борьбы с вышеуказанными недостатками включают в себя создание комплексных программ по обучению и профессиональной переподготовке, а также разработку надежных систем защиты информации. Инвестиции в кибербезопасность и создание высококвалифицированных команд по управлению данными позволят значительно снизить риски, связанные с цифровизацией.

Примером внедрения цифровых технологий является проект «Виртуально-цифровая АЭС с ВВЭР», который позволяет реализовать концепцию цифровых двойников. Цифровой двойник — это виртуальная модель реального объекта, которая воспроизводит его характеристики и поведение в режиме реального времени. Это повышает уровень мониторинга и анализа работы оборудования, что, в свою очередь, способствует более безопасной и эффективной эксплуатации атомных станций.

Также стоит отметить значительную роль искусственного интеллекта (ИИ) в современных проектах ГК «Росатом». Искусственный интеллект находит применение как в непосредственном управлении процессами на атомных станциях, так и в системах прогнозирования и управления рисками. Например, алгоритмы ИИ могут анализировать данные о состоянии оборудования, предсказывая возможные аварийные ситуации. Это позволяет не только продлить срок службы оборудования, но и существенно повысить уровень промышленной безопасности.

Проект «Умный энергоблок» демонстрирует интеграцию цифровых технологий в управление энергопроизводством. Эта инициатива подразумевает внедрение интеллектуальных систем для оптимизации производственных процессов, включая управление нагрузками и потреблением ресурсов. Используя технологию интернета вещей (IoT), руководство энергоблока может в реальном времени получать данные о его работе, а также производить моментальную корректировку в случае необходимости, тем самым минимизируя риски и улучшая общую эффективность.

Также следует обратить внимание на проекты опорного университета ГК «Росатом», который направлен на создание системы, способствующей цифровизации финансовых процессов в области атомной энергетики. Это включает автоматизацию бухгалтерского учета и финансовых расчетов, а также реализацию блокчейн-технологий для повышения прозрачности и надежности финансовых операций. Таким образом, обеспечивается не только экономическая эффективность, но и укрепляется доверие со стороны инвесторов [10].

Реализация данных проектов обусловлена не только внутренними потребностями ГК «Росатом», но и требованиями международных стандартов, которые все чаще акцентируют внимание на необходимости применения цифровых технологий в сфере атомной энергетики. Внедрение цифровых решений позволит не только повысить конкурентоспособность на внутреннем и международном рынках, но и сохранить лидерскую позицию России в области атомной энергетики.

Рисунок 1. Эффект от применения цифровых технологий на производстве.

Источник: Carretta. Which technologies are the best for the performances in manufacturing? URL: https://carretta.it/en/which-technologies-are-the-best-for-the-performances-in-manifacturing/ (дата обращения: 20.02.2025).

Кроме того, внедрение систем поддержки принятия решений (СППР) на основе больших данных также стало важным шагом в цифровизации атомной отрасли. Платформы, использующие аналитические инструменты для обработки больших объемов информации, позволяют точно оценивать риски и принимать обоснованные решения. В рамках проекта «Росатома», цифровые платформы позволяют объединять данные из различных источников, таких как оперативные параметры работы электроустановок и результаты профилактических проверок [3]. Это создает единую информационную среду, что улучшает взаимодействие между различными подразделениями компании.

Кибербезопасность в условиях цифровизации атомной отрасли также требует особого внимания. Внедрение сложных информационных систем несет в себе определенные риски, поэтому защита данных становиться одной из первоочередных задач. «Росатом» активно развивает свои собственные решения для обеспечения информационной безопасности, включая системы защиты от кибератак, что позволяет минимизировать вероятность утечки конфиденциальной информации и обеспечить устойчивость работы критически важного оборудования.

С точки зрения управления проектами, цифровизация открывает новые горизонты для применения методологий гибкого управления, таких как Agile и Scrum [7]. Эти подходы в сочетании с цифровыми инструментами обеспечивают высокую скорость реагирования на изменения и процветание инновационного мышления. В условиях атомной отрасли, где ошибки могут привести к катастрофическим последствиям, возможность быстро адаптироваться к изменению требований проекта является критически важной. Применение цифровых технологий позволяет не только жёстко контролировать сроки и ресурсы, но и эффективно внедрять изменения в ходе реализации проекта

Заключение

В условиях стремительного развития цифровых технологий и их внедрения в различные отрасли, в том числе и в атомную энергетику, Группа компаний «Росатом» стоит перед необходимостью активизации работы в данной сфере. Рассмотрим несколько ключевых направлений, которые могут способствовать дальнейшему развитию цифровых технологий в рамках данной организации.

Одной из важнейших рекомендаций является расширение применения аналитики больших данных (Big Data) в процессе проектирования и эксплуатации атомных объектов. Сегодня объем данных, генерируемых в ходе работы атомных станций, значительно превышает возможности их обработки традиционными методами. Внедрение аналитических инструментов позволит не только повысить уровень безопасности, но и оптимизировать эксплуатационные процессы. Цифровые двойники, представляющие собой виртуальные модели реальных физических объектов, могут существенно улучшить мониторинг состояния оборудования и предсказать возможные отказы, давая возможность проводить профилактические ремонты до возникновения критических ситуаций.

Кроме того, интеграция технологий искусственного интеллекта (ИИ) в процессы управления является актуальным направлением. ИИ может быть использован для автоматизации рутинных операций, что позволит сократить время отклика на нестандартные ситуации и повысить эффективность работы инженерного персонала. Разработка алгоритмов, способных анализировать информацию о внешних и внутренних факторах, влияющих на работы атомных станций, может оказать значительное влияние на принятие решений. Важно отметить, что обучение моделей ИИ на основе исторических данных о работе станций и аварийных ситуациях может привести к улучшению предсказуемости различных сценариев и минимизации рисков.

Невозможно обойти стороной и необходимость повышения кибербезопасности при внедрении цифровых технологий. В условиях глобальной цифровизации атомная отрасль становится уязвимой для кибератак, что может иметь катастрофические последствия. Обсуждение стратегий защиты информационных систем и внедрение комплексных решений по обеспечению информационной безопасности должно стать приоритетным направлением для «Росатома». Создание системы регулярного мониторинга и тестирования защищенности позволяет оперативно выявлять уязвимости и предотвращать потенциальные атаки, что является жизненно важным для обеспечения стабильной работы атомных объектов.

Обучение и подготовка кадров также играют значительную роль в успешной интеграции цифровых технологий. Нехватка специалистов, обладающих знаниями в области информационных технологий и атомной энергетики, может стать сдерживающим фактором для внедрения инновационных решений. «Росатому» следует развивать образовательные программы и тренинги не только внутри компании, но и в сотрудничестве с университетами и научными центрами. Это позволит создать кадровый резерв, способный не только использовать текущие технологии, но и активно участвовать в их разработке.

Дальнейшее развитие цифровых технологий в ГК «Росатом» должно основываться на комплексном подходе, который включает аналитические методы, искусственный интеллект, кибербезопасность и образование. Подобные инициативы помогут Госкорпорации не только упрочить свои позиции на международной арене, но и вывести атомную отрасль на новый уровень технологического развития, повышая тем самым безопасность и эффективность использования атомной энергии.