Нефтегазовая отрасль сталкивается с комплексом вызовов: волатильностью рынков, ужесточением экологических стандартов, старением инфраструктуры и кадровым дефицитом. Особую роль в обеспечении устойчивости играют объекты хранения – нефтебазы и подземные газохранилища. Актуальность их модернизации обусловлена требованиями безопасности [11], экономической целесообразностью и необходимостью цифровой трансформации в рамках Industry 4.0.
Мировые тенденции демонстрируют курс на цифровизацию и автономизацию. Международные компании (Shell, BP) показывают эффективность внедрения ИИ и робототехники [6]. В России этот процесс осложнен задачей импортозамещения, что придает исследованиям геоэкономический характер. Цель работы – анализ современных достижений и перспектив автоматизации нефтебаз и газохранилищ с формулировкой практических рекомендаций.
Проблематика автоматизации нефтегазовой отрасли широко освещена в литературе. Современные исследования сместились в сторону интеграции классических АСУ ТП с цифровыми технологиями. Работы Fernandez-Carames с соавторами [4] демонстрируют потенциал блокчейна и БПЛА для управления запасами.
Значительный вклад вносят международные стандарты [3, 8, 9], задающие рамки проектирования систем. Вопросы роботизации систематизированы в монографиях [5], а российские исследования [1, 2] адаптируют методы управления к специфике газотранспортных систем. Однако ощущается дефицит комплексных работ, синтезирующих опыт автоматизации, IIoT и робототехнику применительно к нефтебазам как единой экосистеме.
Материалы и методы
Методологическую основу составил системный подход. Основным методом выступил сравнительный анализ эффективности технологических решений на основе данных компаний, научных публикаций [4, 6] и нормативной документации [3, 8, 9]. Ретроспективный анализ выявил эволюцию подходов к автоматизации.
Для формирования прогнозов использовался метод экстраполяции технологических трендов и моделирования, где цифровой двойник рассматривался как инструмент виртуального прототипирования. Источниковой базой послужили научные работы, стандарты и нормативные акты [11–15].
Для формирования прогнозов о перспективных направлениях развития использовался метод экстраполяции технологических трендов, основанный на анализе патентной активности, дорожных карт технологических компаний и государственных программ цифровизации. Также был применен метод моделирования, в рамках которого концепция цифрового двойника рассматривалась не только как инструмент эксплуатации, но и как метод виртуального прототипирования и оценки эффективности предлагаемых решений до их физического внедрения. Источниковой базой послужили научные статьи, материалы конференций, технические стандарты и нормативные правовые акты в области промышленной и пожарной безопасности [11, 12, 13, 14, 15].
Результаты
Современные объекты хранения углеводородов представляют собой высокотехнологичные комплексы, соответствующие жестким международным и национальным стандартам [3, 10, 11]. Усложнение инфраструктуры и повышенные требования к надежности обуславливают необходимость внедрения передовых технологий. Значительным стимулом для автоматизации служит дефицит квалифицированных кадров для работы со сложными системами.
Архитектура АСУ ТП эволюционировала к централизованным системам (DCS, SCADA), интегрированным с противоаварийными защитами (SIS) [7, 8]. Промышленный интернет вещей (IIoT) обеспечивает сбор данных через беспроводные сети, создавая основу для предиктивной аналитики. Концепция цифрового двойника позволяет создавать виртуальные копии объектов для оптимизации операций и моделирования [6].
Обработка больших данных с применением искусственного интеллекта выявляет сложные корреляции, переводя техническое обслуживание на состояние-ориентированную модель. Робототехника, включая автономных роботов (AMR) и БПЛА, выполняет опасные и трудоемкие задачи инспекции и обслуживания, включая неразрушающий контроль [5]. Перспективным направлением является создание роботизированных комплексов для дистанционного управления оборудованием.
Анализ реализованных проектов демонстрирует значительный эффект от внедрения технологий, систематизированный в таблице 1.
Таблица 1. Сравнительный анализ эффектов от внедрения технологий автоматизации и роботизации
Как видно из данных, представленных в таблице 1, совокупный экономический и социальный эффект является значительным и многогранным. Однако путь к тотальной автоматизации сопряжен с серьезными трудностями. Высокая капиталоемкость проектов «под ключ» часто становится барьером для средних компаний. Кадровый голод проявляется в нехватке специалистов, способных обслуживать и развивать столь сложные системы. Проблема интеграции новых решений с унаследованным оборудованием требует разработки специальных адаптеров и шлюзов, что удорожает и усложняет проект.
Отдельным и крайне актуальным вызовом является кибербезопасность. Увеличение числа подключенных устройств по протоколам IIoT расширяет поверхность для потенциальных атак. Следование принципам, изложенным в стандарте ГОСТ Р ИСО/МЭК 62443-3-3-2020 [9], становится не рекомендацией, а строгой необходимостью для защиты от киберугроз, способных парализовать работу критически важного объекта.
Проведенный анализ позволяет утверждать, что автоматизация и роботизация нефтебаз и газохранилищ перестали быть областью экспериментальных разработок и перешли в стадию планомерного промышленного внедрения. Сравнение зарубежного и российского опыта показывает определенное отставание отечественных компаний в части массового внедрения AI/ML-решений и создания полнофункциональных цифровых двойников. В то же время в области роботизированной инспекции и построения базовых SCADA-систем российские компании, такие как «Транснефть», демонстрируют передовые практики, соответствующие мировому уровню.
Ключевой дискуссионной точкой остается выбор стратегии: разработка собственных решений в рамках импортозамещения или адаптация международных платформ. Оба пути имеют свои риски. Первый связан с длительностью цикла разработки и возможным отставанием в функциональности. Второй – с зависимостью от иностранных вендоров и потенциальными санкционными ограничениями. Наиболее перспективной представляется гибридная модель, при которой критически важные системы безопасности (SIS) и базовые АСУ ТП разрабатываются внутри страны, а для аналитических надстроек используются как отечественные, так и адаптированные зарубежные решения.
Синергия между рассмотренными технологиями порождает качественно новые возможности. Например, данные, собранные роботом-инспектором при внутреннем обследовании резервуара, могут автоматически загружаться в его цифрового двойника, уточняя модель износа. Алгоритмы ИИ, анализируя эту модель вместе с операционными данными, могут с высочайшей точностью спрогнозировать остаточный ресурс конструкции. Это воплощение принципа сквозной цифровизации.
Систематизация основных барьеров на пути внедрения представлена в таблице 2.
Данные, приведенные в таблице 2, указывают на то, что преодоление барьеров требует не столько технологических прорывов, сколько грамотного управления изменениями, инвестиций в человеческий капитал и развития нормативной базы. Государство может стимулировать процесс через создание понятных и стимулирующих «технических регламентов 2.0», которые бы не просто предъявляли запретительные требования, а задавали вектор развития, в том числе через инструменты государственно-частного партнерства.
Заключение
Проведенное исследование показало, что автоматизация и роботизация нефтебаз и газохранилищ являются не модным трендом, а объективной необходимостью и стратегическим ответом на системные вызовы нефтегазовой отрасли. Формирование «умных» объектов хранения (Smart Tank Farms) на основе синергии АСУ ТП, IIoT, больших данных, искусственного интеллекта и робототехники позволяет достичь принципиально нового уровня безопасности, операционной эффективности и прозрачности управления.
Ключевыми драйверами этого процесса выступают ужесточение нормативных требований, экономия операционных затрат и минимизация человеческого фактора как источника рисков. В то же время реализация проектов цифровой трансформации сдерживается высокой стоимостью, кадровым дефицитом и проблемами интеграции с существующей инфраструктурой.
Вектор развития на 2025–2030 годы будет направлен на создание автономных, самообучающихся и устойчивых объектов хранения, способных с минимальным вмешательством человека обеспечивать надежное и безопасное хранение энергоресурсов в условиях растущей нестабильности.
Литература
1. Aliyev, Ilgar Giyas oglu. Technological foundations of management decision-making in the reconstruction of complex gas pipeline system. – 2025.
2. Aliyev, Ilgar. Technological schemes and control methods in the reconstruction of parallel gas pipeline systems under non-stationary conditions. // arXiv preprint. – 2025.
3. API Standard 2350. Overfill Protection for Storage Tanks in Petroleum Facilities. 5th ed. – Washington, DC: American Petroleum Institute, 2020.
4. Fernandez-Carames, Tiago M. et al. Towards an autonomous industry 4.0 warehouse: A UAV and blockchain-based system for inventory and traceability applications in big data-driven supply chain management. // arXiv preprint. – 2024.
5. Industrial Robotics and Automation: Fundamentals, Analysis and Applications: монография. – Boca Raton: CRC Press, 2023. – 4XX p.
6. Portillo, Noel. From Analog to Digital – Successful Implementation of IoT Solutions in the Petrochemical Industry. // arXiv preprint. – 2025.
7. Safety Instrumented Systems: A Life-Cycle Approach: монография. – 3rd ed. – Research Triangle Park, NC: ISA, 2022. – 4XX p.
8. ГОСТ Р ИСО 61511-1-2021. Функциональная безопасность. Системы, связанные с безопасностью, для предприятий процессной промышленности. Часть 1. Требования к системам безопасности. – М.: Стандартинформ, 2021.
9. ГОСТ Р ИСО/МЭК 62443-3-3-2020. Промышленные коммуникационные сети. Сетевая и системная безопасность. Часть 3-3. Системные требования безопасности и уровни безопасности. – М.: Стандартинформ, 2020.
10. О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением: Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 032/2013 (Приложение к Решению Совета ЕЭК от 02.07.2013 № 41). – Офиц. публ.: ЕЭК, 2013.
11. О промышленной безопасности опасных производственных объектов: Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ (с изм. и доп. по сост. на 2024 г.). – Доступ из справ.-правовых систем.
12. Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением: Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности (утв. приказом Ростехнадзора от 25.03.2014 № 116; с изм.). – Офиц. публ.: Ростехнадзор.
13. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования (ред. актуализ.). – М.: Минстрой России, 2021.
14. СП 155.13130.2014. Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности. – М.: Минстрой России, 2021.
Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ (с изм. и доп. по сост. на 2023 г.). – Доступ из справ.-правовых систем.
