CC BY
95
персоналии. информационные сообщения
Удк 004
д.в. Мариненков
АО «НЕОЛАНТ»
опыт применения технологий информационного моделирования при реализации инфраструктурных проектов топливно-энергетического комплекса
Рассмотрено практическое применение технологий информационного моделирования для решения задач управления инженерными данными на крупном промышленном объекте на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ): от проектирования до вывода из эксплуатации. Подробно исследованы отечественные решения: 3D САПР ПОЛИНОМ — для создания 3D-модели объекта, PLM/PDM-платформа НЕОСИНТЕЗ — для обеспечения управления инженерными данными на всех стадиях ЖЦ и программный продукт InterBridge — для трансляции графических и семантических 2D/3D-данных между САПР и PLM различных платформ.
Ключевые слова: информационное моделирование, ТЭК, 3D САПР, PLM, управление инженерными данными, промышленное строительство, гражданское строительство
в настоящее время во всем мире основной концепцией сопровождения жизненного цикла (жц) сложных объектов является применение датацен-трических информационных систем управления инженерными данными, позволяющих сопровождать объект на протяжении его жц и обеспечивать поддержку соответствия конфигурации объекта его текущему состоянию. центральная часть такой системы — трехмерная информационная модель объекта (рис. 1). информационная модель имеет фундаментальное преимущество перед типовыми пользовательскими приложениями — наличие исчерпывающих и актуальных данных о топологии промышленного объекта. как правило, промышленные объекты распределены в пространстве и могут быть размещены по нескольким зданиям и даже по нескольким удаленным друг от друга территориям. применение трехмерных инженерных моделей создает новое качество управления такими объектами, начиная от получения информации о любом элементе объекта в различных представлениях в один клик мыши и заканчивая решением многочисленных прикладных задач: пространственно-временного информационного анализа, отслеживания состояния оборудования, предварительной отработки сложных работ на объекте, обучения персонала и мн.др.
применение трехмерных информационных моделей объектов промышленного и гражданского строительства (пгС) и датацентрических систем управления инженерно-технической информацией в совокупности с регламентами актуализации информации позволяет объединить в общем информационном пространстве всех участников процесса управления объектом, включая эксплуатирующие, строительные, проектные, конструкторские, ремонтные,
научно-исследовательские и субподрядные организации, тем самым существенно повышая эффективность их внешнего и внутреннего взаимодействия, а также снижая стоимость владения активом.
Рис. 1. Датацентрическая информационная система (схематично) управления инженерными данными на основе трехмерной модели
Таким образом, ключевым аспектом разработки современных информационных систем поддержки функционирования объектов ПГС является создание и поддержание в актуальном состоянии его информационной модели.
САПР для сопровождения ЖЦ сложных технологических объектов
На российском рынке имеется немало трехмерных САПР, различающихся функциональными возможностями, пользовательским интерфейсом и, конечно, стоимостью. Преобладают продукты крупных зарубежных производителей, поскольку российские 3Б САПР предназначены в основном только для машиностроительного рынка, а имеющиеся российские решения для ПГС до недавнего времени были представлены только 2Б САПР.
В этой связи под влиянием программы импортозамещения актуальной стала тема создания конкурентоспособной отечественной САПР. Рациональная альтернатива зарубежным системам — отечественная 3Б САПР ПОЛИНОМ, недавно предложенная разработчиком ГК «НЕОЛАНТ» широкому российскому рынку. Это система нового поколения для комплексного трехмерного проектирования, используемая специалистами компании уже более 10 лет при строительстве новых и модернизации существующих объектов топливно-энергетического комплекса (Билибинской, Кольской, Нововоронежской АЭС, установки производства водорода ОАО «Башнефть-Новойл» и др.). ПОЛИНОМ работает с объектами любого масштаба, в т.ч. состоящими из более 1 млн элементов.
Основными особенностями ПОЛИНОМ являются простота освоения и направленность на отечественные стандарты. База данных программы содер-
жит десятки тысяч параметрических элементов, созданных в соответствии с ГОСТом и ТУ. Набор атрибутов позволяет наиболее полно описать конструктивные особенности элементов применительно к отечественной специфике работы. Использование общей базы данных модели дает возможность контроля работы отдельных пользователей, правильной стыковки различных частей модели и проверки коллизий.
Наглядно и всесторонне эта система продемонстрировала свои возможности при проектировании установки производства водорода на предприятии «Башнефть-Новойл» и создании комплексной информационной модели ключевых объектов обустройства Новопортовского месторождения. Созданная 3Б-модель позволяет реализовывать множество практических прикладных задач, возникающих на этапе проектирования, включая:
объединение в одной модели в единых координатах всех разделов проекта, созданных в различных САПР, и формирование модели «как спроектировано»;
выявление коллизий до начала строительства и выбор варианта для их устранения;
оперативное формирование модели «как построено»; наглядное представление объекта и оперативное обеспечение всей необходимой информацией специалистов на всех уровнях управления через интуитивно-понятные пользовательские интерфейсы, основанные на электронной трехмерной модели технологической установки;
обучение персонала эксплуатации объекта еще до окончания строительства;
получение изометрических чертежей технологических трубопроводов. Данная модель является основой системы, которая в дальнейшем позволит решать задачи управления инженерными данными (3D и инженерно-технические данные) на последующих этапах ЖЦ.
Российская PLM-система для российских предприятий ПГС Несмотря на активное развитие и маркетинговое продвижение 3D САПР, с помощью которых создается модель будущего объекта, многие проектные организации в России до сих пор осуществляют проектирование в 2D САПР. Сложившаяся ситуация в основном обусловлена следующими факторами:
отсутствие в России стандартов на проектирование, требующих разработки и предоставления 3D-моделей;
высокие финансовые затраты на приобретение, сопровождение 3D САПР и обучение работе в них;
отсутствие понимания у конечных пользователей в цепочке жЦ объекта (за пределами проектирования) преимуществ от использования информационной 3D-модели.
Тем не менее есть и зрелые российские заказчики и проектные институты, которые уже осознали неизбежность перехода на новую парадигму информационного моделирования. При этом сегодня на рынке программных комплексов для проектирования, конструирования и управления сложными объектами ПгС на протяжении всего их жЦ доминируют популярные зарубежные платформы, представленные такими компаниями, как Autodesk, AVEVA, Bentley
Systems, Dassault Systemes, Intergraph, PTC, Siemens. Применение заимствованных технологий внутри страны порождает существенную зависимость от иностранного менеджмента и создает угрозу потери ценнейших данных, сведений и проектных решений в случае отзыва лицензий на использование импортированных информационных систем, поскольку стандарты и форматы хранения данных большинство зарубежных производителей не раскрывает.
Группа компаний «НЕОЛАНТ» участвует в крупнейших проектах нашей страны (например, для таких компаний, как ГК «Росатом», ПАО «Газпром», ПАО «Лукойл», ОАО «АК «Транснефть», ПАО АНК «Башнефть», ПАО «Рус-гидро») в части создания информационных систем управления сложными промышленными объектами. Кроме того, компания является многолетним партнером большинства зарубежных вендоров соответствующего программного обеспечения и обладает знаниями их технологий, характеристик, узких мест и опытом применения в России, что позволяет сделать вывод о наличии следующих недостатков:
направленность существующих решений на стадию проектирования, практически исключая другие стадии ЖЦ объектов;
ориентация на собственные форматы файлов с возможным импортом/экспортом данных в другие форматы, но с существенной потерей исходной информации;
необходимость значительного финансирования на внедрение и сопровождение информационных систем в ситуации с большими задержками или вовсе игнорированием службой технической поддержки запросов российских пользователей;
необходимость дорогостоящих высокопроизводительных аппаратных комплексов с отсутствием при этом быстрой реакции на действия пользователей.
С учетом требований и особенностей задач проектирования, строительства, эксплуатации и вывода из эксплуатации объектов ПГС на территории РФ компания «НЕОЛАНТ» разработала собственную информационную систему НЕОСИНТЕЗ, предназначенную для консолидации и управления информацией об объекте на всем протяжении его ЖЦ. Это позволяет замкнуть информационный цикл управления объектом от стадии проектирования до его вывода из эксплуатации. фактически это первая отечественная платформа PLM (Plant Lifecycle Management) для управления объектами ПГС, которая не только лишена указанных недостатков, но и существенно снижает геополитические риски:
НЕОСИНТЕЗ содержит все необходимые инструменты для информационной поддержки объектов на протяжении их ЖЦ;
информационная модель объекта в основе НЕОСИНТЕЗ не зависит от САПР/PLM, в котором она была изначально разработана, благодаря встроенному инструменту InterBridge для конвертации и визуализации данных (с загрузкой полной информации об элементах объектов) большинства популярных САПР/PLM платформ;
НЕОСИНТЕЗ создан для российских реалий как с точки зрения стоимости владения, так и направленности на отечественные стандарты. Гибко настраивае-
мый набор классов и атрибутов позволяет наиболее полно описать конструктивные особенности элементов применительно к специфике работы в РФ;
НЕОСИНТЕЗ позволяет работать с масштабными объектами (от миллиона и более элементов) на обычных офисных компьютерах, обеспечивая высокое быстродействие за счет специально разработанных механизмов оперативных отображений, манипуляции и пересылки «тяжелых» информационных моделей;
НЕОСИНТЕЗ представляет собой гибко настраиваемую систему, обеспечивающую учет и управление разными данными с возможностью различных представлений на всех стадиях ЖЦ объекта на основе его информационной 3Б-модели. В качестве данных могут выступать, например, общие характеристики и текущие параметры работы оборудования, массо-габаритные параметры компонентов, сведения об используемых на объекте материалах, топологическая информация о взаимном расположении компонентов объекта, сведения о проводимых на объекте работах с привязкой к конкретным компонентам объекта и т.п. При этом НЕОСИНТЕЗ снабжен различными интерактивными способами представления данных (рис. 2). Они могут быть визуализированы и проанализированы с помощью: дерева объектов; электронных документов; 2Б генпланов, технологических схем; 2Б ГИС / 3Б ГИС; 3В-4В-5В-6Б-моделей; сферических панорам; аналитических панелей и тайм-лайнеров; различных комбинаций этих представлений.
Рис. 2. Пример реализации доступа к данным (характеристики насоса) посредством 3Б-модели и 2Б-чертежа в НЕОСИНТЕЗ
Таким образом, в НЕОСИНТЕЗ возможно подобрать наиболее наглядный способ отображения информации для эффективного принятия решений в любых ситуациях и для любых задач в процессе управления объектом ПГС на протяжении его ЖЦ. Вот только некоторые примеры таких задач, которые можно решить на базе НЕОСИНТЕз и за счет интеграции с узкоспециализированными системами:
при проектировании:
оперативный сбор воедино разделов проекта, исключение пространственных (на 3Б-модели) и временных (на 4Б-модели) коллизий;
контроль работ контрагентов в части учета и хранения проектно-кон-структорской документации, полученной от субподрядчиков, с возможностью корректировки статусов ее согласования и утверждения; при строительстве:
формирование в автоматическом режиме недельно-суточных заданий для исполнителей строительной площадки;
информационная поддержка процессов авторского надзора: ведение электронного журнала авторского надзора с фиксацией допущенных отклонений и возможностью подкрепления любой информации (эскиз, чертеж и т.п.), редактирования и изменения статусов;
мониторинг процессов капитального строительства (рис. 3) за счет синхронизации с графиками календарно-ресурсного планирования и визуализации опережения/отставания выполнения строительно-монтажных работ на 4Б-модели сооружения;
планирование ресурсов, управление закупками и поставками; обучение персонала безопасному производству работ с помощью интерактивных 3Б-инструкций по монтажу;
при эксплуатации/выводе из эксплуатации: ведение общего электронного реестра оборудования; ведение электронных оперативных эксплуатационных журналов; автоматизация обходов и осмотров оборудования за счет использования мобильных устройств и портативных считывателей штрих-кодов (рис. 4);
управление ресурсными характеристиками оборудования за счет интеграции с системами класса автоматизированных систем управления технологическим процессом, визуализация, мониторинг и аналитика наблюдаемых показателей в режиме реального времени;
учет и анализ производимых ремонтов, отказов, дефектов, отклонений и других событий, возникающих на оборудовании, зданиях и сооружениях объекта;
контроль состояния сварных швов с внесением и отображением информации по каждому шву;
обучение эксплуатационного и ремонтного персонала.
Рис. 3. Мониторинг строительно-монтажных работ (красным выделено отставание от графика работ)
InterBridge — российская технология для создания единой информационной SD-модели объекта
Казалось бы, нет никаких проблем создать единую информационную 3Б-модель и управлять объектом на протяжении всего ЖЦ. Но одна из главных проблем сегодняшних САПР, с помощью которых появляется информационная 3Б-модель объекта, это их дисциплинарная ориентированность. Существуют специализированные системы, позволяющие эффективно разрабатывать архитектурно-строительные разделы. Есть системы, закрывающие задачи проектирования автоматизированных систем управления технологическим процессом и электрики. Отдельные мощные решения позволяют оперативно и качественно разрабатывать технологические разделы. Как правило, модели, создаваемые в подобных системах, удовлетворяют высоким требованиям профильных специалистов и содержат большое количество атрибутивной информации, максимально точно описывающей инженерные решения.
Можно спорить, но сегодня на рынке не существует универсальных САПР, позволяющих выполнять трехмерное проектирование всех разделов, перечисленных в постановлении Правительства РФ от 16.02.2008 № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
Рано или поздно у проектной команды или заказчика возникает потребность в интеграции всех профильных дисциплинарных моделей (далее — субмодели) в единую модель объекта. Причин множество, где ключевыми являются следующие:
обнаружение технических и технологических коллизий возможно только на единой междисциплинарной модели;
выполнение требований заказчика по передаче комплексной модели.
Информационная 3Б-модель обязана работать на ваш бизнес!
Для того чтобы модель имела ценность, она должна быть жизнеспособной — насыщенной максимальным количеством полезной информации и востребованной на всех этапах ЖЦ объекта. Только тогда она позволит:
повысить качество принимаемых технических решений за счет визуализации всех инженерных данных и возможности анализа всех технологических решений, заложенных в модели;
существенно сократить количество замечаний к проектной документации за счет оперативного поиска и исключения проектных и строительных пространственных и технологических коллизий;
наладить взаимодействие между контрагентами (инвестор — заказчик — подрядчик), службами (проектировщик — строитель; строитель — инженер по эксплуатации) и дисциплинами (архитектурно-строительное и технологическое проектирование) за счет возможности работать в едином информационном пространстве модели;
снизить издержки при строительстве и эксплуатации за счет формирования и использования единой комплексной информационной модели объекта, что обеспечивает быстрый доступ к нужным данным, дает возможность заранее анализировать свою деятельность, решать строительные и эксплуатационные задачи;
создать добавочную стоимость для бизнеса за счет передачи заказчику информационной модели объекта (желательно без привязки к конкретной САПР/ PLM) как результат своей работы, на основе чего можно в любой момент получить необходимые данные, провести их анализ и принять обоснованные инженерные решения.
Как сделать SD-модель жизнеспособной?
Для решения перечисленных проблем и достижения указанных результатов ГК «НЕОЛАНТ» разработала InterBridge — программный продукт для оперативной трансляции графических и атрибутивных САПР/PLM данных различных платформ с целью формирования, просмотра и анализа единой информационной 3Б-модели объекта.
С помощью InterBridge можно:
работать с моделью в удобном формате — без привязки к конкретной САПР/PLM платформе, компактном, а не тяжеловесном, как у большинства «просмотрщиков», с сохранением всей информации по объекту, что позволит заказчику использовать модель как визуальный помощник в принятии решений в зоне своей ответственности, не отвлекаясь на проблемы приобретения и освоения ненужных дорогостоящих профильных САПР;
объединять части проекта, выполненные на базе разных САПР/PLM платформ, в единую (с учетом всех дисциплин) информационную 3Б-модель объекта (насыщенную всеми необходимыми атрибутивными характеристиками), которая будет иметь ценность для последующего управления объектом в цепочке ЖЦ;
переводить модель из одного САПР-формата в другой без потери атрибутивной составляющей, что необходимо в случае, если исполнителю удобно работать в одном формате, а заказчик (конечный пользователь в цепочке жц объекта) требует другой;
по необходимости переводить модель в нейтральный формат (например, XML, SAT, STEP, ISO 15926).
Что же получит предприятие от применения технологии InterBridge? Единую информационную среду, в основе которой комплексная информационная модель объекта. Вне зависимости от того, какую роль предстоит играть предприятию в цепочке создания и управления объектом (будь то проектный институт, строительная компания или эксплуатирующая организация), технология InterBridge позволит компании избежать ряда дорогостоящих и сложных работ и создаст возможности, такие как:
сохранение действующей САПР/РЬМ инфраструктуры, так как нет необходимости тратить деньги на покупку лицензий и внедрение новой САПР/ РЬМ платформы, чтобы работать с исходным форматом, в котором изначально была спроектирована или передана 3Б-модель объекта;
оперативное чтение и визуализация в едином информационном пространстве всех данных (инфраструктурные объекты в сотни тысяч элементов);
принятие решений на основе учета и анализа всех характеристик каждого элемента объекта. Система позволяет в кратчайшие сроки выполнять любые манипуляции по модели от импорта до поиска коллизий;
решение любых прикладных задач за счет визуализации всего объекта с самой высокой степенью детализации и учета взаимного расположения элементов объекта (например, при планировании монтажных работ невозможно одновременно смонтировать трубопровод и вентиляцию), характеристик элементов (например, при необходимости замены лопнувшей трубы можно мгновенно увидеть, какой у нее диаметр и к какому производителю нужно обратиться) и использования системы как рабочего инструмента (например, для замены задвижек необходимо сформировать спецификацию) (рис. 4).
Рис. 4. Доступ к атрибутивной информации в InterBridge
В результате достигается:
экономия времени на выполнении ежедневных операций с большим объемом неоднородных данных;
экономия средств за счет исключения ошибок, которые возможно заранее отследить с помощью визуализации и анализа всего комплекса данных;
бесперебойное и безопасное функционирование объекта за счет возможности интеграции комплексной информационной модели с эксплуатационными системами на объекте, что позволит своевременно проводить регламентные мероприятия, например, вовремя отследить угрозу выхода того или иного оборудования из строя и быстро устранить проблему (все характеристики, необходимые для принятия решения и выполнения ремонтных операций, имеются в модели).
Именно эти возможности сделают предприятие более конкурентоспособным и позволят снизить себестоимость производственных функций, что, в свою очередь, позволит управлять конечной стоимостью выпускаемой продукции или оказываемых услуг, достигая желаемых показателей прибыли.
Эксперты группы компаний «НЕОЛАНТ» обладают многолетним опытом создания и сопровождения информационных моделей крупнейших промышленных объектов страны и делают это в кратчайшие сроки с минимальными ресурсами, а значит, с оптимальной стоимостью для непосредственного заказчика.
Библиографический список
1. Мариненков Д.В., Доробин Д.С., Снежкова Е.А. InterBridge — российская технология для создания единой информационной 3D модели объекта // CAD/CAM/CAE Observer. 2015. Вып. 8. С. 70—75.
2. НЕОСИНТЕЗ — первая российская PLM-система для российских предприятий ПГС // CAD/CAM/CAE Observer. 2015. Вып. 7 (99). С. 62—65.
3. Моделирование промышленных объектов в 3D САПР ПОЛИНОМ // Автоматизация в промышленности. 2015. № 9. С. 29.
4. Мариненков Д.В. Опыт применения технологий информационного моделирования при реализации инфраструктурных проектов ТЭК // Перспективы развития градостроительства в России : доклад науч.-практ. конф. 12—13.11.2015.
Поступила в редакцию в декабре 2015 г.
Об авторе: мариненков денис владимирович — кандидат технических наук, директор департамента нефтегазового комплекса, Ао «нЕолАнт», 105062, г. Москва, ул. Покровка, д. 47 А, [email protected].
Для цитирования: Мариненков Д.В. Опыт применения технологий информационного моделирования при реализации инфраструктурных проектов топливно-энергетического комплекса // Вестник МГСУ 2016. № 1. С. 181—191.
D.V. Marinenkov
EXPERIENCE OF APPLYING INFORMATION MODELING TECHNOLOGIES WHEN EXECUTING INFRASTRUCTURE PROJECTS OF FUEL AND ENERGY COMPLEX
At the present time all over the world the main concept of life cycle maintenance of complex objects is the use of data-centric information systems of engineering data management, which allow providing support of the correspondence of an object configuration to its present state. The central part of such a system is a 3D information model of the ob-
ject. The information model has a fundamental advantage in comparison with typical user applications — presence of complete and up-to-date data on industrial object topology.
The authors consider the practical use of information modeling technologies for solving the tasks of engineering data management on a large industrial facility on all the stages of the lifecycle: from design to utilization. Such Russian solutions are investigated as: 3D CAD POLYNOM — to create 3D model of an object, PLM/PDM-platform NEO-SYNTEZ — to provide engineering data management on all the stages of the lifecycle and a software product InterBridge — to translate graphical and semantic 2D/3D data between CAD and PLM of different platforms.
Key words: information modeling, fuel and energy complex, 3D CAD, PLM, engineering data management, industrial construction, civil construction
References
1. Marinenkov D.V., Dorobin D.S., Snezhkova E.A. InterBridge — rossiyskaya tekh-nologiya dlya sozdaniya edinoy informatsionnoy 3D modeli ob"ekta [InterBridge — a Russian Technology for Creation of a General Information 3D Model of an Onject]. CAD/CAM/CAE Observer. 2015, no. 8, pp. 70—75. (In Russian)
2. NEOSINTEZ — pervaya rossiyskaya PLM-sistema dlya rossiyskikh predpriyatiy PGS [NEOSYNTEZ — the First Russian PLM-System for Russian Companies of Industrial and Civil Construction]. CAD/CAM/CAE Observer. 2015, no. 7 (99), pp. 62—65. (In Russian)
3. Modelirovanie promyshlennykh ob"ektov v 3D SAPR POLINOM [Modeling of Industrial Objects in 3D CAD POLYNOM]. Avtomatizatsiya v promyshlennosti [Automation in the Construction]. 2015, no. 9, p. 29. (In Russian)
4. Marinenkov D.V. Opyt primeneniya tekhnologiy informatsionnogo modelirovaniya pri realizatsii infrastrukturnykh proektov TEK [Experience of Applying Information Modeling Technoogies when Executing Infrastructure Projects of Fuel fnd Energy Complex]. Perspe-ktivy razvitiya gradostroitel'stva v Rossii : doklad nauchno-prakticheskoy konferentsii 12— 13.11.2015 [Development Prospects of Urban Planning in Russia: Report on a Science and Practice Conference 12—13.11.2015]. (In Russian)
About the author: Marinenkov Denis Vladimirovich — Candidate of Technical Sciences, director, Department of Oil and Gas Sector, Group of companies NEOLANT, 47 A Pokrovka str., Moscow, 105062, Russian Federation; [email protected].
For citation: Marinenkov D.V. Opyt primeneniya tekhnologiy informatsionnogo modelirovaniya pri realizatsii infrastrukturnykh proektov toplivno-energeticheskogo kompleksa [Experience of Applying Information Modeling Technologies When Executing Infrastructure Projects of Fuel and Energy Complex]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 1, pp. 181—191. (In Russian)
