ИНЖИНИРИНГ, IT, ИННОВАЦИИ

Наши сайты

Наши ресурсы

Система Orphus

Главная  Пресс-центр  СМИ о нас  Пресса о нас

Эффективная индустриализация на базе информационного моделирования

15.09.2013

“Автоматизация в промышленности”, isicad.ru

Куликов В.А., НЕОЛАНТ

В промышленном и гражданском строительстве сегодня начинает завоевывать популярность новый класс IT-продуктов, позволяющих осуществлять передачу и иcпользование инженерных данных на стадиях сооружения, эксплуатации, реконструкции, консервации и/или ликвидации – это PLM-системы (Product Lifecycle Management).

PLM-системы создаются на основе информационной модели промышленного объекта, содержащей информацию о его конструкции, технологическом оборудовании, иных инженерных системах и т. д. Информационная модель позволяет избежать ошибок при проектировании, выявить возможные или пространственно-временные коллизии, возникающие при строительно-монтажных работах, решить множество прикладных эксплуатационных задач.

Сегодня наиболее эффективным методом создания PLM-системы предприятия является интеграция инструментов от разных производителей. Поэтому на рынке промышленного и гражданского строительства наблюдается возрастающая роль межсистемных интеграторов, разрабатывающих интеграционное ПО для объединения данных из разных систем.

САПР, PLM-системы, управление жизненным циклом объекта, системы управления инженерными данными, IT в промышленном и гражданском строительстве, информационная модель промышленного объекта, межсистемная интеграция.


От САПР к управлению жизненным циклом

С момента первых внедрений в промышленной сфере информационные технологии способствуют повышению эффективности основных производственных процессов.В промышленном и гражданском строительстве (ПГС) до недавнего времени наиболее показательным примером этого можно было считать внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР).

Однако компьютерные технологии не только позволяют создавать качественную проектную документацию.Они еще и надёжно хранят и умножают знания и информацию, позволяют передавать их заинтересованным сторонам на последующие этапы жизненного цикла (ЖЦ) спроектированного объекта. Эффективность работы повышает применение информационного моделирования для реализации методологии PLM – Product Lifecycle Management, управление объектом на протяжении его ЖЦ.

IT-инструментарий для решения этой задачи – это результат развития решений САПР и PDM(Product Data Management, управление данными об объекте), прошедших путь от технологий электронного 2D черчения до 3D моделирования и создания информационных моделей ИМ.

«Правильная» ИМ промышленного объекта содержит информацию о его конструкции, технологическом оборудовании и иных инженерных системах и так далее. При штатном режиме работы ИМ создаётся на этапе проектирования, на её основе строится система управления инженерными данными (СУИД) об объекте. Набор данных в СУИД актуализируется в ходе эксплуатации.

Информационная модель может быть создана и для уже построенного и эксплуатируемого объекта. Например, сегодня в атомной отрасли технология «цифрового» реинжиниринга проектов энергоблоков АЭС и построение их ИМ и СУИД для нужд эксплуатирующей организации – «Концерна Росэнергоатом» – позволяет повысить эффективность и безопасность работ по их последующему выводу из эксплуатации[1].

Новый класс IT-продуктов, позволяющих организовать на основе информационного моделирования проектирование и передачу инженерных данных организациям, сооружающим промышленные объекты, осуществляющим их эксплуатацию, реконструкцию, и, в конце концов, консервацию и/или ликвидацию – это PLM-системы.

Можно отметить две стадии развития отношения к информационному моделированию, созданию информационных инженерных 3D моделей, систем управления инженерными данными (СУИД) на их основе и реализации методологии PLM на основе СУИД:

  • 1-я стадия: представление, что проектировщики придумали себе новую игрушку, отвлекающую от расчетов и работы над чертежами;
  • 2-я стадия: понимание новых возможностей для поддержки жизненного цикла объекта – в ходе инженерного проектирования, при реализации проекта «в железе», при техническом и авторском надзоре, для управления изменениями и т.д.
    • Внедрение современных PLM-систем позволяет в принципе обойтись без бумажных чертежей и иных документов как на этапе проектирования, так и на этапе возведения объекта или производства.

      Ведь демонстрация проектного решения заказчику и прочим заинтересованным сторонам производится с помощью реалистичной компьютерной графики.

      Необходимые на строительной площадке данные (размеры, технические характеристики конструкций, анимированные инструкции по монтажу и так далее) просматриваются на экране мобильных планшетных компьютеров (сегодня это не только устройства потребительского класса).

      При этом понятно, что без бумажных копий проектно-конструкторской документации (ПКД) сегодня не обойтись – работу контролирующих и надзорных органов никто не отменял. Но теперь именно информационная модель является источником данных для подготовки «твёрдых» копий ПКД, отражающих актуальное состояние проекта.

      На этапе эксплуатации объектов промышленной инфраструктуры единым пространством для совместной работы представителей эксплуатирующей организации и представителей других заинтересованных сторон (инвесторов, контролирующих организаций и других) начинает становиться центр управления в виде ситуационного центра или единой диспетчерской.

      Эти структуры решают задачи:

      • поддержка проведения «оперативок» и «планёрок»;
      • предоставление необходимой информации лицам, принимающим решения;
      • обучение персонала;
      • и другие.

      Информационное пространство центра управления ускоряет работу заинтересованных сторон и повышает качество её результатов. Эти улучшения достигаются за счёт единства, полноты и достоверности данных, оперативного доступа к ним и удобства интерфейса работы с информацией. Всё это – объективные следствия использования PLM-инструментов. Каждый из них выполняет свои функции, а правильный их подбор, настройка функциональных возможностей, интеграция между собой и создание удобного интерфейса обеспечивает достижение синергетического эффекта от использования PLM в целом.


      Капитализация информационного моделирования

      Эффективность «бесшовной» передачи управления инженерными данными между смежниками на протяжении жизни промышленного технологического объекта проявляется уже на первых этапах ЖЦ объекта, а отказ от такой методологии чреват серьёзными потерями.

      В [2] приведён пример, когда при проектирование технологической установки, имеющей в своём составе порядка 2,5 тысяч кабелей, было принято решение не создавать 3D модель: у смежника не хватало компетенции для работы с ней. Была нарушена технологическая цепочка передачи данных, и в результате – перенос сроков выпуска установки на квартал, переделка более 800 кабелей, финансовые потери – десятки миллионов рублей.

      А при создании аналогичного изделия использование «сквозной» САПР по проектированию кабельной сети 3D модель была сформирована за 3 недели. По результатам макетирования было исправлено всего 3 кабеля.

      Весьма важными сервисами современных PLM-систем, использующих методологию построения информационной модели, являются:

      • 3D моделированиевнешнего вида объекта – как самого по себе, так и в составе окружающих объектов промышленной инфраструктуры;
      • динамическое моделирование процесса сооружения спроектированного объекта.

      Динамическая модель строительно-монтажных работ (СМР) – это сервис, полезный как для проектировщиков, так и строителей.

      Первым он позволяет проверить наличие пространственных нестыковок (коллизий) в проекте, когда устанавливаемое технологическое оборудование или кабельные трассы просто физически не могут сосуществовать в проекте из-за «пересечений» в пока ещё виртуальном, к счастью, пространстве. Возможность выявления подобных коллизий – гарантия создания качественного проекта, что по достоинству будет оценено заказчиком.

      Динамическая модель СМР на основе уже отлаженной бесколлизионной ИМ позволит выявить возможные проблемные места рабочих процессов сборки, или пространственно-временные коллизии, например, при перемещении подъёмно-транспортными средствами монтируемого оборудования, взаимные помехи выполнению работ разными монтажными бригадами, неудобства доступа персонала к монтируемому оборудованию и так далее.

      Своевременное, ещё до начала строительства, выявление монтажных коллизий на модели СМР позволит внести коррективы в планы производства работ (ППР), оптимизировать расположение материалов и оборудования на стройплощадке, подготовку оборудования на заводе-изготовителе.

      В качестве примера выгод от применения имитационного моделирования СМР приведём конкретный опыт компании Westinghouse, полученный при сооружении АЭС. В ходе одного из проектов при анализе работ, связанных с бетонированием, моделирование их последовательности показало, что в какой-то момент времени верхняя часть сооружения «парила» в воздухе из-за отсутствия одного кольца бетона. Ошибка была идентифицирована и исправлена.

      Это лишь один из примеров возврата инвестиций в информационное моделирование и технологии верификации проекта на базе ИМ. В этом же проекте предварительное моделирование позволило предложить такие решения, как монтаж крупногабаритного оборудования до возведения перекрытий; сборка некоторых подсистем реактора на заводе-изготовителе, их установка с помощью крана большой грузоподъёмности. В результате время работ от заливки первого бетона и до загрузки топлива было сокращено с 49 до 47 месяцев.

      Анализ всей совокупности выгод от использования моделирования в проекте показал, что ошибки и недочёты, заложенные в первоначальном проекте, обошлись бы в 70 тысяч долларов в день. Моделирование позволило сэкономить около 3 миллионов долларов, многократно окупив затраты компании на внедрение и использование новых информационных технологий в этом проекте.


      Классификация 3D и цифровых моделей от НЕОЛАНТ

      Системный подход в PLM

      Происхождение приложений, входящих в систему PLM, может разниться. Это либо инструментарий от одного поставщика, либо платформа, построенная на основе приложений от разных вендоров. В последнем случае в системе присутствует также интеграционное программное обеспечение от независимых разработчиков программного обеспечения или системных интеграторов. Продукты независимых разработчиков могут также выступать в роли сервисных компонентов системы PLM.

      В экономике существует понятие сформировавшегося рынка (maturemarket). Одной из его характеристик является наличие нескольких (3-5) вендоров, владеющих более чем половиной рынка. В этом «определении» есть существенная доля лукавства, связанная с закрытостью информации ряда компаний, неоднозначностью единиц измерения рынка (денежные показатели, внедрения/лицензии в штуках), сегментированностью самого рынка.

      В первом приближении рынок PLM можно считать сформировавшимся, его лидеры вышли из рынка САПР, сегодня они предлагают и САПР, и PLM-системы. Это не означает, однако, абсолютного превосходства программных PLM-инструменты этих компаний для любого сегмента рынка. В качестве примера можно привести ситуацию с созданием технологии Multi-D – PLM-системы для управления жизненным циклом АЭС.

      Когда ОАО «НИАЭП», ОАО «АЭП» и ПКФОАО «Концерн Росэнергоатом» – лидеры Госкорпорации «Росатом» – задались целью объективного выбора инструментов САПР и PLM для своих задач, то «в финал» вышли Dassault Systems и Intergraph, а в анализируемом пуле поставщиков были ещё AVEVA, Bentley Systems, Siemens.

      Проектные организации «Росатома» выбирали IT-инструменты класса highend, поддерживающие возможности управления ЖЦ АЭС на стадиях проектирования, поставки, сооружения, наладки и эксплуатации энергоблоков. Методика сравнительного анализа включала оценку предложений каждого из вендоров по согласованному перечню критериев и сверку их суммарных показателей [3].

      Жёсткие требования и строгие критерии отбора заставили включить в единое информационное пространство технологии Multi-D инструментарий обоих «финалистов» – Intergraph и Dassault Systems. Было сочтено, что Dassault имеет развитый функционал моделирования строительных работ и подготовки соответствующей документации, тогда как программное обеспечение Intergraph хорошо адаптировано для создания инженерного проекта энергоблока АЭС, полевого инжиниринга непосредственно на площадках сооружения АЭС, позволяет использовать при этом достаточно простую ИТ-инфраструктуру.


      Роль системной интеграции

      Пример Multi-D – удобный источник иллюстраций и для такого явления на рынке систем PLM, как возрастающая роль межсистемных интеграторов для успешного развития рынка. Это связано с усложнением инструментария и специфики требований к нему со стороны конкретных рынков, потребляющих услуги проектных организаций. В первую очередь речь идёт о проектировании сложных инженерных объектов (СИО).

      Современный подход к проектированию СИО предполагает создание одновременно с проектом системы информационной поддержки управления ЖЦ объекта.В её основе – система управления инженерными данными, ядром которой является информационная модель ИМ объекта. Одно из определений ИМ дано в [4]: «Информационная модель является цифровым прототипом объекта, в котором однозначно определен каждый его элемент и обеспечена их логическая взаимосвязь. Именно структура и назначенные взаимосвязи – основные признаки информационной модели».

      Информационная модель превращается в главный продукт, производимый проектной организацией, а привычные по «старым временам» тома проектной документации – это сегодня лишь один из сервисов, предлагаемых проектировщиками заказчику на основе данных ИМ. А вот глобальная система сервисов – это и есть практическая реализация концепции PLM.

      Объективная ценность и удобство развивающихся инструментов информационного моделирования, необходимость использования накопленного IT-опыта проектной организации и уже созданной инфраструктуры, субъективные взгляды на простоту или «дешевизну» тех или иных решений разработчиков PLM – всё это приводит, как правило, к построению платформ на основе приложений от разных вендоров. Это делает необходимым участие системных интеграторов в создании единой платформы для информационного моделирования и PLM-системы.

      Используя в качестве примера опыт построения Multi-D, следует упомянуть, что в ходе её развёртывания и внедрения компании «НЕОЛАНТ» пришлось создать ряд дополнительных «внесистемных» решений.

      Термин «внесистемный» означает отсутствие этих интеграционных и сервисных модулей в системах PLM от Dassaultи Intergraph. При этом PLM-платформа, создаваемая при проектировании объектов атомной энергетики на базе типового проекта «Росатома» ВВЭР-ТОИ включает и ряд других IT-продуктов – от Oracle, IBM и других вендоров.

      В числе созданных «НЕОЛАНТ» специализированных продуктов для PLM-проекта ВВЭР-ТОИ:

      • адаптер для передачи данных из отраслевого каталога оборудования на базе ENOVIA (DassaultSystemes) в систему управления проектными каталогами оборудования и материалов Intergraph SmartPlant Reference Data (SPRD);
      • модуль интеграции хранилища ИМ и портала совместной работы Intergraph SmartPlant Foundation с системами:
        • управления требованиями IBM Rational DOORS;
        • управления проектами Microsoft Project.

      Программные решения семейства НЕОЛАНТ InterBridge – InterView, InterBridge, InterStorage – использованы в проекте ВВЭР-ТОИ для:

        • объединения в единую ИМ всех частей проекта, созданных в разнородных САПР;
        • визуализации данных ИМ;
        • создания СУИД для построения сервисов, необходимых для решения задач эксплуатации.

      Литература

      1. О. Г. Черников, В. А. Шапошников, В. Л. Тихоновский, В. В. Кононов, Д. В. Чуйко, Б. К. Былкин «Разработка базы данных для вывода из эксплуатации блоков ЛАЭС» / Рациональное управление предприятием, 2088, №1, с. 36-38

      2. Кононов В.В., Андреева Н.Н. «Человеческий фактор в применении САПР: как сохранить понимание технологического процесса и инженерную интуицию» (в печати)

      3. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4411

      4. http://www.neolant.ru/technologies/info_model/


Поделиться новостью:

Возврат к списку

НЕОЛАНТ: новости и события

Новости

В начало страницы