Всем привет! Меня зовут Настя и я инженер-конструктор в компании Bimeister. В данной статье хочу поделиться нашим опытом внедрения технологий информационного моделирования (ТИМ) на стадии эксплуатации в живых проектах цифровизации.

Сейчас много хайпа вокруг этой темы – цифровые модели…это панацея от всех болезней! Куча мега-специалистов заявляет, что они знают, как правильно создавать «цифру». Куча людей создает цифровые школы, отдельные дома и целые жилые микрорайоны, и это круто и вызывает уважение! Но мало кто рассказывает о реальных проектах цифровизации промышленных объектов.

Почему именно эксплуатация?

Несмотря на очевидную выгоду от применения ТИМ на стадии проектирования и сооружения объекта капстроя, в текущих условиях, эксплуатация дает наибольший эффект от применения «цифры».

Жизненный цикл (ЖЦ) промышленного объекта представляет из себя совокупность взаимосвязанных этапов от идеи создания объекта, его технико-экономического обоснования, проектирования, сооружения, пуско-наладки и до эксплуатации, модернизации/реконструкции, вывода из эксплуатации и утилизации.

Длительность ЖЦ промышленных объектов постоянно увеличивается. На практике самый длительный этап – это эксплуатация. В среднем её продолжительность от 30 до 60 лет, но может быть и длительнее. Серьезный промышленный объект живет дольше, чем несколько поколений специалистов, участвующих в создании и сопровождении этого объекта. И давайте не будем обманывать друг друга! На длинных циклах есть серьезная вероятность потерять часть знаний и информации при смене поколений и технологий.

Те, кто работал с серьезным производством, наверняка вспомнят про «Иваныча», «Михалыча», «Петровича» и пр. который 30-40-50 лет работал на этом объекте и всё про него знал/знает. Если подобный субъект уходит на покой, вся цепочка ломается, потому что «Петрович» был носителем сакральных знаний об объекте.

Не знаю как у вас, но такие ситуации регулярно всплывают вокруг объектов, на которые нас привлекают для задач цифровизации. По моему мнению есть несколько вариантов выхода из ситуации информационного дефицита. Мы работаем в сегменте цифровых двойников – технологии информационного моделирования нам в помощь!

На сегодняшний день накоплено уже много опыта в проектировании и строительстве с применением информационного моделирования. В классическом понимании информационная модель (ИМ) создается именно на стадии проектирования и дальше «взрослеет» по мере прохождения через этапы ЖЦ объекта.

Для новых объектов это так и будет. Но мы работаем с производствами, которым больше 20–30 лет. Проектных и строительных моделей нет и не будет. Нужно переходить сразу к эксплуатационной информационной модели.

У эксплуатационной информационной модели (её также называют AIM – asset information model, или ИМА – информационная модель актива) есть свои особенности, отличающие её от, например, проектной информационной модели PIM (project information model). И тем более не стоит путать с другими тремя буквами, которыми иногда ошибочно называют всё информационное моделирование – BIM (building information model).

Отличия обусловлены конечно же назначением ИМ и на практике недостаточно просто передавать модель от одного этапа к другому, её необходимо актуализировать и наполнять соответствующими атрибутами. К сожалению для большинства предприятий, эксплуатируемых не первое десятилетие, приходится воссоздавать ИМ с нуля.

Для чего нужна AIM?

Когда мы входим в проект оцифровки действующего производства, перед командой Bimeister, как правило, возникают следующие задачи:

• Обеспечение комплексного представления об объекте производственной деятельности

• Внедрение информационной поддержки процессов

• Улучшение качества производственной деятельности

• Повышение эффективности технического обслуживания и ремонтов оборудования

• И как итог всего вышеперечисленного – создание условий для принятия эффективных управленческих решений на основе достоверной информации

Конечно же AIM позволяет решать еще огромное множество реальных прикладных задач, продолжать этот список можно сколь угодно долго, ведь реализовать возможно практически любой функционал под конкретную специфику объекта и производственные задачи.

Из чего состоит AIM?

Само название эксплуатационной информационной модели отображает её состав как взаимосвязь двух основных компонентов Информации (атрибуты, свойства, связанные документы и т.д.) и Модели (визуализация).

Визуализацию эксплуатируемого объекта можно обеспечить в виде:

• Mesh-модели (фотограмметрия) с помощью облётов территории с применением беспилотных летательных аппаратов

• Цифровых 3D моделей с применением специализированных САПР

• Облаков точек, которые является результатом наземного лазерного сканирования

В зависимости от целей и требуемого уровня детализации визуализация может быть реализована одним из перечисленных инструментов или же представлять из себя комплекс с использованием всех перечисленных подходов

Для наполнения информацией всем объектам присваиваются атрибуты и свойства в соответствии с требуемым уровнем информативности. Так формируются базы данных нормативно справочной информации (НСИ), которые в свою очередь включают в себя базы данных оборудования, нормативов, и многое другое.

Кроме этого, оцифровывается вся необходимая техническая документация. Она также привязывается к соответствующим объектам.

Все эти компоненты взаимосвязаны друг с другом и формируют единый цифровой архив и информационную модель.

AIM от компании Bimeister включает в себя:

• Цифровую модель, состоящую из облака точек, фотограмметрии, генплана и 3d моделей

• Цифровой архив, обеспечивающий высокую скорость получения инженерных данных и автоматическое формирование электронных журналов

Процесс создания AIM от компании Bimeister

Оцифровка документации по мере необходимости и востребованности: эксплуатационная, проектная, исполнительная, ремонтная…. Это довольно трудоемкий процесс. Объемы накопленной на предприятии документации обычно измеряются сотнями тысяч страниц.

Бумажные архивы не всегда ведутся надлежащим образом. Всё нужно систематизировать, найти утерянное, часть документов не хранится в архивах, а находится в пользовании по различным подразделениям. Некоторые документы требует восстановления, и такие экземпляры буквально склеивают по кусочкам. И только после того, как документы собраны и восстановлены они сканируются и занимают свое место в стройной системе цифрового архива. Теперь с одним документом могут работать параллельно несколько специалистов, упрощается поиск документов и увеличивается скорость получения информации.

Сбор исходных данных. Досконально изучаются и сопоставляются все имеющиеся по конкретному объекту инженерные данные.

• Проектная, рабочая и исполнительная документация

• Паспорта оборудования и трубопроводов

• Заключения экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ)

• Перечни и журналы оборудования (НКО, ЖУО…)

• Перечень использованных товарно-материальных ценностей для ремонта (ТМЦ)

• Документация на переоборудование

• Визуальный анализ объекта на основе фотопанорамы и результатов лазерного сканирования

После сбора исходных данных параллельно и взаимосвязано идут 2 процесса реверс-инжиниринга: формирование баз НСИ и создание 3d моделей

Базы данных НСИ. Информационное моделирование использует объектно-ориентированный подход к формированию баз данных. 

• Создаются структуры, отображающие взаимосвязи объектов

• Каждому элементу присваиваются характеристики и значимые свойства как у реального объекта.

• Обеспечивается взаимозависимость всех типов информации, каждый из которых обновляется автоматически при однократном внесении изменений.

• Формируется цифровой архив, исключающий риски потерь и искажения данных

• ИМ предприятия отражает текущее актуальное состояние и хранит историю изменений

• Многократно увеличивается скорость получения инженерных данных

3D моделирование.

• Подготовка семейств элементов и библиотек стандартных изделий. В зависимости от требований заказчика все библиотечные изделия могут иметь определенный перечень свойств или унифицированные наименования. Поэтому не существует универсальных библиотек, они дорабатываются и создаются под каждый проект

• Создание шаблонов деталей и сборок с необходимыми уровнями детализации LOD и информативности LOI

• Автоматизация повторяющиеся операции и создание параметрических моделей унифицированных изделий.

• Непосредственно само моделирование (подробнее о процессе создания высокодетальных 3D моделей рассказал мой коллега в своей статье). При нехватке документов или их утере 3d модели можно воссоздавать по облаку точек. При высокой детализации возможно получение из модели готовых спецификаций и чертежей для нужд эксплуатирующей организации, а также для обеспечения технической поддержки модернизации и реконструкции

• Данные приводятся к общему виду, например, русифицируются названия деталей импортного оборудования. На всех уровнях происходит структурирование и классификация

• Проверка на соответствие технической документации, а также на коллизии и работоспособность

• Создание укрупненных сборок. Все смежные дисциплины интегрируются между собой, на этом этапе также исключают коллизии. В результате собирается общая картина со зданиями и сооружениями, инженерными сетями, оборудованием, трубопроводами, генпланом и облаком точек

Готовая ИМ дает возможность иметь прогнозную аналитику в реальном времени на каждом этапе ЖЦ. Чем более подробны данные в виртуальном двойнике и чем лучше интеграция с его физическим двойником, тем более ценными и надежными могут быть прогнозы и анализы в целом.

Выводы

Имея представление о том, как создается AIM и из чего она состоит мы понимаем какое множество задач возможно решить с её помощью, например:

• Обучение персонала. Интерактивные сценарии ремонта и взрыв схемы оборудования

• Мобильные обходы оборудования

• Планирование и контроль технического обслуживания и ремонтов. Составление календарно-сетевых графиков

• Переход к цифровому управлению задачами, регламентами и бизнес-процессами

 Об этих кейсах мы расскажем подробнее в других статьях.

Если внедрение AIM не привело к изменению производственной культуры эксплуатации объекта, то AIM не работает!

При грамотном внедрении технологий информационного моделирования и последовательном накоплении информации в эксплуатационной информационной модели предприятие получает реальные производственные и экономические эффекты.

Сложно найти универсальные показатели эффективности применения ИМ.

Наш опыт реализации цифровых проектов компании Bimeister показывает, что эффекты возможны.

Сроки и затраты на проведение незапланированных ремонтов могут быть значительно сокращены, а простои оборудования существенно уменьшены.

Информационные модели помогают упростить рутинные задачи служб заказчика и более эффективно эксплуатировать промышленные объекты на всех стадиях жизненного цикла.