Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Рынок оценки от однодневок не избавился
Особенно критичной ситуацию на петербургском рынке оценки назвать нельзя, но проблема демпинга и существования компаний-однодневок сохраняется. И, по мнению экспертов, ожидать каких-либо радикальных изменений в этой сфере не приходится.
Главная причина этого положения – в существовании спроса на такого рода услуги. А пока будет спрос, сохранится и предложение. Впрочем, есть в сегменте и другие проблемы.
Спрос рождает
Проблема существования демпингующих компаний-однодневок, выполняющих работу с крайне низким уровнем качества, к сожалению, является хронической для рынка оценки. И, по мнению экспертов, нельзя сказать, что за последнее время в это сфере что-то серьезно изменилось.
Главную причину они видят в том, что значительная часть заказчиков стремится сэкономить на оценке и ориентируется исключительно на запрашиваемую цену. «По сути, бюджет любого проекта определяется глубиной анализа объекта оценки, а также рынка, на котором он функционирует. Подготовка проработанного и доказательного отчета, очевидно, требует больше времени и усилий, а значит, обходится дороже. В этом вопросе многое зависит от позиции заказчика. Демпингующие компании, увы, не исчезли. Рынок оценочных услуг, как и все другие, ориентирован на спрос», – констатирует руководитель департамента оценки, управляющий партнер Института проблем предпринимательства Сергей Эдомский. «Потребитель экономит – и сам создает сегмент низкоквалифицированной услуги на рынке оценки», – добавляет генеральный директор «ГЛЭСК» Сергей Салтыков.
«На протяжении нескольких лет на рынке оценочной деятельности наблюдаются рост конкуренции и снижение гонораров оценщиков – при том, что требования к их работе со стороны регулятора ужесточаются. Вместе с тем для потребителей критерии качества работы во многих случаях не очевидны, далеко не все заинтересованы в продукте высокого уровня. В погоне за текущей экономией и думая лишь о краткосрочном результате, заказчик иногда отдает предпочтение малоизвестной компании без серьезного опыта», – описывает ситуацию член экспертного совета саморегулируемой организации Ассоциации оценщиков «Сообщество профессионалов оценки», генеральный директор ОАО «Региональное управление оценки» Алексей Васильченко.
По его мнению, отсутствие широкого спроса на качественную работу оценщика является ключевой проблемой отрасли. «И в этих условиях находится место и для демпинга, и для фирм-однодневок», – отмечает эксперт.
Результат – по цене
В сущности, игроки рынка достаточно спокойно относятся к существующей ситуации. Но предупреждают потенциальных заказчиков о последствиях.
«Экономия на оценочных услугах получается незначительной, но из-за низкого качества оценки возникают огромные дополнительные риски в будущем, способные повлечь за собой большие финансовые и временные потери. Например, оспаривание сделки в суде по причине несоответствия рыночным ценам», – подчеркивает Алексей Васильченко.
Сергей Эдомский также предлагает «экономным» заказчикам заранее готовиться к качеству оценки, которую они получат: «Можно купить машину практически за любые деньги, также как и найти компанию, готовую сделать оценку бизнеса за три дня. Главное – потом ничему не удивляться».
А Сергей Салтыков отметил, что его компания предпочитает вообще не работать с такими заказчиками: «Ожидания физических лиц по стоимости оценки квартиры находятся в пределах 3 тыс. рублей. Таковой является зарплата за день работы оценщика в нашей организации. Формирование отчета об оценке с выездом занимает минимум полтора рабочих дня, а еще налоги, административный штат, аренда и т. д. У нас работают оценщики исключительно экспертного уровня, и мы даже не продвигаем данный вид деятельности. Заказчики узнают о нем и обращаются к нам только на основании рекомендаций – и это единственная возможность выдавать хоть и в меньшем объеме, но качественную оценку, за которую никогда не будет стыдно».
Подвижки к лучшему
В то же время определенная тенденция к улучшению ситуации в этой сфере есть. Связано это, в первую очередь, с ростом у заказчиков понимания, что «за копейки» качественного результата получить невозможно.
«К счастью, на практике все больше случаев, когда необходимы критический анализ результатов работы и профессиональная дискуссия. Например, в ситуациях имущественного спора компетенция оценщика выходит на передний план и становится ключевой ценностью для потребителя. Более того, по мере понимания потребители все чаще интересуются опытом и реальными достижениями будущих контрагентов-оценщиков», – рассказывает Алексей Васильченко.
Сергей Эдомский говорит, что не видит необходимости в каких-то специальных мерах. «Все должно идти естественным путем. Потребители оценочных услуг со временем окончательно осознают, что некачественный отчет об оценке может являться для них значительным фактором риска. Повысятся требования к оценщикам. Часть оценщиков вынуждена будет уйти с рынка, остальные примут новые правила, более ответственно будут относиться к качеству предоставляемых услуг», – полагает он.
Проблемные зоны
Разумеется, в сегменте есть и иные проблемные точки. «Качество работы оценщиков должно неизменно повышаться. И одним из основных препятствий для этого видится недостаточная развитость нормативно-методической базы оценочной деятельности, которая отчасти обусловлена бездействием Национального объединения СРО оценщиков», – считает Алексей Васильченко.
«Я бы говорил не о проблемах, а о тех областях, в которых еще много чего надо сделать. Это касается вопросов совершенствования нормативного регулирования, системы образования, методологического сопровождения, формирования лучших практик. Оценочному сообществу требуется постоянное развитие, чтобы в век информационных технологий оставаться профессией, которая необходима на рынке, которой доверяют», – со своей стороны, отмечает Сергей Эдомский.
По его словам, наличие стандартов оценочной деятельности само по себе не является панацеей: «Их формальное соблюдение не может гарантировать заказчику качество услуг, под которым, с нашей точки зрения, следует понимать полноту и доказательность отчета об оценке, его устойчивость к проверкам различных органов, которых в последнее время становится все больше и больше».
Мнение
Сергей Салтыков, генеральный директор компании «ГЛЭСК»:
– Анализируя поведение своих сотрудников и коллег, относящихся к разным поколениям, я прихожу к выводу о более высоком уровне ответственности у людей, сформировавшихся в эпоху Интернета и открытости информации. Общедоступность информации о качестве каждого контракта, выполненного тем или иным оценщиком, несомненно, наведет порядок и порядочность в этой сфере, но общедоступность результатов оценки вступает в конфликт с необходимостью конфиденциальности сведений, содержащихся в отчете.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Строителей обвинили в наглости. По мнению главы ФАС, отрасль - лидер по картельным сговорам
Эксперт: Нужен заслон для компаний-однодневок в дорожном строительстве
«ЛенТИСИЗ»: «Нашим преимуществом является внедрение новых инструментов, оборудования и технологий»
В преддверии Дня геолога генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник рассказал об особенностях проводимых организацией инженерно-гелогических работ. Справиться со всеми поставленными задачами и требованиями заказчиков, отмечает он, эффективно помогают новые технологии и оборудование.
– Какие геологические изыскания вы проводите? Какие из них наиболее востребованы клиентами?
– В настоящее время ЗАО «ЛенТИСИЗ» проводит весь спектр изыскательских работ, из них около 75% объемов выпадает на инженерно-геологические работы. В данном сегменте наибольшим спросом пользуется проведение изысканий для объектов жилищного строительства и сопутствующей инфраструктуры, а также для реконструкции и проектирования промышленных объектов. Причем в последние годы все более востребованным становится выполнение всех видов инженерных изысканий одной организацией, т. е. по принципу «единого окна».
– А какую технику применяете при проведении данных работ?
– Самую разнообразную. Учитывая многообразие инженерно-геологических условий, приходится использовать технику как колесную, так и гусеничную, различные малогабаритные буровые установки.
Например, мы задействуем специализированные буровые установки и оборудование для отбора проб грунта ненарушенного сложения из скважин глубинами до 50 м, установки для горизонтального бурения, а также бурения для обследований фундаментов, перекрытий и тел свай. Также используем установки для бурения в стесненных условиях: подвалах, коридорах, шурфах, колодцах. В частности, с помощью их делаем отбор проб воды с различных горизонтов и проводим различные гидрогеологические исследования, используя пьезометры, фильтровые колонны. Кроме того, применяем в работе реперы глубокого заложения, проводим статистическое и динамическое зондирование, дилатометрические и штамповые испытания, эндоскопическое обследование в скважинах глубиной до 8 м.
– А каковы особенности грунтов нашей местности?
– В Петербурге и его ближайших окрестностях распространены разнообразные грунты, от слабых глинистых до скальных, строительство на них требует тщательного изучения их физико-механических свойств. Толща слабых глинистых грунтов текучей и текучепластичной консистенции занимает до 70% площади города, что обуславливает повсеместное использование свайных фундаментов.
– Расскажите об опыте вашей организации в сохранении объектов культурного наследия.
– На объектах культурного наследия, как правило, используем щадящую малогобаритную буровую технику типа Beretta. За последние годы выполнили инженерные изыскания на таких объектах, как Консерватория им. Н. А. Римского-Корсакова, Петропавловская крепость, Мариинский театр, а также исследовали здания Главного штаба, Евангелическо-лютеранской церкви Святых Петра и Павла, музея-усадьбы Приютино.
Отмечу, что КГИОП в последнее время уделяет особое внимание проблеме согласования производства работ для реконструкции объектов культурного наследия. В прошлом году ЗАО «ЛенТИСИЗ» стало одной из немногих изыскательских организаций Петербурга, у которых есть лицензия Министерства культуры, позволяющая проводить инженерные изыскания по ОКН.
– Какова сейчас ситуация на рынке геодезических работ?
– Требуется постоянный мониторинг современных методов и способов выполнения данного вида работ. Не только небольшие, но и крупные организации не всегда выдерживают конкуренцию и вынуждены прекращать свою деятельность.
Нашим преимуществом является внедрение новых инструментов, оборудования и технологий. В частности, сейчас все более пользуются спросом современные методы ДЗЗ (дистанционного зондирования земли), такие как аэрофотосъемка, воздушное лазерное сканирование, причем используются для этих целей БПЛА (беспилотные летательные аппараты). Результатами этих работ являются топографические планы, 3D-модели ситуации и рельефа.
Также хочется отметить развитие ВIМ-технологий в изысканиях и вместе с тем интерес к ним проектировщиков и заказчиков. Думаю, что ВIМ-технологии в ближайшее время будут особо востребованы на рынке.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Вид сверху. В геодезии все активнее применяются БПЛА
Цены на изыскания необоснованно снижаются