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 аренды строительной техники заполонили непрофессиональные игроки
На рынке аренды строительной техники растет количество «серых» арендодателей с низким качеством спецоборудования и сервиса.
По данным аналитиков ИК «Финам», рынок аренды строительной техники по итогам 2018 года вырос на 12%. Тенденция к росту характерна в последние годы. Многим компаниям стало выгоднее арендовать, а не приобретать оборудование, так как их финансовое состояние ухудшилось.
Ставки аренды спецтехники увеличились незначительно, что объясняется большим числом арендодателей. По приблизительным подсчетам, за последние пять лет оно увеличилось на треть, но далеко не всех можно отнести к профессионалам рынка. Кроме того, арендодателями стали и строительные организации с простаивающей техникой, готовые на определенное время отдать ее в работу.
На грани демпинга
По словам регионального управляющего директора ООО «Фортрент Северо-Запад» Александра Степочкина, аренда спецтехники позволяет строительной компании точнее планировать свою экономическую деятельность, В частности, у организации становится меньше налогооблагаемая база, не надо отвлекать оборотные средства на покупку техники, что очень ценно в условиях минимального финансирования. «Первым делом важно определить, какая именно спецтехника нужна и в какое время, есть ли необходимость в водителях и операторах. То есть надо обозначить фронт работ, для которого необходима спецтехника. Обычно у арендаторов наиболее востребованы подъемное оборудование, дорожно-строительная техника. Спрос на тот или иной вид машин может отличаться в регионах», – отмечает Александр Степочкин.
В целом, добавляет эксперт, ситуация на рынке аренды спецтехники неоднозначна. Очень много компаний как приходит, так и уходит. Работать становится сложнее, так как растет конкуренция. Появляется много непрофессиональных игроков, сдающих в аренду 1-2 единицы техники с большими скидками и без должного технического уровня.
Схоже комментируют ситуацию и другие специалисты. По словам руководителя направления аренды компании «Ферронордик Машины» (официального дилера Volvo Construction Equipment) Аслана Умарова, часто аренда интересна клиентам, которым техника нужна срочно. Речь идет о выполнении ограниченных по времени работ в рамках каких-либо новых проектов, по окончании которых заканчивается потребность в дополнительном парке машин. Кроме того, аренда может быть интересна тем, кто не готов приобретать технику за деньги или в лизинг. «Рынок аренды активно реагирует на изменения в экономике. Ее подъемы и спады влияют на количество и финансовое состояние игроков. Арендодатели должны иметь большие ресурсы, чтобы поддерживать арендный парк в надлежащем состоянии и оказывать качественные услуги. От колебаний в экономике в первую очередь страдают небольшие компании с ограниченными ресурсами. Даже незначительный спад объемов на строительном рынке пагубно влияет на арендодателей с менее устойчивыми позициями. Кроме того, растут требования клиентов к качеству и ассортименту услуг. Также рынок аренды спецтехники меняется в связи с диджитализацией бизнеса», – отмечает он.
Менеджер по продажам строительной и индустриальной техники ООО «Маниту Восток» Евгений Прокопенко рассказывает, что в настоящее время среди арендодателей появляются небольшие компаний с парком, включающим 100–200 машин. Количество крупных игроков, в парках которых насчитывается более тысячи единиц техники, небольшое – менее десяти компаний. В целом же российский рынок строительной спецтехники можно сравнить с немецким, на котором сейчас зарегистрировано 120 средних арендных компаний с парком техники от 400 до 600 единиц.
Ставка на высокую эффективность
По оценке Евгения Прокопенко, наибольшим спросом у арендаторов пользуются электрические и дизельные подъемные платформы: «Лидерами являются дизельные машины с рабочей высотой подъема 20 и 28 м. Российский рынок аренды этого вида техники характеризуется значительными объемами, но все же до его насыщения еще далеко. Подъемники очень востребованы, так как они серьезно облегчают выполнение задач на высоте. В основном они используются при проведении коммуникаций, осуществлении отделочных и фасадных работ, обслуживании инфраструктурных объектов: мостов, нефтепроводов и др. Примером можно считать Бельгию и Нидерланды: в 2018 году в эти страны было поставлено порядка 650 подъемников, 95% из которых были приобретены арендными компаниями».
Аслан Умаров отмечает спрос на высокоэффективные шарнирно-сочлененные самосвалы, гусеничные экскаваторы и фронтальные погрузчики, бульдозеры. В частности, первые два вида техники интересно брать в долгосрочную аренду клиентам, работающим на крупных проектах. Средние экскаваторы и экскаваторы-погрузчики чаще всего берут в краткосрочную аренду в достаточно больших количествах практически все клиенты.
Мнение
Александр Степочкин, региональный управляющий директор ООО «Фортрент Северо-Запад»:
– Наша компания обладает огромным парком собственного оборудования, что поможет решить задачи любой сложности. Широкий выбор техники под конкретные задачи, ее хорошее состояние – исключают простои из-за поломок, а если все же случится непредвиденная ситуация, мы готовы предоставить машину на замену. Важными составляющими нашей работы являются комплексный подход к потребностям заказчика и богатый спектр сопутствующих услуг.
Дмитрий Михайлов, директор по строительству ООО «ПСБ ЖилСтрой» (ГК «БФА-Девелопмент»):
– Регулярно привлекаем – несмотря на то, что есть свой автопарк. Для решения специфических задач нанимаем узкоспециализированную технику, например, мини-погрузчики, мини-экскаваторы, подъемники. Время работы данной техники ограничено. При этом техника сдается с машинистами, которые специализируются на данных работах. В таких организациях всегда есть подменные специалисты и аналогичная техника, то есть минимизирован простой.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Покупке техники предпочли ее аренду
Роль государства на рынке лизинга выросла
Ленобласть выделяет средства на лизинг коммунальной спецтехники
Шифер, прощай! Крыши загородных домов становятся все более разнообразными по своей конструкции
Крыши загородных домов становятся все более разнообразными по своей конструкции и применяемым кровельным материалам, а последние – все более универсальны по своим технологическим характеристикам.
За последние 10–15 лет рынок кровельных материалов существенно преобразился. Появилось множество видов конструкций для крыши, которые стали особо востребованными в загородном домостроении. Одна из важных тенденций десятилетия – снижение спроса на шифер. В годы СССР он был наиболее популярным кровельным материалом.
От черепицы до ондулина
По словам директора по развитию компании «Констрой» Игоря Смирнова, на смену шиферу пришел ондулин, или так называемый еврошифер, имеющий совсем другой состав, чем у шифера. Он изготавливается из целлюлозной массы, пропитанной битумом. «Это достаточно бюджетный материал. Он не проводит тепло, стойкий к повреждениям, шумопоглощающий. Сроки эксплуатации ондулина достигают 20 лет. Благодаря небольшому весу его легко монтировать. Из минусов – очень часто выгорает на солнце. Но многое зависит от производителя. Ондулин известных брендов долгое время сохраняет свой первоначальный цвет. Не стоит покупать продукцию по совсем заниженной цене. Скорее всего, она недоброкачественна или является подделкой», – отмечает он.
Эксперт добавляет, что в бюджетном строительстве как кровельные покрытия часто используются профнастил и металл. Однако у этих материалов больше минусов, в сравнении с тем же еврошифером. В частности, профнастил достаточно хрупок. Стальная крыша нагревается и не спасет от шума дождя.
Как отмечают представители «Леруа Мерлен», в настоящее время активно применяется в индивидуальном домостроении черепица. Она имеет свои подвиды. Сейчас флагманом в соотношении «цена – качество» является металлочерепица. Данный материал долговечен. Может прослужить больше 50 лет. От коррозии металлочерепицу защищает цинковое покрытие.
Также, по данным DIY-ритейла, популярна у покупателей и мягкая гибкая черепица. Она выполнена из стеклохолста, пропитанного и покрытого слоем специального битума. Является лидером по легкости, скорости монтажа, способности выдерживать большие нагрузки. Цена мягкой черепицы значительно ниже стоимости других кровельных материалов благодаря простой структуре. Срок службы такого вида кровли – около 20 лет.
Как рассказали в корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ, в коттеджном строительстве растет тренд: плоские кровли с применением в качестве сплошной гидроизоляции полимерных мембран. Благодаря этому стало возможным воплотить в жизнь необычные проекты частных домов: с лужайками на крыше, так называемые «зеленые кровли»; с зонами отдыха под открытым небом и даже с бассейном на крыше. В прошлом году была выведена на рынок новинка – кровельная ПВХ-мембрана на основе полимерного пластификатора последнего поколения. За счет уникально высокой молекулярной массы пластификатора кровля может сохранить свои высокие эксплуатационные свойства на протяжении всего срока службы дома.
Еще больше новинок
По словам федерального технического специалиста направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексея Воробьёва, недавно компания впервые в России запустила в массовое производство новый гидроизоляционный самоклеящийся материал для скатной кровли – Рулонную черепицу ТЕХНОНИКОЛЬ: «Битумно-полимерный материал выгодно выделяется привлекательной ценой, простотой монтажа и эстетикой. В России аналогов производства такой новинки пока нет. За основу был взят опыт стран Евросоюза, там рулонная черепица пользуется колоссальным спросом. Первые продажи материала в России состоялись в 2016 году. Сегодня продукт вполне готов составить конкуренцию западным аналогам и уже поставляется в Болгарию, Венгрию, Германию, Грецию, Румынию, страны Балтии, а наплавляемый аналог востребован даже в Индии».
В основе материала – кроссармированный стеклохолст, пропитанный битумно-полимерным составом. При этом нижний самоклеящийся слой закрыт полимерной защитной пленкой. Верхнее покрытие – крупнозернистая базальтовая посыпка с рисунком. Разнообразная цветовая палитра позволяет решать самые смелые архитектурные задумки. Монтируется материал на сплошной деревянный настил. Благодаря герметичному самоклеящемуся слою и отличной адгезии к основанию, при работе с рулонной черепицей не требуется применение подкладочных ковров. Подобно хорошей декоративной гидроизоляции, Рулонная черепица ТЕХНОНИКОЛЬ сохраняет яркость цвета в течение всего срока эксплуатации, служит более 20 лет, защищает от шума во время дождя, препятствует лавинообразному сходу снега.
Мнение
Алексей Воробьёв, федеральный технический специалист направления «Материалы для малоэтажного строительства» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ:
– Уверен, что сегодня скорость, высокое качество и доступная цена стали основными конкурентными преимуществами в стройиндустрии. С появлением новых технологий нет смысла тратить силы и средства на дорогостоящие решения, требующие ресурсов и высокого уровня квалификации, в том числе при использовании кровельных материалов в загородном домостроении.