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.
Работать в единой системе
Новая система ведения госреестра недвижимости существенно облегчила и упростила работу кадастровых специалистов.
В конце 2020 года все российские регионы завершили объединение Единого государственного реестра прав (ЕГРП) и Государственного кадастра недвижимости (ГКН) в единый информационный госресурс (ФГИС ЕГРН). Процесс слияния баз, создание и настройка новой платформы заняли срок более трех лет, но теперь Россия имеет современный высокотехнологичный цифровой сервис, необходимый всем участникам рынка недвижимости, профильным ведомствам да и обычным гражданам.
В том числе ФГИС ЕГРН облегчил работу специалистам кадастра. По словам президента Ассоциации саморегулируемая организация «Балтийское объединение кадастровых инженеров» Александра Желнина, ранее для получения сведений о правах на уже учтенный объект недвижимости, незарегистрированный в Росреестре, приходилось обращаться в государственный фонд данных. Это занимало время, необходимо было заполнить серьезное количество различных бумаг. Теперь же, с запуском ФГИС ЕГРН, кадастровый инженер может заказать выписку из ЕГРН онлайн и оперативно получить всю необходимую информацию. Для этого достаточно авторизоваться в системе. Поиск сведений об объектах недвижимости происходит автоматически по адресу или кадастровому номеру.
«Портал ФГИС ЕГРН полностью отвечает растущим запросам отраслевых специалистов и общества на получение государственных услуг в электронном виде. Скорость и качество работы системы выводят на новый уровень регистрацию сделок с недвижимостью», — подчеркнул Александр Желнин.
Работа с ФГИС ЕГРН, внедрение технологии информационного моделирования в строительстве позволит в большей степени автоматизировать процесс регистрации прав собственности вновь построенных объектов уже на этапе межведомственного документооборота между Минстроем и Росреестром, уверен генеральный директор компании «Кредо-Диалог» Аркадий Калинин. «Уже сегодня при формировании информационных моделей объектов капитального строительства возможно включать в них информацию, необходимую для регистрации права собственности. Причем многие характеристики объекта могут входить в файлы взаимодействия по умолчанию и безошибочно, исключая "человеческий фактор"», — добавил он.
По мнению ведущего специалиста отдела обслуживания клиентов, эксперта компании «ТехноКад» Натальи Левиной, завершившийся в 2020 году переход на ФГИС ЕГРН, а также программа цифровой трансформации Росреестра на 2021–2023 годы, несомненно, стимулируют востребованность электронных услуг, следовательно, расширят области применения специализированных программных продуктов. К одной из наиболее перспективных областей можно отнести сервисы по регистрации сделок и обременений в электронном виде, программы для подготовки результатов комплексных кадастровых работ и графических описаний зон с особыми условиями использования в рамках активного наполнения ЕГРН соответствующими сведениями.
«Безусловно, ключевой тренд кадастровой сферы — цифровизация и перевод взаимодействия в онлайн-формат. В этих условиях невозможно представить работу кадастрового инженера без применения специализированных программных средств. В настоящее время существуют программные продукты, целью которых является автоматизация процессов на всех этапах производства кадастровых работ — от запроса исходных данных до получения результата в виде выписки из ЕГРН. Однако в оказании заказчикам высококачественных услуг немаловажное значение должно отводиться не только подготовке документов, но и возможностям комплексного сопровождения», — резюмирует эксперт.
Мнение
Наталья Левина, ведущий специалист отдела обслуживания клиентов, эксперт компании «ТехноКад»:
- Ключевым фактором при выборе софта для кадастровых работ становится спектр задач, который охватывает функционал. Оптимальный набор инструментов и сервисов позволит не прибегать к использованию дополнительного софта и сократит издержки. В условиях постоянных дедлайнов особое значение имеет скорость освоения программы и наличие экспертной технической поддержки. Все эти аспекты заложены в основе системы «ТехноКад-Экспресс». Программа позволяет создавать все виды кадастровых документов и заявлений, учитывает технологию работ специалиста, а интегрированные сервисы позволяют взаимодействовать с заказчиком и Росреестром удаленно. Несмотря на уникальность и сложность ситуации в 2020 году, сервис удаленного подписания и программный комплекс «ТехноКад-Экспресс» позволили кадастровым инженерам продолжить работу и открыли новые перспективы в части регистрации прав.
Первый маркетплейс для металлообработки — Metal Processing Hub
Первая в России онлайн-платформа в сфере металлообработки Metal Processing Hub (MPH) компании «Северсталь» переходит на новый этап развития. Проект доказал свою эффективность и полезность. В течение 2021 года планируется сформировать профессиональную команду проекта, нарастить сеть партнеров и создать на базе электронной площадки полноценный бизнес.
Проект запущен в середине июня 2020 года в пилотном режиме. Работающая на принципах маркетплейса платформа близка к популярным сервисам YouDo или Profi, предназначенным в большей степени для частных лиц или ИП. Идея проекта Metal Processing Hub — перенести в сферу B2B эффективный и удобный пользовательский опыт, который хорошо знаком многим в B2C.
Платформа MPH создана для конечных потребителей изделий из металлопроката. Это место встречи заказчиков и исполнителей. На этапе пилота MPH работала с компаниями-исполнителями в периметре «Северстали», но, как только стало понятно, что спрос на услуги велик, к платформе начали также подключать сторонних исполнителей — после прохождения необходимого аудита, а также проверки на техническую вооруженность,
По словам Ивана Антимонова, соруководителя проекта, за первые полгода работы платформы получены запросы из всех областей, в которых требуется металл, — от энергетических и машиностроительных компаний, производителей бытовых приборов до компаний, связанных с атомной промышленностью, с оборонным комплексом. Много заявок было на типовые здания из металлопрофиля.
Промежуточные итоги
Платформе Metal Processing Hub исполнилось полгода. За это время на электронной площадке размещено около 400 запросов на сумму примерно 3,5 млрд рублей. Число запросов на подключение от компаний — исполнителей заказов превысило три десятка.
18 февраля в ходе вебинара «Цифровая платформа Metal Processing Hub» руководители проекта детально расскажут о первых результатах работы проекта, текущем статусе и дальнейших планах по развитию платформы, разберут реальные кейсы, объяснят, как повысить эффективность своего предприятия, став партнером «Северстали».
Право выбора
Электронные площадки в любой сфере позволяют и заказчикам и подрядчикам выбирать контрагентов. По словам Евгения Полякова, соруководителя проекта, для успешного развития проекта важно создавать ценность для всех участников платформы. «Интерес заказчика в работе с Metal Processing Hub — быстро найти исполнителя, получить коммерческое предложение и выполненный заказ в установленные сроки; интерес исполнителя (в основном среднего рыночного игрока) — увеличить количество релевантных для него заказов, загрузить свои производственные мощности, увеличить прибыль своего предприятия. Для тех и других мы — хороший канал решения вопросов, возможность сократить затраты как временные, так и финансовые, на поиск заказов, с одной стороны, и исполнителей, с другой стороны», — пояснил он.
Любой заказ при поступлении обрабатывается, затем направляется к возможным исполнителям. Если между платформой, заказчиком и исполнителем заключено коммерческое соглашение, платформа для обеих сторон выступает гарантом сделки. Формальные процедуры сведены до минимума. Чтобы присутствовать на платформе, надо подписать только рамочное соглашение. Договор подписывается один раз, потом все заказы оформляются как спецификации по этому договору.
Сейчас, отметил Поляков, на платформе присутствует с десяток внешних компаний-исполнителей, и их количество растет. Чем больше подрядчиков на платформе, тем быстрее исполняются заказы.
«Кроме того, что исполнитель, присоединившийся к платформе, не ищет заказчиков, он не тратит время на обработку входящих заявок. Наша задача — квалифицировать реальные заявки, отсеять фиктивные, направить заказы наиболее подходящему исполнителю. Экономя время и средства на поиске и обработке заказов, более полно загружая производственные мощности, исполнители получают дополнительную прибыль», — рассуждает Поляков.
Движение вперед
Как рассказал Антимонов, ближайшая цель — увеличить число исполнителей до 30–40, в перспективе — до нескольких сотен. Соответственно, надо увеличить штат сотрудников платформы для работы с заявками и с исполнителями.
«К концу года рынку будет предложена полноценная платформа с большим количеством исполнителей и пакетом сервисов, обеспечивающим удобство размещения заявок», — утверждает Антимонов.
По его словам, ключевые вопросы, связанные с контролем исполнения и качества работ, отгрузками, налоговым законодательством и юридическими вопросами, уже проработаны. Есть понимание, как контролировать процесс, как организовать логистику.
Также в планах создать личные кабинеты для заказчиков и исполнителей, чтобы отслеживать ход исполнения заказа, просматривать внутренние рейтинги исполнителей и получать обратную связь.
Пока в России у маркетплейса MPH нет конкурентов — металлургические предприятия заняты в первую очередь диджитализацией собственных производственных процессов. Например, Новолипецкий металлургический комбинат запустил в работу комплекс решений по планированию производства, где заказчики через личный кабинет смогут отслеживать исполнение заказа, а НЛМК — грамотно планировать это исполнение.
В сентябре 2020 года в России начала разворачиваться платформа для цифровизации всей промышленности страны. Платформа ИНКОНА объединяет информацию по управлению персоналом, технической информацией, качеством, функцией интегрированной логистической поддержки. По расчетам Союза отечественных товаропроизводителей, внедрение платформы позволит обеспечить прирост ВВП в сфере промышленности на 3,7%.
Мнение
Антон Сазонов, управляющий ООО ИНТЕК-М: — В сети Интернет создано много сервисов для кооперации машиностроительных предприятий. В основном они за определенную плату сводят заказчика и подрядчика, но не несут никакой ответственности за эти альянсы. В отличие от таких площадок платформа Metal Processing Hub выступает сервис-гарантом и для заказчика, и для подрядчика. Заказчику гарантирует качественное и в срок исполнение заказа, исполнителю — своевременную оплату.
На платформе мы выступаем как подрядчики. Как любая компания, мы всегда в поисках новых каналов продаж. Поскольку «Северсталь», прежде чем допустить заказчика на площадку, проводит аудит, мы уверены в платежеспособности заказчиков и «реальности» размещения заказа. Кроме того, специалисты платформы подбирают для нас заказы согласно нашим техническим возможностям. Таким образом, мы экономим время на поиске новых заказов.
Как правило, крупные заказчики не работают с небольшими компаниями, сомневаясь в их способности осилить заказ вовремя и в полном объеме. Но на Metal Processing Hub малые компании могут получать заказы от крупных.