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.
ПЕНОПЛЭКС®: оптимальный утеплитель при повышенной влажности
Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® успешно применяется для защиты от потерь тепловой энергии в нижней части зданий и сооружений, где экструзионный пенополистирол является, по сути, безальтернативным материалом среди всех широко распространенных утеплителей.
Цоколь многоквартирного дома в Челябинске на ул. Ижевской, 56 защищен от потерь тепла с помощью теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС®. Из всех ходовых теплоизоляционных материалов только экструзионный пенополистирол, из которого изготовлены плиты ПЕНОПЛЭКС®, способен предоставить надежную теплозащиту строительным конструкциям в нижней части зданий и сооружений. Это объясняется высокой влагостойкостью материала — водопоглощение теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС® не превышает 0,5% по объему. Данная характеристика не присуща ни минеральной вате, ни беспрессовому пенополистиролу (ПСБ). Эти материалы имеют, соответственно, волокнистую и зернистую структуру, и вода легко проникает в пространство между волокнами минваты и зернами ПСБ. Закрытая мелкоячеистая структура ПЕНОПЛЭКС® этого не позволяет.
Минвата и ПСБ (который в разговорной речи еще называют пенопластом) не могут надежно защитить цоколь здания, поскольку эта конструкция подвергается рискам повышенного увлажнения. Перечислим основные факторы риска:
— капиллярное всасывание воды из грунта;
— впитывание влаги от снежного покрова зимой;
— длительное погружение конструкции в воду вследствие возможных подтоплений.
На качественном уровне обязательное применение материала с нулевым водопоглощением для теплозащиты цоколя очевидно. На количественном уровне это было доказано компанией «ПЕНОПЛЭКС» путем расчета приращения теплопроводности (т.е. ухудшения теплозащитных свойств) для различных утеплителей в условиях влажности. Расчеты были выполнены для трех видов самых распространенных утеплителей: минеральной ваты, пенопласта и экструзионного пенополистирола в пяти регионах страны (Москва, Санкт-Петербург, Краснодар, Екатеринбург, Новосибирск, Владивосток). Наиболее сильное увеличение теплопроводности получилось у ПСБ в Новосибирске — на 13,48%. У минеральной ваты наибольший показатель максимального приращения теплопроводности составил 4,4% в этом же регионе.
Подробнее результаты данной исследовательской работы представлены в СТО 54349294-001-2015 «Стандарт организации по применению ПЕНОПЛЭКС® в ограждающих конструкциях первых и цокольных этажей». Документ разработан силами компании совместно с НИИ Строительной физики РААСН, его может скачать с нашего сайта любой желающий.
Следует отметить, что теплозащитные свойства экструзионного пенополистирола лучше, чем у упомянутых утеплителей и в обычных условиях без повышенной влажности. ПЕНОПЛЭКС® имеет более низкий коэффициент теплопроводности — максимум 0,034 Вт/м∙°С. В числе его преимуществ перед другими теплоизоляционными материалами также можно отметить более высокую прочность на сжатие, экологическую безопасность, биостойкость, долговечность, удобство и всепогодность монтажа.
Масштабируя бизнес
Бум жилищного строительства, который происходит сейчас в крупных мегаполисах, стимулирует развитие строительных организаций и предприятий, участвующих в монолитном строительстве. Появилось огромное количество компаний, предоставляющих в аренду опалубочное оборудование. Как застройщику выбрать себе партнера?
Очевидно, что необходимо работать с надежной компанией, которая обладает большим арендным парком, позволяющим обеспечить всем необходимым оборудованием строительный объект. Обязательное условие — чтобы в опалубочной компании работали профессиональные инженеры-проектировщики, чтобы проект использования опалубки был грамотным и оптимальным. Ну и, конечно, нужно быть уверенным в партнере — недопустимы срывы сроков поставок и предоставление оборудования ненадлежащего качества.
Идеальный выбор в таком случае — это группа компаний «Формат». Она основана настоящими профессионалами, специалистами-строителями, понимающими все технологические процессы монолитного домостроения. Компания не стоит на месте, быстро развивается и ориентируется не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Постоянно расширяющийся арендный парк позволяет обеспечивать необходимым оборудованием не только типовые проекты застройки жилых домов.
Рост количества жилых комплексов неизбежно приводит к необходимости строительства школ, больниц, торговых центров и офисных зданий, а все такие объекты предполагают сложные индивидуальные проекты, возведение больших нестандартных перекрытий. В таких случаях партнером застройщика не может быть обычная опалубочная компания. Нужно обращаться к лидерам рынка, к тем, кто специализируется на высотной опалубке, имеет значительный объем оборудования и способен рассчитать и воплотить в жизнь сложный проект.
В Санкт-Петербурге к таким организациям относится и группа компаний «Формат». В ее «портфеле» школы, больницы, торговые комплексы. Кроме того, есть и богатый опыт в строительстве промышленных объектов — заводов, цехов, шахт, очистных сооружений.
Крупные строительные компании, такие как ЛСР, «Аквилон», Setl Group, ЦДС, Группа Эталон и другие, выбирают «Формат» в качестве партнера по аренде опалубки потому, что ценят скорость принятия квалифицированных решений, высокий уровень сервиса, отлаженные процессы взаимодействия, профессионализм сотрудников и руководства. Безусловно, важен и тот факт, что грамотно составленные проекты, оптимальные графики поставок и гибкое ценообразование позволяют экономить значительные средства.
Партнеры ГК «Формат» всегда обеспечены необходимым техническим сопровождением, каким бы сложным и масштабным ни был строительный проект. Поэтому такое партнерство продолжается из года в год.
8 (812) 495-48-51
www.format.rent
info@gkformat.ru
