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.
Новинка для защиты и гидроизоляции бетонных конструкций Mapelastic Chiaro
Как показывает практика эксплуатации инженерных бетонных сооружений и конструкций, в ряде случаев под влиянием физико-химического действия жидких и газовых сред бетон может подвергаться разрушению. Новый продукт Mapelastic Chiaro предназначен для вторичной защиты бетонных и железобетонных конструкций от агрессивных воздействий, а также гидроизоляции резервуаров, плавательных бассейнов и влажных помещений.
Коррозия бетона возникает в результате проникания агрессивного вещества в его толщу. Она особенно интенсивна при постоянной фильтрации такого вещества через трещины или поры бетона. К агрессивным воздействиям внешней среды чаще всего относят следующие: пресные и минерализованные воды, совместное действие воды и мороза, попеременное увлажнение и высушивание.
Вторичная защита бетона и железобетона
Вторичная защита строительных конструкций от коррозии и протечек реализуется после изготовления (возведения) конструкции и подразумевает устройство оклеечной, свободномонтируемой, обмазочной, металлической и прочих видов изоляции и других мер, исключающих или препятствующих прямому контакту агрессивной среды с материалом конструкций.
Вторичная защита применяется в случаях, если защита от коррозии не может быть обеспечена мерами первичной защиты и, как правило, требует ее периодического возобновления. Антикоррозийные покрытия можно применять везде, где существует подобная необходимость для бетона. При выборе защитных средств следует учитывать особенности воздействия среды, возможные физические и химические воздействия.
Виды гидроизоляционных материалов
Современный рынок гидроизоляционных материалов предлагает широкий спектр составов для защиты бетона, при этом каждый материал выполняет определенную функцию. Обмазочная гидроизоляция применяется для гидроизоляции бетонных, железо-, пено-, газобетонных, а также кирпичных конструкций.
Гидроизоляционные составы производятся в двух вариантах: жесткая цементная гидроизоляция (сухая смесь) и гибкая полимерцементная гидроизоляция с двухкомпонентным составом: сухой смесью и водной дисперсией полимера. Полимерцементная гидроизоляция применяется для гидроизоляции сооружений с повышенным трещинообразованием, подвергающихся температурным и механическим деформациям, осадке и вибрациям.
Преимущества Mapelastic Chiaro
Двухкомпонентный цементно-полимерный состав для вторичной защиты от атмосферных и химически агрессивных воздействий, а также гидроизоляции бетонных и железобетонных конструкций Mapelastic Chiaro сохраняет эластичность при низких отрицательных температурах; защищает бетонные поверхности от проникновения углекислого газа CO2; обладает устойчивостью к воздействию УФ-лучей. Слой Mapelastic Chiaro толщиной 2,5 мм эквивалентен 30 мм защитного слоя бетона по устойчивости к агрессивному воздействию хлоридов (В/Ц 0,45). Материал можно применять на существующих покрытиях, а также в системе с покрытиями из керамической плитки, мозаики, керамогранита и натурального камня.
Эластичное покрытие светло-серого цвета Mapelastic Chiaro сохраняет трещиностойкость при отрицательных температурах. Светло-серый цвет позволяет использовать Mapelastic Chiaro не только как защиту, но и как декоративный финишный слой. Область применения материала — вторичная защита бетонных и железобетонных конструкций от агрессивных воздействий, а также гидроизоляция резервуаров, плавательных бассейнов и влажных помещений. Фасовка состава: компонент А (сухая смесь) — 24 кг, компонент B (водная дисперсия полимера) — 8 кг. Материал сертифицирован — сертификат СЕ в соответствии с EN 1504-2 и EN 14891.
Опыт применения
Новый состав производителя MAPEI применялся для вторичной защиты бетонной поверхности путепровода по трассе М7 в Республике Чувашия. Благодаря высокому содержанию качественных синтетических смол нанесенный слой Mapelastic Chiaro остается постоянно эластичным при любых условиях окружающей среды, устойчивым к химическому воздействию антиобледенительных солей, сульфатов, хлоридов и углекислого газа, а также обладает высокой адгезией к бетону. Таким образом, конструкции, защищенные с помощью Mapelastic Chiaro, имеют увеличенный срок эксплуатации даже в районах с высоким содержанием солей в атмосфере или в промышленных районах с сильно загрязненным воздухом. Материал выпускается на заводе MAPEI в Ступино, Московская область.
АО «МАПЕИ»
115114, Россия, Москва, Дербеневская наб., 7, корп. 4, этаж 3
Тел.: +7 (495) 258-5520
Будьте в курсе последних новинок и трендов,
подписывайтесь на наши официальные группы
в социальных сетях!
https://www.instagram.com/mapeirussia/
https://www.youtube.com/channel/UCEOTew5627DY6d5xhZl0Mvg
https://www.facebook.com/MapeiRussia
Как из старого чердака сделать уютную мансарду?
Если вы мечтаете увеличить жилую площадь в доме, чтобы сделать гостевую спальню, детскую, кабинет или место для творчества, тогда пора выбросить ненужные вещи с чердака и заняться его ремонтом. Чердак идеально подойдёт для обустройства нового помещения и осуществления ваших дизайнерских фантазий. Во время переделки важно предусмотреть лестницу, организовать вентиляцию, позаботиться о подведении необходимых коммуникаций и, самое главное, о грамотном утеплении.
При трансформации чердака важно правильно подобрать теплоизоляционный материал, который защитит от теплопотерь и обеспечит хорошую шумоизоляцию. Не менее актуальное условие — создание оптимального микроклимата в помещении. «Кровельный пирог» должен сохранять паропроницаемость строительных конструкций, чтобы защитить от появления конденсата, из-за которого образуется грибок и плесень. Обязательно предусмотрите гидроизоляционный и пароизоляционный слои, а оптимальным вариантом для утепления станет теплоизоляция из каменной ваты: лёгкий материал, который не создаёт большую нагрузку, пожаробезопасный, паропроницаемый и экологичный. Однако мало просто утеплить крышу и положить толстый слой изоляции. В процессе монтажа может быть допущено множество ошибок, которые снижают эффективность утепления и увеличивают тепловые потери дома.
Разобраться во всех нюансах утепления мансарды поможет «Каталог решений для капитального ремонта частного дома и квартиры», созданный специалистами компании ROCKWOOL. В нем можно найти ответы на самые часто задаваемые вопросы по выбору толщины теплоизоляционного слоя и использованию плит из каменной ваты в различных конструкциях: скатные кровли, перекрытия, стены, фасад и трубопроводы. Изучив схемы монтажа, можно самостоятельно провести необходимые ремонтные работы или проконтролировать работу строительной бригады.
«Важно отметить, что мансарда увеличит нагрузку на дом, поэтому посмотрите состояние стропильной системы. В некоторых случаях, может потребоваться усиление конструкции. Требуемая толщина теплоизоляционного слоя подбирается исходя их нормативов по сопротивлению теплопередачи ограждающих конструкций для конкретного региона. Минимальный показатель для северных регионов — 250 мм, для центрального — 200 мм, а для южных областей — от 150 мм. При выполнении работ по утеплению рекомендуется минимизировать количество слоев утеплителя. Во-первых, так повышается скорость работы и снижается количество отходов из-за подрезки утеплителя при выполнении разбежки. Во-вторых, утеплитель толщиной 100 мм и более в меньшей степени склонен к прогибам, чем толщина 50 мм, за счет чего более надежно удерживается в каркасе, что важно при монтаже на вертикальные и наклонные поверхности. В-третьих, минимизация слоёв обходится в итоге дешевле», — комментирует Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик компании ROCKWOOL.
Качественные материалы вкупе с соблюдением технологии укладки — гарантия длительного срока службы крыши без «плачущих» стен, плесени и грибка. В правильно утеплённой мансарде будет создан комфортный микроклимат, и не потребуется зимой повышать мощность обогрева, а летом расходовать энергию на кондиционирование.
Скачайте «Каталог решений для капитального ремонта частного дома и квартиры» от ROCKWOOL или получите консультацию специалистов перейдя по ссылке.