ТИМатические метаморфозы
Технологии информационного моделирования продолжают внедряться в проектирование, строительство и другие смежные отрасли. Однако есть определенные сложности в регуляции и стандартизации ТИМ, считают эксперты, что замедляет их более широкое проникновение и использование.
С 1 июля 2024 года все новые проекты в жилищном строительстве, реализуемые по 214-ФЗ, будут обязаны исполняться с использованием технологий информационного моделирования. С 1 января следующего года это же требование будет распространяться на все остальные девелоперские проекты. В целом, по мнению участников рынка, внедрение ТИМ (BIM) в проектную, строительную и другие отрасли растет. Многие заказчики и исполнители понимают значимость информационного моделирования в решении множества задач. Тем не менее, полагают эксперты, есть и сложности. Они связаны с противоречивым нормотворчеством, отсутствием ряда единых правил и стандартизации ТИМ.
На пути к национальным стандартам
По словам заместителя генерального директора АО «СиСофт Девелопмент» по науке Михаила Бочарова, сейчас правительство, профильные министерства, технические комитеты и отраслевые ассоциации активно работают над созданием стандартов для российских технологий информационного моделирования. «Основой остается Градостроительный кодекс РФ, но есть попытки исказить требования федерального закона и создать хаос в нормативном поле. И частично это удается. Амбициозные замыслы информационного моделирования включают и принципы управления данными, до сих пор не используемые в мировой практике. Что позволит в ближайшем будущем оптимизировать процессы взаимодействия, особенно на этапе эксплуатации объекта информационного моделирования, и обеспечивать процессы надежными данными информационной модели в машиночитаемых и машинопонимаемых форматах. Это длинный путь, но мы его пройдем быстро. Нам оказали неоценимую помощь западные вендоры, добровольно «отчистив» наш рынок от своего ПО, но пока оставив навязанные стандарты и форматы. Поэтому нам необходим, в частности, национальный формат хранения, передачи и управления данными ИМ, так как зарубежные форматы не отвечают сегодняшним российским отраслевым реалиям», — отмечает эксперт.
За последний год, подчеркивает Михаил Бочаров, развитие российских ТИМ и степень их внедрения вышли на новый уровень. Многие компании оценили преимущества отечественных разработок, а также осознали риски, которые несет дальнейшее использование импортного ПО. Полное понимание того, как работают ТИМ, есть у специалистов, работающих в сфере промышленного строительства, а также у крупных девелоперов, часть которых уже использует ТИМ на этапе строительства. Безусловно, понимание значимости и перспектив ТИМ имеется и у государства. Регионы-драйверы сейчас создают собственные проекты, направленные на внедрение российских технологий информационного моделирования, а также их популяризацию.
Схожие выводы делает и первый заместитель генерального директора АО «Управление строительства № 30» Павел Мирошниченко: «Говоря о внедрении ТИМ-технологий, я для себя провожу следующую аналогию: вспомните первую презентацию сотни одновременно включенных ламп Эдисона в конце ХIX века в Нью-Джерси. Газеты тогда раскритиковали проект — мол, дорого, сложно в изготовлении, нереалистично в повседневной жизни и так далее. При этом от газовых фонарей все же начали быстро избавляться, и электрические лампочки стали обыденностью. Так же — и с ТИМ, и с любой другой технологией. Сначала трудно, затем ахаем: как без этого обходились прежде? Не скажу, что сегодня внедрение технологий информационного моделирования переживает какой-то бум, и это, безусловно, не дань мировым трендам, а все же жизненная необходимость, к которой закономерно подошла наша строительная отрасль».
Цифровизация, добавляет Павел Мирошниченко, это уже не туманное будущее, а вчерашний и сегодняшний день. Поэтому BIM-технологии стали если не обыденностью, то, во всяком случае, понятным и принятым в работу аспектом нашей деятельности. «Уверен, что их внедрение в рутинные процессы происходило бы на порядок быстрее, если бы не история с санкциями и прочими разрывами деловых связей с нашими так называемыми партнерами. Не секрет, что раньше мы оперировали их программными продуктами при построении информационных моделей. Увы, по объективным причинам мы их лишились. И здесь я нахожу весомые плюсы: наши отечественные разработчики начали создавать вполне приемлемые аналоги — не хуже, а зачастую и где-то лучше западных», — констатировал он.
Внедрение технологий информационного моделирования в строительство набирает обороты, считает генеральный директор ООО «БИМПРО» Анна Николаева. Важным шагом стало введение обязательного ТИМ для бюджетных объектов и ожидаемое введение обязательного ТИМ для застройщиков этим летом. Эти государственные меры создали, с одной стороны, хаос в индустрии, особенно у тех, кто ранее не слышал про ТИМ и BIM, с другой стороны, стали мощным импульсом в понимании, что цифровизация процессов неизбежна, и обратной дороги не будет.
«Мы видим на рынке серьезные изменения в части требований застройщиков/заказчиков — в технических заданиях появились ссылки на дополнительные нормативы или непосредственно требования к информационным моделям. Но, к сожалению, нарастает все бо́льший разрыв между пониманием целей и эффектов внедрения BIM, использованием информационных моделей у профессионального практикующего сообщества (застройщики, проектировщики) и государственным регулированием этих процессов. И там, где модели должны помогать и повышать эффективность, данные модели становятся обузой как для исполнителей, так и для принимающих сторон, а впоследствии ложатся в стол», — подчеркивает Анна Николаева.
На наш взгляд, темпы внедрения ТИМ-технологий снизились, полагает старший партнер, технический директор ООО «ПСС» Константин Биктимиров, особенно в проектировании. Тем не менее тренд на внедрение технологий информационного моделирования остается. Ощущается рост использования отечественных решений для ТИМ, особенно в части Сред общих данных (СОД), проверки информационных моделей, выгрузки физических объемов работ и материалов из модели. В этих областях отечественные решения ТИМ нарастили функционал, что очень радует.
«В части выстраивания стратегии перехода к ТИМ за последние два года подход не изменился. Есть определенные методики, при которых сначала формируются цели цифровизации проектной или строительной фирмы и задачи, которые надо реализовать, и исходя из целей и задач прорабатывается стратегия внедрения ТИМ-технологий. В последние два года одним из основных факторов внедрения стали требования государственных органов, но этот фактор пока не до конца формализован. Это накладывает свой отпечаток, так как наши заказчики очень часто запрашивают пояснения ТИМ-технологий с точки зрения регулятора», — отмечает эксперт.
По словам руководителя департамента информационного моделирования и автоматизации WE-ON GROUP Алексея Бабинова, внедрение технологий проходит посредством появления дополнительных требований к участникам процессов. Такие требования сейчас уже присутствуют практически у каждого крупного девелопера Москвы и у многих продвинутых девелоперах в регионах. «Государство также готовит свои собственные требования к цифровым информационным моделям, но, к сожалению, государственные стандарты по БИМ/ТИМ/ЦИМ в данный момент все еще уступают по проработке и практичности тому, что уже есть у частного бизнеса. Государству такая стандартизация в первую очередь нужна для применения цифровых информационных моделей в госзаказах. Текущая ситуация с существующими стандартами, например с СП-333, не позволяет применять эти требования на практике из-за сильного методологического уклона данных документов, а также перегруза их второстепенными задачами, которые на данном этапе цифровизации не представляется возможным выполнить, используя текущий технологический потенциал существующего программного обеспечения».
Мы будем говорить о нашей отрасли и инженерных изысканиях, продолжает тему технологий информационного моделирования генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник: «Я бы разделил их на два направления — это геодезические и геологические изыскания. С геодезическими изысканиями все обстоит неплохо, есть понимание у всех представителей отрасли, что входит в ТИМ по "геодезии", к тому же есть большое количество инструментов для работы с данными. Эта сфера показала стремительный рост в последнее время, в частности развитие БПЛА и система сканирования позволяют получать большое количество качественных данных (цифровые модели местности, рельефа, мониторинг и др). В части геологических изысканий все обстоит намного хуже. На сегодняшний день нет единого стандарта к цифровым данным по геологии, однако за последние два-три года в этом направлении развитие идет, в том числе и в части инструментов (специализированное ПО). В частности, на региональном уровне в Санкт-Петербурге и Москве создаются 3D-модели подземного пространства. Пока ни у геологов, ни у чиновников нет четкого представления, в каком формате или виде должны быть представлены цифровые данные в части геологических изысканий. Необходимо выработать единый стандарт по представлению цифровых данных геологических изысканий, с тем чтобы эти модели можно было использовать в проектировании и эксплуатации объектов», — считает он.
Оптимальный подбор
Очень важно, полагают эксперты, компаниям, внедряющим ТИМ, подобрать их наиболее оптимальный вариант. По мнению коммерческого директора компании «Ингипро» Вадима Пронина, этап выбора информационных систем является ключевым при переходе к оптимальному набору ТИМ-инструментов для предприятия. «Правильно организованный выбор позволит значительно упростить последующее внедрение информационной системы (ИС) и повысит эффективность ее использования. Сложности, с которыми можно столкнуться, связаны с недостаточно эффективным подходом к организации процесса выбора будущих информационных систем. Часто встречаются следующие ошибки: процесс выбора ИС и их сравнения не выделяют в отдельный вид деятельности, не выделяют команду выбора, работа ведется по “остаточному принципу”; сравниваются функции систем, часто в виде таблиц, без привязки к задачам, которые эти системы должны решать. Кроме того, бывает, что задачи для информационных систем не формулируются явно, а также не проводится полноценное тестирование выбранных систем на реальных проектах», — полагает он.
Самое первое, важное и основное в начале работы с ТИМ, считает Павел Мирошниченко, это четко обозначить цели и задачи нашей будущей информационной модели, а их устанавливает заказчик. Будет это 3D-BIM — трехмерная пространственная модель объекта, которая включает в себя, кроме комплекса всевозможных чертежей, информацию об инженерно-геологических изысканиях, безопасности и обеспечении строительства, в этом случае работают одни специалисты, если заказчик хочет видеть 4D-BIM (ко всему вышеперечисленному добавляется, скажем, временное планирование) — привлекаются другие специалисты; если интересна 5D-BIM (учет финансовых затрат), то закономерно нужны экономисты в команде и т. д. Поэтому, рекомендует он, начинать надо все же с первой модели — 3D, освоить ее и постепенно наращивать информативность по мере обучения сотрудников.
«Выстраивать переход к оптимальному набору ТИМ нужно со стандартизации данных ИГИ. Должен быть единый для всех формат, чтобы независимо от инструмента (ПО) получаемые в процессе изысканий данные могли быть использованы в любом случае, будь то предпроектная оценка геотехнических решений либо расчеты. На первых этапах будут ошибки в различных коллизиях и нестыковки данных, но по мере накопления опыта они будут устранены», — обращает внимание Николай Олейник.
Касаясь оптимального для работы набора ТИМ, рассказывает Михаил Бочаров, подход нашей компании заключается в формировании индивидуального предложения для каждого заказчика, который обращается к нам, на основе оценки структуры, ресурсов и целей его предприятия: «Общая схема в этой ситуации едва ли возможна. Но аудит, о котором говорилось выше, — первый и необходимый шаг, который нужно сделать до приобретения и внедрения нового продукта. Именно он поможет избежать ошибок, связанных, например, с необходимой, но не проведенной на момент внедрения оптимизацией бизнес-процессов, или с отсутствием нужного количества специалистов для работы с ПО и т. д».
В теории и практике
Опрошенные эксперты также считают важным уделять серьезное внимание подготовке кадров, которые будут работать с ТИМ. Молодые специалисты — выпускники вузов должны иметь, полагают они, не только теоретические знания, но и практические навыки работы с различными инструментами для моделирования данных. Соответственно, важно организовывать стажировки и практику для студентов в компаниях, которые уже успешно используют ТИМ в своей деятельности.
По словам главного инженера-технолога строительства компании «Айбим» Андрея Андреева, появление новых правил и изменений в законодательстве РФ требуют формирования новых компетенций в области ТИМ, особенно это касается государственных организаций. Речь идет не только о создании нового направления в вузах, но и о его полноценном развитии. Это позволит быстрее внедрять цифровые технологии, повысить уровень прикладных компетенций, практически применять ТИМ в строительстве и использовать новые подходы в области подготовки квалифицированных кадров.
«Кроме того, важно эффективно применять полученные компетенции с учетом специфики деятельности своих организаций (застройщиков, проектных институтов, строительных и эксплуатирующих организаций). Таким образом, создание специализированных факультетов в образовательных учреждениях и центров компетенций в области информационного моделирования обеспечит научный подход и придаст значительный импульс для повышения цифровой зрелости, а также поможет решить проблему с отсутствием квалифицированных кадров, что в итоге приведет к ускорению цифровой трансформации строительной отрасли», — уверен Андрей Андреев.
Михаил Бочаров отмечает, что, безусловно, объем материала по ТИМ в профильных образовательных учреждениях необходимо увеличивать. Подготовка специалистов, компетентных в работе с российским инженерным программным обеспечением, — не только вклад в развитие строительной отрасли, но и необходимый шаг в формировании технологического суверенитета страны. Сейчас сложилась уникальная ситуация, когда два эти направления развиваются синхронно. Задача науки сейчас — внести вклад в унификацию понятий, терминов, определений, а также в разработку методик для ТИМ-сферы, что ускорит не только внедрение данных технологий, но и формирование бесшовной экосистемы создания, обращения, управления и применения информационных моделей в России.
Современные образовательные программы по ТИМ, считает Анна Николаева, большей частью состоят из теории, которая не очень-то помогает в практической деятельности: «Считаю очень важным поднимать научное направление ”информационное моделирование в строительстве” на уровень полноценных исследований ввиду отсутствия таковых в достаточном объеме. Предположу, что даже обязательное внедрение ТИМ в России было бы порядком эффективнее, если бы оно было основано на результатах исследований, научной аналитике проблем и выдержках из опыта зарубежных стран».
Похоже думают и другие эксперты. «Конечно, абсолютно согласен, что в образовательных программах необходимо больше давать знаний по ТИМ, научная составляющая должна быть, но более прикладная. Использование технологий информационного моделирования должно пересекаться с разработкой собственных решений, программированием. Будущим специалистам необходимо выходить не просто с научными знаниями, а в первую очередь с практическими», — полагает Константин Биктимиров.
На сегодняшний день, отмечает Николай Олейник, во многие образовательные программы внедрены компетенции по ТИМ в виде отдельных дисциплин или практик: «На мой взгляд, относить информационное моделирование к научным направлениям не совсем корректно, здесь больше прикладные задачи исследования, а также кооперация с инновациями в ИТ-сфере».
В отдельном направлении по информационному моделированию есть один важный нюанс, считает Алексей Бабинов, который в данный момент уже начинает превращаться в определенного рода проблему. Заключается он в том, что очень велик соблазн начать выстраивать методологию исключительно вокруг процессов информационного моделирования, поскольку они достаточно понятны сами по себе, имеют заданные цели и способы их достижения, но такого рода методология очень быстро начинает отрываться от реальности и как будто даже забывать, для чего именно она создается. «Теряется принцип того, что это методология информационного моделирования в строительстве должна работать на нужды именно строительной отрасли, а не наоборот. Сейчас же все явственнее ощущается отрыв такого рода методологий от реальности, когда то, что в них постулируется и предлагается, все больше и больше оторвано от реальных задач в проектировании, строительстве, эксплуатации», — добавляет он.
По словам Павла Мирошниченко, отечественное образование в сфере строительной отрасли также трансформирует свои образовательные программы с учетом ветра ТИМ-перемен, в том числе во взаимодействии с бизнесом. В частности, наша компания активно сотрудничает с кафедрой «Строительство подземных сооружений и горных предприятий» НИТУ МИСИС. Вместе мы создали центр подготовки специалистов-проектировщиков, ознакомленных с инструментарием для комплексной цифровизации геологоразведки в стране и готовых выполнять сложные, даже уникальные задачи.
«А научное направление развития ТИМ уже есть: недавно создана ассоциация "Национальное объединение организаций в сфере технологий информационного моделирования" (НОТИМ), куда входят не только практикующие BIM-технологии застройщики, но и ученые, разработчики, инженеры. На этой площадке аккумулируются новинки и разработки, которые затем либо интегрируются в работу, либо уходят с рынка. Кроме того, в Москве традиционно проходит BIM-форум — главное научное и деловое событие, посвященное BIM-технологиям в проектировании и строительстве. Науку информационного моделирования пишем мы с вами даже в эту минуту», — резюмировал Павел Мирошниченко.
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.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.
Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.
Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.
Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.
Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.
Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.