Тепло для Петербурга: как цифровые решения помогают модернизировать городскую энергосистему
Обеспечение надежного теплоснабжения в условиях мегаполиса — задача колоссальной сложности. Перед энергетиками стоят амбициозные цели: апгрейд устаревших фондов, переход на экологичные виды топлива и — что особенно актуально — импортозамещение в сфере критически важного программного обеспечения.
Уже сегодня российские компании, отвечающие за теплопотребление, активно используют передовые методы для диагностики и обслуживания сетей — дроны и роботы. Осваивают 3D-печать запчастей для замены недоступных импортных компонентов, разрабатывают собственные инновационные продукты.
Реконструкция тысяч километров сетей и автоматизация котельных (перевод на безлюдный режим и погодозависимое регулирование для точной подачи тепла и экономии ресурсов), по мнению экспертов, требуют современных эффективных подходов к планированию и внедрения цифровых инструментов.
Например, акционерное общество «Топливно-энергетический комплекс Санкт-Петербурга» (АО «ТЭК СПб») — одна из ведущих компаний Северо-Запада, обеспечивающая теплом почти половину Петербурга (48% рынка), активно наращивает усилия в области модернизации и переоборудования производств, осваивает новые технологии в содружестве с отечественными разработчиками. Это позволяет предприятию успешно конкурировать на рынке.
Инновации в действии
Одним из ключевых направлений модернизации стала оптимизация проектной деятельности. После тщательного анализа отечественного рынка программного обеспечения в этой сфере АО «ТЭК СПб» был выбран российский комплекс для информационного моделирования (BIM) — Model Studio CS от компании «СиСофт Девелопмент» — разработчика ПО для автоматизации проектных работ и бизнес-процессов на основе технологии информационного моделирования (ТИМ).
Как известно, в состав Model Studio CS входят ряд программных модулей, которые можно применять комплексно или по отдельности в зависимости от задач автоматизированного проектирования конкретных объектов. Специалисты «ТЭК СПб» выполнили первый пилотный проект в этой технологии и остались довольны его результатом.
Испытательным полигоном для новой ТИМ-платформы стала реконструкция центрального теплового пункта (ЦТП). В качестве инструмента управления 3D-проектом была применена база данных CADLib Проект. Это позволило одновременно работать в едином информационном пространстве как с самой комплексной трехмерной моделью проектируемого объекта, так и с документацией, спецификацией, календарным планом и другой необходимой информацией.
Проектировщики разных специальностей взаимодействовали между собой, используя специализированные модули для архитектурных и строительных решений, железобетонных конструкций, тепломеханического оборудования и трубопроводов, систем электроснабжения, вентиляции и кабельного хозяйства.
— Пилотный проект по реконструкции ЦТП доказал эффективность для задач ТЭК, — констатирует Надежда Евстигнеева, ведущий инженер отдела проектирования АО «ТЭК СПб». — Во-первых, это оптимизация процессов: значительно сократилось время согласований между смежными специалистами. Возможность параллельной работы команды в едином информационном пространстве положительно сказалась на эффективности координации. Во-вторых, встроенные инструменты поиска коллизий позволили находить и устранять противоречия в проекте на этапе разработки, а не на стройплощадке. И наконец автоматизация рутины значительно снизила трудозатраты на формирование документации и спецификаций.
По мнению специалиста, в целом централизованное управление изменениями во всех связанных разделах проекта повысило его качество. В ближайших планах — внедрение программного комплекса Model Studio CS в работу предприятия.
— Без высокотехнологичного подхода к проектированию сегодня невозможно эффективно решать задачи модернизации в таких ключевых отраслях экономики, как энергетика и строительство инфраструктуры, — подчеркнула Надежда Евстигнеева.
В условиях непрерывной деятельности
Успех пилотного проекта по реконструкции ЦТП — результат сотрудничества АО «ТЭК СПб» с петербургской компанией «Ромбит», специалисты которой обладают всей полнотой знаний по лицензированию и прайс-листу разработчика ПО.
Авторизованный партнер «СиСофт Девелопмент» осуществляет на территории Российской Федерации не только распространение комплексной системы информационного моделирования Model Studio CS для 3D-проектирования объектов промышленного и гражданского строительства, но и обеспечивает ее комплексное внедрение и техническую поддержку. Спектр услуг включает модификацию (локализацию, кастомизацию, доработку), реверсивный инжиниринг, настройку, конфигурирование, техническую поддержку и удовлетворение других потребностей, возникающих при внедрении отечественного программного продукта.
Опыт «Ромбит», накопленный командой за годы работы, особенно ценен в условиях импортозамещения, когда пользователи вынуждены переходить на отечественные цифровые инструменты, не останавливая производство. Специалисты компании выстраивают этот процесс максимально плавно, минимизируя сбои в текущей работе. IT-трансформация происходит практически в «фоновом» режиме, что критически важно в условиях непрерывной деятельности ТЭК.
Кадры для цифровой трансформации
Компания-интегратор не только предоставляет необходимые ресурсы, но и обучает специалистов эффективному использованию инструментов как в текущей работе, так и в перспективе развития.
Помощь в изучении и использовании Model Studio CS получают пользователи в различных областях деятельности: инженеры, бухгалтеры, снабженцы, руководители, секретари и другой персонал проектной организации.
Собственный учебный центр АО «ТЭК СПб» играет важнейшую роль в подготовке и переподготовке специалистов для цифровой трансформации. Только за прошлый год здесь прошли обучение более 150 сотрудников. Особый акцент делается на освоении нового отечественного ПО.
— Нам нужно научить коллег работать с новым программным обеспечением в связи с импортозамещением. В 2025 году мы планируем обучить уже 200–250 специалистов, — отметила Ольга Ситникова, заведующая учебным центром АО «ТЭК СПб».
В будущее — с ТИМ-технологиями
Российские предприятия продолжают работать в соответствии с национальными проектами и целями. Например АО «ТЭК СПб» до 2033 года планирует провести модернизацию сотен котельных и ЦТП, реконструировать и построить 4 тыс. км тепловых сетей, полностью уйти от использования мазута в качестве резервного топлива.
В современных условиях критически важны усилия научных, конструкторских и проектных подразделений по осуществлению новых разработок и их внедрению в области импортозамещения. Цифровые инструменты, такие как BIM-технологии, безусловно, становятся неотъемлемой частью этого пути, позволяя повышать эффективность, снижать издержки и обеспечивать надежное тепло для миллионов жителей города.
По мнению экспертов, освоение отечественных программных решений — важный шаг к технологической независимости и устойчивому развитию энергосистемы.
Требуется доработка
Внедрение ТИМ в изыскательскую деятельность, по мнению специалистов, требует не только адаптации существующих нормативных документов, но и разработки специализированных стандартов.
Технологии информационного моделирования активно внедряются в изыскательскую деятельность, позволяя повысить точность и эффективность реализации проектов. Благодаря ТИМ изыскания становятся более детализированными и информативными.
Вектор на цифровизацию
По словам генерального директора ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николая Олейника, ТИМ-визуализация существенно повышает эффективность работы с данными изысканий. Трехмерное представление геологических слоев, экологических факторов, а также цифровые модели местности позволяют быстрее принимать проектные решения. Интерактивные модели дают возможность анализировать различные сценарии освоения площадки, оценивать риски и оптимизировать проектные решения на ранних стадиях. «За последние два года спрос на ТИМ-модели изысканий вырос более чем в три раза. Около 50% наших заказчиков теперь требуют предоставления данных в формате информационных моделей. Особенно высокий интерес проявляют девелоперы крупных проектов и государственные заказчики. Мы прогнозируем дальнейший рост спроса, особенно в связи с постепенным переходом госзаказа на ТИМ-технологии», —добавляет он.
С данными выводами согласен и генеральный директор проектно-изыскательской компании «ЭПИР» Константин Бакиров. Все больше заказчиков, отмечает он, начинают понимать, что качественная цифровая модель участка — это инвестиция в успешную реализацию проекта. Особенно востребованы BIM-модели в следующих случаях: при реализации крупных инфраструктурных и промышленных проектов, в государственных закупках, где ТИМ становится обязательным требованием, при строительстве в сложных геологических условиях. «Если раньше инженерные изыскания предоставлялись в виде текстовых отчетов, таблиц и чертежей, то теперь заказчики все чаще запрашивают ТИМ-модель, содержащую пространственно привязанные геоданные, слои грунтов, гидрогеологические объекты, подземные коммуникации и т. д. С уверенностью можно сказать, что использование ТИМ-моделей инженерных изысканий неуклонно растет, особенно среди клиентов, ориентированных на современные технологии и комплексный подход к управлению проектами. Эта тенденция отражает общий вектор цифровизации строительной отрасли и стремление всех участников проекта к большей точности, наглядности и эффективности».
«На данный момент отмечаем очень высокую востребованность технологий информационного моделирования в инженерных изысканиях, в частности геодезических. Использование ТИМ-модели позволяет наглядно увидеть существующий рельеф местности, расположение зданий и инженерных сетей, выполнить оптимальную посадку зданий. Предварительное моделирование инженерных изысканий особенно актуально для местностей с характерно выраженным рельефом. Оптимальная посадка здания существенно оптимизирует затраты на реализацию проекта», — считает руководитель отдела генерального плана WE-ON Илья Самохвалов.
По словам руководителя отдела инженерных геологических изысканий ГК ОЛИМПРОЕКТ Ивана Якушева, ТИМ в инженерных изысканиях — тема сложная. Спрос на него есть, но чаще он продиктован недавно введенными нормативами, а не реальной необходимостью, особенно на госконтрактах. «Изыскательская отрасль к этому просто не готова: у большинства компаний нет подходящих инструментов, а трудозатраты остаются высокими. Конкретно наша компания прошла большой путь, прежде чем у нас появилась собственная система, которая позволяет собирать, обрабатывать и визуализировать данные в пригодной для передачи в проектные программные комплексы форме, но даже при этом все требует проверки и доработок вручную. Подавляющее большинство коллег-изыскателей, особенно в регионах, до сих пор работают в привычном режиме: отчеты, фото, PDF. Пока ТИМ-модель — это, скорее, дополнительная работа, чем реальный стандарт. При этом ее ценность часто недооценивают: заказчики не всегда понимают, что качественная модель стоит денег. Но тренд задан. Мы не ждем, когда ТИМ в изысканиях станет нормой, мы уже учимся работать в этом контексте, чтобы не догонять, а опережать».
Необходимы спецстандарты
В настоящее время российскими властями продолжается разработка правил и регламентов использования технологий информационного моделирования. По словам Николая Олейника, профессиональное сообщество поддерживает инициативы Минстроя России и Главгосэкспертизы о включении изысканий в состав информационной модели согласно Постановлению Правительства РФ № 614 от 17 мая 2024 года, а также разработку классификаторов, соответствующих видам изысканий, в рамках ГК «Цифровая экономика» и методических рекомендаций ФАУ «Главгосэкспертиза России» по представлению информационных моделей для экспертизы. Также представители отрасли считают важным развитие национальных стандартов и сводов правил, таких как ГОСТ Р 21.1101-2020 и ГОСТ Р 57563-2017, которые регулируют представление результатов инженерных изысканий в цифровом формате. Кроме того, изыскатели видят необходимость в общественном обсуждении СП «Требования к представлению геологических изысканий в BIM». Поддерживают внедрения стандартов обмена информацией между участниками ИМ, таких как IFC, а также открытых форматов обмена геоданными.
«На наш взгляд, для более эффективного применения ТИМ в изыскательской сфере необходимо разработать дополнительные отраслевые регламенты и стандарты, учитывающие аспекты их деятельности. Геология имеет уникальную структуру, в которой важны стратиграфия, лабораторные данные и прослеживаемость пластов, но сейчас нет единого стандарта для цифрового моделирования геологических тел в ТИМ. Экологические изыскания собирают множество точечных и распределенных данных, требующих систематизации, точной привязки и интеграции с результатами мониторинга. Унификация представления данных в этих областях повысит качество проектирования, упростит прохождение экспертизы, а также обеспечит возможность анализа и повторного использования информации на стадии эксплуатации объектов. Таким образом, создание специализированных стандартов для инженерных изысканий в рамках ТИМ является логичным и необходимым шагом на пути цифровой трансформации изыскательской отрасли», — считает Николай Олейник.
Мы также поддерживаем создание единых стандартов, продолжает тему Иван Якушев, но с четким разделением: геология и экология — разные дисциплины с разной ролью в проектировании. «Геология — это основа для расчета конструкций и фундаментов, а экология, за редкими исключениями, конструктив не затрагивает. Поэтому BIM для экологии — скорее, табличная модель с приоритетными индикаторами, локализованными под особенности конкретного региона. В то же время для геологии необходимо аккумулировать лабораторные и полевые данные в структурированную, проверяемую базу. Главное — не перегружать ее деталями, не несущими практической ценности, а фокусироваться на информации, пригодной для повторных расчетов и моделирования», — констатирует представитель ГК ОЛИМПРОЕКТ.
По словам Ильи Самохвалова, в сопроводительной документации к изысканиям хотелось бы видеть приложенными исходные модели xml. Это бы значительно повысило и качество, и оперативность работы с ТИМ-моделью инженерных изысканий. «Было бы здорово объединить некоторые изыскания или так же в объеме получать комбинированные изыскания, например геодезические объединить с геологическими или дендрологическими изысканиями. Это позволило бы наглядно, на ранних стадиях видеть существующее положение. Отображение существующих инженерных сетей, зданий и сооружений в ТИМ стало бы огромным приобретением на ранних этапах», — полагает он.
Подготовка 3D-моделей грунтов, отмечает Константин Бакиров, — важный этап в геотехническом моделировании, позволяющий визуализировать геологическое напластование, учитывать сложные пересечения слоев грунта, зоны ослабленных пород, карстовые полости, уровень и направление движения подземных вод. Это дает возможность заранее выявить потенциально проблемные зоны и снизить неопределенность в дальнейших инженерных расчетах. «Интеграция этих моделей в геотехническое 3D-моделирование существенно упрощает и ускоряет расчеты, обеспечивая более точную оценку взаимодействия системы “фундамент — основание”. Это особенно важно при проектировании, реконструкции, усилении зданий и сооружений, когда даже небольшие особенности грунтового основания могут существенно повлиять на поведение конструкции», — резюмирует глава ПИК «ЭПИР».
Использование ИИ на производствах минеральной изоляции
ТЕХНОНИКОЛЬ планирует создать цифрового двойника технологической линии для проведения экспериментов в виртуальной реальности, а также внедрять системы машинного зрения и анализа данных с помощью ИИ. В прошлом году вложения в цифровые проекты достигли 50 млн руб.
Совместно с Российским технологическим университетом МИРЭА ТЕХНОНИКОЛЬ начнет проект по использованию искусственного интеллекта для анализа данных, накопленных в системе управления и мониторинга производством компании (MES). Также планируется создание цифрового двойника технологической линии по выпуску каменной ваты. Цифровая модель даст возможность проводить эксперименты с рецептурой продуктов и настройками оборудования в виртуальной реальности и отслеживать, как при этом меняется качество материалов и эффективность производственных процессов. И только после этого исходя из результатов принимать решения о практической реализации.
«Цифровизация позволяет повысить качество управления предприятием, уйти от рутины, решить проблему с кадрами и, конечно, снизить текущие расходы и производственные издержки. Например, применение ИИ для анализа данных может помочь найти те зависимости, которые мы сейчас не способны увидеть, а в дальнейшем – принимать более взвешенные, продуманные и правильные решения», – отметил Денис Гусев, технический директор направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ.
Ряд проектов по цифровизации производства ТЕХНОНИКОЛЬ направлен на импортозамещение. Так, на заводе каменной ваты в Белгороде удалось заменить систему управления оборудованием Infor EAM, прекратившую поддержку российских пользователей, на отечественный аналог. Уже началось масштабирование этого решения на предприятия в Заинске (Татарстан), Челябинске и Юрге. До конца года ею оснастят остальные заводы каменной ваты.
Для обходов и осмотров оборудования компания разработала собственное программное обеспечение «Мобильный обходчик». Это приложение к EAM-системе, которое использует VR-технологии для обслуживания производственных установок. Его тестирование завершается на заводе каменной ваты в Заинске. В промышленную эксплуатацию приложение запустят в конце мая. Инвестиции в создание ПО составили 5,5 млн рублей и окупятся всего за 4 месяца. Это решение позволит ежегодно экономить около 10-12 млн руб.
Часть средств ТЕХНОНИКОЛЬ потратит на внедрение цифровых технологий на новых заводах минеральной изоляции на основе стекловолокна в Московской (Серпухов) и Новгородской (Чудово) областях. Здесь установят системы машинного зрения на основе нейросетей, направленные на повышение безопасности труда. Они будут интегрированы с системой управления производством и смогут отключать оборудование при появлении человека в опасной зоне. Аналогичными системами уже оснащено 7 заводов каменной ваты на территории РФ. Завершить проект планируется в 2027.
Кроме того, на заводах в Серпухове и Чудове появится система управления производством MES. Она позволяет оперативно получать данные с технологических линий, использовать их для дальнейшей аналитики и вести отчетность на единой платформе. MES-системы уже действуют на 8 заводах каменной ваты ТЕХНОНИКОЛЬ в России. В Чудове проект будет завершен уже в июне 2025, затем к его реализации приступят в Серпухове.