Термин СУИД или СУпрИД (система управления инженерными данными) появился сравнительно недавно. С момента появления этого термина и до сих пор можно слышать самые различные трактования его значения. Часто под СУИД понимается нечто идентичное тому, что обозначается терминами BIM или PLM. Порой же можно услышать и некие производные от упомянутых аббревиатур, например «Промышленный PLM» или «Промышленный BIM». Эти производные, на наш взгляд, вполне идентичны термину «СУИД».
Мы уже неоднократно высказывали наше мнение о единстве и различии терминов «PLM», «BIM» и «СУИД». Кратко напомним его. Итак, сначала о единстве: все три перечисленные технологии обеспечивают информационную поддержку ЖЦ изделия/объекта. Теперь об основном отличии. Оно заключается в том, что PLM, BIM и СУИД акцентированы на различные задачи, стоящие на разных этапах ЖЦ изделия/объекта в зависимости от отрасли.
Так, PLM применим в машиностроении, приборостроении и других промышленных отраслях. Основной задачей технологии на протяжении ЖЦ изделия является управление его конфигурациями.
Технология BIM применима в гражданском строительстве, и основной акцент ее использования, несущий наибольший экономический эффект, — максимально точная и максимально ранняя оценка стоимости строительства проектируемого объекта и оптимизация стоимости при реальном строительстве. Риск основных финансовых потерь лежит именно на этом отрезке ЖЦ гражданского объекта.
И наконец, технология СУИД, которой посвящен наш материал, применима для объектов с непрерывным технологическим циклом. К ним относятся предприятия нефтегазоперерабатывающего комплекса, химической промышленности, атомной, тепловой и гидроэнергетики, фармацевтической промышленности, металлургии — те, где наибольший риск финансовых потерь и убытков лежит на стадии эксплуатации, например, при выходе из строя оборудования.
Для сравнения приведем пример: на стадии ЖЦ эксплуатации жилого здания убытки при выходе из строя освещения в подъезде или оборудования (например, лифта) ничтожны по сравнению с убытками, которые может привести остановка технологического процесса при выходе из строя оборудования нефтеперерабатывающего завода или электростанции.
Изложенное вовсе не означает, что неакцентированные стадии ЖЦ той или иной технологией игнорируются, – нет, они так или иначе учтены всюду. Мы подчеркнули основные «акценты».
Теперь поговорим об инженерных данных (далее ИД), которыми управляет СУИД. К ним относятся:
Прежде чем говорить об источниках ИД, отметим важный фактор, влияющий как на состав самих источников, так и на технологию наполнения СУИД. Дело в том, что ИД можно классифицировать по разным критериям, но сейчас акцентируем внимание лишь на одном — текущем этапе ЖЦ промышленного объекта, для которого создается СУИД.
Она может создаваться для объектов, находящихся на разных стадиях ЖЦ, — проектируемых, строящихся, вводимых в эксплуатацию, эксплуатируемых. Часто в литературе описывается довольно идеализированная картина информационной поддержки ЖЦ объекта — когда ИД, порождаемые на стадии проектирования, уже закладываются в СУИД, а далее пополняются, модернизируются в процессе всего ЖЦ.
На практике же картина в подавляющем большинстве случаев далека от идеальной. Часто СУИД создается для строящихся, уже эксплуатируемых и модернизируемых объектов. В нашей стране есть практика создания некоторых элементов СУИД даже на стадии утилизации. При этом, в зависимости от стадии ЖЦ, источники ИД и, конечно же, технологии их подготовки и ввода в СУИД разные.
Например, для вновь проектируемого объекта ИД содержатся в результатах работы САПР, для эксплуатируемого — в документации, в том числе и на бумажных носителях, частично — в результатах работы САПР (если таковые применялись при его проектировании).
Для объектов, находящихся на стадиях ЖЦ эксплуатации и модернизации, часто носителем части ИД является сам объект. В этом случае необходимо применение технологий, позволяющих преобразовать такие ИД в электронный вид. Примером является технология лазерного 3D-сканирования с последующей обработкой облаков точек и вводом результатов — ИД в СУИД.
Практический опыт Бюро ESG основан на реалиях, далеких от упомянутой идеальной картины. Компания владеет технологиями наполнения СУИД не только ИД, поступающими из результатов работы САПР, но и когда СУИД чаще создается, увы, не с первых стадий ЖЦ объекта и приходится работать с самыми различными источниками.
Теперь остановимся на том, какие ИД поступают в СУИД, и укажем основные их источники:
Основные модули и подсистемы СУИД приведены на рисунке 1.
Все ИД от различных источников проходят верификацию и загружаются в единую среду. Для верификации могут использоваться как встроенные инструменты ядра СУИД (как правило, настраиваемые), так и дополнительные программные модули и инструменты, которые, в свою очередь, могут работать как автономно, так и с использованием эталонных данных от мастер-систем. Такими данными могут являться структуры установок, обозначения проектных позиций (тэги оборудования и технических устройств), коды KKS (для атомной отрасли) и прочие.
После прохождения верификации ИД, их структуры, связи, атрибуты, 3D-модели, интеллектуальные схемы размещаются в единой среде. Подсистемы же поиска и визуализации позволяют быстро найти необходимые ИД. Отметим, что правильный перенос структур, связей и атрибутов ИД позволяет переходить от одного представления результата поиска/визуализации ИД к другим. Кроме того, связи ИД в СУИД, реализованные в виде «паутины», позволяют получить полную информацию, например, об оборудовании.
Так, получив на запрос по тэгу, например, насос в БД (структуре установки), можно перейти к его положению в технологической P&ID схеме, осуществить переход к тому же оборудованию в 3D-модели. Перейдя вновь от 3D-модели к БД, увидеть параметры насоса, перейти к эксплуатационным регламентам, техническому паспорту, связанному оборудованию и системам, их ИД.
В СУИД существует подсистема интеграции со смежными системами — источниками и потребителями информации для организации единой информационной среды предприятия. Подробнее о вопросах интеграции со смежными системами — потребителями ИД поговорим несколько позже.
ИД, образующие своей совокупностью информационную модель (ИМ), в СУИД не являются статичными. ИМ в процессе ЖЦ объекта претерпевает изменения. В связи с этим СУИД имеет подсистему актуализации ИД. Подробнее мы поговорим о ней ниже в описании импортозамещающего решения. Сейчас лишь подчеркнем необходимость этой подсистемы. Основными ее задачами являются:
Отметим важную мысль о границах СУИД, упредив вполне законные вопросы читателей. Дело в том, что не стоит пытаться провести четкие универсальные границы или зоны ответственности СУИД. Каждый случай для каждого предприятия уникален и определен четырьмя важными группами факторов:
В этом месте статьи остановимся на границе между системой технического архива и документооборота (далее ТДО) и СУИД в соответствии с методологическими подходами, не только разработанными, но и внедренными Бюро ESG.
Инженерные данные могут содержаться не только в результатах работы САПР, но и в документах. Причем в документах ИД могут быть представлены:
Управляя документами, мы в любом случае управляем ИД, только несколько по-разному.
В связи с этим систему управления документами, например систему электронного архива и документооборота, полезнее рассматривать не как отдельную сущность, а как подсистему СУИД. При этом важно то, что при таком методологическом подходе контейнеры ИД — документы или размеченные элементы контента документов — интегрированы в различной степени с ИД, поступающими в СУИД из других источников, например из 3D-моделей.
Подчеркнем, что, говоря о системе электронного архива и документооборота как о подсистеме СУИД, мы вовсе не исключаем организацию взаимодействия ИД, содержащихся в документах, с другими ИД СУИД следующими способами:
Поговорим теперь о потребителях ИД, получаемых из СУИД на примере служб нефтеперерабатывающего предприятия. Скажем сразу, что те подразделения, о которых пойдет речь, как правило, имеют и свои специализированные системы, поэтому могут получать ИД как непосредственно через клиентское место СУИД, так и через привычный пользовательский интерфейс собственных систем. Иногда же для пользователя смежной системы совершенно не обязательно видеть ИД из СУИД, поскольку его система сама примет ИД, обработает, решая специализированную задачу, и выдаст результат.
В последних двух случаях речь идет об организации интеграционного взаимодействия между СУИД и специализированными системами, например, в части предоставления необходимых ИД для решения специализированных задач — обеспечения надежности, ТОиР, закупок… При этом совершенно не важно кто является конечным потребителем ИД, через интерфейс какой системы имеет доступ к ним пользователь и какие программно-технические решения для получения ИД используются. Главное то, что необходимые ИД быстро найдены и предоставлены для дальнейшей работы пользователя или смежной системы.
В процессе эксплуатации основными потребителями ИД являются службы главного механика, главного технолога, главного метролога, начальники установок, подрядные организации (в части ИД по обслуживанию и ремонту), подразделения, ответственные за МТО и закупки, подразделения, ответственные за модернизацию, в том числе проектирование (ПКО/ПКБ).
Кратко остановимся на интеграционном взаимодействии СУИД со смежными системами и приведем некоторые примеры:
При наличии внедренных и используемых систем ТДО и управления документами на бумажных носителях:
Примером эффективного использования СУИД на нефтеперерабатывающем предприятии является решение одной из краеугольных задач эксплуатации — информационного обеспечения плановых простоев.
В процессе планирования, подготовки и проведения плановых простоев из СУИД на НПЗ сегодня используются следующие ИД:
Приведем примеры решения других задач. Например, из СУИД быстро получаются данные, необходимые для устранения неисправностей, выявленных при обходах. Информация СУИД используется для инструктажей. Распечатанные из СУИД схемы и документы выдаются на руки перед проведением осмотров. Рассматривается вопрос перспективного использования мобильных устройств для получения ИД непосредственно на объекте, например при нахождении на установке.
Сотрудниками компании Бюро ESG уже публиковались материалы об успешном опыте использования СУИД на зарубежных предприятиях нефтепереработки. Напомним один из ранее освещенных нами примеров.
Согласно отчету консалтинговой компании Deloitte в отношении австралийской нефтегазовой компании Woodside:
График роста выгод при использовании СУИД за 10 лет приведен на рисунке 2.
Будем откровенны: сегодня в России навряд ли можно заявить о том, что СУИД внедрена и использует 100% своего потенциала на каком-либо предприятии или в компании. В подавляющем большинстве случаев, как правило, успешно внедрены и используются некоторые из компонентов, приведенных на рисунке 1. Так, например, определенные успехи достигнуты в использовании подсистемы визуализации трехмерных моделей, в создании таких моделей с использованием результатов 3D-сканирования. Весьма успешно внедрены подсистемы управления ИД (чаще неструктурированными), содержащимися в документах.
Целостной же картины полного внедрения всех подсистем и модулей СУИД, пожалуй, нет нигде. Будем благодарны, если кто-либо готов опровергнуть сказанное и рассказать о полном внедрении СУИД. Но не все так бесперспективно, поскольку существуют компании, где внедрение СУИД продвигается быстро, весьма успешно. В таких организациях уже используется немалая часть потенциала СУИД. Ярким примером такой компании можно назвать ПАО «Газпром нефть», которая запатентовала собственную СУИД. Она охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Мы уже публиковали статьи, написанные сотрудниками этой Компании и Бюро ESG как на тему мирового опыта внедрения СУИД, так и о внедрении СУИД в «Газпром нефти».
По оценкам специалистов «Газпром нефти», экономический эффект, достигнутый при использовании СУИД в 2020 году, составлял более 700 млн руб/год. Подчеркнем, что эффект носит дисконтируемый характер, а потому на сегодня он выше. К сожалению, на время написания статьи информации о размере экономического эффекта нет. Сегодня для «Газпром нефти» только Бюро ESG провела цифровизацию 11 установок и разработку интеллектуальных технологических схем для 19 установок.
В любом случае при подавляющем числе внедрений использовались импортные технологии и программное обеспечение, в приобретение и внедрение которых проведены серьезные инвестиции. Основными импортными программными платформами, с использованием которых в той или иной степени внедрены компоненты СУИД на отечественных предприятиях с непрерывным производством, являются ПО Aveva и Intergraph PPM (Hexagon PPM). Такое положение дел определяется тем, что, во-первых, указанные средства наиболее успешно решают задачи создания СУИД в мировой практике, а во-вторых, тем, что САПР указанных производителей являются основными для проектирования объектов рассматриваемых нами отраслей.
ИД, поступающие в СУИД от различных источников, имеют различные форматы, которые так или иначе «понимаются» единой средой и/или преобразуются в универсальные для СУИД.
В разработку ИД промышленных объектов, а далее в их консолидацию и создание СУИД, даже не использующих пока 100% своего потенциала, вложены немалые инвестиции.
Перечисленные факторы должны учитываться для успешного проведения импортозамещения СУИД, в процессе проведения которого должно быть обеспечено:
Компания Бюро ESG реализовала импортозамещающую СУИД «Плант-Навигатор» с учетом как перечисленных выше особенностей текущей ситуации, так и требований к функционалу системы. В основу СУИД «Плант-Навигатор» легли:
Основные компоненты СУИД Плант-Навигатор иллюстрированы рисунком 3.
Ниже мы не будем останавливаться на описании возможностей СУБД. Ограничимся описаниями прикладного уровня работы ядра СУИД на основе IPS Search, технологии PlantLinker — средств загрузки, просмотра и корректировки ИМ.
Модули и подсистемы СУИД Плант-Навигатор полностью соответствуют рисунку 1 в общем виде.
На рисунке 4 изображен основной функционал описываемой СУИД в привязке к ядру системы — ПО IPS Search.
Выше мы уже говорили о том, что ИД могут поступать в СУИД из различных источников. Предваряя описание конкретных средств и технологий, использующихся в «Плант-навигаторе» для загрузки, трансформации, верификации ИД их поиска, отображения, и, наконец, корректировки, рассмотрим потоки данных, с которыми работает наша СУИД. Их иллюстрирует рисунок 5.
На рисунке изображены основные входящие (левая часть рисунка) и исходящие потоки (правая часть). Сделаем три важных замечания:
Рассмотрим вопросы загрузки ИД из различных источников. В системе «Плант-Навигатор», на наш взгляд, максимально применена унификация процессов загрузки (где это возможно). Существуют следующие основные группы инструментария, позволяющего загружать ИД в СУИД:
В первой части статьи мы акцентировали внимание на том, что для размещения в СУИД ИД уникальных форматов, поступающих от разных источников, удобнее было бы привести их к универсальному формату. Подчеркивалась практическая польза не только прямого преобразования ИД в единый универсальный формат, но и выгоды от обратного преобразования ИД в исходные форматы для корректировки ИМ в оригинальных САПР. В СУИД «Плант-Навигатор» реализован именно такой подход. В ней максимально используются как современные мировые и отечественные тенденции к использованию универсальных форматов от САПР-источников ИД, так и разработки компании «Бюро ESG»:
Применение универсального ХML для решения перечисленных задач освещено в следующих разделах. Здесь же заметим, что XML является открытым форматом. Это позволяет расширить его использование как в рамках СУИД, так и за ними, чего нельзя сказать о большинстве подобных отечественных и зарубежных разработок наших коллег, применяющих закрытые «универсальные» лишь в рамках собственного ПО форматы.
Основные шаги использования технологии PlantLinker для загрузки ИД:
Отметим также, что для ряда САПР-источников ИД в «Плант-Навигаторе» пока не используется преобразование их в универсальный формат. Загрузка результатов работы из таких САПР в СУИД ведется в оригинальных форматах.
Рисунок 7 иллюстрирует различные САПР — источники ИД, форматы загрузки ИД в «Плант-Навигатор», в том числе с применением технологии и ПО PlantLinker.
Не вызывает сомнения то, что публикуемые в СУИД ИД должны быть верифицированы. В «Плант-Навигаторе» применяются несколько инструментов верификации в зависимости от источника ИД, требований к их составу. Существуют следующие группы функционала верификации:
Освещая вопрос загрузки данных, мы уже говорили об использовании в СУИД «Плант-Навигатор» технологии PlantLinker, позволяющей загружать данные от различных САПР в форматах IFC и XML после преобразования программами-адаптерами. Заметим, что одним из таких САПР является сам ПК PlantLinker. В этом случае адаптер не используется (результат работы получается сразу в необходимом для загрузки в СУИД формате).
Рисунок 9 иллюстрирует не только загрузку, но и корректировку ИМ. Перечислим основные способы проведения корректировки:
Для визуализации трехмерных моделей и интеллектуальных схем используются средства разработки компании PlantLinker — ПК PlantViewer 3D, PlantViewer 2D и PmViewer (см. рис. 5). Не сомневаемся, что из названий первых двух средств понятно их назначение. ПО PmViewer, с одной стороны, по своему функциональному назначению дублирует ПО PlantViewer 3D, с другой стороны, технологии, на которых построены эти средства, различны. Это расширяет диапазон возможностей работы по визуализации 3D-моделей.
Так, источником моделей для ПО PlantViewer 3D является универсальный формат IFC, получаемый, в свою очередь, из большинства САПР-источников ИД (см. рис. 9). Причем в IFC можно получить данные не только с использованием технологии PlantLinker — подавляющее большинство САПР, в том числе и отечественных, имеют свои механизмы преобразования собственных форматов в IFC. Несколько портящим картину использования универсального формата является порой небыстрое время работы при отображении больших моделей. В связи с этим в ПО PlantViewer используются специальные технологии, позволяющие практически устранить этот недостаток. Такими технологиями является преобразование IFC «на лету» в более легкий бинарный формат, технология применения серверов просмотра 3D-моделей (обработка видео осуществляется на расширенных аппаратных ресурсах сервера с последующей трансляцией на клиентское рабочее место).
Источником для визуализации 3D-моделей в ПО PmViewer является универсальный структурированный XML-формат, получаемый из САПР-источников при использовании ПО адаптеров — технологии PlantLinker (см. рис. 9). Такой подход позволяет оптимизировать просмотр 3D-моделей. Важно и то, что ХML используется при загрузке, верификации и корректировке ИД от САПР-источников (см. рис. 7, 8, 9). Подчеркнем также и то, что обе технологии визуализации (PlantViewer 3D и PmViewer) сегодня не исключают друг друга, а, скорее, эффективно дополняют, применяясь с учетом того или иного источника ИМ.
Приведем некоторые функции ПО для визуализации, реализованные для работы в СУИД:
Рисунок 10 иллюстрирует визуализацию 3D-моделей, интеллектуальных схем и связи их элементов с элементами иерархии СУИД и ИД на примере атмосферной колонны технологической установки НПЗ.
Выше уже подчеркивалось, что наиболее удобным подходом является рассмотрение ТДО как подсистемы СУИД, поскольку технические документы являются источником ИД (либо структурированных, либо нет). Описанный подход позволяет строить связи между ИД документов и других источников и управлять ИД в единой среде. Именно такой подход реализован в СУИД «Плант-Навигатор», в состав которой входит подсистема технического архива и документооборота, включающая контуры:
Отметим следующее:
СУИД «Плант-Навигатор» имеет широкий набор средств интеграции со смежными системами — источниками и потребителями ИД. Существуют реализованные интерфейсы и технологии, о части из которых мы уже говорили ранее:
Большинство перечисленных интеграционных решений реализовано при проведении проектов по решению задач ПАО «Газпром нефть». Отметим, что ядро СУИД имеет развитый API — интерфейс с полным описанием и примерами, на основе которого специалисты Бюро ESG по мере возникновения новых задач постоянно пополняют приведенный выше список.
В этом разделе кратко перечислим функционал СУИД «Плант-навигатор», позволяющий повысить эффективность управления ИД. К такому функционалу относятся:
СУИД «Плант-Навигатор» вобрала в себя многолетний опыт компании Бюро ESG, базирующийся на передовых мировых практиках информационного моделирования и управления ИД, с учетом реалий ситуации и импортозамещения. Система постоянно развивается. Ближайшими перспективами являются:
Эл. версия "САПР и Графика Часть II" Июль, 2022 г.
Эл. версия "САПР и Графика Часть I" Июнь, 2022 г.
Теги: | СУИД, Предприятия с непрерывным производственным циклом, |