Цифровой двойник предприятия и информационное моделирование. Зачем и кому нужно?

Как было раньше и что сейчас

На старых предприятиях времён СССР уровень автоматизации и производительность труда были очень низкими, контроль и управление затруднены, стоимость передачи и обработки информации была очень низкая, длинные производственные циклы, медленная адаптация к технологическим изменениям и невозможность изготовления сверхсложных деталей. Всё это приводило в конечном итоге к выпуску большого количества бракованных изделий и перерасходу денежных средств.

В настоящее время, передовое производство, как правило, можно характеризовать высоким уровнем автоматизации и производительности труда, доступностью актуальной информации в режиме реального времени для всех подразделений, сокращением производственных циклов, возможностью изготовления сверхсложных деталей. Максимальная гибкость технологического процесса приводит к удешевлению стоимости конечной продукции, минимизации выпуска бракованной продукции.

Цифровой двойник предприятия. Что это и зачем нужно?

Цифровой двойник предприятия – виртуальный прототип реально существующего предприятия, который собирает , аннотирует и хранит все данные по объекту с помощью специальных датчиков на протяжении всего жизненного цикла.

В современной реальности грамотно организованный цифровой двойник предприятия позволит прогнозировать множество последствий изменений, связанных с предприятием. Например, можно проследить последствия смены технологического процесса, начиная от эффективности расстановки рабочих мест до прогнозирования загрязнения окружающей среды при смене технологии производства. Это позволяет избежать негативных последствий и сделать правильный выбор.

Виды цифровых двойников

1.прототип DTP. Виртуальный аналог существующего предприятия, трёхмерная модель объекта, описание процессов и требования к утилизации.

2.экземпляр DTI. Аннотированная трёхмерная модель, история использованных материалов, информация о процессах, ремонтах, смене оборудования, архив информации от датчиков и мониторинга.

3. агрегированный двойник DTA. По сути, это препроцессор, объединяющий два предыдущих двойника, т.е. финальная стадия, позволяющая мониторить и анализировать данные по объекту.

Применение цифровых двойников помогают владельцам бизнеса эффективно распределить расходы и получить максимальную отдачу от инвестиций и смены технологии на предприятии. Этому способствует, в первую очередь, наглядность – можно окинуть взглядом всё производство и легко понять проблемные локации. Визуализируя цифровой двойник предприятия, сотрудники мотивируются на эффективное выполнение работы. Внутри цифровой среды легко визуализировать изменения и прогнозировать последствия их внедрения.

Но не всегда для работы требуется цифровой двойник целиком. Для работы с локализованными участками или разработке экологических спецразделов проектной документации можно ограничиться цифровой тенью предприятия – упрощённым срезом двойника с необходимыми граничными условиями и ориентированным на генерацию определённого вида отчётности согласно поставленной задаче.

В России цифровые двойники давно успешно применяются в нефтегазовой и нефтехимической промышленности и транспортной отрасли.

Для создания цифровых двойников обычно применяются следующие цифровые платформы: Winnium, Tecnomatix Plant Simulation и другие.

Как можно применить информационное моделирование зданий при создании цифрового двойника здания

Но управление инженерными данными промышленных объектов можно сделать на базе информационных моделей. Примером может послужить предприятие АО «НПП «Исток» им.А.И.Шокина. Деятельность предприятия полностью смоделирована в цифровом двойнике.

В рамках цифрового двойника предприятия созданы:

Цифровая фабрика – определённый тип системы бизнес процессов (способ комбинирования бизнес процессов), цифровизация всего жизненного цикла, умный цифровой двойник.
• Тотальная цифровизация всего жизненного цикла изделий (PLM, MES,ERP и д.р). цифровые модели изделий и процессов.
• Разработка систем цифровых моделей изделий и процессов.
• Создание цифровой платформы (экосистемы)

Без информационной модели здания такие процессы сложно было бы смоделировать в среде цифрового двойника. Поэтому на предприятии внедрили информационное моделирование – BIM.

Для внедрения BIM на предприятии были разработаны следующие документы:
• СТО – стандарт организации
• EIR – информационные требования заказчика
• BEP (BIM Execution Plan) – план выполнения проекта
• PIP (Project Implementation Plan) – план реализации проекта
• CDE (Common Data Environment) – структура среды общих данных
• CC (Classification class) – база классификаторов

Были применены кейсы для строительства и эксплуатации
• Наружные сети
• Увязка проекта и существующих конструкций
• Аналитические модели 4ПП

Архитектурные модели воссоздавались по чертежам, моделировалась поверхность пола. Недостающие элементы получали по технологиям лазерного сканирования и дополненной реальности.

Инженерное оборудование было отмоделировано, расставлено по ГОСТ, вводились характеристики оборудования. Всё оборудование задокументировано.
Это позволило создать систему мониторинга технологического оборудования, инженерного оборудования, вспомогательных систем. Наглядность и доступность информации улучшает качество контроля процессов (система дашбордов и отчётов). Возможны уведомления по электронной почте и SMS.

Задачи информационного моделирования – BIM (что сделано в АО «НПП «Исток» им.А.И.Шокина):
• Разработка стратегии компании в области информационного моделирования на базе САПР Autodesk;
• Разработка внутренних регламентов, стандартов, методик и процедур по применению технологии информационного моделирования;
• Обеспечение чёткого понимания всеми исполнителями целей и задач применения информационного моделирования для проекта;
• Формирование бюджета на требуемое программное и аппаратное обеспечение;
• Выстраивание процесса взаимодействия структур заказчика с использованием информационной модели;
• Координация работ исполнителей по реализации задач применения информационного моделирования
• Обеспечение надёжного обмена информацией
• Разработка автоматизированных процедур контроля качества информационных моделей Autodesk Revit, Nawisworks Manage (параметрические адаптивные семейства).
• Мониторинг и диспетчеризация производственного, технологического и инженерного оборудования;
• Контроль перемещения транспорта
• Контроль производственной среды и технологии
• Контроль местоположения с технологией RFID
• Мониторинг окружающей среды
• Умный город
• Безопасность данных

Для общения всех участников проекта организовано единое информационное пространство. Эти возможности даёт программный комплекс S-Info (российская разработка). Это среда общих данных для автоматического формирования и коллективной работы с информационными моделями строительных объектов. ПО реализовано по технологии клиент – сервер.

Организовано информационное сообщение между участниками проекта: Предпроектные проработки, концептуальное проектирование, ТЭО, разработка проектной документации, рабочей, исполнительной и эксплуатационной документации.

Программный комплекс S-Info выполняет следующие задачи:
• Создание сводной информационной модели объекта
• Консолидация данных в сводной информационной модели объекта. Организация и структурирование информации
• Организация доступа к актуальной сводной информационной модели объекта и её данным на основе ролевой модели
• Инструменты совместной работы в проекте – обмен информационными сообщениями, создание замечаний, выдача задач и поручений, проектный чат.
• Инструменты поиска и фильтрация информации, аналитический блок и построение отчётов.
• Базовые инструменты управления, мониторинга, контроля и календарного планирования. Система оповещений пользователей о событиях в проекте.
• Сохранение истории изменения модели и данных, действий пользователя в проекте.

В системе можно создавать несколько классификаторов , на основании которых можно построить необходимую структуру данных.

Сводная информационная модель содержит следующую информацию:
1. Модели объектов экспортируются в ifc и FX форматах;
2. Оповещение пользователей о загрузке модели;
3. Возможность локального просмотра частей модели для загрузки их на сервер;
4. Возможность частичной загрузки модели при открытии проекта на сервере;
5. Автоматическое формирование структур данных при загрузке IFC файлов;
6. Импорт исходной структуры ifc файла;
7. Возможность добавлять и изменять структуры данных при загрузке частей модели;
8. Экспорт ifc файлов;
9. Сохранение исходных версий ifc файлов модели;
10. Модель увязывается с инженерными данными, получаем комплексную модель.
11. Создание пользовательских типов маркеров в проекте;
12. Установка маркера в точную позицию в модели;
13. Фильтрация и поиск в маркерах
14. Навигация по маркерам
15. Представление вывода маркеров в табличной форме
16. Маркировка цветом в зависимости от статуса информации.
17. Создание пользовательских списков статусов;
18. Назначение статусов объектам;
19. Поиск, фильтрация и раскраска модели по статусам
20. Возможность задания нескольких статусов по разным параметрам
21. Оповещение о смене статусов объектов в модели
22. Распределение прав доступа к статусам
23. Поиск по любому объекту и структуре
24. Создание сложных поисковых запросов разной степени вложенности и сохранение их на сервере
25. Возможность поиска в выборке объектов
26. Экспорт поискового набора и создание сложных форм отчёта с графиками и диаграммами;
27. Возможность связи поискового запроса и шаблона отчёта
28. Получение настроенных отчётов из мобильного и web клиентов. Ролевая модель регулирует доступ к отчётам.
29. Отображение оси трассы на плоской карте и трёхмерной модели4
30. Загрузка осей трассы из внешних САПР (формат Land XML)
31. Возможность загрузки нескольких осей одновременно
32. Привязка элементов сборочной модели к оси трассы и расстановка объектов по пикетажной привязке.
33. Перемещение к пикетажной отметке
34. Синхронизация перемещения камеры на сцене модели и плоской карте
35. Создание осей трассы и базовые функции трассировки
36. Размещение объектов по оси трассы, с возможностью выгрузки вариантов трассы в Excel для подсчётов объёмов и укрупнённых стоимостей вариантов трасс

Таким образом, владельцы бизнеса получили прозрачную картину по своему объекту и возможность прогнозирования результатов изменений.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *