Об опыте построения систем управления инженерными данными для объектов с непрерывным технологическим циклом

Оглавление

Что такое СУИД
Какими инженерными данными управляет СУИД
Источники инженерных данных
Основные модули и подсистемы СУИД
Потребители ИД
Примеры использования СУИД
Состояние развития СУИД и особенности ситуации
Особенности импортозамещения СУИД
Практический опыт создания импортозамещающей СУИД
    Потоки данных СУИД «Плант-навигатор»
    Различные технологии работы с входящими потоками ИД при их загрузке в СУИД
    Загрузка ИД в БД СУИД из различных САПР-источников
    Публикация и верификация при загрузке данных из различных источников
    Корректировка ИМ
    Визуализация 3D-моделей и интеллектуальных схем
    Работа с ИД, содержащимися в документах в единой среде СУИД
    Интеграционные возможности СУИД
    Сервисный функционал СУИД
    Перспективы развития СУИД
Список литературы

Что такое СУИД

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».

Какими инженерными данными управляет СУИД

Теперь поговорим об инженерных данных (далее ИД), которыми управляет СУИД. К ним относятся:

• Общие данные об объекте (технические характеристики, параметры, геометрические размеры и координаты в единой системе, состав оборудования, его размещение, технологические, электрические схемы, схемы КИПиА…);
• Данные о составляющих объекта: системах, трубопроводах, оборудовании — те же, что и общие, перечисленные выше для всего объекта, но для конкретного компонента. Кроме того, ИД в этом случае содержат технические паспорта, технические регламенты, эксплуатационные документы, документы по техническому обслуживанию и ремонту (ТОиР). ИД являются параметры для эксплуатации и проведения ТОиР (например, период обслуживания, период замены для ресурсных элементов), допустимые замены и перечень поставщиков.
• Заметим, что параметры эксплуатации проведения ТОиР пограничны с системой ТОиР, равно как и сведения о допустимых заменах пограничны с ERP. В этом случае, скорее в СУИД можно иметь данные о допустимом коридоре значений технических характеристик оборудования, его установочном месте, габаритах и прочих ИД, по которым из ERP возможен выбор поставщика.

Источники инженерных данных

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:

• Геометрия и координаты, содержащиеся в 3D-моделях объектов, систем, оборудования, коммуникаций;
• ИД из технологических, электрических, КИПиА схем — результатов работы в соответствующих САПР;
• ИД, содержащиеся в рабочей и исполнительной документации на объект;
• ИД, содержащиеся в паспортах оборудования, регламентах обслуживания и эксплуатации;
• ИД, содержащиеся в электронном генплане в части, касающейся эксплуатации объекта, прежде всего, связанные с подземными коммуникациями;
• ИД, содержащиеся в прочей документации по объекту;
• Геометрические размеры, привязки к координатам, получаемые в процессе обработки облаков точек — результатов лазерного сканирования;
• ИД, получаемые из прочих источников и влияющие на решение основной задачи СУИД — исключение риска несения убытков в результате внепланового простоя (выхода из строя) той или иной составляющей объекта с непрерывным производственным циклом.

Основные модули и подсистемы СУИД

Основные модули и подсистемы СУИД приведены на рисунке 1.

Рис. 1. Основные модули и подсистемы

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:

• Получение из единой среды ИД, подлежащих актуализации;
• Преобразование ИД в форматы, которые способны корректировать средства актуализации;
• Загрузка актуализированных ИД в единую среду.

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:

1. Организационными — структурой Предприятия и бизнес-процессами;
2. Техническими — функциональными возможностями программных средств — среды построения СУИД;
3. Экономическими — не исключено, что ряд функций, которые способна выполнить единая среда СУИД, выполняется уже внедренными специализированными системами. Проведены инвестиции, которые стоит сохранить. В этом случае организуется межпрограммное взаимодействие СУИД с ранее внедренными системами;
4. Методическими. Приведем лишь один пример. Процесс сдачи в электронный архив проектной организации комплекта документов вовсе не статичен. Комплект проходит определенный процесс согласования, существует его движение между пользователями информационной системы с изменением статусов, проверками и подписанием. Документ движется. Электронный архив проектной организации не статичен также и при внесении изменений. Нет четкой границы между стереотипами хранения и движения. Иногда используется термин «оперативный архив» (а почему не «документооборот»?). Именно по этой причине довольно часто и весьма правомочно используется термин «система электронного архива и документооборота». Аналогично, используя методический подход для конкретного предприятия, стоит четко делить задачи СУИД и, например, ТОиР или других смежных систем.

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:

• в структурированном виде (таблицы, размеченные файлы, интеллектуальные схемы);
• в неструктурированном виде (электронные образы–сканы);
• в документах на бумаге, хранящихся в бумажном архиве.

Управляя документами, мы в любом случае управляем ИД, только несколько по-разному.

• Если ИД не структурированы, мы управляем ими одновременно всеми, находящимися в контейнере-документе, всем контейнером. К этому случаю можно отнести:
  • Управление ИД, содержащимися в электронных документах (атрибутивная часть — поля учетной карточки, информативная часть — файл-контейнер с ИД);
  • Управление ИД, содержащимися документах на бумажных носителях (атрибуты электронной карточки и ИД на бумаге). Отметим то, что для управления бумажным архивом существуют и отдельные информационные системы;
• Если же ИД в документе структурированы, то мы можем управлять еще контентом документа.

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:

• Система технического документооборота является отдельным программным модулем СУИД;
• Система технического документооборота — отдельное программное решение, интегрированное с СУИД.

Потребители ИД

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:

• Интеграционное взаимодействие с системой надежности в части, касающейся обеспечения ИД;
• Интеграционное взаимодействие с системой календарного ресурсного планирования в части, касающейся сбора ИД, их разработки, разработки документов, связанных с процессами эксплуатации и модернизации;
• Интеграционное взаимодействие с системой ТОиР в части, касающейся обеспечения ИД для проведения ТОиР;
• Интеграционное взаимодействие с корпоративной системой управления нормативно-справочной информацией;
• Интеграционное взаимодействие с ERP-системой;

• При наличии внедренных и используемых систем ТДО и управления документами на бумажных носителях:

  • Интеграционное взаимодействие с системой ТДО;
  • Интеграционное взаимодействие с системой учета документов на бумаге и управления бумажным архивом;
• Интеграционное взаимодействие с прочими смежными системами, где при решении специализированных задач используются ИД.

Примеры использования СУИД

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:

• информация о размещении технических устройств в пространстве;
• информация для подготовки зоны проведения работ;
• информация для подготовки и перемещения грузоподъемных устройств и механизмов;
• положение технических устройств на технологических, электрических, КИПиА схемах;
• технические паспорта, эксплуатационная документация, документация по ТОиР (через механизм интерфейсного взаимодействия с системой технического документооборота);
• спецификации оборудования, состава трубопроводов и их параметры — ИД;
• прочая информация об ИД, перечисленных выше, в зависимости от специфики той или иной задачи, решаемой в процессе реализации планового простоя.

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.

Состояние развития СУИД и особенности ситуации

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:

• Общие затраты на создание и поддержку системы за 10 лет составили $ 45млн, экономический эффект превысил $ 250 млн;
• Эффект от ускорения поиска актуальной информации только в 2014г. составил $37 млн, это 86% от общего годового экономического эффекта применения в Woodside системы управления инженерными данными.

График роста выгод при использовании СУИД за 10 лет приведен на рисунке 2.

Рис. 2. Рост выгод от использования СУИД нефтегазовой компанией Woodside

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.

Особенности импортозамещения СУИД

Перечисленные факторы должны учитываться для успешного проведения импортозамещения СУИД, в процессе проведения которого должно быть обеспечено:

• Выполнение всего функционала (см. рис. 1) с использованием отечественных платформ;
• Учет возможности использования универсальных форматов ИД для работы в СУИД;
• Сохранение инвестиций, проведенных ранее, на разработку ИД, их консолидацию и создание СУИД путем обеспечения возможности работы с историческими данными разных форматов, как без их преобразования, так и с трансформацией ИД в универсальные форматы без потерь и искажений;
• Функционал обратного преобразования ИД из универсальных форматов в исходные, нативные форматы САПР. Это связано с тем, что на проектируемых, строящихся и эксплуатируемых объектах невозможно мгновенно прекратить использование импортных средств. Кроме того, возможность «обратного преобразования» ИД из универсальных форматов в исходные (нативные) (в том числе импортные) необходима и полезна для международных проектов.

Практический опыт создания импортозамещающей СУИД

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:

• Изученный мировой опыт внедрения СУИД;
• Опыт нашей компании по разработке и внедрению СУИД;
• Надежные программные средства, зарекомендовавшие себя на отечественных предприятиях, – отечественная СУБД Postgres Pro и PLM-система IPS Search. Последняя используется в качестве ядра, кастомизированного специалистами Бюро ESG для решения задач управления ИД на предприятиях с непрерывным производственно-технологическим циклом;
• Разработки отечественной Компании PlantLinker, входящей вместе с Компаниями Бюро ESG и InterCAD в ГК «САПР-Петербург»:
  • Программный комплекс (ПК) PlantLinker, реализующий:
    • загрузку в единую среду СУИД 3D моделей, технологических схем из различных источников — разнородных САПР, применяемых при проектировании объектов с непрерывным производством;
    • корректировку информационной модели в части, касающейся изменений, внесенных с использованием технологии PlantLinker (3D-моделей);
  • ПК PlantViewer, реализующий визуализацию 3D-моделей, схем, изометрических чертежей с набором сервисных функций (переход от графики к параметрам элемента модели в БД, к документации, измерения, сечения плоскостями и прочее).

Рис. 3. Основные компоненты Плант-Навигатор

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.

Рис. 4. Функционал СУИД «Плант-Навигатор» в привязке к ядру — ПО IPS Search

Потоки данных СУИД «Плант-навигатор»

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.

Рис. 5. Потоки данных СУИД «Плант-Навигатор»

На рисунке изображены основные входящие (левая часть рисунка) и исходящие потоки (правая часть). Сделаем три важных замечания:

• В правой части рисунка приведены компоненты подсистемы визуализации СУИД «Плант-Навигатор» для отображения 3D-моделей, интеллектуальных схем, документов генплана и 2D-документов. Подсистема визуализации включает как средства, входящие в состав ядра СУИД (встроенную в ПО IPS Search программу просмотра), так и средства разработки Бюро ESG. На рисунке не акцентированно внимание на отображении части ИД — параметров технических устройств, оборудования, систем, которые отображается через клиентский интерфейс ядра — ПО IPS Search (с использованием «Толстого» и Web–клиентов). Такое отображение реализовано в полях электронных карточек документов, объектов, оборудования, в табличном виде, в результатах запросов к БД, в отчетах.
• Кроме того, ИД через пользовательский интерфейс ПО IPS Search визуализируются как в древовидных иерархических структурах (интерфейс подобен Проводнику Windows, знаком пользователям TDM, PDM, PLM систем), так и в графах, генерируемых на основе паутинных связей. Пример подобного графа проиллюстрирован рисунком 6. Подробно же о визуализации 3D моделей и интеллектуальных схем поговорим в отдельном разделе статьи («Визуализация 3D-моделей и интеллектуальных схем»);
• Одним из входящих потоков может являться поток документов ТДО — при реализации ТДО как подсистемы СУИД в единой среде IPS Search;
• «Плант-Навигатор» развивается, и в настоящее время Бюро ESG ведет создание новых инструментов работы с прочими ИД и их потоками, не изображенными на рисунке 5.

Рис. 6. Пример отображения ИД и связей элементов структуры нефтеперерабатывающей установки с использованием паутинных связей через пользовательский интерфейс IPS Search

Различные технологии работы с входящими потоками ИД при их загрузке в СУИД

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:

• Механизмы загрузки ИД из структурированных/табличных форматов. В свою очередь, эти средства делятся на:
  • встроенные в ядро СУИД — ПО IPS Seаrch инструменты загрузки, позволяющие ассоциировать значения структурированных полей с типами информационных объектов, их атрибутами, структурами и связями. К средствам загрузки этой группы можно также отнести стандартные инструменты загрузки документов. Такие инструменты успешно применяются для решения задач низкой и средней сложности по импорту ИД СУИД или внесению единичных документов и ИД об оборудовании;
  • дополнительные программы-плагины разработки Бюро ESG, выполняющиеся на сервере приложений, а в некоторых случаях и на клиенте СУИД. Средства успешно решают задачи высокой сложности, когда необходима большая степень алгоритмизации, а в некоторых случаях части процесса загрузки не алгоритмизируются, передаваясь для принятия решения администратору загрузки, а затем вновь для автоматизированной обработки по тому или иному алгоритму;
• Средства загрузки ИД из результатов работы САПР, которые можно разделить на следующие группы:
  • механизмы загрузки САПР для проектирования оборудования (машиностроительных CAD-систем) — интерфейсы практически со всеми CAD-системами (2D и 3D). Для СУИД данные средства, как правило, не имеют пока высокого приоритета. Средства реализованы в ПО IPS Search в виде дополнительных модулей;
  • механизмы загрузки результатов работы в САПР «как есть», применимые для сравнительно несложных САПР промышленной отрасли. Представляют интерес, если результат работы САПР может содержаться в одном файле и не может быть преобразован в универсальный формат или степень структурирования данных невысока. В последнем случае результат работы в САПР — контейнер-документ и небольшой объем структурированных данных, который может быть извлечен из контента и связан с ИД из других источников (пример — поля углового штампа чертежа). Механизмы загрузки этой группы реализованы в ядре СУИД — ПО IPS Search;
  • механизмы загрузки результатов работы в так называемых «тяжелых» САПР промышленного строительства. В качестве таких средств в СУИД «Плант-Навигатор» используется технология и программные средства PlantLinker производства отечественной компании PlantLinker, входящей совместно с компаниями Бюро ESG и InterCAD в ГК «САПР-Петербург».

Загрузка ИД в БД СУИД из различных САПР-источников

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»:

• «Плант-Навигатор» работает с IFC-форматом — стандартом «де-факто» универсальным для 3D-моделей, выдаваемым как зарубежными, так и отечественными САПР;
• «Плант-Навигатор» использует собственную технологию PlantLinker, позволяющую преобразовать форматы САПР-источников в структурированный стандартный XML, который используется в нашей СУИД для:
  • верификации ИД от САПР-источников;
  • загрузки ИД от САПР-источников;
  • просмотра моделей;
  • корректировки моделей:
    • собственным средством редактирования;
    • исходными САПР (с предварительным обратным преобразованием к их исходному формату).

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:

• Преобразование ИД, поступающих от различных САПР (S3D, Tekla, Autodesk Revit, Aveva PDMS и Aveva E3D) в структурированный XML и стандартный формат IFC;
• Загрузка ИД в СУИД (после верификации).

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.

Рис. 7. САПР — источники ИД и форматы ИД, загружаемые в СУИД «Плант-Навигатор»

Публикация и верификация при загрузке данных из различных источников

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:

• Встроенный функционал ядра СУИД — ПО IPS Search. Как правило, этот инструментарий применяется для сравнительно несложных проверок структурированных форматов при загрузке в СУИД, например, атрибутивных параметров. Этот функционал позволяет проверить заполнение обязательных полей, их формат и провести подобные «по сложности» проверки;
• Разработанные Бюро ESG программы, работающие на сервере приложений ПО ядра СУИД, а иногда и на клиенте. Функционал этой группы реализует более сложные алгоритмы проверок и чаще, как и инструментарий предыдущей группы, используется в процессе загрузки ИД из структурированных форматов и при загрузке документации. В этой группе функционала учитывается невозможность полностью алгоритмизировать верификацию — на некоторых этапах ответственному за загрузку пользователю/администратору предлагается самостоятельно принять решение. Например, при загрузке перечней оборудования позиции, в которых выявлены ошибки, группируются в отдельный раздел БД для последующего принятия решения по исправлению ошибок человеком. Добавим, что подобные модули разрабатывались Бюро ESG как для работы в среде СУИД, так и в виде отдельных приложений, которые могут использовать поставщики ИД, не подключенные к СУИД;
• Верификационный стенд. Это наиболее сложное и универсальное решение. Подход, кроме объединения предыдущих двух механизмов, учитывает наличие «эталонных» записей для тех или иных ИД, например в некоей мастер-системе. Примером такой системы, например, для части ИД является единая система управления нормативно-справочной информацией (ЕСУ НСИ). Для других ИД мастер-источники могут быть другими. В процессе верификации идет сравнение верифицируемых данных с данными мастер-источников. Схема работы СУИД при верификации и публикации ИД приведена на рисунке 8.

Рис. 8. Схема работы СУИД при верификации и публикации ИД с использованием верификационного стенда

Корректировка ИМ

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:

• Корректировка может проводиться с использованием САПР PlantLinker. В этом случае часть информационной модели выгружается в универсальном формате, редактируется и загружается вновь в БД СУИД. Такое использование может быть организовано не только в проектных организациях, поставляющих модели, но и непосредственно на предприятии, например, силами ПКО/ПКБ;
• Корректировка ИД/ИМ в исходных форматах с применением обратного преобразования. Ранее нами отмечалась необходимость обратного преобразования универсального формата в форматы исходных САПР в целях сохранения инвестиций. Кроме того, невозможно мгновенно перейти на отечественное ПО, часть проектов уже ведется с использованием импортных САПР. Функционал обратного преобразования ИД полезен и при ведении международных проектов. По этим причинам технология PlantLinker позволяет передать ИД/части ИМ для корректировки в исходные САПР;
• И наконец, еще один способ — корректировка ИД/частей ИМ без прямого и обратного преобразований, когда для ряда САПР ИД/части ИМ и записываются в БД СУИД, и корректируются в исходных форматах.

Рис. 9. Корректировка ИМ, полученных из источников–разнородных САПР

Визуализация 3D-моделей и интеллектуальных схем

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:

• Связь элемента 3D-модели или интеллектуальной схемы с объектами СУИД. Приведем пример: в иерархической или паутинной структуре, визуализированной через интерфейс пользователя СУИД, существует некая единица оборудования. Эта же единица оборудования присутствует в P&ID-схеме, просматриваемой PlantViewer 2D, и в трехмерной модели, загружаемой в PlantViewer 3D. Существующие связи позволяют осуществить прямой и обратный переход:
  • от графического изображения оборудования в схеме к СУИД и обратно;
  • от графического представления оборудования в 3D — модели к СУИД и обратно;
• Просмотр ИД и документов, связанных с данной единицей оборудования;
• Выделение групп оборудования, элементов систем/трубопроводов в моделях, схемах и БД с последующим выполнением перечисленного выше функционала;
• В PlantViewer 3D:
  • загрузка моделей большого объема;
  • работа через WEB;
  • измерение расстояний, углов,
  • масштабирование;
  • сечение плоскостями;
  • «подсветка», «затенение», «прозрачность» элементов модели, в том числе по внешним событиям;
  • работа с облаками точек и сравнение моделей с облаками точек;
  • сравнение версий моделей.

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.

Рис. 10. Визуализация 3D-моделей, интеллектуальных схем и связи их элементов с элементами иерархии БД СУИД

Работа с ИД, содержащимися в документах в единой среде СУИД

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:

• эксплуатационных документов:
  • вновь разрабатываемых и архива;
  • группируемых для обеспечения плановых простоев;
  • документов по надежности (контур интегрирован с системой Meridium);
• документов, разрабатываемых в ПКО/ПКБ предприятий;
• импортируемых в СУИД документов:
  • импортированных из файловых хранилищ;
  • импортированных из исторических источников (снятых с эксплуатации информационных систем);
  • импортированных из системы документооборота капстроя (документов, поступающих от подрядчиков);
• контур обеспечения работы с документами на бумаге.

Отметим следующее:

• Перечисленный функционал не является полным, а создан лишь исходя из стоящих практических задач. При возникновении необходимости создания новых контуров для прочих типов документов, они решаются в среде ядра СУИД — ПО IPS Search;
• Если же тот или иной поток документов из перечисленных выше уже автоматизирован (используется другое ПО электронного архива и документооборота), средства интеграции СУИД «Плант-Навигатор» позволяют включить уже эксплуатируемую и созданную на другой платформе систему ТДО в единую среду СУПРИД. Такой подход решает важную задачу сохранения инвестиций.

Интеграционные возможности СУИД

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:

• загрузка-выгрузка ИД из/в файлы структурированных форматов (XLS, ХML) с использованием визуальных средств — программ-мастеров настройки правил загрузки/выгрузки, встроенных в ядро — ПО IPS Search;
• та же самая группа технологий/интерфейсов, разработанная отдельно, вне ядра системы, например верификационные стенды;
• интерфейсы и технологии работы с САПР:
  • машиностроительными CAD-системами;
  • САПР в области промышленного строительства;
• интерфейс с ЕСУ НСИ на базе 1C;
• интерфейс с внешней системой электронной почты;
• интерфейс с системой надежности (ПО Meridium);
• интерфейсы и технологии переноса данных из СУИД на платформе Intergraph PPM (Hexagon PPM);
• программный интерфейс с корпоративной системой обеспечения логирования событий (система информационной безопасности ArcSight).

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.

Сервисный функционал СУИД

В этом разделе кратко перечислим функционал СУИД «Плант-навигатор», позволяющий повысить эффективность управления ИД. К такому функционалу относятся:

• многочисленные программы-мастера, позволяющие без программирования производить настройку системы даже в процессе эксплуатации, — редактор атрибутов, связей, типов объектов и другие средства;
• средства поиска: редактор-визуальный конструктор запросов и выборок, средства группировки и сортировки;
• встроенный редактор отчетов;
• встроенное средство календарного ресурсного планирования работ по управлению ИД с построением диаграммы Ганта, связанной с ИД и процессами в СУИД;
• встроенный графический редактор процессов;
• средства кастомизации интерфейса для пользователя в зависимости от его роли;
• специальное средство WEB Portal для организации работы в единой информационной среде территориально-распределенных подразделений и предприятий компании.

Перспективы развития СУИД

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:

• переход на операционные системы из реестра Минкомсвязи РФ;
• расширение списка программных интерфейсов и технологий работы отечественных САПР;
• расширение списка технологий и программных средств, направленных на сохранение инвестиций в импортные средства разработки и управления ИД при «прямом» и «обратном» преобразовании ИД в универсальные/исходные форматы.

Список литературы

1. Рындин А., Тучков А. Системы управления проектными данными в области промышленного и гражданского строительства: наш опыт и понимание // САПР и графика. 2013. № 2.
2. Чиковская И. Внедрение BIM — опыт, сценарии, ошибки, выводы // «САПР и графика». 2013. № 8.
3. А. Тучков, А. Рындин. О путях создания систем управления инженерными данными, // «САПР и графика». Февраль, 2014 г.
4. И. Фертман, А. Хабаров Управление инженерными данными объектов нефтегазопереработки в Австралии. Опыт и технологии // «САПР и графика». Сентябрь, 2015 г.
5. Р. Комаров, А. Смирнов, М. Михайлов, К. Щукин, А. Хабаров. Реализация информационной модели объекта нефтепереработки на платформе Intergraph // «САПР и графика». Август, 2017 г.
6. А. Белевцев. «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными // Сайт Национальной ассоциации нефтегазового сервиса https://nangs.org/news/it/gazprom-nefty-zashtitila-patentom-sobstvennuyu-sistemu-upravleniya-inzhenernymi-dannymi
7. «Газпром нефть» оснастила НПЗ собственной системой управления инженерными данными» // Сайт CNews. https://www.cnews.ru/news/top/2020-10-28_gazprom_neft_osnastila
8. Патент на изобретение № 2726832. Система управления инженерными данными. ПАО «Газпром нефть». Авторы: A. Задорин, И. Ларионов, О. Ведерников, О. Белявский, В. Зубер, М. Антонов. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации – 15 июля 2020 г.