Корпоративная вселенная: суверенная реальность BIM

«…мы увидим контуры нового мира» ©

Предисловие

В старейшей российской госкомпании продолжаются работы, связанные с цифровой трансформацией отрасли, о части которых было рассказано в статье «Корпоративная вселенная: суверенная навигация».

В данной статье приоткрывается завеса над проектом infraIFC (название изменено. – Прим. авт.), который, по мнению автора статьи, наиболее интересен читателям isicad.

1. Мельницы мелют воздух

8 апреля 2024 года на видео-хостинге YouTube был опубликован аналитический обзор «BIM это плохо. История государственного BIM в России». Обзор получился эпохальным. Тем героям, которые вдумчиво и усидчиво просмотрели до конца трехчасовой ролик, стало ясно — эпоха «государственного BIMа» закончилась, государственное стимулирование внедрения ТИМ в России не оправдало возлагавшихся на него надежд.

Интересным выводом в анализе стало то, что на самом-то деле родное государство свои государственные задачи решает, и вполне успешно, а вот бизнес-сообщество, которое окормлялось подле министерств и ведомств, осталось недовольно: не получило чётких и понятных инструкций, чтобы взять их — и внедрять ТИМ с победным маршем, от Мурманска до Владивостока.

Рассуждения в стиле «отец наш родной, кинул нас, детей своих» и робкие надежды «а вдруг ещё не вечер? подождём ещё, братия» ещё слышны по углам профессиональной тусовки, но всё тише и слабее. А всё потому, что государство выполняет своё обещание — дать бизнесу свободу, даже если кому-то и кажется, что они «ещё не готовы» и их, убогих, «выставили на мороз».

Потому что российский бизнес должен быть сильным. И научиться решать свои задачи самостоятельно. Время советского государственного патернализма закончилось.

Анализ успешного опыта развитых капиталистических стран показал, что в условиях корпоративного капитализма техническое нормотворчество поддерживается и развивается через бизнес-ассоциации. Объективно, то же самое ждёт и Россию: ТИМ должен и будет развиваться крупными бизнес-структурами реального сектора экономики в рамках глубокой межотраслевой кооперации.

Наступила эпоха корпоративного ТИМ.

2. Объективность и необходимость

В старейшей российской госкомпании к такому исходу были готовы. Компания успешно пережила все войны и революции именно потому, что всегда, в первую очередь, опиралась на собственные силы. Наступление эпохи корпоративного ТИМа компания встретила весьма подготовленной: был заблаговременно создан специализированный Центр, сформирована команда, закреплены внешние связи и источники финансирования.

Начали, как обычно, с анализа.

2.1. «А международная обстановка, товарищи, такова» ©

«Наше‏ ремесло‏ состоит‏ из нескольких неочевидных принципов и большого количества труда‏ по‏ распознаванию‏ ситуаций». © Библия менеджера.

В докомпьютерную эпоху эффективно передать комплексную инженерную информацию об объекте капитального строительства можно было только с помощью плоского (двухмерного) изображения на листе бумаги. Таким образом, инженерная информация о трёхмерном физическом объекте передавалась:

• в виде набора плоских проекций;
• в уменьшенном масштабе;
• геодезически не связанной с месторасположением физического объекта.

Необходимость формирования проекций потребовала разработки правил отображения — видов, планов, сечений. Необходимость масштабирования привела к разработке правил простановки размеров (цепочки размеров) и формализации графических и текстовых обозначений на проекциях, где информация об ответственности фиксируется в подписях в «основном штампе». Эти правила привели к появлению понятия «чертёж» («комплект чертежей»). Таким образом, «чертёж» является результатом «бумажной» технологии представления инженерной информации об объекте капитального строительства и инфраструктуры.

С появлением компьютеров произошла смена носителя информации, появилась возможность формировать инженерную информацию о трёхмерном физическом объекте без потери размерности — в виде трёхмерной цифровой информационной модели, масштабируемой до реального размера с геодезической привязкой. Следовательно, если в модели объекта имеется вся необходимая геометрическая и атрибутивная информация (форма и содержание), то «чертёж» уже не нужен.

Таким образом, технология информационного моделирования (ТИМ) объектов капитального строительства и инфраструктуры может быть представлена как бесчертёжная технология, формирующая вокруг себя новый технологический уклад.

Процесс перехода к новому технологическому укладу является объективным, поскольку связан с общемировым развитием науки и техники:

• Мировая тенденция показывает, что происходит постепенный, но последовательный отход от работы с чертежами и переход к работе с моделями; чертежи рассматриваются как атавизм прошедшей (докомпьютерной) эпохи 2D;
• Ведущие производители программного обеспечения САПР не видят потенциала в развитии инструментов чертёжной документации;
• Научные исследования и усилия производителей программного обеспечения сосредоточены на поиске и реализации методов формирования жизненного цикла объекта капитального строительства и инфраструктуры с применением цифровой информационной модели.

Поскольку возведение объекта капитального строительства и инфраструктуры — это коллективный труд, необходимы единые, понятные всем участникам процесса и формализованные правила представления инженерной информации. Ранее средством формализации правил являлась система стандартов СПДС — Система проектной документации для строительства (ГОСТ Р 21).

СПДС являлась парадигмой (ключевой идеей) для предыдущего технологического уклада, поскольку давала ответы на все важные вопросы:

• Формализация представления графической и текстовой информации;
• Единая документация на весь жизненный цикл строительного объекта;
• Правила хранения, изменения и передачи документации;
• Безусловная юридическая значимость подписанных чертежей.

Таким образом, для перехода к бесчертёжной технологии в первую очередь необходимо выполнить формализацию информации в цифровых информационных моделях объектов капитального строительства и инфраструктуры на уровне не ниже стандарта СПДС.

В условиях рыночной глобализации, с целью формализации обмена цифровыми инженерными данными, производителями программного обеспечения были разработаны свои цифровые форматы данных для создания цифровых информационных моделей с помощью САПР-инструментов. Однако следом возникла проблема совместимости моделей, созданных с помощью разных программных продуктов. Решение проблемы было очевидным — создание открытого формата обмена данными. Было предложено несколько вариантов таких форматов, но наибольших успехов в создании и продвижении формата обмена информацией между цифровыми информационными моделями добилась международная организация buildingSMART International, продвигающая стандарт IFC (Industry Foundation Classes).

Стандарт введён в системы международных (ISO) и национальных стандартов основных промышленно развитых стран, в том числе Российской Федерации (ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018). Его поддержку осуществляют международные и российские производители программного обеспечения.

Для обоснованности выбора IFC в Госкомпании в качестве базового стандарта необходимо рассмотреть возможные альтернативы.

Первой альтернативной является использование в качестве стандарта одного из проприетарных (закрытых) форматов вендоров. Недостатками данного варианта являются:

• Проприетарные форматы вендоров защищены авторским правом.
• Проприетарные форматы иностранных вендоров недопустимы по соображениям безопасности: использование таких моделей в составе цифровых двойников критически важных объектов железнодорожной инфраструктуры на стадии эксплуатации несут высокие риски диверсионного вмешательства и санкционного отключения.
• Проприетарный формат может перестать поддерживаться вендором. В этом случае возникает проблема чтения созданных в этом формате моделей объектов капитального строительства и инфраструктуры, поскольку срок службы физических объектов инфраструктуры составляет десятки лет.
• Проприетарные форматы активно используются в САПР для разработки конструктивных элементов на стадии проектирования, но содержат избыточную информацию для хранения информации о построенном объекте на стадии эксплуатации.

Второй альтернативой является написание открытого стандарта ТИМ для Госкомпании «с нуля». Недостатками данного варианта являются:

• Для Госкомпании компетенции по написанию цифровых технических стандартов на цифровые форматы данных не являются профильными, следовательно, потребуются серьезные инвестиции и время для создания организационных структур с необходимыми компетенциями.
• Заказ разработки «с нуля» отраслевого цифрового формата российским вендорам потребует серьезных инвестиций и длительного срока реализации.
• Уникальный отраслевой цифровой формат имеет риски быть не поддержанным российской и международной ИТ-индустрией, поскольку для вендоров потенциал поставки и внедрения САПР только для Госкомпании — недостаточно ёмкий. Международные проекты Госкомпании с иностранным участием, без сомнения, будут ориентированы на международные форматы.
• Проекты Госкомпании, связанные с мультимодальными перевозками (железная дорога ↔ порт, железная дорога ↔ аэропорт, железная дорога ↔ автомобильный терминал) требуют сотрудничества с проектными организациями из различных отраслей. Очевидно, что их средства обмена цифровыми информационными моделями ориентированы на наиболее распространённые форматы и стандарты обмена.

Подводя итог, можно сказать, что новая парадигма (ключевая идея) для Госкомпании при переходе на новый технологический уклад, основанный на бесчертёжных технологиях, заключается в разработке и внедрении открытого цифрового стандарта описания инженерных моделей объектов капитального строительства и инфраструктуры. Этот стандарт должен базироваться на открытом международном стандарте и являться его расширением, адаптированным для учета отраслевой специфики российских железных дорог, учитывать межотраслевые (мультимодальные) и международные проекты Госкомпании.

Для написания отраслевого расширения стандарта необходимо сначала изучить принципы и возможности расширения базового стандарта IFC. Изучению этих принципов был посвящен первый этап проекта infraIFC.

3. Фундамент космодрома, или Основа основ

«Такие качества, как солидность, тяжеловесность и осмотрительность, для управления государством важнее, чем изобретательность, искрометность и подвижность». © Кардинал Ришельё

Прежде чем изобретать что-то новое, необходимо определиться с базовым уровнем знаний всех участников проекта. Для этого необходимо выровнять уровень компетенций — все участники должны говорить на одном языке и понимать друг друга. Поэтому первым шагом разработки отраслевого стандарта стало создание учебного пособия, предназначенного для формирования у специалистов как знаний о базовом стандарте IFC, так и знаний для разработки открытого отраслевого стандарта на основе базового стандарта IFC.

Полное оглавление разработанного учебного пособия представлено на рисунке ниже.

Документ разработан на основе официальной версии стандарта IFC компании buildingSMART — IFC 4.3.2.0 (IFC4X3_ADD2), ратифицированной Международной организацией по стандартизации (ISO) 4 января 2024 года.

Поскольку документ должен быть наиболее полезен железнодорожной отрасли, возможность расширения базового стандарта IFC показана на основе стандарта для железнодорожной инфраструктуры Китайской Народной Республики Railway BIM Data Standard (CRBIM1002).

Полученные знания далее применяются с учётом погружения в российскую специфику — в продолжении документа приводится учебно-демонстрационный пример расширения стандарта IFC и онтологической модели IFC на основе объекта российской железнодорожной инфраструктуры.

В заключении даются организационно-технические рекомендации по расширению базового стандарта IFC с целью разработки открытого корпоративного стандарта infraIFC в Госкомпании.

Кстати, в учебном пособии мы учли разный уровень начальной подготовки:

• для специалистов, которые только начинают работать с созданием цифровых моделей инфраструктурных объектов, рекомендовано начать изучение документа с раздела «4. Введение в предметную область»;
• для продвинутых специалистов рекомендуется начать изучение с раздела «5. Основные функции и возможности IFC».

Общий объём учебного пособия составил свыше 500 страниц, а цифровые приложения к нему — более 6 Гбайт.

4. Туманность Андромеды

(В заголовке использовано название романа советского фантаста И. Ефремова.)

В больших компаниях цель всегда должна оправдывать средства. Это означает, что объём вкладываемых ресурсов (интеллектуальных, административных, финансовых) должен иметь цель, достойную понесённых затрат. В нашем случае такой целью является новый технологический уклад отрасли, в котором цифровая информационная модель из дополняющей технологии станет одной из ключевых. Поэтому, когда мы говорим о роботизации железной дороги, мы в первую очередь говорим о цифровом ядре как принципе интеллектуализации технических систем, формирующих новую производительность труда и новую прибыль для Госкомпании.

Новый технологический уклад состоит из «созвездия» технопакетов. Один из «строительных» технопакетов, в текущей версии, показан на рисунке ниже.

На что в этом целевом технопакете следует обратить внимание?

Цифровая информационная модель (ЦИМ), выполненная в соответствии с отраслевым стандартом, становится юридически значимой. Следовательно, она применима для выполнения строительных операций разметки и монтажа. А если объект построен по ЦИМ, то он по ЦИМ и будет эксплуатироваться¹, чертёж уже не нужен.

¹ Для эксплуатации нужна интеграция в ЦИМ других типов моделей, кроме модели точной геометрии, но об этом пойдёт речь в другой статье.

Соединение цифрового подлинника и исполнительного пространства по типу PLM-систем даёт нам возможность осуществлять реконструкцию объекта капстроя по ЦИМ, что позволяет замкнуть жизненный цикл в бесчертёжной парадигме.

Железная дорога не висит в воздухе, она связана с другими логистическими системами (морские, автомобильные и авиаперевозки). Это означает, что разработка отраслевого стандарта должна происходить в сотрудничестве с другими логистическими компаниями, и межотраслевой стандарт — это коллективный труд, распределённый между федеральными ведомствами и компаниями крупного бизнеса. Ключом для роботизации всей цепи мультимодальных перевозок, в соответствии с парадигмой цифрового ядра, в данном случае является иерархия общих классов (Тяга, Груз, Сеть, Связь), разделяемая всеми участниками процесса.

Межотраслевой стандарт, поддержанный федеральными органами и крупным бизнесом, быстро становится стандартом государственным. Это поможет вендорам принять правильное решение о безусловной поддержке межотраслевой модели данных в подсистемах импорта-экспорта САПР. Со своей стороны, бизнес может ввести сертификацию ПО, закупаемого в отрасли, на соответствие актуальной версии отраслевой модели данных.

Наконец, начав со стандартизации, необходимо закончить институциализацией². Да, независимая региональная ассоциация IFC+, осуществляющая поддержку, согласование и развитие в интересах всех участников бизнес-сообщества³.

² Институционализация — процесс превращения новых, эпизодических социальных практик, новаций и представлений в устойчивые, действующие на протяжении длительного времени структуры общества, так что в конечном счёте они оформляются в виде социальных институтов, то есть в форму организации отношений с установленными правилами, нормами, а также процесс саморегуляции этих институтов.
³ Конечно, написанное один раз учебное пособие не будет положено на полку. По итогам разработки отраслевого стандарта будет проведена актуализация учебного пособия с учётом вновь полученных знаний и опыта. Таким образом, актуализированные версии учебного пособия по базовому стандарту и отраслевого расширения стандарта составят единый свод документов.

В дополнение можно сказать, что переход к бесчертёжной парадигме потребует значительного изменения программно-аппаратных комплексов, используемых в жизненном цикле объекта капстроя. Активное развитие устройств на базе дополненной реальности (AR) является только началом линейки новой, инновационной техники. Да, импортозамещение с индустриализацией продукта. И эти работы уже начались.

5. Зов ТИМ

Манифест корпоративного ТИМ опубликован. Прямо сейчас устанавливаются коммуникации и ведутся переговоры, которые определят конфигурацию команды для разработки первой версии отраслевого стандарта и заложат принципы межотраслевого.

Все, кто готов сотрудничать и кому есть, что нам предложить, пишите с рабочего адреса вот сюда: 352217@rambler.ru. Представьтесь, назовите должность и организацию, вам обязательно ответят.

… Вы ещё успеете заскочить в уходящий поезд.