7 - 2013

StartUp современного проектного офиса компании на базе комплексной технологии SmartPlant Enterprise

Максим Ельчищев
К.э.н., генеральный директор ООО «АЭС-Буран»
Максим Кретов
К.э.н., сотрудник Инженерно-строительного института Санкт-Петербургского государственного политехнического университета
Александр Тучков
К.т.н., технический директор «Бюро ESG»
Андрей Сладковский
Зам. директора по проектированию «Бюро ESG»

В статье дан обзор современного состояния технологии информационного 3D-проектирования в России. Кроме того, описаны принципы и подходы к созданию единой информационной среды проектирования по базе SmartPlant Enterprise (SPE), которые получили практическую апробацию при организации проектного подразделения компании «АЭС-Буран». Эффективность предложенного подхода доказана результатом работы компании, которая с момента старта проекта в 2011 году приобрела квалификацию и компетенции, позволяющие ей конкурировать не только с российскими, но и с ведущими зарубежными компаниями.

Рынок информационного моделирования в России, несмотря на 15­летнюю историю, находится в стадии начального развития.

После длительного периода застоя в части проектирования и строительства масштабных объектов энергогенерации в начале 2000­х годов крупные проектные компании начали развивать у себя системы трехмерного проектирования и 3D­моделирования. Их действия опережали требования рынка в части формирования 3D­модели как продукта, но являлись потребностью самого проектного бизнеса для оптимизации внутренних бизнес­процессов в целях повышения эффективности проектных ресурсов для выполнения, в частности, «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» и «Программы реформирования электроэнергетики РАО “ЕЭС­России”». Участникам процесса проектирования было понятно, что, используя старый инструментарий и существующие бизнес­процессы, они не смогут выполнить поставленные задачи и реализовать планируемый объем инвестиций в энергетику.

Для большинства участников попытка внедрения новых технологий осталась нереализованной и закончилась выполнением «условного» пилотного проекта с последующим затяжным процессом их неэффективной поддержки. Это было вызвано следующими причинами:

  • консервативность проектного бизнеса;
  • трудность изменения и оптимизации бизнес­процессов, связанная с несовершенством нормативной и правовой базы, несмотря на выход 27 декабря 2002 года Федерального закона «О техническом регулировании»;
  • высокая стоимость внедрения: цена лицензий плюс стоимость отвлечения персонала плюс повышение зарплаты подготовленных специалистов плюс высокая стоимость аппаратного обеспечения;
  • отсутствие требования заказчиков о наличии информационной 3D­модели.

Однако сегодня ситуация меняется: все чаще одним из предъявляемых требований к проектной организации от заказчика является наличие либо информационной 3D­модели, либо системы проектирования на основе 3D­технологий. Кроме того, технические регуляторы и контролирующие организации на всех уровнях активно обсуждают вопрос об обязательном наличии информационной трехмерной модели у конечного потребителя этого продукта — эксплуатирующей организации. Особенно актуален вопрос использования современных технологий проектирования в наукоемких отраслях, таких как нефтехимия и атомная электроэнергетика.

Таким образом, технический прогресс и развитая нормативно­правовая база в условиях растущего спроса на продукцию формируют благоприятную среду для нового, более интенсивного витка развития информационных технологий в современном проектировании.

Рассмотренные нами причины и трудности, связанные с внедрением и развитием современных информационных технологий в крупных проектных организациях и институтах, остаются актуальными и сейчас, что приводит к следующей индикативной оценке:

  • лоскутная автоматизация, которая не дает необходимого повышения производительности труда при реализации проекта;
  • отсутствие полного электронного банка знаний (наработанных технических решений по различным проектам);
  • отсутствие регламентов, средств взаимодействия и терминологического словаря сотрудничества участников проектной кооперации.

Возможны два варианта выхода из сложившейся ситуации:

  1. организация новой мобильной проектной среды — инжинирингового центра на базе комплексной технологии проектирования объекта в едином информационном пространстве, которое основано на проектной базе данных, целью которой, в свою очередь, является обеспечение жизненного цикла проекта (рис. 1). Преимуществом этого варианта является то, что при создании организационно­функциональной структуры проектного офиса «с нуля» закладываются принципиально новые проектные технологии, учитывающие современные программно­аппаратные методы получения и управления инженерными данными при совместной работе проектировщика, заказчика и подрядных организаций, участвующих в проектировании, строительстве и эксплуатации объектов;
  2. реорганизация проектной структуры с использованием современных управленческих, организационных и технологических подходов к производству проектной продукции. Выделенное рабочее пространство и ресурс, основанный на существующей базе проектных организаций. Недостатком такого подхода является необходимость реорганизации рабочего пространства, выделение ресурса из текущего производственного процесса и изменение сложившихся в компании технологических связей, основанных, как правило, на старых подходах к разработке и выпуску проектной продукции.

Рис. 1. Источники информации для базы данных проекта

Рис. 1. Источники информации для базы данных проекта

Рис. 2. Использование технологии SPE на всех стадиях жизненного цикла объекта

Рис. 2. Использование технологии SPE на всех стадиях жизненного цикла объекта

В связи с этим рассмотрим первый вариант, а в качестве примера его успешной реализации приведем StartUp современного проектного офиса компании «АЭС­Буран» на базе комплексной технологии SPE.

Первым элементом, определяющим развитие проектного сектора, является выбор технологии проектирования и поддерживающего ее программного обеспечения. Разработанная корпорацией Intergraph технология под общим названием SmartPlant Enterprise обеспечивает структуризацию и интеграцию разнородных инженерных данных в единое информационное пространство предприятия. Это позволяет реализовать эффективный механизм доступа для всех звеньев проектного, строительного, эксплуатирующего и управленческого персонала к управлению промышленным объектом через центральное хранилище данных, содержащее все необходимые инженерные данные и документацию для планирования, учета, контроля и анализа технических и управленческих решений на всех стадиях жизненного цикла в полном соответствии с положениями ISO 15926 и ISO 10303. Данная технология обеспечивает (рис. 2):

  • проектной организации — возможность получить от заказчика параметры местности и исходные требования к объекту строительства и передать ему логические модели, 3D­модель объекта проектирования, а также всю рабочую документацию, синхронизированную с этими моделями объекта;
  • строительной организации — возможность построить и передать заказчику объект капитального строительства строго в соответствии с исполнительной документацией;
  • эксплуатирующей организации — возможность сопровождать процессы эксплуатации необходимой актуальной нормативно­технической документацией;
  • руководителям — возможность осуществлять эффективный контроль и управление (принятие решений) бизнес­процессами на основе достоверной и актуальной технической информации по объектам.

Однако процесс внедрения данной технологии остается весьма дорогостоящим. Поэтому на самых ранних этапах становления проектного сектора для применения процессно­ориентированного управления компания должна иметь ясное представление, какие именно бизнес­процессы у нее существуют, как они протекают и каким образом оценивать их эффективность. Кроме того, необходимо четко определить объект автоматизации/интеллектуализации, что позволит правильно определить стратегию информационного развития и составить инвестиционный план закупки аппаратного и программного обеспечения. На основе полученного опыта внедрения программных продуктов линейки Intergraph предлагается следующая градация:

  • объект автоматизации — процесс создания и выпуска проектной продукции;
  • основной продукт автоматизации — проектная продукция на стадиях «Проект» и «Рабочая документация»;
  • вспомогательный продукт — информационная 3D­модель проектируемого объекта;
  • средство автоматизации — компоненты SPE;
  • этапы автоматизации:

­    создание функционально­технологической модели, служащей источником технической информации по оборудованию, трубопроводным линиям, арматуре, точкам контроля,

­    компоновка 3D­модели для проверки соответствия принятых проектных решений технологическим схемам и устранения проектных коллизий,

­    наполнение единой базы данных оборудования и материалов с общим классификатором и единой точкой входа,

­    выпуск проектной продукции на основе актуальной 3D­модели объекта в соответствии с действующими стандартами оформления;

­    контроль и управление бизнес­процессами, включая закупку и поставку оборудования, календарно­сетевое планирование сооружения объекта и т.д.

Для каждого этапа, в соответствии с его задачей, определен набор средств информационной поддержки (табл. 1).

Таблица 1. Структура соответствия этапов внедрения и компонентов SPE

Этап

Задачи

Компоненты SPE

1

проектирование функционально­технологических схем;

хранение всей информации в промышленной базе данных (Oracle, Microsoft SQL), схема — проекция базы данных;

наличие инструментов для формирования и хранения в базе данных технологических правил, по которым в процессе проектирования производится проверка логичности и непротиворечивости существующих между объектами связей;

формирование наборов стандартных правил;

наличие инструментов для работы с интеллектуальными символами, в том числе с параметрическими;

возможность модификации различных свойств символов, например, связанных с передачей данных между присоединяемыми символами;

использование инструментов для ускорения подготовки рабочих чертежей — «умные метки», разделяемое между всей командой проектировщиков хранилище для объектов проекта, удобная система фильтров, позволяющая выделять значимые в данный момент элементы схем

SmartPlаnt P&ID (SPP&ID)

2

увеличение производительности процесса проектирования;

создание средств непрерывного контроля правил проектирования и выдачи уведомлений о влиянии изменений на процесс проектирования;

автоматизированное генерирование изометрических и ортогональных чертежей трубопроводов в масштабе и выдача соответствующих отчетов;

организация проектирования в глобальном масштабе (территориально распределенном офисе) и повторного использования данных;

возможность повторно использовать данные, полученные во время проектирования

SmartPlant 3D

SmartPlant Review

SmartPlant Instrumentation

SmartPlant Electrical

3

обеспечение независимой от проекта стандартизации данных о материалах и оборудовании;

возможность организации и повторного использования данных

SmartPlant Reference Data

4

создание схем и диаграмм;

концептуальное и техническое черчение

Smart Sketch

5

снижение затрат на реализацию проекта и полных капиталовложений путем уменьшения количества рабочего времени и устранения излишков и дефицита материалов;

оптимизация графика проекта благодаря интеграции с системами календарного планирования и системами учета затрат;

равномерное распределение объема работ по проекту в географически распределенных офисах и реализации проекта с помощью точных, полных и непротиворечивых данных;

повторное использование данных на всем сроке эксплуатации предприятия, в том числе на этапе производства, технического обслуживания и модернизации;

управление субподрядными договорами через модуль eSupplier, начиная с этапа планирования и заканчивая контролем выполнения каждого пункта субподрядного договора

SmartPlant Materials

SmartPlant Foundation

Правильно спланированное поэтапное внедрение крупной информационной системы позволяет существенно оптимизировать затратную часть компании и, таким образом, принимать правильные инвестиционные решения.

Следующим элементом, определяющим качество и успешность внедрения и использования современных проектных технологий, является четкая задокументированная методология. В компании должны быть формализованы процессы, установлены показатели их эффективности, а также определены процедуры управления процессами. Показатели эффективности (результативности) процесса — это количественные и качественные параметры процесса, характеризующие, как правило, взаимоотношение между достигнутым результатом и использованными ресурсами.

Это означает наличие двух видов деятельности по управлению процессами:

  • обеспечение управления их реализацией, то есть управление фактически повседневной деятельностью как процессами;
  • обеспечение управления содержанием процессов, их структурой, то есть совершенствование, улучшение процессов.

Как любая управленческая деятельность, эти два вида работ могут быть рассмотрены с точки зрения замкнутого управленческого цикла, который можно представить, например, так:

  • планирование деятельности;
  • реализация;
  • учет и контроль;
  • анализ отклонений от планов;
  • принятие решений по результатам анализа.

В этом смысле управление структурой процессов подразумевает следующие шаги:

  • проектирование (инжиниринг)/усовершенствование процесса и определение/корректировка показателей его эффективности (соответствует планированию структуры процессов);
  • внедрение усовершенствованного процесса в повседневную практику компании (соответствует фазе реализации);
  • учет и контроль значений показателей эффективности процесса;
  • анализ отклонений фактических значений показателей эффективности процесса от запланированных;
  • принятие решений о направлениях дальнейшего усовершенствования процесса.

Этот цикл реализуется как проектным образом (чаще всего на текущий момент), так и процессным (так называемый цикл Continuous Process Improvement, CPI). То есть компания может иметь в числе прочих процессов специальный процесс (постоянную деятельность, протекающую по указанному выше циклу), целью которого является усовершенствование процессов компании. Либо она может время от времени пересматривать часть своих процессов, не удовлетворяющих современным требованиям, каждый раз начиная внутренний проект по совершенствованию процессов компании.

Следующим важным элементом, на который стоит обратить внимание, является номенклатурная/элементная база данных. Номенклатурная база данных представляет собой общий сбор информации об элементах трубопровода и трубопроводной арматуры. В нее входит набор графических 3D­элементов, построенных в соответствии со стандартом их производства и обладающих необходимым набором атрибутивных данных, например, для трубопровода: материал изготовления, толщина стенки и т.д. Очевидно, что без актуального, удовлетворяющего действующим нормативным требованиям набора элементов проектирования само проектирование становится невозможным. Программный комплекс SmartPlant 3D в базовой поставке включает следующий набор баз данных элементов:

  • трубопроводы и арматура;
  • система вентиляции и отопления;
  • электротехническая система.

Однако все базы данных либо не соответствуют российским стандартам, либо имеют слишком общее назначение и не обладают необходимыми атрибутами. Отсутствие у Intergraph полного и актуального набора баз данных объясняется следующими причинами:

  1. специфичностью написания/создания самой базы данных;
  2. широтой применения программного продукта (от кораблестроения до проектирования АЭС);
  3. необходимостью периодического обновления этих баз данных в связи с изменением нормативной базы.

Учитывая первые два пункта, создавать набор баз данных в глобальном (мировом) масштабе крайне сложно. В связи с этим каждый пользователь программных средств Intergraph должен самостоятельно разработать, купить или заказать разработку собственной базы данных элементов трубопровода и арматуры в соответствии с той проектной областью, в которой он работает. Опираясь на имеющийся опыт, можно отметить, что для компании, находящейся на стадии StartUp, наиболее эффективным является способ развития собственных компетенций — обучение методике и разработка базы данных самостоятельно, поскольку в дальнейшем, при развитии проекта или открытии нового, может возникнуть потребность обновления элементной базы. В качестве примера в табл. 2 приведен перечень стандартов, в соответствии с которым разработаны все элементы трубопроводов и арматуры и ведется проектирование АЭС с реактором ВВЭР.

Таблица 2. Общий перечень стандартов, необходимый для создания баз данных для проектирования АЭС

Классы деталей трубопроводов

Применимость (подклассы)

Трубопроводы АЭС

Трубопроводы ПиГВ

Общепромышленные трубопроводы

Высокое давление,
нерж. сталь (HP, SS)

ОСТ 24.125.01~ОСТ 24.125.26

ОСТ 24.125.01~ОСТ 24.125.26

Низкое давление,
нерж. cталь (LP, SS)

ГОСТ 9940, ГОСТ 9941, ТУ 14­3Р­197, ТУ 95.349, СТО 79814898 108~СТО 79814898 127

ГОСТ 9940, ГОСТ 9941, ТУ 95.349, СТО 79814898 108~СТО 79814898 127, ОСТ 34­10­425

ГОСТ 9940, ГОСТ 9941, ГОСТ 12820, ТУ 95.349, СТО 79814898 108~СТО 79814898 127, ОСТ 34­10­425~ОСТ 34­10­428, АТК 24.200.02.90

Высокое давление,
углерод. сталь
(HP, CS)

ТУ 14­3­460, ТУ 14­3­420,
ТУ 3­923, ОСТ 24.125.30~ОСТ 24.125.57

ТУ 14­3­460, ТУ 14­3­420,
ТУ 3­923, ОСТ 24.125.30~ОСТ 24.125.57

Низкое давление,
углерод. сталь
(LP, CS)

ТУ 13.03­011­00212.179, ТУ 14­3­190, ОСТ 34­42­661~ОСТ 34­42­678,
ОСТ 34­10­699~ОСТ 34­10­701

ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, ТУ 13.03­002­08620133, ТУ 14­3­1698, ТУ 13.03­011­00212.179, ТУ 14­3­190, ОСТ 34­42­661~ОСТ 34­42­678,
ОСТ 34­10­699~ОСТ 34­10­701

ГОСТ 8733, ГОСТ 10705, ГОСТ 20295, ТУ 13.03­002­08620133, ТУ 14­3­1698, ТУ 13.03­011­00212.179, ТУ 14­3­190, ГОСТ 10706, ГОСТ 12820,
ОСТ 34­42­661~ОСТ 34­42­678,
ОСТ 34­10­699~ОСТ 34­10­701

Водогазопроводные трубы

ГОСТ 3262, ГОСТ 10704,
ГОСТ 17375­17379, ГОСТ 8946­8957

Низкое давление, полиэтилен
(LP, PP)

ГОСТ 18599, ТУ 6­49­14, ГОСТ 12820

На начальной стадии проектирования информация из элементной БД поступает в БД системы проектирования 2D­схем. В процессе проектирования 2D­схем элементам и системам присваиваются коды KKS, которые заносятся в данную БД. Таким образом, создается база данных элементов проекта, которая оформляется в виде отдельного файла формата Microsoft Office Excel и наглядно представляет все внесенные данные по одному элементу проекта или группе элементов. Еще раз отметим, что постоянная актуализация элементной базы является непрерывным процессом, который поддерживается составом инженеров­технологов и обеспечивается службой информационных систем.

На основе 2D­схем реализуется трехмерная модель блока. При этом в БД трехмерной модели должны быть сформированы трехмерные отображения элементов по номенклатурным номерам. В соответствии с номенклатурными номерами элементной БД в базе данных трехмерной модели активируются соответствующие элементы (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Размещение оборудования в SmartPlant 3D

Рис. 3. Размещение оборудования в SmartPlant 3D

Рис. 4. Оборудование и трубопроводы в SmartPlant 3D

Рис. 4. Оборудование и трубопроводы в SmartPlant 3D

Рис. 5. Общий вид информационной модели атомного энергоблока, выполненной в SmartPlant 3D

Рис. 5. Общий вид информационной модели атомного энергоблока, выполненной в SmartPlant 3D

Коды KKS для этих элементов берутся из базы данных 2D­схем. При построении трехмерной модели определяются координаты оборудования, которые заносятся в ее базу данных.

Из трехмерной модели реализуются 2D­чертежи. Для этого используется информация о координатах из БД трехмерной модели, а также из центральной БД об элементах, не влияющих на компоновку основного оборудования, которые не были учтены в трехмерной модели. Этим элементам также присваивается код KKS, который заносится в базу данных 2D­чертежей.

Таким образом, исходя из опыта, приобретенного при StartUp, можно сделать вывод, что успешное внедрение технологии комплексного проектирования на начальном этапе развития компании основано на трех китах:

  • инструмент — программно­аппаратное обеспечение;
  • технология — регламенты и правила проектирования;
  • составные элементы — базы данных для проектирования.

Для компании ООО «АЭС­Буран» залогом успешного внедрения, апробации, корректировки и дальнейшей эксплуатации технологии SPE в условиях ограниченного времени (2 года) и ресурсов (проектная группа и группа ИТ­поддержки — 30 человек) стали:

  • молодая команда инженеров­проектировщиков;
  • высококвалифицированная
    группа специалистов­технологов;
  • открытая компоновка проектного кабинета, стимулирующая коммуникации между специалистами;
  • акцент на широкое использование программных продуктов SPE с развитием собственных компетенций.

Таким образом, правильная комбинация и распределение весовых коэффициентов по данным направлениям определяются целевыми функциями развития проектного офиса.

Совершенно очевидно, что подобный проект не является уникальным, однако ключевыми моментами, обеспечившими эффективный StartUp, стали:

  • исходное формирование проектной команды с чистого листа при изначальной мотивации сотрудников на успех;
  • тщательная подготовка процесса производства — формирование регламентов взаимодействия специалистов, формирование базы данных элементов. При этом, как уже говорилось, эта работа выполнялась как самостоятельно, так и с привлечением внешнего интегратора — компании «Бюро ESG» — опытного и давнего партнера Intergraph;
  • организация квалифицированной и оперативной технической поддержки во время работы над проектом. Она включала как поддержку вендора, так и оперативную поддержку специалистами «Бюро ESG»;
  • гибкая политика вендора, предоставлявшего необходимое количество временных лицензий в дополнение к приобретенным, когда это было необходимо. 

Список литературы:

  1. Максимов Н., Тучков А. Работа с данными на разных этапах жизненного цикла промышленных объектов с использованием SmartPlant Enterprise // Рациональное управление предприятием. 2011. № 1. С. 22­27.
  2. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Распоряжение правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. № 1715­р.
  3. Кретов М.Г. Экономическая эффективность внедрения системы управления информацией при проектировании АЭС // Научно­технические ведомости СПбГПУ. 2011. № 1 (114). С. 283­288.
  4. Кретов М.Г. Принципы и механизмы автоматизированного проектирования сложных технико­экономических систем // Научно­технические ведомости СПбГПУ. 2009. № 4 (81). С. 29­33.
  5. Петров В.П. Экономические модели управления предприятиями атомной промышленности России / Препринт. — М.: НИЭБ, 2010.
  6. Волкова В.Н., Ванюшкина А.А. Информационная модель для выбора корпоративных информационных систем // В сб. Трудов III международной научно­практической конференции «Экономика и промышленная политика России» — СПб.: СПбГПУ, 2004. С. 172­174.

САПР и графика 7`2013