3 - 2021

Опыт компании AAEngineering Group при построении Цифрового двойника промышленного объекта

Андрей Аксенов, директор департамента информационного моделирования, AAEngineering Group
Андрей Аксенов, директор департамента информационного моделирования, AAEngineering Group

Проектно­строительная группа AAEngineering Group — эксперт в поставке под ключ производств в металлургической и горно­обогатительной индустрии, а также в строительстве энергетических, инфраструктурных и других промышленных объектов.

Компания выполняет проектирование, строительство и реконструкцию промышленных объектов любой степени сложности с ведением авторского и технического надзоров, а накопленный опыт позволил приобрести навык в генеральном управлении проектами.

Совещание на стройплощадке (проект АКСУ)

Совещание на стройплощадке (проект АКСУ)

AAEngineering Group является одним из лидеров в области использования информационного моделирования на различных этапах жизненного цикла. Компания была трижды удостоена международных наград: в 2018 году и дважды в 2020­м — в конкурсе инфраструктурных проектов, проводимом компанией Bentley Systems. В 2018 году проект «Модернизация фабрики «Пустынное» был признан «Лучшим индустриальным проектом в СНГ» по версии компании Trimble, а в 2019­м уже другой проект — «Строительство золотоизвлекательной фабрики в п. АКСУ» — стал «Лучшим иностранным проектом» в IV Всероссийском конкурсе BIM­проектирования.

Увеличение количества и повышение сложности реализуемых проектов дали импульс к началу использования цифровых технологий по различным направлениям деятельности. В конце 2016 года мы провели тендер и выбрали поставщиками программного обеспечения компании Bentley Systems и Trimble, а первые месяцы 2017­го можно считать началом внедрения в компании технологии информационного моделирования. Для реализации стратегии развития в части цифровизации в компанию были приглашены специалисты, владеющие технологией и знающие программное обеспечение. Также были проведены многочисленные обучающие тренинги.

Компоновка оборудования

Компоновка оборудования

Мы не хотели создавать информационную модель только для красивой картинки и поэтому задались вопросом: «Для чего нам нужна информационная модель проекта?»

Ответы были сгруппированы в определенные направления развития:

  • улучшение качества проектных решений за счет привлечения всех заинтересованных сторон и комплексного рассмотрения проекта на ранних стадиях;
  • планирование и оптимизация работ на строительной площадке, их визуализация, отслеживание и контроль;
  • использование актуальной информационной модели на этапе эксплуатации, возможность ее дальнейшего развития и внесение в нее изменений;
  • корректировка информационной модели на основании исполнительной документации и хранение истории изменений;
  • не привязываясь к определенному программному обеспечению, гарантировать возможность взаимодействия проектных команд из различных мест;
  • использование единого источника данных по реализуемым проектам и на всех этапах жизненного цикла.

В первую очередь необходимо было создать единый источник инженерных данных. Для этого на серверах компании была развернута среда общих данных на платформе ProjectWise, выполнена программная интеграция приложений для совместной работы над информационными моделями.

Созданные проекты интегрируются с облачными сервисами для взаимодействия с заказчиком, а также для доступа к данным из различных источников и мест расположения участников проекта.

Фрагмент информационной модели фабрики АКСУ

Фрагмент информационной модели фабрики АКСУ

Занимаясь вводом фабрик в эксплуатацию, мы совершенно четко представляем, в каком виде, какими данными и какой структуры должна быть информационная модель, передаваемая оператору фабрики. Основываясь на этих знаниях, мы сформировали требования к информации, которая должна содержаться как в самой 3D­модели, так и в связанных с ней базах. Исходя из требований заказчика и оператора производится декомпозиция модели по расположению, функциональным и технологическим разделам, выделяются ключевые активы предприятия, осуществляется тегирование оборудования и трубопроводных систем.

В результате в системе ProjectWise собирается комплексная модель проекта, состоящая из множества связанных ссылками файлов. Такая структура позволяет локально вносить изменения в модель как на этапе проектирования, так и на этапе строительства и актуализации модели по исполнительной документации, и далее — на этапе эксплуатации.

Еще одна проблема, с которой сталкиваются многие организации, — это нехватка в отрасли квалифицированных специалистов. В нашем случае мы выходим из положения за счет привлечения иностранных сотрудников или компаний. В связи с этим остро стоит вопрос обеспечения полноценной удаленной работы над проектом, более того — многообразие программного обеспечения не делает эту работу проще. Решением стало использование платформы iTwin. Выполнив синхронизацию информационных моделей с платформой iTwin, мы закрыли вопрос не только удаленного доступа к актуальной информации, но и применения на наших проектах мультивендорных решений.

Визуализация концептуального решения с подложкой модели RealityMesh (фабрика АКСУ)

Визуализация концептуального решения с подложкой модели RealityMesh (фабрика АКСУ)

Вахтовый поселок на проекте Джамгыр (совмещение 3D-модели с моделью реальности в iTwin)

Вахтовый поселок на проекте Джамгыр (совмещение 3D-модели с моделью реальности в iTwin)

Модель реальности площадки главного корпуса (Джамгыр)

Модель реальности площадки главного корпуса (Джамгыр)

Платформа и сервисы iTwin позволяют собрать комплексную модель проекта, отслеживать изменения во времени, а также проводить анализ нормализованных данных. Интеграция платформы с решениями Microsoft Teams и Power BI улучшает и упрощает коммуникации между участниками проекта.

Описанная выше структура взаимодействия и синхронизации данных стала стандартом для всех реализуемых проектов.

Информационное моделирование в проектировании до сих пор остается популярной темой в средствах массовой информации, на форумах и различных площадках. Начиная с 2017 года мы постоянно увеличиваем охват разделов проекта. Проектная документация, полученная на основании информационной модели, является динамичной, то есть зависимой от изменений самой модели. Структура, классификация и свойства содержат базовую информацию для всех участников проекта и имеют возможность установить связь с внешними источниками данных. Такой подход позволяет нам избежать перенасыщения модели информацией, с одной стороны, а с другой — в случае необходимости добавить недостающие данные из различных источников.

Для оптимизации и проверки проектных решений мы в своей работе  используем системы виртуальной и добавленной реальности. Новое поколение очков добавленной реальности Microsoft Hololens 2 позволяет удаленно решать производственные вопросы, а в сочетании с новыми разработками от Bentley Systems — просматривать информационные модели неограниченного объема не только в пространстве, но и во времени.

Применение мобильных устройств на строительной площадке АКСУ

Применение мобильных устройств на строительной площадке АКСУ

Высокие темпы реализации проекта, зачастую запараллеливание процессов проектирования и строительства — всё это требует особого внимания, планирования и контроля исполнения. Десятки тысяч работ и ресурсов на разных проектах необходимо скоординировать и отследить. Важнейшим аспектом при реализации проекта является его планирование. Для решения задач, возникающих на строительной площадке, используется сервис Synchro Control. Визуализация процессов строительства, привязанная к графику производства работ, существенно упрощает понимание всего проекта, помогает оптимизировать реализацию во времени. Построенный на платформе iTwin сервис Synchro Control позволил нам подключить строителей и представителей субподрядных организаций к проекту еще на этапе концептуального проектирования и укрупненного планирования. Все замечания, предложения и изменения по оптимизации технических и технологических решений привязываются к информационной модели и впоследствии находят отражение в очередных ревизиях.

Таким образом мы создаем Цифровой двойник предприятия, который постоянно изменяется во времени, отражая актуальное состояние объектов строительства.

Еще одно направление, которое быстро развивается и помогает нам отслеживать состояние проектов, — это использование фотограмметрии, построение моделей на основе фотографий.

Еженедельные облеты строительных площадок, построение цифровых моделей с помощью ContextCapture и публикация данных на портале iTwin формируют историю реализации проекта и представляют собой цифровую исполнительную документацию. Лазерное сканирование объектов также дополняет Цифровой двойник актуальной информацией. Причем вся информация привязывается ко временной шкале.

На этапе ввода промышленного предприятия в эксплуатацию мы передаем заказчику Цифровой двойник, который можно бесшовно интегрировать в любую систему управления активами.

В настоящее время компания открыла новое стратегическое направление в части управления надежностью предприятия. Это разработка стратегий управления ремонтами, интеграция систем управления производством с Цифровым двойником и многое другое.

Комплексный подход к реализации проекта позволяет создать полноценный Цифровой двойник предприятия, который не только хранит историю создания промышленного предприятия, но и продолжает развиваться и изменяться, взаимодействуя с различными датчиками, приборами и другими системами контроля и симуляции процессов. Такой подход оптимизирует производственные процессы, сокращает время реакции на изменения, делает производственный процесс прозрачным и прогнозируемым, следствием чего является уменьшение операционных затрат.

Результатом комплексной работы по внедрению технологий информационного моделирования стал выход в финал и победа сразу двух проектов в международном конкурсе «Year in Infrastructure 2020», проводимом компанией Bentley Systems. Две победы, два разных проекта.

Вовлеченность руководства компании — залог успеха (генеральный директор AAEngineering Group Игорь Ветиул и директор проектов в РК — Анатолий Лигай)

Вовлеченность руководства компании — залог успеха (генеральный директор AAEngineering Group Игорь Ветиул и директор проектов в РК — Анатолий Лигай)

В номинации «Нефтяные платформы и горное производство» победил проект «Строительство золотоизвлекательной фабрики в п. АКСУ». Отличительной особенностью этого проекта является комплексный подход к его реализации. Широкое применение различного программного обеспечения, работа над проектом в единой информационной среде, использование новых разработок в части построения Цифровых двойников — всё это придает уверенность в успешной реализации проекта.

Уже на начальном этапе проектирования была поставлена задача максимально сократить сроки строительства. Для этого особое внимание уделялось инструментам концептуального проектирования и планирования работ на строительной площадке. Для выбора участка строительства была использована технология фотограмметрии, которая позволила построить точную цифровую модель рельефа, актуализировать текущее состояние объектов, находящихся в пределах землеотвода. За короткое время прорабатывалось несколько компоновок основного оборудования и технологических участков, к обсуждению подключались проектировщики, строители и технологи эксплуатирующей организации. Выбранные и согласованные технические решения легли в основу рабочего проектирования. Все варианты и утвержденные решения по цифровым моделям и их дальнейшая детализация собиралась в общую модель проекта на платформе iTwin.

Следствием жестких карантинных ограничений, введенных в мире, стали срывы сроков поставки материалов и оборудования, сложности с перемещением сотрудников и перевахтовкой рабочих. В условиях большой неопределенности мы смогли быстро перестраиваться под изменяющиеся условия, при этом удерживать контроль над реализацией проекта. На сегодняшний день AAEngineering Group заканчивает строительно­монтажные работы практически на всех площадках, а на некоторых технологических участках уже начались пусконаладочные работы — так называемые холодные пуски.

Второй проект, который победил в номинации «Инженерная подготовка строительной площадки», реализуется в республике Кыргызстан — «Строительство золотоизвлекательной фабрики «Джамгыр». Сложность этого проекта заключается в экстремальных условиях строительства — на высоте более 3 тыс. м и сейсмичностью в 9 баллов.

Строительство фабрики всегда сопровождается возведением многочисленных вспомогательных объектов и площадок, но при взаимном расположении объектов строительства, наружных сетей и площадок на склонах с уклоном до 75 градусов это становится нетривиальной задачей. Для ее решения было выполнено построение текстурированной модели местности на основе фотографий, из которой впоследствии выделили цифровую модель рельефа. С использованием программного обеспечения OpenRoads Designer было реализовано несколько компоновочных решений, в которых учитывались не только взаимное расположение площадок и оптимальная трассировка инженерных сетей, но и выход на поверхность грунтовых вод, места схода лавин и селей.

Путем мониторинга опасных зон с помощью дронов выявлялись места скопления воды и снега в горах, что существенно снизило риски при строительстве, а также обеспечило безопасность сотрудников.

Как и в случае с первым проектом, вся информация консолидировалась в среде общих данных ProjectWise с дальнейшей автоматической публикацией на платформе iTwin.

Пандемия и политические события в Кыргызстане внесли свои весьма существенные коррективы в сроки реализации проекта. Принимая во внимание очень короткий строительный сезон в горах, который составляет не более 4­5 месяцев, нам пришлось скорректировать и оптимизировать график и сроки ввода фабрики в эксплуатацию. Продолжая реализацию проекта в текущем году, мы надеемся завершить строительные работы и приступить к запуску фабрики уже в этом сезоне.

Такой подход на всех этапах реализации проекта, ставший стандартом в нашей компании, обеспечивает неоспоримое преимущество перед конкурентами. Использование технологии информационного моделирования позволяет принимать качественные и выверенные проектные решения, а более детальная вариантная проработка на этапе проектирования с лихвой окупается на этапах строительства и эксплуатации.