Умный Генплан — драйвер Цифрового двойника предприятия

Кирилл Зернов, к.г.н.,
председатель Клуба ГИС Бюро ESG

Генплан — каркас Цифрового двойника предприятия

Что первым всплывает в голове, когда возникает тема Цифрового двойника предприятия? Электронный архив? Автоматизация производства? 3D­модель? BIM? Например, Google в первую очередь выдает «цифровую трансформацию бизнеса».

А как насчет информационной модели физических активов и инфраструктуры территории промплощадки?! Именно такое видение Цифрового двойника на практике является общепринятым. У большинства предприятий, особенно на старых производствах, сведения об активах ведутся на бумажном генплане или в формате чертежей AutoCAD. Степень полноты и актуальности таких данных далеко не всегда соответствует истине. Но настоящая проблема в другом. Такие форматы данных никак не соответствуют принципу объектного представления виртуальной модели предприятия, его территории и активов. В переводе на язык менеджеров это значит, что на таком «фундаменте» Цифровой двойник не построить.

И даже если на предприятии создаются 3D­модели отдельных цехов, то многие вопросы эксплуатации, управления, обеспечения производственных и непроизводственных ресурсов остаются нерешенными. Незнание всего текущего состояния активов, слишком большие затраты на сбор, систематизацию и анализ данных для принятия решений приводят к рискам при эксплуатации и реализации инвестиционных проектов. Прямые и косвенные убытки могут исчисляться многими миллионами, в зависимости от масштаба предприятия.

Решение вопроса с «каркасом» Цифрового двойника может быть получено за счет перехода к ведению исполнительного (а иногда и проектного) генплана в ГИС (географическая информационная система). Внедрение ГИС Генплана на предприятии обеспечивает понятный и быстрый доступ сотрудников к единой карте, на которой послойно отображаются объекты генплана с геопривязанной информацией, документами и ссылками. ГИС­данные содержатся в едином хранилище и интегрируются с САПР, BIM, СУИД, СУБД, логистическими, экологическими системами, SAP, «1С» и др.

Это первая наша статья, открывающая интересную, но, к сожалению, недостаточно популяризируемую тему применения ГИС­технологий в построении Цифровых двойников промышленных предприятий.

Геоинформационные технологии — драйверы цифровизации

В данной статье мы рассмотрим тему создания ГИС Генплана промышленного предприятия. Мы покажем, какое важное интеграционное значение имеют ГИС­технологии при создании Цифровых двойников. В качестве примеров мы возьмем опыт реализации проектов сотрудниками Бюро ESG, включая наши оттачиваемые годами методики и уникальные разработки.

Какую главную задачу ставит нам руководство предприятия перед началом проекта по внедрению ГИС Генплана? Система должна обеспечивать оперативный многопользовательский доступ к значимой информации в рамках выполнения ежедневных задач службы генплана и в интересах подразделений. Для этого должен быть наведен порядок в исходных данных, создан дружелюбный пользовательский интерфейс ГИС­приложений и настроен требуемый в соответствии с ТЗ инструментарий.

ГИС не является самоцелью. Поэтому ключевой задачей заказчика на этапах проектирования и внедрения ГИС Генплана является решение следующих вопросов:

• регламент ведения/актуализации данных;
• взаимодействие с проектным генпланом;
• обеспечение запросов со стороны специалистов предприятия, руководства.

Ведение полной, непротиворечивой и актуальной информации об эксплуатируемых активах (as is) средствами ГИС является основной задачей службы, отвечающей за ведение исполнительного генплана. Как правило, модель ГИС Генплана включает более ста слоев (таблиц БД), а количество атрибутов объектов некоторых слоев может достигать нескольких десятков, например строения (здания). Все эти данные переносятся из исходных источников (бумага, файлы топосъемки и др.) в ГИС. Кроме того, в ГИС загружаются ортофотопланы (если была выполнена съемка БПЛА). Чтобы карта была более информативной, можно добавить в качестве подложки открытые сервисы: OpenStreetMaps, Google и др.

После внедрения системы на предприятии утверждается регламент, определяющий ответственных за актуализацию графических и связанных атрибутивных данных. Например, графику ведет служба генплана, а юридический департамент отвечает за сведения о правах, аренде, договорах и т.п.

Другим важным вопросом является взаимоувязанное ведение исполнительного и проектного генпланов. Применяемые нашими клиентами технологии позволяют работать с ГИС­данными в среде САПР. И в то же время проектные решения могут быть напрямую из САПР загружены в ГИС Генплана. Это позволяет избегать дублирования затрат при ведении данных, противоречивости, а также сокращает время проектировщиков и генпланистов на совмещение разноформатных данных.

Для ведения ГИС Генплана требуются два­три специально обученных сотрудника службы генплана. Их рабочие места оснащаются настольным ГИС­редактором с большим набором профессиональных инструментов ввода, управления данными, анализа, импорта/экспорта и печати.

Для доступа широкого круга заинтересованных сотрудников предприятия, а также руководства создается веб­приложение «Геопортал». В соответствии с ролевой моделью группам пользователей доступны определенные ГИС­слои и характеристики объектов генплана. Десятки и даже сотни пользователей могут одновременно прямо со своих компьютеров открывать геопортал предприятия и выполнять поиски объектов, просматривать/редактировать их характеристики, выполнять измерения, делать служебные пометки на карте и в виде ссылок в электронных письмах обмениваться ими с коллегами.

За последние полтора года в силу известных причин многие из нас уже привыкли к удаленной работе. Геопортал предприятия позволяет получить доступ к информации и нужный инструментарий в том месте и в тот момент времени, где и когда это необходимо сотруднику. По отзывам наших клиентов, они уже забыли времена, когда в отдел генплана массово приходили сотрудники за выкопировкой, что­то измерить или уточнить. А формат удаленной работы, когда сотрудники физически не могут друг с другом взаимодействовать, сделал «Геопортал» поистине незаменимым приложением.

Таким образом, на самом первом этапе мы имеем информационную модель активов и инфраструктуры предприятия в объеме исполнительного генплана. Данные хранятся в единой БД, ежедневно актуализируются и доступны 24/7/365 для всех сотрудников и руководства, имеющих допуск.

В процессе внедрения ГИС Генплан решаются проблемы, которые до этого не имели простого решения:

• создается единая цифровая карта с выверенными объектами, имеющими необходимые характеристики;
• паспортизируются надземные и подземные инженерные коммуникации;
• идентифицируются объекты недвижимости производственной и непроизводственной сферы;
• сокращается время на поиск неточностей и согласование новых топосъемок;
• время на поиск и просмотр информации занимает считанные минуты;
• существенно сокращается время на подготовку тематических карт, справок и отчетов.

А кроме того, ГИС Генплана — это красиво и наглядно. Как правило, кнопка вызова геопортала размещается на корпоративном портале. Все сотрудники могут работать в единой цифровой карте, не имея специальной подготовки. Внедрение ГИС становится заметным явлением и пользуется большим спросом среди сотрудников. Вследствие этого развитие данного направления, как правило, находит понимание и поддержку у руководства предприятия.

Переход от разрозненных чертежей, файлов Excel к Умному Генплану занимает в среднем один год. Но это лишь начало истории о применении ГИС­технологий на предприятии. Как говорится, «это только присказка, сказка — впереди».

Мы подошли к самому интересному — почему же генплан «поумнел» с помощью ГИС, и как его можно использовать в интересах предприятия в целом?

Информационная модель активов и инфраструктуры, заложенная в ГИС Генплан, имеет универсальный характер. Это, по сути, тот общий знаменатель, который делает возможным использование данной информации различными группами пользователей в ГИС­среде, а также в других корпоративных IT­системах.

Возьмем, к примеру, строение (здание). Для исполнительного генплана важно координатное описание, наименование, адрес (местоположение) и несколько характеристик для подписи на карте. Юридический отдел добавит к этому еще два­три десятка правовых и стоимостных атрибутов, ссылок на документы, фото и т.п. Административно­хозяйственный отдел (АХО) к этому добавит еще порядка 50 атрибутов, которые раньше велись разрозненно в Excel. А с помощью интеграционных возможностей ГИС к этому могут напрямую добавиться атрибуты из ERP (SAP, «1C»), ТОИР, ссылки на документы из СЭД и т.д. Возможен и обратный процесс, когда данные ГИС передаются в смежные корпоративные системы.

Другой особенностью ГИС является механизм пространственных запросов. Объекты одного слоя «знакомы» с другими объектами из соседних слоев. На примере согласования земляных работ покажем, как это работает.

Карта геопортала представлена, как «слоеный пирог». Пользователь рисует прямоугольник — место предполагаемых земляных работ. Кликом вызывает специальную команду — и происходит чудо! Система сама находит все подземные объекты в «слоеном пироге» карты, которые должны учитываться при согласовании таких работ: трубопроводы, кабели и прочее (рис. 1).

Рис. 1. Выделение участка земляных работ на карте в ГИС

А дальше ответственные руководители эксплуатационных служб получают на электронную почту ссылку на поступившую заявку. Согласующее лицо переходит по ссылке в модуль Кабинет согласования земляных работ. В заявке представлено подробное описание работ, сроки, выкопировка с карты геопортала с отмеченной зоной земляных работ и много другое (рис. 2).

Рис. 2. Рассмотрение заявки в модуле Кабинет согласования земляных работ
Модуль разработан партнером Бюро ESG — МАУ «ЦМИРиТ», г.Череповец.

После года работы с модулем Кабинет согласования земляных работ наши коллеги из АО «Апатит» совместно со специалистами Бюро ESG и МАУ «ЦМИРиТ» добились ряда преимуществ:

• сокращение срока согласования разрешения на производство земляных работ (средний срок согласования разрешения — два дня);
• сокращение времени оформления разрешения;
• возможность отслеживать процесс согласования;
• удобство и скорость поиска нужного разрешения по номеру, организации;
• автоматическое деление разрешений на действующие и завершенные, возможность контроля предоставления исполнительных схем при завершении работ;
• отображение границ производства земляных работ на генплане;
• возможность при согласовании разрешения автоматически перейти на геопортал предприятия.

В настоящее время общее количество пользователей данного модуля в АО «Апатит» составляет порядка 200 человек. В период пандемии, когда большая часть сотрудников и согласующих лиц не имели возможности прямого контакта, модуль Кабинет согласования земляных работ оказался более чем востребованным.

Очевидно, что такой эффект достигнут только благодаря внедрению Умного Генплана и предварительной работе по паспортизации инженерных сетей. ГИС позволяет не просто визуализировать данные, но и выполнять сложные пространственно­атрибутивные запросы, делать работу с картой простой и понятной для пользователей разных специальностей.

Подобно тому, как запрос на согласование земляных работ пронизывает насквозь «слоеный пирог» карты Умного Генплана, ГИС­технологии проникают в те направления обеспечения деятельности предприятия, где требуется геопозиционированная информация об активах и ресурсах (georeferenced data).

А это уже эволюция Умного Генплана в полноценную корпоративную ГИС предприятия (далее — КГИС).

Так, например, на площадке «НЛМК» (г.Липецк), помимо Умного Генплана, специалистами Бюро ESG внедрены подсистемы КГИС:

• Имущество — объекты недвижимости, кадастр. Автоматизация договоров аренды, интеграция с SAP;
• Экология — мониторинг загрязнений;
• Административно­хозяйственное управление — паспортизация зданий (строений) непроизводственной сферы, включая конструктивы, материалы, помещения, сотрудников, документы и фото;
• Промбезопасность — статус и информация по экспертизам зданий (строений).

Как аппетит приходит во время еды, так и востребованность ГИС службами предприятия возрастает по мере их ознакомления и накопления практического опыта работы с ГИС. Последнему способствует экспоненциальный рост пользователей геопортала после его сдачи в промышленную эксплуатацию. Подход «от карты к данным» очень нравится сотрудникам. А пользовательский интерфейс геопортала ненамного сложнее, чем в привычных навигаторах.

Помимо перечисленных направлений, КГИС может стать частью отраслевых IT­решений в области:

• эксплуатации и ремонтов инженерных сетей;
• эксплуатации помещений — ремонты, инвентаризация ТМЦ, учет сотрудников, клининг;
• логистики — маршрутизация по территории региона, страны и в пределах самих промплощадок;
• навигации по территории (маршруты) — мобильное решение для водителей, сотрудников и подрядчиков;
• уборки территории — контроль уборочных работ подрядчиков;
• трехмерных ГИС — интеграция с BIM­моделями, облаками точек, БПЛА, 3D, Mech­моделями и т.д. (рис. 3);
• системы управления инженерными данными и др.

Каждое из этих направлений, безусловно, заслуживает отдельного рассказа. Переход на ведение Умного Генплана в рамках цифровизации производства может стать действенным ответом на вызовы пандемии за счет обеспечения удаленного регламентированного доступа сотрудников к нужной информации и их взаимодействия.

Рис. 3. Фрагмент трехмерной ГИС. TerraExplorer (Skyline)

Какие же факторы важны для успешного внедрения Умного Генплана и перехода к корпоративной ГИС предприятия?

Первая часть ответа — это, безусловно, люди. На предприятии должна сложиться команда, заинтересованная в достижении результата и поддерживаемая со стороны IT­службы и руководства.

Второй фактор заключается в том, чтобы на этапе проектирования и внедрения корпоративной ГИС было продумано, как она будет вписана в существующие бизнес­процессы. Ввод данных ради самого процесса не приведет ни к чему хорошему. Согласования, справки, подготовка документов, договоров, принятие решений должно опираться на сведения, получаемые из ГИС, иначе пропадет мотивация и смысл — ресурсы и время будут потрачены зря.

Третий «секретный ингредиент» — современные открытые ГИС­платформы, поддерживающие общепризнанные мировые стандарты хранения и обмена данными.

И конечно, нельзя не отметить опыт и человеческий фактор команды­интегратора, которая будет рядом с заказчиком на этапах проектирования, внедрения и сопровождения. Бюро ESG готовы делиться своим богатым опытом в данной сфере и сотрудничать на всех этапах работ.

Добро пожаловать в Клуб!

За последние три года все больше заказчиков доверяют нам интеграцию проектного (САПР) и исполнительного генплана (2D/3D ГИС). Главная выгода для предприятия заключается в использовании единой геопривязанной, актуальной информации генплана внутри различных информационных систем, а не только внутри отдела генплана. Это обеспечивает значительное сокращение времени сотрудников на поиск информации, согласование работ и принятие решений.

ГИС­технологии, напоминающие конструктор LEGO, позволяют собрать «живую» модель Цифрового двойника предприятия из разных деталей: межцеховые наземные и подземные сети, активы, генплан, документация, реестры и базы данных, ортофотопланы, данные лазерного сканирования, САПР/BIM 3D­модели, телеметрия, видеонаблюдение и многое другое.

По опыту наших заказчиков, использование ГИС на предприятии становится ускорителем таких задач, как транспортная логистика, административно­хозяйственное управление, управление имуществом, экологический мониторинг, безопасность.

На сегодняшний день ГИС­решения Бюро ESG эффективно работают в ПАО «Северсталь», АО «Апатит», ПАО «НЛМК», Ситуационно­аналитическом центре Минэнерго России. При разработке ГИС мы сотрудничаем с такими известными вендорами, как Hexagon Geospatial (Intergraph), Skyline Software Systems.

Внедрение наших ГИС­решений апробировано в режиме удаленной работы, когда члены команды проекта физически находятся в разных городах.

Познакомиться с опытом наших клиентов можно на предстоящей ежегодной конференции «САПР­Петербург 2021». А кроме того, мы приглашаем представителей предприятий к прямому общению и готовы оказать необходимые консультации.

Мы ждем вас в нашем Клубе любителей ГИС и Умного Генплана!