Сергей Голуб,
заместитель генерального директора по проектированию, ООО «Волгограднефтепроект»
Модульно-узловая сборка часто ассоциируется с так называемой отверточной сборкой в машиностроении. Несмотря на негативное отношение к этому способу, он является довольно технологичным, позволяя быстро и качественно собрать объект. Таким образом в свое время осуществлялось строительство заводов в ограниченные сроки! Обеспечить реализацию данной технологии может узловой подход в моделировании.
Времена, когда моделированием можно было когото удивить, уже достаточно давно прошли. Теперь это стандартное требование для любого проектировщика — создать 3Dмодель, получить из нее чертежи и спецификации, передать модель для дальнейшего использования в качестве основы для визуального планирования (для 4D и xDсистем) и для «нужд» эксплуатации. Разница только в нативных форматах моделей и подходах к ее формированию.
Когда модель разрабатывается независимо от технологии строительства объекта, ее структура может быть любой. Как правило, это основной сценарий формирования моделей проектировщиками — структура, удобная для выпуска проекта, поскольку подрядчик все равно будет строить в соответствии со своими знаниями, техникой и привычной ему технологией. Отсюда может быть и критика моделей. Не потому, что модель плохая, а потому, что каждый участник решает в первую очередь свои локальные задачи по закрытию своих этапов. Но ведь можно рассмотреть эти процессы как взаимосвязанные, тогда и модель будет смотреться интереснее, и результат может получиться впечатляющим.
Модульная (другими словами — крупноузловая) сборка в нашем обиходе давно на слуху, особенно в машиностроении. Это один из распространенных подходов ускорения возведения объектов строительства. Например, массивные металлоконструкции собираются из отдельных секций, узлов, пролетов, площадок и т.д. Каждый такой узел может быть как изготовлен в цеху на сборочной площадке, так и доставлен в готовом виде для сборки (рис. 1). При этом главное — учесть транспортировочные пути и механизмы, включая грузоподъемные, а также возможности изготовления такого узла на площадках или заводах. Очевиден также пример с оборудованием — емкостные и/или насосные скиды, узлы трубопроводной обвязки. Или в целом блочномодульные здания, в том числе и производственные. На монтажносборочной площадке при этом происходит сборка таких узлов в объем, затем эти узлы соединяются интерфейсами (трубные участки, кабели, воздуховоды). Но сначала определяется количественный и качественный состав узлов и интерфейсы между ними.
Рис. 1. Модульно-узловая сборка
Чтобы объект можно было собрать из модулей, он должен быть модульно спроектирован. Точнее, модель должна быть выполнена в модульноузловом виде. Такие модули могут быть сформированы в три последовательных шага: сначала разрабатываются основные принципиальные схемы (технология, водоснабжение, пожаротушение, электроснабжение и т.д.), затем в этих схемах формируются функциональные блоки, на основании которых определяются компоновочные решения. Блоки соединяются между собой интерфейсами и подключаются к магистральным коммуникациям, которые, в свою очередь, также можно разделить на узлы, исходя из возможности изготовления их, например, в цеху и последующей установки/монтажа непосредственно на объекте.
Рис. 2. Модульно-узловая модель
На основании модульноузлового подхода формируется модель. Структурной единицей такой модели является как раз модуль или узел (рис. 2), вокруг которого строится вся реализация проекта. В данном случае можно сформулировать следующее правило: узел/модуль является учетной единицей проектирования, строительства и приемки работ (как проектных, так и строительномонтажных). На этот узел разрабатывается свой комплект документации для его изготовления, включая спецификацию для комплектации, комплект документации для его монтажа/установки на объекте, комплект (комплекты) документации на его подключение к магистральным линиям или другим модулям (также со спецификацией). Из таких узлов собирается сначала 3Dмодель, затем по образу и подобию реализуется и физический объект. В основе графика строительства также лежат узлы и модули, каждому из которых соответствует определенный набор материалов и изделий и операции по его изготовлению в цеху и установке на объекте. С использованием 4Dмодели формируется оптимальная последовательность сборки таких узлов, необходимость разработки нужных документов к требуемому моменту времени для изготовления/установки узла (рис. 3), составляются графики поставки соответствующих материалов к моменту изготовления/установки модулей. Также осуществляется визуализация состояния работ (рис. 4), где наглядно отслеживается обеспеченности узла: статус документации, статус поставки, статус изготовления, статус установки, испытания и приемки.
Рис. 3. Визуализация выпуска документации по узлам
Рис. 4. Визуализация СМР
Наличие узловой модели также позволяет заранее проанализировать возникшие или потенциально возможные изменения любого характера (замена материала, несоответствие оборудования, новые вводные и исходные данные, нестыковки и коллизии проекта и т.д.) и достаточно оперативно оценить последствия этого изменения: что с материалами, сроками, необходимостью демонтажных работ, как это будет функционировать и т.д. Причем результаты такого анализа также будут наглядно отображены в модели. Даже если в процессе изготовления узла или поставки своевременно выявить изменения не удалось по разным причинам, то современные программные комплексы позволяют совместить проектную 3Dмодель с физическим объектом как для выявления возможных случившихся отклонений, так и для проверки и учета погрешностей изготовления узла и его установки (рис. 5 и 6). Причем осуществлять такой мониторинг соответствия можно по мере изготовления каждого узла, что позволяет своевременно проводить актуализацию как модели и проектных решений, так и графиков строительства.
Рис. 5. Мониторинг СМР с помощью BRIO MRS
Рис. 6. Мониторинг соответствия СМР
Это позволяет учесть модульноузловая модель в части обеспечения комплектации и поставок. С оборудованием дело обстоит весьма прозрачно: технические требования или опросные листы. Номенклатура и объемы материалов обычно имеют внушительное количество и разнообразие, которые зачастую связаны еще и с пробелами с их унификацией, учетом и возникающим дефицитом при строительстве. Узловая модель позволяет получить сводные унифицированные данные по материалам для заказа, а благодаря спецификации на каждый узел — обеспечить их комплектацию при поступлении на объект. С помощью программных комплексов можно осуществлять визуализацию комплектации на разных стадиях: при размещении заказа, при отгрузке, при наличии на складе. При возникших или потенциальных изменениях зачастую можно столкнуться с дефицитом материала. Хорошо, если это объект с доступной инфраструктурой доставки, хотя дополнительную стоимость в данном случае никто не отменял. Что если объект труднодоступен и находится, например, в море (морская добывающая платформа). В этом случае важно заранее спрогнозировать такой дефицит. Упрощает аналитическую работу узловая модель, которая даже через визуализацию позволяет подобрать аналог из наличия или временно использовать такой же материал, предназначенный для других узлов, изготавливаемых позже, с обязательным фиксированием необходимости либо дозаказа, либо используемой замены (рис. 7).
Рис. 7. Визуализация поставок
Ключевая же ценность узлового подхода не в самом разбиении модели и упорядочении деятельности проектировщика, а в выстраивании прозрачной взаимосвязи между различными подрядчиками на проекте. При этом каждый участник, используя свои механизмы и технологии работы, обеспечивает понятными результатами другого участника, который является зависимым от первого или нескольких. То есть получается наглядная и простая реализация советского принципа: «От каждого по способности, каждому по потребности».
