Всё еще впереди: информационное моделирование в обустройстве месторождений

О бережном отношении к информации

В рамках проектирования обустройства месторождения первостепенное внимание уделяется энергоэффективности и экологической безопасности проектных решений. Так, для сопровождаемых месторождений испытан ряд центробежных насосов российского производства для системы поддержания пластового давления (ППД), внедрение которых позволило снизить удельное энергопотребление до 16%. А замена асинхронных двигателей на вентильные снизила энергопотребление при добыче механизированным способом на 13%. Внедрение в рамках импортозамещения интеллектуальных станций управления штанговыми глубинно-насосными установками (ШГН) позволило оптимизировать режимы работы скважин и получить экономию электроэнергии до 20%.

В настоящее время специалисты института при тесном взаимодействии со специалистами ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» работают над уникальным проектом реконструкции нефтешахты Ярегского нефтетитанового месторождения, не имеющего аналогов в России. Проектные решения предусматривают модернизацию всего производственного цикла подземной разработки месторождения, создание, в первую очередь, безопасных условий труда и обеспечение перспективного развития шахтной добычи.

Особое внимание уделяется развитию информационных технологий и автоматизации в области проектно-изыскательских работ.

Использование средств автоматизированной (машинной) обработки информации применительно к проектной документации кажется очевидным. Ведь проектная документация по сути своей представляет собой набор информации. Информация же, в свою очередь, любит бережное к себе отношение. В особенности, если информации много, и она разнородна.

Представьте, что вы пришли в библиотеку с огромным количеством данных в сотнях различных книг, и в какой-то одной содержатся необходимые вам сведения. Но если книги не расставлены по полкам в соответствии с тематикой / автором / содержанием, найти нужные вам сведения будет практически невозможно.

В совокупности данных о предмете должен в обязательном порядке присутствовать элемент структурирования или систематизации. При этом структура данных должна быть определена и общепринята для всех участников процесса и желательно, чтобы она не менялась от объекта к объекту.

Структура информации об объекте капитального строительства, представленная в проектной документации, однозначно определена Постановлением Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 года №87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».

Представление инженерных данных в графической части проектной документации, по сложившейся традиции, определяется требованиями ГОСТов СПДС, ЕСКД. К ним относятся, прежде всего, ГОСТ Р 21.1101-2013 «Система проектной документации для строительства (СПДС). Основные требования к проектной и рабочей документации», а также ГОСТ 21.613-2014, ГОСТ 2.702-2011 и многие другие из этой серии.

Такой подход к структурированию не предъявляет особых требований к программному обеспечению. По сути, он может быть реализован при помощи обычного текстового редактора и простого графического приложения. В данном контексте автоматизированные инструменты позволяют лишь быстрее и качественнее производить чертежи и текст. До недавнего времени проектировщики при оформлении проектной документации обходились вообще без вычислительных машин, не испытывая при этом особых неудобств. При этом не приходится удивляться, что возможный уровень анализа информации при разработке проектной документации весьма ограничен.

Фактически Постановление Правительства Российской Федерации от 16 февраля 2008 года №87 и ГОСТы СПДС (ЕСКД) – это технический язык инженеров, проектировщиков и строителей, универсальный «ключ», дающий доступ к нужной информации об объекте в процессе строительства.

Информационные модели: начало

Развитие информационных технологий и аппаратного обеспечения в том числе дает возможность более глубокого и детального структурирования данных о предмете. Это позволяет, в свою очередь, проводить более тщательный анализ проектных решений, вплоть до автоматизированной их проверки. Таким образом, мы переходим от классического представления проектной документации к так называемым

«информационным моделям», представляющим собой набор данных о проектируемом объекте в виде сугубо цифровой информации. Традиционное представление проекта в данном случае является производным результатом автоматизированной обработки цифровой информации.

За последние пять лет сильно расширился спектр нормативных документов, определивших теоретические схемы структуризации данных информационных моделей. В распоряжении проектировщика находится целая серия документов, таких, например, как ГОСТ Р 57310-2016, ГОСТ Р ИСО 22263-2017, СП 301.1325800.2017, СП 328.1325800.2017 и многих других, дающих базовые определения информационных моделей и определяющих общие процедуры их формирования и развития.

Несмотря на довольно серьезную теоретическую проработку темы на практике, особенно в сфере промышленного инжиниринга, системный подход в области информационного моделирования объектов капитального строительства (реконструкции) находится в зачаточном состоянии.

Необходимо вполне отдавать себе отчет в том, что информационное моделирование в полном смысле этого слова подразумевает под собой не только и не столько формирование трехмерной информационной модели объекта, сколько организационно-техническую среду, в которой информационная модель задумывается, формируется, согласовывается, получает разрешение на строительство, а в идеале – используется подрядчиком в процессе строительства. Именно формирование подобной среды и становится следующим закономерным шагом цифровизации промышленного инжиниринга.

На текущий момент классические ортогональные чертежи и пояснительные записки – как бы промежуточное звено между цифровой информационной моделью и строительной площадкой или между моделью и органами экспертизы.

Программное обеспечение

Рынок программного обеспечения представлен довольно широким спектром продуктов, позволяющих формировать информационные модели проектируемых объектов, используя для этого трехмерную визуализацию. Любая проектная организация сможет подобрать для себя программный пакет, подходящий по стоимости и наиболее соответствующий специфике проектируемых объектов.

Производители программного обеспечения создают программные инструменты, ориентируясь на общие принципы формирования информационных моделей. Тем не менее, любой программный инструмент все же нуждается в дополнительной адаптации под специфику проектируемых объектов и под специфику работы проектной организации.

И если проектировщик может договориться с заказчиком о формате передачи, используя для этого различного рода «просмотрщики» (viewer) и доступ к серверу данных, то передача модели на экспертизу не может быть решена аналогичным способом.

Развитие технологий информационного моделирования в первую очередь происходит на уровне «проектировщик – заказчик». Как показывает опыт, заказчика в таком инновационном подходе привлекает прежде всего наглядность представления проектных решений, а проектировщика – удобство разработки моделей и автоматизированное генерирование ортогональных чертежей. Наличие разного рода технической информации, сопутствующей визуальной модели, при этом зачастую остается невостребованным. Причина тому – отсутствие четких механизмов передачи информации заинтересованным службам заказчика.

Вместе с тем работа с классическим представлением проектной и рабочей документации в виде комплектов чертежей и пояснительных записок отлажена десятилетиями успешной реализации проектов. Однако нельзя однозначно утверждать, что традиционно сложившаяся модель реализации проектов может быть признана наиболее рациональной. Механизм работы с моделями проектируемого объекта может и должен быть оптимизирован, поставлен на более эффективный уровень. Для этого необходимо решить ряд проблем, связанных с автоматизированной генерацией информации и ее цифровой обработкой.

Организация информационного моделирования на базовом уровне «проектировщик – заказчик» уже сталкивается с проблемой передачи данных. Ведь, как правило, информационная модель представляет собой по факту базу данных, наглядность которой не может быть обеспечена без соответствующего программного обеспечения. Связано это, в первую очередь, с тем, что сама специфика работы органов экспертизы подразумевает, что на проверку ей будут поступать модели от разных проектных организаций. И если все они разработаны по частным правилам, действующим лишь для конкретной пары «проектировщик – заказчик», то и анализ этих моделей потребует освоения огромного количества частных норм структурирования информации.

На первый взгляд может показаться, что решить проблему могут форматы файлов структурированных данных, в том числе и с открытой спецификацией, такие как IFC. Файлы такого формата позволяют передавать не только сведения о трехмерных геометрических моделях проектируемых объектов, но также и данные о технических характеристиках оборудования и материалов.

Но при более детальном рассмотрении оказывается, что экспортирование моделей в отдельные структурированные файлы возможно только для простых объектов, со сравнительно небольшим количеством параметров. Крупные же объекты, содержащие сотни тысяч элементов, каждый из которых описывается десятками параметров, при экспорте будут представлять собой файлы размером сотни мегабайт, и работа с ними будет крайне затруднительна.

Для крупных технологических площадок, какими занимается Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в Перми, модели проектируемых объектов могут быть представлены только базой данных.

Таким образом, вопрос формата передачи модели на рассмотрение в органы экспертизы сегодня не имеет однозначного ответа.

По единым правилам

Сегодня ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» ставит перед собой задачи не только освоения методов формирования информационных моделей, но и разработки единой среды информационного моделирования, позволяющей взаимодействовать по единым правилам как разработчикам моделей, так и службам заказчика, использующим ее в своей деятельности.

Безусловно, вторая задача является более широкой и требует тщательного структурного анализа тех данных, что составляют в конечном итоге информационную модель. Ведь информационное моделирование, в отличие от классического проектирования, выводит нас далеко за рамки проектной организации и требует учитывать процессы не только формирования модели как таковой, но и специфику работы с ней в службах капитального строительства, материально-технического обеспечения, эксплуатации. Каждой из этих служб нужна своя информация, структурированная соответствующим образом.

Решая эту довольно нетривиальную задачу, в обязательном порядке следует учитывать и проблему экспертизы информационной модели.

Отходя от классического представления проектной документации, структура которой определяется устоявшимися нормативами, мы встаем на совершенно иной уровень организации проектных работ, требующих иных нормативных документов, эти работы регулирующих.

Мы находимся в самом начале пути по формированию нормативного каркаса информационного моделирования. Путь этот необходимо пройти как можно быстрее, ведь переход на новый уровень позволяет значительно улучшить качество проектных моделей объектов, степень их проработки, а использование автоматизированных систем проектирования – сократить сроки и стоимость проектных работ, что в конечном итоге окажет позитивное влияние на общую эффективность объекта и стоимость его реализации.

Каждая крупная организация, инвестирующая в капитальное строительство, так или иначе развивает сферу информационного моделирования, понимая, насколько эффективным с точки зрения экономии времени и средств может стать этот новый подход в реализации

проекта. Но развитие это в той или иной организации носит крайне разнородный характер, часто принципиально отличающийся друг от друга.

Разработать единый подход по работе с информационными моделями на государственном уровне возможно только совместными усилиями предприятий, занимающихся капитальным строительством. Именно крупные игроки в сфере промышленного строительства должны выступать с законодательными инициативами и вырабатывать единые подходы по работе с информацией о проектируемом объекте.

Подход этот должен быть реализован на общегосударственном уровне и не только касаться сферы проектирования, но и учитывать процедуру прохождения экспертизы информационной модели (теперь уже не проектной документации), а также применение информационных моделей в строительстве и эксплуатации.

Данная статья из журнала «Вестник государственной экспертизы» (№2/2020) публикуется в рамках информационного сотрудничества журнала «ГеоИнфо» и Главгосэкспертизы России.

С 2019 года «Вестник» доступен только по подписке. Получить всю подробную информацию и подписаться на журнал «Вестник государственной экспертизы» можно ЗДЕСЬ.