Магия "цифры"
"Умная" модель
"СамараНИПИнефть" " и "ТомскНИПИнефть" - институты, где сегодня разрабатывают 55 проектов с применением 3D-технологий. Речь идет в первую очередь о технологии информационного моделирования (ТИМ). Она позволяет создать "умную" модель объекта строительства, которая включает его трехмерный макет, а также широкий спектр данных: свойства строительных материалов и конструкций, сроки выполнения работ, данные об освещении, затраты энергии и многое другое. Точная цифровая картина объекта помогает избежать ошибок при его проектировании, правильно рассчитать количество требуемых материалов и в разы сократить сроки строительства.
Пример - разработанная специалистами "СамараНИПИнефти" 3D-модель газокомпрессорной станции (ГКС) "Восточно-Капитоновская", предназначенной для компремирования и транспортировки попутного нефтяного газа с месторождений компании "Оренбургнефть". Модель, созданная при помощи отечественного программного комплекса, содержит более 51 тысячи различных объектов. К каждому элементу привязана информация о планируемых работах, то есть по любому объекту можно получить данные о сроках поставки материалов, монтажа оборудования, покраски и других технологических операций. Кроме того, к модели добавлены график поставки оборудования и материально-технического обеспечения, а также график строительно-монтажных работ (СМР) по всем зданиям и сооружениям.
Создание информационных моделей для объектов капитального строительства эффективно на всех стадиях их жизненного цикла. На этапе проектирования это позволяет повысить качество проектно-сметной документации, сократить число возможных коллизий (ошибок, связанных с пересечением пространственных или временных границ различных элементов), оптимизировать размещение оборудования. На этапе строительства благодаря ТИМ можно сократить время выполнения работ за счет исключения коллизий и прозрачности графика поставки МТР и графика СМР. Кроме того, эффективное проектирование позволяет минимизировать использование материалов и, соответственно, снизить стоимость строительства. На этапе эксплуатации "цифровой двойник" дает возможность сократить время планирования текущих работ и получать всю необходимую информацию в едином окне.
Три слона 3D-моделирования
Развитие собственных технологий в сфере информационного моделирования - ответ на современные геополитические вызовы, требующие от нефтегазовой отрасли оперативного перехода на отечественное программное обеспечение. Поэтому одна из ключевых целей внедрения ТИМ компанией "Роснефть" - импортозамещение и обеспечение технологической независимости. В числе других целей - сокращение стоимости ПО, оптимизация процессов проектирования и сокращение времени на выполнение задач, повышение качества проектирования и строительства.
Для полноценного внедрения ТИМ компания решает три основные задачи. Первая - создание, наполнение и актуализация базы данных деталей и оборудования. В научном институте "РН-БашНИПИнефть" разработан "Единый каталог 3D-изделий", который содержит около 200 тысяч 2D- и 3D-элементов (трубопроводы и технологическое оборудование - более 166 тысяч элементов, кабельное хозяйство - более 30 тысяч, строительные решения - более 22 тысяч элементов).
Вторая задача - методологическое сопровождение, то есть разработка локальных нормативных документов, стандартов, регламентов взаимодействия. И третья - развитие, обслуживание и техническая поддержка ПО: доработка, адаптация, настройка программных модулей, разработка макросов и утилит автоматизации.
Технологии информационного моделирования успешно применяются в разных направлениях проектирования. К примеру, в направлениях "Технология" и "Инженерные сети" с помощью ТИМ решается весь спектр задач от сборки уникальной единицы оборудования до моделирования всех трубопроводных систем на площадках и эстакадах. Также 3D-технологии применяются при создании генеральных планов строительства объектов, для построения моделей отдельных элементов архитектуры и т.д.
Собрать из блоков
В процессе внедрения ТИМ были разработаны параметрические блоки (готовые сборки) различных строительных конструкций. Из таких блоков, как из деталей конструктора, можно быстро собрать необходимую 3D-модель, а также оперативно вносить корректировки при изменении проектных решений, сократить коллизии и ошибки в проекте.
Инженерами "ТомскНИПИнефти" создана и зарегистрирована база данных, содержащая 31 параметрический блок для различных строительных конструкций: балка кабельной эстакады, типовые лестницы и площадки обслуживания, ограждение площадок, траверсы, сваи, технологические стойки, типовые ростверки, навес эстакады и др.
Все блоки содержат информацию о строительных конструкциях - их атрибутах и свойствах. При изменении геометрии строительных конструкций автоматически меняются и их свойства (масса и площадь окраски элементов, длина сварных соединений и т.д.). Это позволяет исключить ошибки, связанные с некорректным назначением атрибутов. Также параметрические блоки автоматически генерируют ведомости объемов работ, спецификации и заказные спецификации, что позволяет быстро получить необходимую информацию для расчета сметной стоимости и заказа строительных материалов.
"Информационное 3D-моделирование - это не дань цифровой моде, а необходимость, без которой сегодня никуда. Ведь когда мы говорим о сложных инженерных сооружениях и технологических объектах, где изменение даже самой мелкой детали на любом из этапов проектирования, строительства или эксплуатации может повлечь за собой "эффект бабочки", ТИМ-модели позволяют оперативно оценить влияние всех возможных изменений на конечный результат строительства", - отметила главный инженер "ТомскНИПИнефти" Ирина Манжола.
Высокие результаты в области 3D-проектирования достигаются благодаря слаженной работе ТИМ-инженеров. В "Роснефти" организована система обучения специалистов, обмена опытом между сотрудниками проектных институтов как внутри компании, так и за ее пределами. Разработаны учебные курсы по технологиям информационного моделирования объектов надземного обустройства месторождений для каждого направления проектирования.
Пользу от применения ТИМ получает и заказчик. Это выражается в снижении простоев из-за задержек в поставках, в высокой точности расчета стоимости материально-технических ресурсов, актуальном и полном перечне технических данных на каждый элемент 3D-модели, визуализации графика строительства объекта, возможности внести изменения в проект непосредственно на стройплощадке. А максимальный положительный эффект может быть достигнут за счет применения ТИМ на всех этапах жизненного цикла объекта капитального строительства.
Виртуальное обучение
Другая технология, успешно применяемая в ходе проектирования и эксплуатации объектов, - виртуальная реальность (VR). В нефтегазовой отрасли она используется для обучения специалистов, планирования и моделирования выполнения производственных задач. Специалисты "СамараНИПИнефти" создали три модели в среде виртуальной реальности для предприятий компании "Роснефть". Это модели подстанции на территории Арланского нефтяного месторождения, подстанции "Тасу Ява" АО "Тюменнефтегаз" и подстанции "Герасимовская" АО "Оренбургнефть".
В период строительства объекта подобные модели полезны для организации визуальной демонстрации с эффектом присутствия, что позволяет выявить ошибки в эргономике, проверить возможность безопасной эксплуатации и внести правки в проектную или конструкторскую документацию объекта до его реализации в металле. На этапе эксплуатации виртуальная модель может использоваться для знакомства сотрудников с устройством подстанции, их обучения, выявления проблемных мест, отработки действий персонала в чрезвычайных ситуациях.
Например, VR-модель подстанции "Герасимовская" включает тренажер, на котором можно отработать 11 сценариев оперативного переключения при различных нештатных ситуациях. К примеру, при аварийном отключении силового трансформатора или повреждении трансформатора напряжением 35 или 110 киловольт, при снижении давления элегаза в выключателе и т.д.
"Наша команда стояла у истоков создания подобных VR-моделей. Это трудоемкий процесс, в нем много ручного труда и кропотливой работы по оптимизации моделей. В ходе мозговых штурмов мы продумывали, как с помощью пульта управления взаимодействовать с окружением и выполнять действия максимально приближено к реальности. Результатом этой работы стали эксклюзивные методики обучения, предложенные в разработке", - рассказал начальник отдела поддержки систем проектирования ООО "СамараНИПИнефть" Дмитрий Грачев.
В целом использование виртуальной реальности открывает новые технологические горизонты в энергетике: от визуализации сложных систем до проведения анализа различных сценариев работы подстанции. Поэтому применение VR - важный шаг в развитии современных технологий, способствующий повышению эффективности и безопасности энергетического сектора.