Применение SmartPlant Enterprise при проектировании и строительстве электростанций

В SmartPlant Instrumentation на основе технологических схем, выполненных в P&ID и опубликованных в SmartPlant Foundation, создаются приборы КИПиА, контуры управления и сигналы в контуре управления. Затем данные снова передаются в P&ID для создания функциональной схемы. Помимо этого проектируются кабели, клеммники и шкафы с их подключениями – с учетом сигналов, а также шкафы управления, платы, слоты и каналы, осуществляются кроссировка в шкафах и ассоциация сигналов с каналами. Производятся генерация схем подключения и формирование документации.

В SmartPlant Electrical выполняется электрическая схема распределительных сетей. Нагрузки, оборудование и приборы, которые необходимо запитывать, передаются из SmartPlant P&ID и SmartPlant Instrumentation. А полученный кабельный журнал в свою очередь публикуется в SmartPlant Foundation для использования в SmartPlant 3D и определения длины и трассы прокладки.

Из SmartPlant Foundation в SmartPlant 3D передается для формирования трехмерной модели созданная в P&ID схема со всеми параметрами технологического оборудования, трубопроводов, фитингов, приборов КИПиА, необходимыми для создания пространственной модели объекта.

Рассмотрим более детально саму технологию и преимущества ее использования на примере стыковки SmartPlant P&ID и SmartPlant 3D для создания технологической части пространственной модели.

Как уже сказано, технолог, работающий в SmartPlant 3D, получает из SmartPlant Foundation PID-схему, на которой прорисованы все элементы (с набором необходимых параметров), которые предстоит разместить в пространственной модели.

 

Рис. 2. Соответствие 3D-модели и PID

 

Проектирование начинается с создания и размещения оборудования. При этом достаточно создать только объемное пространственное отображение оборудования и указать связь с оборудованием на PID-схеме, все его необходимые атрибуты будут переданы в трехмерную модель. Остальные объекты пространственной модели, такие как трубопроводы, их детали и трубопроводная арматура, берутся уже непосредственно с PID-схемы простым выбором размещаемого элемента. То есть специалисту-проектировщику, создающему пространственную модель, нет необходимости ни заносить, ни даже знать какие-либо параметры размещаемого объекта. Все атрибуты, начиная от основных (условный диаметр, перекачиваемый продукт, давление и т.д.) и заканчивая параметрами, необходимыми для автоматического выбора конкретного элемента в SmartPlant 3D, берутся из PID-схемы. Таким образом, работа над созданием трехмерной модели превращается в пространственную компоновку элементов, выбираемых из технологической схемы.

При осуществлении этой компоновки программный комплекс автоматически производит проверку. К примеру, при попытке разместить не на том участке арматуру или какую-либо деталь трубопровода SmartPlant 3D блокирует выбор и выдаст сообщение об ошибке.

Кроме того, при использовании данной технологии любой элемент, размещенный в пространственной модели, сохраняет связь с PID-схемой. Эта особенность дает целый ряд преимуществ. Объект, который уже был размещен в трехмерной модели, не может быть выбран и размещен снова, пока не удалены результаты первого размещения. При выборе любого объекта в технологической схеме выбираются соответствующие ему объекты в пространственной модели – и наоборот. Технология также позволяет отслеживать, какие элементы PID-схемы уже размещены в модели, а какие еще нет. Автоматически осуществляется цветовая индикация технологической схемы, полученной из SmartPlant Foundation. Неразмещенные элементы отображаются одним цветом. Элементы, которые уже размещены (в случае, если все отслеживаемые параметры соответствуют параметрам технологической схемы), подсвечиваются другим. Элементы, имеющие какие-либо несоответствия, отображаются третьим. Также можно настроить разную цветовую индикацию в зависимости от типа несоответствий: неправильная топология соединений или несовпадение какого-либо из технологических параметров.

Поскольку после размещения элементов  в пространственной модели сохраняется связь с PID-схемой, программа отслеживает соответствие не только технологических параметров, но и топологии соединений. То есть производится проверка правильности соединения трубопроводов со штуцерами, приборами и между собой, а также проверка последовательности расположения арматуры, деталей и врезок на участке трубопровода. Проверяется и наличие всех элементов на трубопроводе. Даже если участок трубопровода отрисован абсолютно верно, но при этом пропущена арматура или какая-либо деталь, такой участок будет отображаться как топологическая ошибка.

Любой элемент с предупреждающей цветовой индикацией можно выделить, а в его свойствах будет указано, по каким атрибутам система обнаружила нестыковки. Если произошла нестыковка тех или иных технологических параметров, то значения всех интересующих параметров можно взять из технологической схемы нажатием одной кнопки. Эта функция очень полезна при изменении PID-схемы, поскольку после обновления технологической схемы сразу же видно, какие из элементов изменились. Можно перебрать эти элементы, просмотреть список и значения изменившихся параметров. А можно просто выделить такие элементы и, нажав кнопку, согласовать сразу все изменившиеся атрибуты для всех элементов модели. Эта функция работает даже при изменении таких существенных параметров, как, например, условный диаметр трубопровода или давление. Все изменившиеся элементы перерисовываются автоматически.

Намного упрощается проверка пространственной модели: если все элементы размещены на модели и правильно скоррелированы, PID-схема отображается зеленым цветом. При проверке достаточно в этом убедиться, а в самой модели нет необходимости проверять правильность присвоения атрибутов.

 

Результаты проектирования в SmartPlant Enterprise не ограничиваются одним лишь получением проектной документации. В ходе проектирования создается интеллектуальная информационная модель объекта, которую можно использовать на протяжении всего жизненного цикла объекта: при проектировании, в процессе строительства и непосредственно при эксплуатации.

По итогам одного из выполненных рабочих проектов было принято решение создать единую цифровую модель объекта обустройства – интегрированную цифровую 2D/3D-модель с поддержкой взаимосвязи пространственной модели, технологических схем, проектно-сметной, исполнительной и эксплуатационной документации.

 

 

Рис. 3. Объект обустройства

Эта модель включает в себя более 10 000 таких проектных позиций, как единицы оборудования, технологические линии, сегменты трубопроводов, запорной арматуры и киповских приборов. При этом по каждой из этих позиций поддерживается полная взаимосвязь между хранилищем инженерных данных и трехмерной моделью, проектной, исполнительной и эксплуатационной документацией, технологической схемой.

 

Рис. 4. Цифровая модель

 

Таким образом существует возможность, выбрав любую проектную позицию в цифровой модели, перейти к трехмерной модели или технологической схеме, причем данный элемент будет автоматически найден, выделен, на нем отцентрируется камера. В трехмерной модели можно не только получить полное представление о том, как выглядит этот элемент, где он размещается, увидеть топологию его связей и соединений, но также просмотреть все свойства и атрибуты, занесенные в трехмерную модель на этапе проектирования. Кроме того, разработаны инструменты перехода от пространственной модели и технологической схемы в цифровую модель. То есть можно выбрать любую проектную позицию (начиная от единицы оборудования или технологической линии до конкретной задвижки), и она автоматически будет найдена в цифровой модели, где можно просмотреть ее свойства, атрибуты, различные типы прикрепленной к ней документации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Экономическая эффективность применения

SmartPlant Enterprise

 

 

Основной проблемой корпоративного информационного обмена всех звеньев управляющего и эксплуатационного персонала — от обходчика конкретных мастерских или линейных участков до директора, с целью существенного сокращения инвестиционных затрат на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ) промышленного объекта является полное или частичное отсутствие актуальной технической информации по проектной, исполнительной и эксплуатационной документации.

 

В первую очередь, это связано с  отсутствием механизма создания, сбора, обновления и доступа к  требуемой технической информации по объекту в стандартизованном  виде среди всех участников процесса поддержки ЖЦ. Во-вторых, практически не ведутся работы по электронной систематизации и хранению технической информации, описывающей промышленные объекты. В-третьих, сканирование технической документации в электронный вид для создания электронных архивов не достигает цели создания и наполнения структурированных баз данных (состава основного оборудования, приборов, линий трубопроводов, инженерных систем и т.д.) под задачи монтажа, пуска и эксплуатации объектов проектирования из-за отсутствия взаимосвязи технической информации, полученной сканированием, с промышленным объектом. И, наконец, в-четвертых,  не ведется структурирование технической информации для ее использования в режиме разделенного доступа всеми участниками бизнес-процессов, вся работа сводится лишь к согласованию формата передачи данных для электронной документации. А требуется выполнить работы по созданию и управлению базой структурированной инженерной информации, связанной с бизнес-объектом, представляющим собой полную информационную модель будущего предприятия, в которой рабочая документация является лишь ее “проекцией” на плоскость и методами традиционной технологии не может быть проанализирована, обработана, прочитана и использована без участия человека.

Следовательно, необходимо создать  механизм управления всей технической  информацией из единого хранилища  данных по объектам для стадий проектирования, строительства и эксплуатации, который  будет единым источником всех инженерных данных по объекту, средой, обеспечивающей обмен информацией между всеми  участниками проекта, и основой  для интеграции систем САПР, ERP и EAM. Другими словами, данный механизм, в конечном счете,  должен обеспечить лицо, принимающее решение, требуемой информацией для планирования, учета, контроля, анализа и принятия решения в процессе управления и эксплуатации любым объектом, расположенным на местности.

 

 

Технология корпорации Intergraph использует новейшие достижения крупнейших поставщиков IT-решений (Microsoft, Oracle, SQL, MRO Software) и базовые положения стандартов ISO 15926 и 10303, описывающих методологию и эффективный механизм информационной поддержки всех стадий жизненного цикла (ЖЦ) промышленных объектов. Данная технология  обеспечивает не только сбор всей технической информации в единое хранилище в полном соответствии с “материальной” структурой объекта, но и управляет ею на всех стадиях, включая “снабжение” систем уровня предприятия (ERP и EAM) актуальной и исчерпывающей информацией. При этом, любой участник процесса, независимо от места расположения, за счет взаимосвязи объекта и информации, в реальном режиме времени может получить данные о характеристиках оборудования, параметрах технологического процесса, о проведенных заменах типов оборудования, о проведенных плановых и внеплановых ремонтах и т.д. По данным компании Shell (крупнейшая нефтяная компания мира, затраты на капитальное строительство которой составляют около 14 млрд. долларов в год) внедрение технологии SmartPlant Enterprise позволило обеспечить:

• сокращение времени проектирования на 50%;
• а затраты на изучение выполнимости проектов - на 20-40%;
• уменьшение количества ошибок при передаче данных для заказа оборудования и материалов на 90%. При этом время поиска и извлечения данных сократилось на 40%;
• сокращение времени на изменения технической документации в процессе эксплуатации на 30%, а время планирования операций по техническому обслуживанию и ремонту снизилось на 70%;
• сокращение пусковых работ на 15-20% за счет единого банка данных по объекту;
• сокращение затрат на исполнительную документацию до нуля (4-8 млн. на типовом проекте);
• повышение производительности основных подрядчиков на 30% и сокращение сроков реализации типовых проектов на месяцы;
• увеличение эксплуатационного экономического эффекта на 10-20% от общих эксплуатационных затрат.

 

Таким образом, компания Shell за счет минимизации основных затрат на базе технологии SmartPlant Enterprise обеспечила общий экономический эффект и конкурентоспособность своей деятельности.

 

Для реализации перехода на новый  уровень информационного развития производства с целью существенного  сокращения инвестиционных затрат по основной деятельности предлагается обеспечить:

• Автоматизацию проектных работ, как первичного источника технической информации (на базе интеллектуального, объектно-ориентированного САПР SmartPlant, обеспечивающего создание полной информационной модели объекта проектирования - будущего предприятия);
• Управление и интеграцию технической информации по бизнес-объектам (сбор в единое хранилище структуры объекта и связанной с ним технической информации на базе SmartPlant Foundation);
• Управление материально-техническим снабжением строительства (модернизации) и монтажа на базе Marian;
• Реализацию организационно-технических мероприятий информационного развития производства.

 

 

 

 

 

Использование технологии SmartPlant Foundation на всех стадиях ЖЦ промышленных объектов отвечает основным требованиям и тенденциям мирового и российского рынка по:

• Распределению работ и задач между всеми участниками ЖЦ (полное распараллеливание процесса, включая подрядные и субподрядные организации);
• Управлению инженерными данными для получения рабочей, исполнительной и эксплуатационной документации;
• Использованию современных WEB-технологий для реализации совместных задач пространственно-распределенных рабочих групп;
• Объединению и структурированию всей информации по объекту на базе единой интеграционной платформы (TEF\SPF);
• Наличию в системе инженерных правил (т.е. использование ГОСТ, ОСТ, ЕСКД, ISO), обеспечивающих взаимосвязь объекта с описывающей его технической информацией.

 

Управления материально-техническим  снабжением строительства (модернизации) и монтажа на базе Marian.

Целью данного  этапа является организация процесса удовлетворения потребности в различных  материалах и оборудовании, аккумулируемых из материальных требований всех стадий создания промышленного объекта (проектирование, строительство, монтаж, эксплуатация и  реконструкция) на базе Marian корпорации Intergraph.

Основными стадиями ЖЦ промышленного объекта, в которых  востребован процесс управления поставками оборудования и материалов, являются проектирование, строительство  и монтаж, пуск в эксплуатацию и  эксплуатация. Следовательно, все участники  данного процесса (заказчики/операторы, проектировщики, поставщики, субподрядчики и т.д.), обеспечивая управление процессом поставок, имеют существенное влияние на снижение основных расходов (CAPEX) при реализации проекта за счет: