Важнейшим шагом цифровой трансформации водоканалов является разработка цифровых моделей их деятельности. Основа моделей – интеграция технологий моделирования, инструментов их модернизации и компьютерных технологий. Концептуальная модель требует использования новых методов управления объектами, эффективных инструментов, в том числе геоинформационных систем и технологий информационного моделирования.
Отраслевое сообщество водоснабжения и водоотведения приступило к формированию концепции внедрения технологий информационного моделирования (ТИМ) и технологий Industry 4.0. Предполагается организовать обсуждение по направлениям и приоритетности использования ТИМ для инфраструктуры водоснабжения и водоотведения.
В статье, опубликованной в журнале «НДТ» В.И. Баженов, руководитель секции Экспертно-технологического совета РАВВ «Энергоэффективность сооружений и систем водоснабжения и водоотведения. Системы управления», исполнительный директор АО «Водоснабжение и водоотведение», предложил анализ элементов и признаков, типичных для реализации инфраструктурных объектов ВКХ.
В публикации представлены разделы: терминология, развитие нормативной базы и направлений ТИМ (анализ действующих нормативно-правовых документов РФ и литературы), эволюция отраслевых ТИМ (измерения BIM 3D-7D, параметрическое объектно-ориентированное моделирование, среда общих данных, имитационное моделирование, уровень проработки проекта LOD), технологии Industry 4.0 (лазерные сканеры и трассоискатели, внеплощадочное строительство, IoT с датчиками и приводами, цифровые двойники, виртуальная реальность, технологии 3D-принтерной печати и Больших данных, искусственный интеллект, мобильная связь 5G), технико-экономическая проблематика.
VodaNews знакомит читателей с общим содержанием публикации.
Термин «Технология информационного моделирования» (ТИМ) в российской практике является эквивалентом BIM. Несмотря на множество терминов, используемых для описания BIM, все они вращаются вокруг информации, данных и технологий. Существует множество определений: продукт или цифровой двойник, совместный процесс разработки информационного моделирования, инструмент управления жизненным циклом и др.
Предлагается рассматривать BIM как способ эффективного управления потоками данных и информации на протяжении всего жизненного цикла инфраструктурного проекта, включая базовые данные с географической привязкой, планирование, проектирование, строительство и управление активами.
ГОСТ Р 57563-2017 использует терминологию ТИМ по отношению к объектам капитального строительства. Так, моделирование объектов-зданий отнесено к предмету «вертикального» строительства, в отличие от сектора инфраструктурных («горизонтальных») объектов, к которым относятся системы водоснабжения и водоотведения.
Нормативные акты и стандарты для информационного моделирования регламентируют использование ТИМ-моделей на разных этапах жизненного цикла объектов капитального строительства.
Проведенные исследования дают оценку использования ТИМ-технологий в строительной отрасли:
- увеличение показателей чистого дисконтированного дохода – до 25 %;
- рост индекса рентабельности – до 15 %;
- увеличение показателя внутренней нормы доходности – до 20 %;
- сокращение периода окупаемости инвестиционно-строительного проекта – до 17 %;
- снижение себестоимости проекта, связанной с сокращением затрат на стадии строительства – до 30 %.
Результаты опроса строительной отрасли свидетельствуют о повышении экономической эффективности реализации проектов: 33 % респондентов отмечают сокращение затрат, 32 % – повышение прибыли и рентабельности, 25 % – эффективное расходование ресурсов.
Отраслевое развитие водного хозяйства и инженерной инфраструктуры ВКХ в соответствии с Федеральным законом № 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» требует создания схем и электронных моделей этих систем. Постановление Правительства РФ от 05.09.2013 г. № 782 «О схемах водоснабжения и водоотведения» вводит понятие «электронная модель систем водоснабжения и (или) водоотведения» фиксирует необходимость их создания и обозначает требования (разрабатывается для поселений, городских округов с населением 150 тыс. человек и более).
Нормативным документом, ориентирующим отрасль на ТИМ-моделирование, является СП 517.1325800.2022 «Эксплуатация централизованных систем сооружений водоснабжения и водоотведения». Документ содержит требования к использованию электронных гидравлических моделей для управления и оптимизации эксплуатации сетей водоснабжения и водоотведения.
Рассуждения о том, что 3D-моделирование является основой ТИМ достаточно примитивно. Проектные, строительные, эксплуатационные и управленческие связи жизненного цикла актива предполагают многомерность: 3D-7D и выше .
«Цифровой водоканал» с рядом информационных систем (ИС), отвечающих за управление производственными активами, относится к одной из стадий жизненного цикла ТИМ – «эксплуатация». ИС предполагают интеграцию, совместимость и обмен данными в целях перехода к качественному планированию и экономии ресурсов. Важно обеспечить ПО и его совместимость для решения задач основной и вспомогательной деятельности водоканала.
Стратегия ТИМ охватывает полный жизненный цикл активов, а не только стадию эксплуатации. Это означает необходимость цифровой трансформации водоканалов в плане работы с проектированием и строительством. Практика ТИМ способствует росту финансовых показателей строительства, но на этапе проектирования внедрение ТИМ требует больших инвестиций в связи с высокой стоимостью параметрической модели в 3D-измерении. Предполагается, что со временем накопленный опыт и использование ПО компенсируют первоначальные затраты проектировщиков.
Заказчик склонен относить стоимость цифровой модели к разработке документации стадий ПД и РД, включая инженерные изыскания, сбор исходных данных, технические условия, согласования, а также прохождение экспертизы. Это неприемлемо, поскольку ведет к судебным рискам [9]. Проектировщикам не стоит ограничивать деятельность заказчика подготовкой тендерной документации и приемкой выполненных работ. Требуется достигнуть взаимопонимания при подготовке задания на проектирование, определения справедливой сметной стоимости проекта. Это простимулирует проектировщиков переходить на ТИМ.
При осуществлении водоканалами инвестиционно-строительной деятельности требования по управлению проектом в строительстве (также при реконструкции и капитальном ремонте) использование ГОСТ Р 57363-2016 позволит обеспечить эффективное достижение целей и задач проекта. Данные цели и задачи начинаются с формирования инвестиционных намерений, выбора земельных участков или объектов, инженерных изысканий, предпроектной и проектной подготовки строительства и заканчиваются строительством, реконструкцией или капитальным ремонтом объектов, а также последующей сдачей-приемкой их в эксплуатацию.
Эксплуатационная информационная модель составляет основу деятельности водоканала, как собственника актива, она может быть рассмотрена как составная часть (материальная и физическая) управления активом. ГОСТ Р 57311-2016 устанавливает требования к данной модели: целостность данных и информации, связанных с реализацией бизнес-процессов; доступность информации для персонала организации. Использование данной модели обеспечивает: снижение затрат на этапе ввода объекта в эксплуатацию, повышение качества организационного и стратегического планирования и принятия решений, поддержание заданного уровня надежности активов, повышение уровня безопасности эксплуатации.
Современные технологии ТИМ и инструменты Industry 4.0 помогают создавать, получать и обмениваться используемой информацией.
Автоматизация сбора информации о развитии статуса модели с ростом измерения: 2D-двухмерный векторный вид с автоматическим формированием спецификаций, 3D-проектирование, 4D-планирование, 5D-затраты, 6D-эксплуатация, 7D-управление.
Отраслевая задача освоения 3D, 4D, 5D моделирования на основе отдельных дисциплин (как автономных дисциплин, не связанных единой моделью) является на сегодня самодостаточной.
Определения измерениям 2D-6D представлены в СП 331.1325800.2017. К отраслевым преимуществам относится возможность обоснования эксплуатационно-технических показателей этапа 7D-управление на базе нормативной основы ГОСТ Р 58785-2019 с оценкой стоимости жизненного цикла систем и сооружений водоснабжения и водоотведения.
Впервые в ВКХ в годовом отчете АО «Мосводоканал» за 2021 г. обозначено: «Реализована первая очередь проекта по внедрению комплексной автоматизированной системы управления проектированием (КАСУП). Данная система обеспечивает применение технологий BIM-проектирования и обеспечивает сокращение трудозатрат для подготовки проектно-сметной документации структурными подразделениями общества. Система введена в опытно-промышленную эксплуатацию». Растет ответственность сотрудников за принятие оперативных управленческих решений на различных уровнях организации, подкрепленная увеличением числа выпущенных электронных цифровых подписей за 2021 год на 71,1% по сравнению с выданными ранее.
Ожидается непростая перестройка коммунальных предприятий в плане работы с ТИМ (проектированием и строительством активов) по направлениям:
- разработка новых форм технических заданий;
- организация приемки выполненных работ, СОД, средств обмена информации;
- организация прямой и обратной программной интеграции ТИМ и ГИС (поскольку информация ГИС доминирует при заказе геоподосновы и разработки проектного решения в соответствии с общим техническим решением по ГОСТ Р 1.9.393-1.022.21, составляющим основу технического задания);
- обеспечение массовой закупки отечественного ПО;
- учет прав юридической защиты интеллектуальной собственности подрядчиков при сохранении СОД на площадке заказчика, а также на основе нормативного регулирования;
- обеспечение защиты средств критической инфраструктуры.
Капитальные затраты на организацию ТИМ с ПО и поддержку перечисленных технологий Industry 4.0 катастрофически высоки по сравнению с оборотами предприятий, что будет оставаться тяжелой проблемой и надолго. Однако, в рамках правительственных документов РП РФ от 31.10.2022 № 3268-р, ПП РФ №1431 от 15.09.2020 и ПП РФ от 05.03.2021 № 331 определены цели, задачи и сроки их реализации. Очевидно, что данные капзатраты в полной мере не целесообразно относить к статьям расходов средств на каждый конкретный объект и/или актив, подлежащий ТИМ-моделированию. При кардинальном подходе – отрасль требует первоначального финансирования проектов за счет инвестиционных программ. Но даже в этом случае, концентрация усилий водоканалов на конкретных ТИМ задачах должна быть обеспечена опытом/практикой понятного и прозрачного экономического эффекта с четкой подосновой ТИМ преимуществ.
Правила поддержки устойчивости ТИМ-модели в течение всего жизненного цикла активов достаточно просты: 1 − иметь четкую стратегию обработки данных и управления; 2 − разработка руководящих документов; 3 − понимание, какие данные необходимы, когда и в каком формате; 4 − поддержка потоков данных и процесса обмена данными; 6 − создание среды общих данных для обмена данными и повышения функциональной совместимости.
Подводя выводы, отметим: цифровые технологии изменяют способы планирования, строительства, обслуживания, эксплуатации и использования социальной и экономической инфраструктуры. Технологии информационного моделирования (ТИМ) уже трансформируют строительную отрасль России (практические примеры типичны для крупных застройщиков с тенденцией переноса технических заданий на проектировщиков отрасли ВиВ). Отрасль водоснабжения и водоотведения находится в начале пути по использованию 3D-моделирования, картирования ГИС, применению имитационных моделей, интернета вещей с датчиками и аналитикой Больших данных. В ближайшем будущем (до 10 лет) внедрение ТИМ позволит более эффективно планировать инфраструктуру водоканалов, выстраивать ее с меньшими затратами, а также эксплуатировать и поддерживать.
Внедрение ТИМ и механизмов Industry 4.0 в ВКХ сдерживается недостаточностью: инвестиций с высокой стоимостью первоначальных вложений, квалифицированных кадров, пакетов специального программного обеспечения (включая охрану безопасности критической информационной инфраструктуры), библиотек типовой проектной документации, нормативной базы и единого государственного стандарта по реализации строительных проектов.
В целях формирования отраслевой концепции внедрения ТИМ приглашаем специалистов принять участие в обсуждении по направлениям и приоритетности внедрения ТИМ для инфраструктуры водоснабжения и водоотведения.
Читать статью полностью здесь.