681

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБЪЕКТОВ НА 3D МОДЕЛИ НА ЭТАПЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Автор: Шитик В.А.

Научный руководитель: к.т.н., Волосатова Т.М.

МГТУ им. Н.Э.Баумана, кафедра РК6, Москва, Россия

MULTIPHYSICS TRANSFORMATION IN MULTISCALE MODELLING OF MOEMS

Shitik V.A.

Аннотация

В статье рассматриваются различные решения для автоматизации этапа эксплуатации

промышленного объекта. Подробно исследовано решение InterBridge ГК «НЕОЛАНТ». В

заключении представлены возможные направления дальнейшего развития представленного

программного решения.

Abstract

In article various decisions for automation of an operational phase of an industrial facility are

considered. The solution of InterBridge NEOLANT Group of companies is in detail investigated. The

possible directions of further development of the presented software solution are presented in the

conclusion.

Введение

На этапе эксплуатации любого промышленного объекта самым важным является поддержание

его работоспособности. Для это необходимо обеспечить своевременное обслуживание, под которым

подразумевается технический контроль, необходимый ремонт или даже замена оборудования.

Многие предприятия сегодня внедряют информационные технологии, позволяющие значительно

повысить производительность их работы. Всѐ чаще организации обращаются к идее использования

единой цифровой модели объекта, которая является информационным хранилищем всех данных о нем и

обеспечивает эффективное управление процессами, происходящими на всех стадиях его

функционирования — от проектирования до вывода из эксплуатации.

Формирование единой цифровой модели объекта — задача, которая сегодня стоит весьма остро.

Сложность ее решения заключается в том, что зачастую к созданию отдельных частей большого проекта

привлекаются разные субподрядные компании, которые используют различные САПР-платформы. При

этом очень важно предоставление удобного инструмента для работы с ней всем участникам

согласования проекта, дальнейшего строительства и эксплуатации объекта, так как от этого в конечном

счете зависит прибыль организации.

Таким образом, актуальными становятся следующие задачи:

объединение всех частей проекта, включая как графику, так и семантические структуры,

создаваемые в исходных САПР;

формирование модели объекта средствами одной платформы, адаптированной и

интегрированной в корпоративную информационную систему (КИС) заказчика.

Данные задачи в настоящее время активно решаются различными компаниями-разработчиками

интегрированных решений [1-3]. К сожалению, большинство подобных систем обладают недостаточно

широким уровнем интеграции со сторонними продуктами, что затрудняет их внедрение на уже

налаженные предприятия.

1 Этапы жизненного цикла

Жизненный цикл (ЖЦ) включает ряд этапов, начиная от зарождения идеи нового продукта до

его утилизации по окончании срока использования. К ним относятся этапы маркетинговых

исследований, проектирования, технологической подготовки производства (ТПП), собственно

производства, послепродажного обслуживания и эксплуатации продукции, утилизации. На всех этапах

жизненного цикла имеются свои целевые установки. На этапах проектирования, ТПП и производства

нужно обеспечить выполнение требований, предъявляемых к производимому продукту, при заданной

степени надежности изделия и минимизации материальных и временных затрат, что необходимо для

достижения успеха в конкурентной борьбе в условиях рыночной экономики. Понятие эффективности

охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и

производства, но и обеспечение удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию

изделий. Специфика задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обусловливает

разнообразие применяемых АС (автоматизированных систем). [4]

682

В широком, хозяйственном смысле, эксплуатация - использование для каких-либо целей

природных богатств, зданий, сооружений, средств транспорта, машин, приборов и т.д. В узком,

общетехническом смысле, в соответствии с ГОСТ 25866-83 «Эксплуатация техники. Термины и

определения», эксплуатация - это стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется,

поддерживается и восстанавливается его качество. Мероприятия по поддержанию и восстановлению

качества в научной литературе часто объединяются понятием «техническая эксплуатация», которое

подчеркивает обеспечивающий характер этих мероприятий. В эксплуатации технических устройств

можно выделить два аспекта: технологический и организационный. Технологический аспект характерен

для эксплуатации достаточно простых объектов (автомобиль, кондиционер, пульт управления и контроля

и т.д.), управление которыми осуществляются одним человеком-оператором. Эксплуатация инженерных

систем промышленных предприятий (в особенности, производственных зданий и сооружений), прежде

всего, связана с:

Риском возникновения аварийных ситуаций, опасных как для здоровья и жизни людей,

так и для окружающей среды

Высокой вероятностью приостановки производства на время устранения неисправности,

что влечет за собой весомые потери, как в отношении финансов, так и в отношении репутации

предприятия.

Комплексное техническое обслуживание инженерных систем производственных зданий и

сооружений, а также всего промышленного предприятия позволяет минимизировать вышеуказанные

риски, фактически сводя к нулю возможность возникновения не только аварий, но и менее масштабных

неполадок в работе инженерных систем.[5].

Техническое обслуживание промышленных предприятий включает в себя:

ряд систематических профилактических и регулировочных работ

замену и ремонт отдельных узлов, деталей систем и приборов, вышедших из строя в

процессе функционирования

проведение плановых осмотров инженерных систем

подготовку и настройку инженерных систем для сезонной эксплуатации

2. Информационные трѐхмерные модели сложных технологических объектов Под понятием информационной модели подразумевается трехмерная модель промышленного

объекта с привязкой к ней необходимой информации, например, спецификаций, паспортов

оборудования, графиков обслуживания. Информационные 3D модели позволяют:

1. Осуществлять контроль на всех стадиях жизненного цикла: проектирования,

строительства, эксплуатации и капитального ремонта;

2. Упростить авторский надзор проектировщиков и технический надзор эксплуатирующей

организации;

3. Принимать управленческие решения;

4. Упростить процесс технического обслуживания технических и технологических систем

и подсистем объекта;

5. Производить анализ текущего состояния технологического объекта;

6. Использовать 3D модель в качестве основы для создания различных информационных

систем при эксплуатации объекта.

Для интеграции 3D моделей, созданных в различных САПР ГК «НЕОЛАНТ», и их визуализации

используется информационная система Interview.

Interview — инструмент для визуализации и интерактивной навигации 3D моделей и 2D чертежей,

в том числе больших пространственно-распределенных моделей технологических и линейных объектов.

Является удобным инструментом для интерактивного просмотра проектов и изучения трехмерных

моделей промышленных объектов в ходе проектирования, строительства и эксплуатации.

683

Модель промышленного объекта в P3DB/Navigator.

3. Сферические панорамы Сферические панорамы создают эффект присутствия на объекте, представляя собой

фотореалистичное изображение объекта.

Основными преимуществами сферических панорам перед обычными фотографиями являются:

1. возможность обзора на 360 градусов по горизонтали и на 180 по вертикали: ни один

участок объекта вокруг не останется незамеченным;

2. возможность создания на основе сферических панорам информационных систем со

следующим функционалом:

Сравнение объектов, выполненных по разным проектам;

Осуществление мониторинга процесса строительства с любым интервалом от дневного

до квартального;

Регулировка загрузки, позволяющая группировать объекты по категориям (ТХ, КИПиА,

ОВ, АС и др.) и регулировать загрузку модели от отдельных элементов к общему виду;

Переход из одной точки объекта в другую;

Дополнение объектов панорамы атрибутивной информацией;

Переход из сферической панорамы в соответствующую точку трѐхмерной модели с

сохранением параметров камеры: местоположение, угол наклона, увеличение. Данная возможность

позволяет: оценивать реалистичность и точность модели (сравнение «как построено»), получать в

3D модели атрибутивную информацию об элементах модели и использовать другие функции

информационной 3D модели объекта.

4. Электронная исполнительная документация «как построено» Традиционная исполнительная документация в бумажном виде — это большое количество томов

документов, в которых зафиксированы события по трубопроводной системе без точной привязки ко

времени и единому координатному пространству. Информация статическая, отсутствует возможность

сортировки, быстрого поиска нужной информации, анализа и контроля данных.

База данных электронной исполнительной документации — это данные и документированные

события, связанные с проектом, периодом строительства и эксплуатации с использованием

информационных технологий.

5. Визуализации диагностической информации.

Трехмерная модель несет в себе полную и достоверную информацию об устройстве объекта и

обеспечивает доступ к необходимой информации для быстрого и своевременного принятия

необходимого решения. И поэтому является удобным инструментом при планировании различного рода

работ по диагностике и ремонту. Сферические панорамы создают эффект присутствия на объекте,

представляя собой фотореалистичное изображение объекта. Существует возможность визуального

мониторинга через определенные временные промежутки.

684

Точка, в которой измеряется тот или иной параметр, отображается в трехмерной модели и несет в

себе как атрибутивную информацию: дата измерений, значение измерения, максимально допустимые

параметры, выводы; так и связь с электронной таблицей (отчетом по проведенным обследованиям), в

которой предоставляется расширенная информация — марка измерительного прибора, инженер,

выполняющий измерения и т.д.

Три режима отображения точек измерения позволяют визуально выделять в модели объекта

значения измеряемых параметров:

1. Значение измеряемого параметра удовлетворяет допустимым значениям;

2. Значение превышает критическое (требует принятия решения о дальнейшей эксплуатации и

методах решения проблемы);

3. Значение в заданной точке превышает максимально допустимое значение (дальнейшая

эксплуатация запрещена).

Заключение

Для решения поставленных задач специалисты ЗАО «НЕОЛАНТ» разработали

специализированную технологию InterBridge, позволяющую организовать межплатформенную

трансляцию данных из различных САПР в единую цифровую модель.

InterBridge — это технология трансляции графических и семантических 2D и 3Dданных между

САПР различных платформ, позволяющая формировать итоговую единую цифровую модель объекта

средствами той платформы САПР, которая задана по условиям контракта — отечественного или

зарубежного.

При реализации технологии InterBridge для конкретной платформы САПР определены

следующие три уровня интеграции:

обеспечивает передачу между 2D/3DСАПР только графической информации с

настраиваемым уровнем детализации;

обеспечивает передачу между 2D/3DСАПР графической и семантической информации

разных платформ;

обеспечивает передачу без потерь (или с заданными потерями) информационной

структуры проектируемого объекта из исходной PDM/PLMсистемы в целевую с сохранением

взаимосвязей между объектами единой цифровой модели.

Программная реализация технологии InterBridge не предусматривает разработки собственного

формата обмена данными, используются уже применяемые форматы данных (например, STEP, SAT и

др.), что существенно упрощает ее реализацию.

Применение InterBridge наиболее эффективно в комплексе с созданными ЗАО «НЕОЛАНТ»

технологиями визуализации находящихся в единой цифровой модели данных — InterView — и

обеспечения хранения и доступа к графическим и семантическим данным в модели — InterStorage.

Использование технологии InterBridge в комплексе с InterView и InterStorage обеспечивает

отображение в PLM-системе заказчика семантических данных всех внешних САПР, применяемых при

формировании единой цифровой модели объекта. Такой подход позволяет передавать на стадии

строительства и эксплуатации максимально полный объем проектных данных, повышая эффективность

их использования и способствуя увеличению прибыли организации.[6].

В дальнейшем планируется адаптировать описанный программный продукт для представления в

трехмерной модели объектов с различной степенью детализации на этапе эксплуатации.

Литература

1. Жеребин М. SmartPlant: от концептуального проектирования до этапа вывода из эксплуатации.

[Текст] /М. Жеребин// CADmaster. — 2011. — №3. — с.65-67.

2. Кузьмин Е., Попов К., Порфирьев Д., Рындин А. Новая версия среды визуализации компании

Intergraph SmartPlant Review 2012. [Текст] /Е. Кузьмин// САПР и графика. — 2013. — №8. — с.12-16.

3. Проектная деятельность института ООО «СибНИИНП-инжиниринг» на базе технологий

AVEVA. [Текст]/Ю. Лихотин// САПР и графика. — 2011. — №6. — 6 с.

4. Информационная поддержка изделия на всех этапах жизненного цикла.— Гудков Д.

[Электронный ресурс]. 2009. URL: http://www.emb.ustu.ru/kurs/ispu/download/1/gud.htm (дата обращения:

18.11.2014).

5. Васильев Г.Г, Гульков А.Н., Земенков Ю.Д. Эксплуатация оборудования и объектов газовой

промышленности. Учебное пособие. [Текст]: в 2-х т. / Г.Г. Васильев; Инфа-Инженерия — Москва, 2007.

— 1216 с.

6. Юрченко М. InterBridge — мост между платформами и частями. [Текст]/М. Юрченко// САПР и

графика. — 2011. — №10. — 8 с.