В.Аленьков -- подходы к архитектуре СУЖЦ (2/2)

www.rosatom.ru

3

Создание системы управления жизненным циклом энергоблока АЭС. Проект ВВЭР-ТОИКлючевые тезисы

технического задания

1. Цель создания СУЖЦ

2. Функции СУЖЦ

2.1 Предотвращение коллизий с помощью управления конфигурацией и изменениями

2.2. Предотвращение коллизий с помощью поддержки параллельного инжиниринга

2.3 Предотвращение коллизий с помощью поддержки коллаборативного инжиниринга

3. Состав информационной модели энергоблока

Абстрактная архитектура

4. Варианты архитектуры СУЖЦ

5. Рекомендуемый вариант архитектуры СУЖЦ

Содержание

2

1. Цель создания СУЖЦ

3

Цель создания СУЖЦ

4

Цель проекта ВВЭР ТОИ

Проект энергоблока-типовой-оптимизированный-созданный с использованием современных информационных и управленческих технологий

Мероприятие 3.16 Карты проекта ВВЭР ТОИ

Создание и внедрение СУЖЦ, включая:-единую информационную модель жизненного цикла АЭС -стандарты информационного обмена -разработку регламентов

- управления изменениями при проектировании типовых энергоблоков на основе Проекта

- управления изменениями при сооружении энергоблока для формирования ИМ «as built»

- передачи Заказчику ИМ энергоблока на стадию эксплуатации

ТЗ на СУЖЦ Создание единой информационной модели ВВЭР-ТОИ, агрегирующей информацию по Проекту, включая 3D,в соответствии с требованиями, разработанными в рамках Мероприятия 3.8 Карты проекта ВВЭР-ТОИ и обеспечивающую централизованное управление изменениями и конфигурацией Проекта ВВЭР-ТОИ

Технология разработки архитектуры

5

Выявление типов коллизий

Выявление типов коллизий

Формирование функций СУЖЦ

Формирование функций СУЖЦ

Определение типовых архитектур

Определение типовых архитектур

Формирование вариантов архитектур

Формирование вариантов архитектур АнализАнализ Выбор варианта

архитектурыВыбор варианта

архитектуры

Основное назначение СУЖЦ

6

Современные информационные технологииСовременные управленческие технологии

Управление конфигурацией и изменениямиПараллельный инжиниринг

Коллаборативный инжиниринг

Единая модель жизненного цикла

Модели рабочих процессов

Единая информационная модель

Единое информационное пространство

Проектирование в 3D

Средства коммуникации через Интернет

Предотвращение и выявление коллизий жизненного цикла

Коллизии Жизненного Цикла (1/3)

7

Коллизии Жизненного Цикла – это все, а не только геометрические, несоответствия между элементами энергоблока как реальными так и идеальными, которые могут возникать на протяжении ЖЦ энергоблока

Коллизии могут быть виртуальные, виртуально-реальные и реальныеКоллизии виртуальные – это несоответствия между компонентами информационной модели (ИМ) энергоблокаПример: Несоответствие проектных решений (первый компонент ИМ) требованиям (второй компонент ИМ) при внесении дополнительных требований Заказчика во время согласования рабочей документации

3D модель

Функциональные модели систем

(принцип. схемы)

Multi-D модель (графики сооружения, сметная информация, модели ресурсов, модели

процессов СМР)

2D чертежи

Текстовая документация

- возможные виртуальные коллизии- компонент ИМ

Требования


8

Коллизии виртуально-реальные – несоответствия между компонентами информационной модели (ИМ) энергоблока и компонентами реального энергоблока

Пример: Несоответствие запроектированного технологического оборудования реально закупленному и поставленному на площадку.

- возможные виртуально-реальные коллизии

- компонент ИМ

ИМ энергоблока


9

Коллизии реальные – несоответствия между компонентами реального энергоблока, выявляемые в рамках СМР и ПНР. Данные коллизии не могут быть выявлены в рамках СУЖЦ, но могут быть предотвращены

Пример: Несоответствия электрических систем и АСУ, разрабатываемых ГенПроектировщиком и различными субподрядчиками, выявляемые при ПНР

Коллизии виртуальные могут возникать с самого начала ЖЦ энергоблока, виртуально-реальные и реальные – с начала стадии «Сооружение»

- возможные реальные коллизии

10

Коллизии и их влияние на проект

Жизненный цикл коллизии

Выявление Анализ

Идентификация

Коллизия – одна из основных причин внесения изменений в проект!

Решение об инициации изменения

Оценка и анализПланирование

ЖЦ изменения

Предотвра-щение

Выполнение Верификация

Зависимость стоимости внесения изменений от стадии ЖЦ

11Источник: INCOSE Systems Engineering Handbook v. 3.2

Раннее выявление коллизий приводит к снижению стоимости внесения изменений

12

Коллизии, требующие выявления в СУЖЦ (1/2)

Intergraph SPF

Межплатформенные и межогранизационные виртуальные коллизии

Siemens Teamcenter

EnoviaУровень PDM

Intergraph P&ID, 3D, Electrical,

InstrumentationNX CATIA Primavera АТОМСМЕТАУровень CAx

13

Коллизии, требующие выявления в СУЖЦ (2/2)

Intergraph SPF

Все виртуально-реальные коллизии

Siemens Teamcenter




Уровень фиксации информации о реальном энергоблоке

Архив ИДИС Управления

ЗакупкамиИСУП КС

Типы коллизий, выявленные по результатам анкетирования сотрудников НИАЭП (1/2)

14

На соответствие требованиям

Изменение Нормативных

требований во время выпуска ТП

Внесение доп. требований

Заказчика при согласования РД

Геометри-ческие

Несовпадение мест стыковки РУ и

внешних систем энергоблока

Коллизии виртуальные

Схемные

Несоответствия электрических систем и АСУ,

разрабатываемых ГенПроектировщиком и различными

субподрядчиками, выявляемые при разработке РД и при проведении

ПНР

Несоответствия арматуры режиму гидроиспытаний, выявляемые при

ПНР

Актуальности

Неактуальность 3D моделей,

используемых для Multi-D

проектирования

Типы коллизий, выявленные по результатам анкетирования сотрудников НИАЭП (2/2)

15

Планирования сооружения

Несоответствие графика поставки

графику сооружения

Несоответствие графика выпуска

РД графику сооружения

Коллизии виртуально-реальные

По факту выполненных

СМР

По факту закупки и поставки

Несоответствие по факту

поставляемой арматуре

Несоответствие сетевой модели

графика сооружения натурным

зависимостям

Отклонения от РД, зафиксированные в

ИД

Несоответствие реального графика финансирования и

финансирования по Multi-D модели

Несоответствие фактически

поставляемым строительным материалам и конструкциям

Несоответствие материала

изготавливаемых трубопроводов

Отсутствие запланированных

ресурсов на площадке

Несоответствие по факту

поставляемому оборудованию

Частота возникновения и трудоёмкость устранения типов коллизий (1/2)

16

Наименование коллизииЧастота возникновения

Трудоёмкость (человеко-дни) и длительность устранения

Несоответствие по факту закупаемой и поставляемой арматуры

100% арматуры (некоторые позиции меняются несколько раз)

15 ч/дн (внесение изменений и согласование внутри НИАЭП) + 30 дн. (мин. срок согласования и утверждения у Заказчика)

Несоответствие по факту поставляемого оборудования

30-40% оборудования (случаи замены основного оборудования редки)

30-80 ч/дн + 30 дн.

Внесение дополнительных требований Заказчика во время согласования РД

30-50% 30 ч/дн +30 дн.

Несоответствие строительных материалов при изготовлении и монтаже

60% 10-15 ч/дн + 30 дн.

Несоответствие материала изготавливаемых трубопроводов 20% 30 ч/дн +30 дн.

Отклонения от РД, зафиксированные в ИД

20%15-65 ч/дн + 30 дн.

Несоответствия электрических систем и АСУ, разрабатываемых ГенПроектировщиком и различными субподрядчиками, выявляемые при разработке РД и при проведении ПНР

20% (РД) , 50% (ПНР)2 недели (субподрядчиком) + 10

ч/дн (НИАЭП) +30 дн.

17

Наименование коллизииЧастота возникновения

Трудоёмкость (человеко-дни) и длительность устранения

Несоответствие реального графика поставки графику сооружения

происходит непрерывно, фиксируется 1 раз/месяц (в ходе актуализации)

10 ч/дн

Несоответствие графика выпуска РД графику сооружения

происходит непрерывно, фиксируется 1 раз/месяц

Сложно оценимая трудоёмкость

Отсутствие запланированных ресурсов на площадке

происходит непрерывно, фиксируется 1

раз/месяц


Несоответствие сетевой модели графика сооружения натурным зависимостям

происходит непрерывно, фиксируется 1

раз/месяц


Изменение нормативных требований (НТД) во время выпуска Тех. Проекта редко

Большая сложно оценимая трудоёмкость

Несовпадение мест стыковки РУ и внешних систем энергоблока

редко Сложно оценимая трудоёмкость

Несоответствия арматуры режиму гидроиспытаний, выявляемые при ПНР

редко Сложно оценимая трудоёмкость

Неактуальность 3D моделей, используемых для Multi-D

н/д15-20 ч/дн на помещение РО,

40 ч/дн на зону машзала

Несоответствие реального графика финансирования и финансирования по Multi-D модели

н/д н/д

Частота возникновения и трудоёмкость устранения типов коллизий (2/2)

2. Функции СУЖЦ

18

19

Укрупненный состав функций СУЖЦ

Проектирование Сооружение

1 Предотвращение коллизий1.1 Управление конфигурацией1.1.1 Консолидация информационной модели (ИМ)1.1.2 Управление изменениями ИМ1.1.3 Поддержка тиражирования типового энергоблока1.2 Устранение повторного ручного ввода данных ИМ1.2.1 Автоматизация обмена данными между интегрированными с СУЖЦ системами1.3 Поддержка Коллаборативного инжиниринга1.4 Поддержка Параллельного инжиниринга2 Выявление коллизий3 Управление развитием СУЖЦ4 Обеспечение безопасности данных в масштабах СУЖЦ

2.1 Предотвращение коллизий с помощью управления конфигурацией и

изменениями

20

Требования международной тендерной документации

●В ответственность Поставщика ядерного острова входят:• …

• Определение и осуществление разработки IMS, включая гармонизацию документации АЭС для всех этапов ЖЦ;

• …

●Под информационной составляющей проекта понимается создание Системы управления информацией (IMS), включающей систему управления конфигурацией энергоблока

Состав систем управления информацией:

• Система управления документацией

• Система управления проектированием (2D, 3D)

• Управление конфигурацией энергоблока

• Управление рисками

• Управление закупками

• Система управления ресурсами проекта

• Управление ресурсами строительства и программой строительства

• Система управления планированием и определением сроков;

• Экономическая система

21Источник: Презентация Дизайн Центра ВВЭР "Анализ зарубежных тендерных требований к информационной составляющей проекта энергоблока АЭС"

22

Рекомендации МАГАТЭ

IAEA-TECDOC-1335 2003 Configuration management in nuclear power plants

Для новых разрабатываемых АЭС функцию управления конфигурацией следует реализовывать как можно раньше (на стадии проектирования)

Для существующих АЭС функцию управления конфигурацией следует оценивать и систематически совершенствовать

Для всех АЭС :•следует определить границы конфигурационной информации и использовать ее на протяжении всего жизненного цикла АЭС•эффективный процесс управления изменениями имеет важное значение и должен быть установлен для поддержания соответствий между физической конфигурацией, требованиями и документацией, хранящейся в разных ИС•результативность и эффективность управления конфигурацией следует оценивать на протяжении всего жизненного цикла АЭС•для эффективного выполнения своей работы персонал должен пройти обучение, связанное с задачами и процессами управления конфигурацией

Базисы:1.ТЗ2.Тех. Проект3.РД

Должны соответствовать

Физическая конфигурация

То, что должно быть


То, что есть

Базис 4: Исполнительная

документация

Базис 4: Исполнительная

документация

Эксплуатационная конфигурация

Эксплуатационная конфигурация

Другая информация об:•обслуживании•обучении •закупках

Другая информация об:•обслуживании•обучении •закупках

Информация о конфигурации эксплуатируемого объекта


То, что мы считаем что есть

Согласно IAEA-TECDOC-1335 функция управления конфигурацией должна обеспечивать что:•Элементы конфигурации соответствуют друг другу на протяжении всего ЖЦ•Все изменения авторизованы•Соответствие верифицируемо

Источник: IAEA-TECDOC-1335 Configuration management in nuclear power plants

Цель управления конфигурацией в понимании МАГАТЭ

23

Фиксация базовых конфигураций энергоблока в СУЖЦ

24

5. Сооружение1. Разработка

Концепт-проекта4. Разработка рабочей

документации

3. Разработка технического

проекта

2. Разработка технического задания

Заказчик ЭксплуатантЗаказчик Генпродрядчик

Концепт-проект

Техническое Задание

Технический Проект

Рабочая

Документа-ция

Исполните-льная

Документа-ция

Фиксация базовых конфигураций энергоблока в СУЖЦ

25

5. Сооружение1. Разработка

Концепт-проекта4. Разработка рабочей

модели3. Разработка

проектной модели2. Разработка модели

требований

Базис 4: ИД

(Исполни-тельная модель)

Заказчик ЭксплуатантЗаказчик Генпродрядчик

«as built»

Базис 1: ТЗ

(Модель требований)

Базис 2: ТП

(Проектная модель)

Базис 3: РД

(Рабочая модель)

«as developed»«as designed»«as required»

Концепт-проект

26

Конфигурационная информация в СУЖЦ

SmartPlant

Foundation Атомсмета

En

ovia

Pri

mav

era

Teamcenter

КОНФИГУРАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ- код- статус- версия- применяемость

ДАННЫЕ ОБ ЭНЕРГОБЛОКАХ(информационная модель)

Перспективы расширения применения СУЖЦ

SmartPlant

Foundation

Атомсмета

En

ovia

Pri

mav

era

Teamcenter

КОНФИГУРАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ- код- статус- версия- применяемость

ДАННЫЕ ОБ ЭНЕРГОБЛОКАХ(информационная модель)

Windchill(ЦКБМ)

Другие

системы

(в п

ерспективе)

27

Развилки архитектуры интеграционных решений

28

Интеграционные решения типа«точка-точка»

Единыйформат обмена

данными?

Формат обмена?

ДаНет

ISO 15926STEP

Средство реализации?

XMPlantiRING

Необходим единый формат обмена данными

29

Единый форматУпрощение создания интеграционных решенийУнификация интеграционных решений

Архитектура

ИМ хранится децентрализовано

С центральным репозиторием ИМ

Наличиецентрального Репозитория

ИМ?

ОткудаКонсолиди-

ровать?

30

Контроль изменения элементов конфигурации в СУЖЦ

СУЖЦ

Информация о потенциальном изменении

Изменение необходимо

Экспертная оценка целесообразности

проведения изменения

СУЖЦ

Обновленные данные о

конфигурации ЭБ

Анализ влияния изменения за

счет трассировки информации

Сквозное межсистемное

проведение изменений

Атомсмета

PrimaveraEnovia

Teamcenter

SmartPlant Foundation

31

Идентификация конфигурации в СУЖЦ

СУЖЦЕдиный реестр

кодов KKS, Commodity Code, …

Атомсмета

PrimaveraEnovia

Teamcenter

SmartPlant Foundation

Управление изменениями в СУЖЦ

СУЖЦ

Этап 1

1

FinishStart Этап 3Этап 2

23

SPF

12

3

Teamcenter

12

3

Enovia

2.2 Предотвращение коллизий с помощью поддержки параллельного

инжиниринга

33

34

Параллельный инжиниринг vs Традиционный подход

Формирование требований

Проектирование

Разработка РД

Моделирование сооружения

ЖЦ Энергоблока

ЖЦ Энергоблока

Формирование требований

Проектирование

Разработка РД

Моделирование сооружения

Параллельный инжиниринг – организационная технология проектирования и разработки, предполагающая выполнение работ разных стадий жизненного цикла с частичным перекрытием по времени

Перекрытие выполняется как правило, в части анализа и согласования результатов предыдущих стадий ЖЦ

Традиционный подход (водопад)

Параллельный инжиниринг

35

Организационные отличия Параллельного Инжиниринга от традиционного подхода заключаются в:•ликвидации традиционных барьеров между функциями отдельных специалистов и организаций путем создания многопрофильных проектных групп (МПГ), в том числе территориально распределенных;•итеративности процесса приближения к необходимому результату

Параллельный инжиниринг: организационный подход

Многопрофильные проектные группы (МПГ) включают специалистов разного профиля и, возможно, различных организаций, и организуются для разработки какой-либо системы или части Энергоблока АЭС

Гл. конструкторГенпроектировщик Генподрядчик

36

При Параллельном Инжиниринге многие коллизии, которые могут возникнуть на более поздних стадиях ЖЦ, выявляются и решаются на ранних стадиях, когда стоимость внесения изменений на порядки меньше

Параллельный инжиниринг: уменьшение стоимости за счёт предотвращения и раннего выявления коллизий

График стоимости внесения изменений

График выявления коллизий при Параллельном Инжиниринге

График выявления коллизий при традиционном подходе

Требования Концепт Проект РД Сооружение


График накопленной стоимости изменений при Параллельном Инжиниринге


График накопленной стоимости изменений при традиционном подходе

График частоты выявления коллизий

График накопленной стоимости внесения изменений

37

• Технология Параллельного инжиниринга невозможна в условиях бумажного документооборота

• Технология Параллельного инжиниринга требует высоких скоростей обмена большими объёмами данных в электронном виде

• СУЖЦ предоставляет участникам многопрофильных рабочих групп доступ к актуальным данным информационной модели энергоблока

Обеспечение Параллельного инжиниринга в СУЖЦ

Эксплуатант

Гл. конструктор

Генподрядчик

СУЖЦ

Информационные Модели (ИМ) ЭБ АЭС

Генпроектировщик

2.3 Предотвращение коллизий с помощью поддержки

коллаборативного инжиниринга

38

Понятие коллаборативного инжиниринга

39

Участники МПГ могут быть территориально распределены•Интерактивный общий рабочий стол•Видео и аудио-конференции•Высокая скорость передачи данных между участниками

Для выполнения параллельного инжиниринга необходимо непосредственное взаимодействие участников МПГ между собой в рамках одного помещения либо ЛВС

Традиционный подход Коллаборативный инжиниринг

Коллаборативный инжиниринг – технология обеспечения беспрепятственного взаимодействия территориально удаленных участников проекта

40

Типичные условия и проблемы распределенной работы

Типичные проблемыТипичные условия

●Участники пространственно разнесены

●Информация разнородна●Пользователи используют различные

приложения●Требуется малое время отклика

●Невозможность совместной работы с данными

●Неэффективное управление коллизиями

●Нередкая ручная трассировка данных ●Невозможность параллельного

инжиниринга●Отсутствие легкого и доступного

интерфейса для выполнения типовой работы в том числе и не инженерным персоналом

Совместный инжиниринг (Collaborative engineering) с использованием СУЖЦ

41

Производитель

Конструктор

Управление закупками и кооперацией

Поставщик

Руководитель программы

Управление сооружением Проектиро

вщик

СУЖЦ

Совместная работа удаленных команд внутри СУЖЦ, использующей данные разных систем

«Бесшовное» объединение инжиниринговой деятельности на всех этапах жизненного цикла ЭБ

42

СУЖЦ как средство реализации совместного инжиниринга (1/2)

СУЖЦ

Совместная работа с данными систем,

интегрированных с СУЖЦ

Управление коллизиями,

возникающими в процессе создания ЭБ

Управление конфигурацией и

изменениями

Распределённая разработка ЭБ на протяжении всего его жизненного цикла

Оперативная информация о коллизиях возникающих, в процессе совместных работ

Организация дискуссий и конференций для территориально распределённых команд, партнёров и поставщиков в рамках обсуждения коллизий

Предоставление информации из других систем через интерфейс СУЖЦ широкому кругу заинтересованных лиц (руководство предприятия, территориально удалённые офисы, партнёры, поставщики)

Реализация механизма трассировки данных и требований из разных систем в СУЖЦ с возможностью оценки влияния их друг на друга при проведении изменений

Оперативная информация обо всех изменениях и новых данных в конфигурации ЭБ с реализацией механизмов их согласования со всеми задействованными сторонами

43

СУЖЦ как средство реализации совместного инжиниринга (2/2)

СУЖЦ

Интерфейс СУЖЦ, обеспечивающий

возможность выполнения

совместных работ

Поддержка делового общения между

участниками

Обеспечение безопасного доступа к СУЖЦ при совместных

работах

Ускоренное освоение работы с системой в том числе и не инженерному персоналу

Поддержка дискуссий (форумы)

Синхронизация и индексирование данных

Поддержка проведения совещаний с территориально удаленными участниками (Web-конференции)

Обеспечение единства доступа (один логин и пароль) через СУЖЦ ко всем ИС, интегрированным с СУЖЦ

Управление правами доступа к элементам данных при их совместном использовании

Отличие системы управления изменениями при коллаборативном инжиниринге

Традиционный подход Коллаборативный

инжиниринг

Информация доступна после окончания разработки

Работа в разрозненных информационных пространствах

Информирование об начавшемся изменении в конце разработки

Оперативный доступ к актуальной информации

Единое информационное пространство

Автоматическое уведомление об изменениях

44

4. Архитектура СУЖЦ

45

46

Место СУЖЦ в информационном пространстве проекта

Intergraph SPF

СУЖЦУровень cPLM

Siemens Teamcenter

EnoviaУровень PLM



47

Развилки вариантов архитектуры

Архитектура

ИМ хранится децентрализовано

С центральным репозиторием ИМ

Консолидацияданных напрямую из

CAx систем

Консолидацияданных из PDM/PLM

систем

Наличиецентрального Репозитория

ИМ?

ОткудаКонсолиди-

ровать?

ПлатформаРепозитория?

Intergraph SPF

DSSEnovia

SiemensTeamcenter

ISO 15926Triplestore

1

2

№№ рассматриваемого варианта архитектуры

2

3

3

4

4

2 3 4

AVEVA NET Portal

PTCWindchill

48

Вариант реализации СУЖЦ – интеграция

Intergraph SPF

СУЖЦУровень PLM

Siemens Teamcenter




Репозиторий

Данные SPF

Данные Teamcenter

Данные Enovia

Ссылка

Экспорт\импорт

Децентрализованное управление конфигурацией+Простота интеграционных решений-Доступ к данным контролируется источниками

Централизованное управление конфигурацией+Полнота, точность и консолидированность данных+Доступ к данным контролируется в одном месте-Как правило не масштабируется при увеличении разнообразия мастер-данных

Ссылка

Ссылка

Различие между репозиторием и регистром

Регистр Мастер-данные

Копия данных SPF

Копия данных Teamcenter

Копия данных Enovia

Ссылка

Ссылка

Ссылка



50

Вариант реализации СУЖЦ –Регистр

Intergraph SPF

Уровень PLM

Siemens Teamcenter




СУЖЦ

Ссылки на данные ИМ

51

Вариант реализации СУЖЦ –Репозитарий

Intergraph SPF

Уровень PLM

Siemens Teamcenter




СУЖЦ

Консолидация данных ИМ

52

Варианты архитектуры

Вариант архитектуры 1 Вариант архитектуры 2

Вариант архитектуры 3 Вариант архитектуры 4

SPF Teamcenter

Primavera АТОМСМЕТА

CAxCAx SPF Teamcenter


CAxCAx

Enovia

SPF

Teamcenter


CAxCAx


CAxCAx

Enovia

CAx

53

Спасибо за внимание

Technology

В.Аленьков -- подходы к архитектуре СУЖЦ (2/2)