Применение 4D-анимации при сооружении блоков атомных электростанций
Федеральная целевая программа «Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007–2010 годы и на перспективу до 2015 года» задает высокие темпы строительства блоков АЭС. При этом налицо серьезный дефицит кадровых и материально-технических ресурсов в результате сокращения индустриальной базы отрасли в период 90-х – начала 2000-х годов. В этих условиях на первый план выходит задача эффективного планирования и управления ходом строительства на всех стадиях. Прежде всего необходимо наладить оперативное информационное взаимодействие между участниками проекта. Для этого используются информационные системы управления проектом (ИСУП), позволяющие решить задачи календарного планирования, автоматизировать процессы управления проектами, а также обработку и хранение данных по всем хранилищам в единой базе. В качестве платформы для управления проектами в составе КИС ОАО «Концерн Энергоатом» выбрана ИСУП Primavera P6 компании Primavera Systems.
С помощью ПО Primavera в рамках проекта КИС используется Методология разработки календарно-сетевых графиков проекта сооружения АЭС. Она позволяет создавать, согласовывать и поддерживать в актуальном состоянии календарно-сетевые графики 1-3 уровней и алгоритмы применения системы для всех категорий пользователей-участников проекта.
Однако эффективность таких графиков многократно возрастает, когда они интегрированы с 3D-моделями строящихся объектов. В результате соединения («увязки») информационной и пространственной составляющей создается информационная 4D-модель (3D+время) строящегося блока АЭС.
Этот подход позволяет, во-первых, сократить время на организацию и осуществление информационного взаимодействия между участниками проекта – Заказчиком, Исполнителем, субподрядными организациями, поставщиками и пр. (см. рис 1. и рис. 2.) – здесь помещаем схемы взаимодействия при традиционном подходе и при использовании 4D-информационной модели.
Подпись к рис. 1.
При традиционном подходе необходимы значительные временные и кадровые затраты на проведение частых и длительных совещаний, штабов, подготовку и доставку документации и пр. К тому же, когда работа организуется подобным образом, огромное значение приобретает человеческий фактор.
Подпись к рис. 2.
Концепция управления СМР на основе 4D моделей позволяет осуществлять информационное взаимодействие более оперативно за счет организации централизованного хранения и защищенного доступа к документации для всех участников проекта.
Во-вторых, при использовании календарно-сетевых графиков, представляющих собой огромные массивы информации с множеством однотипных элементов, к тому же составленные разными участниками проекта – разными организациями и профессиональными группами — могут остаться незамеченными ошибки планирования и координации. Например, недостаточные или избыточные сроки, отведенные на выполнение работ, нерациональная очередность выполнения работ, нескоординированные действия различных бригад/звеньев либо субподрядчиков (конкурентное использование оборудования, фронта работ и пр.). Даже при своевременном отслеживании несоответствий поиск альтернативных решений затруднен, поскольку невозможно предвидеть последствия предпринимаемых мер.
Использование же пространственной модели в сочетании с визуализацией значимых параметров и доступом к любым необходимым документам позволяет отследить все проектные и организационные недоработки и с минимальными затратами времени найти оптимальное решение путем итерационных изменений. Каждая итерация по обновлению 4D модели состоит из следующих шагов:
- адаптация, уточнение и оптимизация календарно-сетевого графика выполнения СМР;
- детализация проектной 3D-модели — добавление дополнительных элементов в проектную 3D-модель для их связи с соответствующими работами из календарно-сетевого графика выполнения СМР;
- передача данных в специализированное ПО для 4D анимации;
- установление связей между элементами проектной 3D-модели и работами календарно-сетевого графика выполнения СМР;
- настройка параметров визуализации в специализированном ПО для 4D анимации;
- просмотр 4D-анимации СМР.
Все эти действия производятся в отношении пространственной модели. И на выходе мы получаем оптимальную модель и оптимальный график работ. В их эффективности мы имеем возможность убедиться, просмотрев анимационный ролик и проследив все необходимые нам параметры и характеристики в перспективе.
Как показывает мировой опыт использования 4D-анимации (то есть сочетания проектной пространственной модели с визуализацией параметров, связанных со временем) руководители и службы заказчика очень ценят возможность в любой момент отследить состояние дел на площадке, увидеть осуществленные работы и перспективу. А наглядное представление различных параметров, например, таких как сроки выполнения работ (запланированные и реальные), позволяет убедиться в успешной работе подрядчика либо своевременно внести коррективы.
Информационная 4D-модель предоставляет пользователю любую информацию, связанную с выбранным элементом пространственной модели. Разумеется, здесь предъявляются самые высокие требования к качеству детализации пространственной модели. В ней должны быть отражены все элементы, являющиеся результатом работ, указанных в календарно-сетевом графике (конечно, в 3D-модели не могут быть отражены поставки оборудования и материалов, контрольные события, например, различные плановые комиссии и пр.). В то же время и календарно-сетевой график должен быть детализирован так, чтобы в нем были обозначены все работы, имеющие свои материальные результаты и отраженные в пространственной модели.
Специалисты проектных организаций АЭПов обладают всем необходимым потенциалом для внедрения систем СКАПС 3D, разработки 3D-моделей самого высокого уровня детализации. Такая модель позволит проводить постоянный визуальный анализ состояния объекта и заблаговременного вносить изменения в планы работ на реальной площадке. К моменту завершения строительства информационная 4D-модель на 100% соответствует реальному объекту и передается Заказчику, который использует ее в процессе эксплуатации на всем протяжении его жизненного цикла объекта.
В мировой практике подобные системы уже получили широкое признание. Разработаны различные платформы на базе 4D-анимации, такие как 4D Live-технологии, которые в своем интерфейсе предусматривают одновременное отображение виртуального и реального строительного объекта, и технологии виртуальной реальности, которые позволяют создать эффект присутствия на объекте.
В целом подход к проектированию и управлению проектом на основе интеграции пространственной модели и временных параметров способен сокращать сроки строительства, экономить кадровые и материальные ресурсы. В результате прибыльность этих проектов на несколько порядков перекрывает объем средств, вложенных в разработку и внедрение программного обеспечения для таких систем. Например, компания Westinghouse закончила проект по сооружению блока АЭС мощностью 1100 МВатт на 8 месяцев раньше запланированного срока, учитывая, что запланированы были рекордно короткие сроки. Также предполагались минимальные финансовыми затратами и привлечение небольшого числа квалифицированных сотрудников. Такие задачи были поставлены для сокращения стоимости работ по проекту. Сверх ожиданий, помимо сокращения сроков, технология 4D-анимация позволила сэкономить порядка 3 000 000 долларов за счет своевременного исправления проектных и организационных недочетов и внедрения новаторских решений, также испытанных на базе 4D-модели.
Инжиниринговые компании на базе АЭПов (АЭП, СПбАЭП, НиАЭП), задачами которых является обеспечение реализаций инвестиционной стадии блоков АЭС (стадии проектирования и сооружения), активно внедряют передовые технологии управления и разработки проекта блока АЭС на базе комплексной САПР верхнего уровня Intergraph SmartPlant Enterprise. В апреле начались пусконаладочные работы на энергоблоке №2 Ростовской АЭС. При проектировании и планировании работ Генподрядчик строительства ОАО «Нижегородская инжиниринговая компания «Атомэнергопроект» (НиАЭП) применяет СКАПС 3D.
Разработчики программного обеспечения для автоматизации процессов управления строительством обещают в ближайшее время осуществить интеграцию пространственной проектной модели и таких существенных контролируемых параметров, как стоимость и ресурсы. Тогда пойдет речь о 5D (4D+ стоимость) и 6D-анимации (4D+ стоимость и ресурсы). Можно экстраполировать показатели повышения эффективности управления проектами в связи с использованием 4D-технологий (по сравнению со ставшим уже привычным 3D-моделированием) на добавление новых измерений, визуализированных в виртуальном пространстве. Тогда запланированные темпы и масштабы роста отрасли представляются вполне достижимыми.