PRoAtom - Технология Multi-D в проекте «ВВЭР-ТОИ»

Алексей ЗЯБЛОВ, начальник отдела методологии Мульти-Д БКП-4 ОАО «НИАЭП»

1. Предпосылки появления технологии Multi-D

Потребность в развитой системе управления проектами в условиях ренессанса российской атомной энергетики и переход на поточное сооружение энергоблоков АЭС обусловили появление методологии разработки календарно-сетевых графиков проектов сооружения энергоблоков АЭС с помощью ПО Primavera. Методология сформировала единые подходы к управлению проектами во всех предприятиях отрасли на основе многоуровневой системы взаимосвязанных календарно-сетевых графиков.

В рамках международного сотрудничества с компанией Toshiba (Япония) в части развития технологии 6D в отрасли появилась новая концепция построения систем управления сооружением. В ее основу легло понимание необходимости использования современных средств 3D-визуализации процессов сооружения АЭС и формирования единого информационного пространства, объединяющего процессы проектирования, поставки, сооружения, наладки и эксплуатации АЭС.

Выход на международный рынок строительства АЭС в условиях жесткой конкуренции и необходимость создания эффективной системы управления сооружением для Проекта «ВВЭР-ТОИ», способной обеспечить кратчайшие сроки, минимальную стоимость и качество сооружения типовых энергоблоков АЭС, продиктовали условия появления собственной инновационной системы управления сооружением, которая учитывала бы специфику российского инжиниринга. Таким образом в отрасли сформировалась новая интеллектуальная среда управления проектами, носящая название «Multi-D технология» (рис. 1).

Рис. 1

2. Инновационность подходов технологии Multi-D в процессах управления сооружением

Применение технологии Multi-D в Проекте «ВВЭР-ТОИ» влечет за собой изменение классической схемы управления проектом сооружения АЭС. В сложившейся на сегодняшний день практике применение многоуровневой системы управления сооружением на основе календарно-сетевых графиков основано на планировании «сверху вниз». На стадии заключения договора на сооружение объекта формируется график 1-го уровня, фиксирующий этапы и основные ключевые события реализации проекта. По факту разработки проектной документации формируется более подробный, стратегический график сооружения энергоблока АЭС 2-го уровня, построенный с учетом сроков, изложенных в графике 1-го уровня. В результате разработки рабочей документации формируется оперативный график 3-го уровня на 1 календарный год, и он также учитывает сроки и даты, директивно установленные в графиках 1-го и 2-го уровней. Операционные графики 4-го уровня для исполнителей работ должны верифицироваться по срокам и длительностям, изложенным в графиках верхних уровней. Необходимость точно исполнять директивные сроки часто не позволяет технологу оптимально спланировать и оптимизировать процесс сооружения, т. к. в сроках директивных графиков не заложен механизм «доказуемости» расчета длительностей работ. Это особенно опасно при реализации нового проекта из-за того, что отсутствует практический опыт сооружения, а экспертно оценить длительность работ при внедрении новых технологий строительства достаточно проблематично.

Технология Multi-D предлагает применение механизма планирования «снизу вверх», где изначально формируются операционные графики самого нижнего уровня, в которых для расчета длительностей элементарных работ используются данные отраслевых норм (ГЭСН, ЕНиР, ФЭР, ТЭР). Графики оптимизируются, объединяются в графики более высоких уровней, повторно оптимизируются на более высоком уровне и т. д., до формирования «доказуемого» графика 1-го уровня.

Описанный подход имеет одно существенное ограничение – необходимость иметь подробную 3D-модель энергоблока на ранней стадии реализации проекта. Проект «ВВЭР-ТОИ» предоставляет такую возможность.

3. Учет передового международного опыта при создании системы управления сооружением на базе Multi-D технологии

Создание и внедрение системы управления сооружением энергоблока достаточно сложный процесс. В большей степени это связано с необходимостью оптимизации строительства, направленной на сокращение сроков и стоимости сооружения.

Необходимо построить эффективную систему управления с максимально автоматизированными процессами управления на протяжении всего жизненного цикла энергоблока, начиная с проектирования и заканчивая выводом из эксплуатации. Для решения данной задачи было необходимо детально проанализировать накопленный отечественный и мировой опыт создания и внедрения систем управления сооружением.
В процессе изучения был рассмотрен опыт практического применения систем управления сооружением в крупных мировых инжиниринговых компаниях: CEA (проект ITER), Toshiba, Mitsubishi Heavy Industrial, Китайская Ядерная 23 Инженерная Строительная Компания; Siemens AG; судостроительная компания Mayer Werft.

Изучены предложения со стороны 6 производителей программного обеспечения, специализирующихся на разработке информационных систем управления проектами с использованием средств 3D визуализации: AVEVA, Bentley Systems, Intergraph, Dassault Syst mes, Siemens, Synchro.

Проведенный анализ передового международного опыта позволил детально изучить проблемы и сложности внедрения систем управления сооружением сложных объектов, с которыми можно столкнуться при создании и настройке системы, тем самым исключив повторение ряда чужих ошибок при реализации системы управления сооружением в рамках Проекта «ВВЭР-ТОИ».

По результатам проведенного анализа был сделан вывод – на сегодняшний день в мире отсутствует готовая и опробованная на практике система управления сооружением сложных промышленных объектов, удовлетворяющая всем требованиям, предъявляемым к ней со стороны Проекта «ВВЭР-ТОИ».

4. Изучение функционала и выбор программного обеспечения

Изучение передового опыта позволило получить более глубокое понимание процессов управления сооружением и систематизировать требования, предъявляемые к технологии Multi-D, в результате чего было принято решение о проведении сравнительного анализа и выбора программных продуктов для последующей доработки. Совместно с компанией «К4» была разработана уникальная методика сравнительного анализа программных продуктов, основанная на оценке каждого продукта по согласованному перечню критериев, и сверки их суммарных показателей. Оценка, проведенная совместно с представителями ОАО «Атомэнергопроект» и Проектно-конструкторского филиала ОАО «Концерн Росэнергоатом», позволила выделить лидеров на рынке программного обеспечения для задач технологии Multi-D – это Dassault Syst mes и Intergraph. Для минимизации рисков по доводке программного обеспечения под задачи Multi-D в условиях сжатых сроков реализации Проекта «ВВЭР-ТОИ» и сохранения конкурентной среды между производителями программного обеспечения было принято решение о доработке и внедрении технологии Multi-D на базе обоих программных продуктов. При этом можно констатировать, что:

• ПО Dassault обладает более развитым инструментарием для автоматизированного создания Multi-D проектов, имеет развитый функционал моделирования строительных работ и применимо при разработке такой документации, как ОТП, ПОР, ППР, ТК.

• ПО Intergraph хорошо адаптировано для реализации задач полевого инжиниринга непосредственно на площадках сооружения АЭС, глубоко интегрировано с системой управления инженерными данными (в том числе с проектной 3D-моделью) и имеет более простую IT инфраструктуру.

После осуществления выбора программных продуктов стартовали работы по доработке программного обеспечения и формированию детальных бизнес-процессов системы управления сооружением, реализующей технологию Multi-D.

5. Разработка модели бизнес-процессов в рамках реализации технологии Multi-D

Целью разработки детальных бизнес-процессов Multi-D технологии сооружения энергоблока является утверждение основных информационных потоков для обеспечения всех участников Проекта «ВВЭР-ТОИ» наглядным представлением о конфигурации системы управления сооружением и спектре решаемых ею задач. Принципиальная схема реализации системы управления сооружением на основе технологии Multi-D на уровне групп процессов представлена на рис. 2.

Рис. 2

Основой для Multi-D моделирования являются данные 3D-модели и спецификации элементов энергоблока, не входящих в 3D-модель. Эти данные поступают в систему управления сооружением из системы управления инженерными данными по проектированию и конструированию.

Группы процессов 1 и 2 отвечают за автоматизированную подготовку данных для формирования типовых графиков выполнения работ по каждому монтируемому элементу с указанием трудозатрат, средств механизации, оснастки, инструментов, стоимости.

В ходе выполнения группы процессов 1 на основании проектных данных формируется спецификация монтируемых элементов. Под монтируемым элементом понимается совокупность элементов (или элемент) 3D-модели, с которыми сопоставлена одна строительно-монтажная операция, включающая в себя установку на проектное место и стыковку со смежными монтируемыми элементами. Все монтируемые элементы структурируются по определенным пространственным объемам: отметкам, помещениям (зонам). В результате выполнения группы процессов 1 формируются:

• перечень монтируемых элементов для определения наборов работ по их монтажу;

• структура объекта по зданиям, отметкам, помещениям (зонам) как основа для создания WBS графика Multi-D модели.

В ходе выполнения группы процессов 2 для каждого монтируемого элемента формируется набор работ. Выбираются средства механизации, оснастка, инструменты для производства этих работ. Определяются численные составы бригад и трудозатраты на выполнение работ. На основании полученных данных происходит автоматизированный расчет длительности по каждой работе.

Группа процессов 3 позволяет:

• на основании полученных данных от групп процессов 1 и 2 построить типовые графики выполнения работ по зонам (помещениям, отметкам) по каждому виду деятельности (строительные работы, тепломеханические работы, электротехнические работы);

• путем оптимизации графиков внутри зон между зонами определяется наиболее эффективная последовательность выполнения работ по видам деятельности, с равномерным распределением трудовых ресурсов и средств механизации;

• путем формирования зависимостей графиков по видам деятельности между собой получить график совмещенного монтажа с наиболее эффективной последовательностью выполнения работ по всем видам деятельности, с равномерным распределением трудовых ресурсов, средств механизации, стоимости.

Результатом выполнения группы процессов 3 является Multi-D модель сооружения энергоблока АЭС.

На основании данных Multi-D модели сооружения энергоблока производится автоматизированное формирование приложений к организационно-технологической документации (ОТД). На этапе выполнения строительно-монтажных работ реализуется полевой инжиниринг, в рамках которого формируются детальные графики работ на уровне недельно-суточных заданий с использованием средств 3D-визуализации (рис. 3).

Рис. 3

В ходе выполнения СМР происходит сбор фактических данных по срокам выполнения работ, трудозатратам, составу бригад, использованию машин и механизмов. Эти данные используются для уточнения и перепланирования Multi-D модели, позволяют оперативно и компетентно реагировать на форс-мажорные обстоятельства.

Система управления сооружением позволяет осуществлять разработку графиков 3-го и 4-го уровней из сформированной и оптимизированной Multi-D модели энергоблока. Графики синхронизируются с соответствующими графиками 1-го и 2-го уровней, разработанными в ПО Primavera на стадии контрактации проекта. Происходит проверка сроков графиков из Multi-D на предмет отклонения от директивных сроков сооружения, ключевых технологических событий, заложенных в договорных обязательствах.

Функционал Multi-D технологии сооружения энергоблока строится на использовании базы нормативно-справочной информации Проекта «ВВЭР-ТОИ» как информационного ресурса, содержащего в электронном виде стандарты, требования, правила, положения и прочую информацию. База НСИ является частью экономической модели сооружения АЭС. В системе предусматривается постоянная актуализация базы НСИ путем накопления фактической и статистической информации по сооружению объекта.

Multi-D технология сооружения энергоблока интегрирована с другими системами Проекта «ВВЭР-ТОИ» (системой управления инженерными данными по проектированию и конструированию, системой управления требованиями, системой управления закупками и поставками), а также с корпоративными системами, входящими в программу ГК «Росатом» по трансформации ИТ (ИСУП КС, ИСУПП и др.).

6. Доработка программного обеспечения для реализации технологии Multi-D

При формировании технологии Multi-D для Проекта «ВВЭР-ТОИ» доработка программного обеспечения осуществлялась непосредственно компаниями-производителями, т. е. компанией Intergraph и компанией Dassault Systеmes. В качестве исходных данных для доработки использовалось детальное описание бизнес-процессов информационной системы управления сооружением энергоблока на базе Multi-D технологии.

Таким образом, не система подгонялась под возможности ПО, а напротив, задания на доработку формировались без учета пожеланий вендоров. Изначально это вызывало ряд трудностей при взаимодействии с разработчиками ПО, но впоследствии позволило максимально полно реализовать необходимую функциональность системы управления сооружением.

7. Перспективы развития технологии Multi-D

На сегодняшний день все этапы работ по разработке системы управления сооружением и формированию методологии Multi-D для Проекта «ВВЭР-ТОИ» формально выполнены. Завершена доработка и настройка программного обеспечения в объеме требований технического задания, выполнена огромная работа по разработке регламентирующей документации, проведены обучение пользователей и опытная эксплуатация системы.

Несмотря на это, нужно признать, что мы находимся в самом начале огромного пути в части применения всего потенциала технологии Multi-D, и только применение созданной системы на реальных строительных площадках позволит создать действительно эффективный механизм управления проектами при сооружении энергоблоков АЭС, тем самым создав конкурентные преимущества российских технологий на мировом рынке атомного инжиниринга.

Журнал РОСЭНЕРГОАТОМ №12-2012