К цифровым двойникам

Недавно, 21 октября, прошло заседание Объединённого учёного совета ОАО «РЖД». Темой заседания стали планы по внедрению в компании технологии BIM-проектирования объектов дорожной инфраструктуры. К 2030 году компания намерена внедрить АСУ BIM, с помощью которой будет вестись проектирование и управление объектами инфраструктуры на основе информационных моделей (BIM-моделей). О разработке АСУ BIM и ожидаемых эффектах от её внедрения «Пульту управления» рассказал начальник Центра компетенций по внедрению технологии информационного моделирования (ЦТИМ) ОАО «РЖД» Игорь Рогачёв.

– Расскажите о работе ЦТИМа. Когда центр был сформирован, когда начал работу и в чём она заключается?
– Первоначальные работы в области BIM велись в ОАО «РЖД» задолго до образования Центра компетенций по внедрению технологии информационного моделирования. ЦТИМ был создан в 2019 году для систематизации и централизации работы в этой области. При его создании были поставлены две задачи. Первая – организация разработки системы управления жизненным циклом объектов железнодорожной инфраструктуры ОАО «РЖД» с использованием BIM. И вторая – обеспечение её внедрения в компании. Казалось бы, их всего две, но они настолько всеобъемлющие, что объём подзадач загружает центр работой как минимум до 2024–2025 годов.

– Какие цели преследует создание АСУ BIM и на каком этапе сейчас находится её разработка?
– Если максимально упростить, то первая задача – выполнить программную разработку АСУ BIM, а вторая – определить, какие научно-исследовательские работы (НИР) нам необходимы для программной разработки АСУ BIM, выполнить эти НИР, организовать тестирование, обучение и внедрение АСУ BIM, а также выполнить обучение подходу BIM и его внедрению в ОАО «РЖД», дочерних и зависимых обществах и даже в компаниях-подрядчиках.
Целью разработки системы является повышение эффективности контроля и управления инвестиционно-строительной деятельностью ОАО «РЖД». АСУ BIM должна стать единой системой управления, которая позволяет загружать, идентифицировать, оцифровывать, хранить, редактировать и использовать в аналитических и управленческих целях данные и документацию (проектную, архитектурную, инженерную, конструкторскую, исполнительную и иную) об объекте, при этом обеспечивать необходимый инструментарий для эффективной коммуникации между участниками строительного процесса.
Сейчас разработка АСУ BIM находится в активной фазе. Изначально план предполагал выход в промышленную эксплуатацию в 2024 году, но из-за пандемии и сокращения бюджетов сроки сдвинулись на 2025 год.

– Цифровые технологии используются для проектирования достаточно давно. В чём принципиальное отличие систем CAD-проектирования от BIM-проектирования? Насколько серьёзную переподготовку придётся проходить инженерам-проектировщикам и другим причастным для овладения новыми технологиями?
– Системы автоматизированного проектирования (САПР) и проектирование c применением BIM – это, по сути, одно и то же, ведь САПР является составной частью BIM-подхода. Когда говорится «САПР», подразумевается использование систем автоматического проектирования для решения конкретных задач. Разница лишь в том, что BIM подразумевает управление информацией, получаемой из САПР, и организацию процессов на основе полученной информации. Поэтому ответом на вопрос о переподготовке является простой принцип: если вы полноценно использовали все базовые функции по трёхмерному проектированию в различных САПР до этого, то и переподготовка будет минимальной.

– Одним из первых этапов работы над созданием АСУ BIM является создание систем классификации и онтологии технологических элементов. В чём конкретно он заключается?
– Это важнейший элемент всей работы. Невозможно управлять данными внутри системы или внутри информационных моделей, если они не структурированы и не представлены в машиночитаемом виде. Какая бы ни была качественная информационная модель, если данные внутри модели не классифицированы, мы ничего с ними не сможем сделать. В лучшем случае это будет красивая трёхмерная модель. Данные из неё будет сложно или вовсе невозможно извлечь.
Для АСУ BIM важны базовые количественные показатели, которые должны извлекаться из информационных моделей автоматически и попадать в систему управления. Чтобы это можно было сделать, необходимо, чтобы у элементов модели были признаки, по которым система может их распознать автоматически. Для этого используют классификационные коды, они присваиваются группе элементов модели или отдельным её элементам. Мы инициировали разработку семи классификаторов, которые позволят структурировать и классифицировать все объекты железнодорожной инфраструктуры. Сейчас уже готовы четыре из них, и начат процесс по апробированию их на пилотных проектах.
Данная работа является чрезвычайно актуальной. В декабре 2019 года был принят общегосударственный классификатор строительной информации, но он слишком поверхностно описывает железнодорожную инфраструктуру и имеет ряд структурных проблем. В связи с этим мы сейчас гармонизируем наши классификаторы и классификатор строительной информации совместно с Федеральным центром нормирования, стандартизации (ФАУ ФЦС). Основываясь на нашем опыте разработки системы классификации, будет корректироваться и общегосударственный классификатор строительной информации.

– Одним из этапов создания АСУ BIM является формирование цифровых двойников объектов инфраструктуры. Каким образом модели будут наполняться данными – с помощью создания сетей датчиков IoT (Интернет вещей) и сбора больших данных?
– Цифровые двойники – отдельное направление, которое также ведётся в ОАО «РЖД», но не является частью проекта АСУ BIM. В то же время АСУ BIM, информационные модели и цифровые двойники – это звенья одной цепи. Поэтому мы плотно взаимодействуем с коллегами, которые ведут направление цифровых двойников. Вопрос наполнения данными сейчас только прорабатывается. В пилотных BIM-проектах уже предусмотрена интеграция датчиков технологии IoT в строящиеся объекты и развёртывание сети связи для передачи данных с этих датчиков, в том числе и в условиях отсутствия какой-либо связи.

– Какие именно данные будут использоваться, ведь наборов данных может быть много и не все из них могут оказаться необходимы для создания цифровой модели?
– Конечно, уже даже на ранних этапах понятно, что недостаточно просто снять информацию с датчика IoT. Эту информацию нужно правильно интерпретировать и обработать. Необходимо знать, что означают те или иные показатели, как может развиваться ситуация, какая должна быть эталонная модель данных при изменении тех или иных параметров. Это непростая научно-практическая задача, и уже начаты работы в этом направлении в профильных институтах и внутри ОАО «РЖД».

– Будут ли использоваться существующие системы сбора данных об объектах инфраструктуры?
– Существующие системы сбора данных и вся сопутствующая инфраструктура будут использоваться, но в какой мере и для каких задач, это пока предмет изучения. На текущий момент мы в рамках проекта АСУ BIM детально прорабатываем стадии – предпроект, проект и строительство. Стадия эксплуатации у нас идёт следующей, и мы только начинаем прорабатывать образ будущих подходов и технологий.

– Каковы ожидаемые экономические эффекты от создания АСУ BIM?
– Эффекты можно разделить на экономические и неэкономические. Предполагается, что благодаря применению АСУ BIM и самой технологии информационного моделирования будет возможно экономить до 10% от общего располагаемого бюджета на строительную деятельность и проектно-изыскательные работы с учётом НДС. Кроме того, АСУ BIM позволит сэкономить порядка 2% от общего располагаемого бюджета на реализацию инвестиционно-строительного проекта на этапе выполнения строительно-монтажных работ за счёт более точного осмечивания состава работ и необходимых материалов, то есть снижения погрешности в смете.

– Что подразумевается под неэкономическими эффектами?
– В первую очередь моделирование объектов капитального строительства, создание общей среды и предоставление доступа к ней всем участникам строительной деятельности как внутри ОАО «РЖД», так и внешним ключевым участникам (включая федеральные органы власти) позволит не допустить коллизий в момент выполнения проектирования и строительства.
АСУ BIM позволяет изменить процесс реализации инвестиционно-строительного проекта. Применение информационного моделирования на объектах железнодорожной инфраструктуры позволяет получить ряд эффектов неэкономического характера. Оно позволяет организациям перейти на совершенно новый уровень работы, автоматизировать рутинные процессы организации, организовать передачу информации без потерь с повышением производительности труда и качества управленческих решений на каждом конкретном проекте.
Основными нефинансовыми эффектами применения АСУ BIM являются снижение количества переделок в ходе строительства, повышение уровня безопасности, сокращение случаев внесения изменений в проектную документацию, параметрическая увязка документов, возможность анализа энергопотребления и экологических характеристик объектов, снижение количества запросов на информацию, снижение количества корректировок от заказчика на поздних этапах формирования проектной документации, 3D- и 4D-визуализация логистики, оптимизация графика производства работ, накопление и хранение информации об объекте для технического обслуживания и эксплуатации в цифровом формате.
Технология информационного моделирования является инновационной, произвести прогнозный расчёт по нефинансовым показателям затруднительно, поскольку отсутствует статистика. Но, опираясь на мировую практику, где технология глубоко внедрена и используется, можно ожидать, что вышеперечисленные нефинансовые эффекты могут быть сопоставимы с финансовыми.

Беседовал Лев Марков


В соответствии с дорожной картой цифровой трансформации строительного комплекса ОАО «РЖД» к 2023 году должны быть сформированы методологические и технологические основы внедрения в использование в РЖД информационного моделирования. В 2024 году планируется внедрение среды общих данных на основе АСУ BIM. К 2026 году планируется завершить формирование цифровых двойников объектов инфраструктуры. К 2030 году планируется переход к управлению активами на основе больших данных и применения систем искусственного интеллекта.