Вестник РусГидро 0 комментариев

Модельный ряд: какие бывают цифровые модели и зачем они нужны

Задачка на воображение: что вы себе представляете, когда слышите словосочетание «цифровая модель энергообъекта»?

Задачка на воображение: что вы себе представляете, когда слышите словосочетание «цифровая модель энергообъекта»? Наверняка сразу приходит в голову некая 3D-картинка. Но выглядеть цифровые копии могут по-разному – в зависимости от вида и назначения. Коллеги из научных институтов, а также Исполаппарата РусГидро рассказывают, какие бывают модели и зачем они нужны.

Все самое интересное и уникальное мы публикуем в альманахе «Управление производством». 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов ждут вас в полном комплекте номеров. Оформляйте подписку и получайте самое лучшее!

Для строительства и эксплуатации

Берем трехмерную цифровую копию ГЭС – такую, чтобы во всех деталях воспроизводила все оборудование и ГТС. Добавляем к ней всю архитектурную, конструкторскую, инженерную, технологическую и экономическую информацию, начиная с проектного задания и заканчивая финансовым эффектом от эксплуатации. Получаем информационную модель в рамках Технологии информационного моделирования (ТИМ), или Building information modeling (BIM) – в западной терминологии. Информация об объекте пополняется на протяжении всего его жизненного цикла и используется для различных видов анализа, оптимизации, мониторинга, принятия решений.

~10 млн элементов в среднем содержится в математической модели одной ГЭС. Количество уравнений при этом зависит от решаемой задачи и может достигать 100 млн

Цифровые 3D-модели ГЭС уже активно используются институтами РусГидро, в частности, «Институтом Гидропроект» и ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Что касается ТИМ, эту технологию компания продолжает осваивать и внедрять на своих объектах.

Летом прошлого года в «Институте Гидропроект» была образована рабочая группа по полномасштабному внедрению ТИМ в процессы проектирования объектов компании. В нее вошли представители всех производственных подразделений института. В течение 2021 года была собрана общая информационная модель здания строящейся Башенной МГЭС. Сейчас коллеги создают шаблоны оформления проектной и рабочей документации для программного обеспечения ТИМ. Эта работа должна быть завершена к концу 2022 года.

«Технология информационного моделирования отличается от 3D-моделирования наличием у трехмерных объектов различных информационных атрибутов, – объясняет Владимир Дудов, начальник отдела многомерного моделирования и проектирования «Института Гидропроект». – На основании этой информации об объектах возможно выполнение инженерных расчетов, автоматическое взаимодействие различных объектов модели, составление ведомостей объемов работ, планов-графиков планирования строительства, смет и много чего еще. Использование ТИМ позволяет оптимизировать и упростить процесс проектирования».

Трехмерная модель Башенной МГЭС

Для прогнозирования

В отличие от виртуальной, любая реальная ГЭС непрерывно подвергается воздействию множества различных сил – статического давления воды, движения грунтов, веса собственного оборудования и т.д. В Лаборатории динамики и сейсмостойкости сооружений ВНИИГ занимаются созданием математических моделей, описывающих все необходимые и значимые из этих воздействий, чтобы, с одной стороны, учесть их при проектировании, с другой – максимально оперативно отреагировать на изменение внешних параметров в процессе эксплуатации.

«Фактически мы сводим реальный объект к системе алгебраических уравнений: строим трехмерную модель станции, разбиваем ее на «конечные элементы», для каждого из которых существует набор уравнений, описывающих их поведение, – рассказывает Евгений Витохин, заведующий лабораторией. – При этом матмодель описывает не только саму ГЭС, но и прилегающее пространство и содержит огромное количество данных – сотни гигабайт».

В базе лаборатории есть математические модели всех крупнейших ГЭС РусГидро. Специалисты просчитывают сейсмостойкость объектов при реконструкции, изменении нормативов или повышении сейсмической активности в регионе расположения. При этом используются данные с многочисленных контрольно-измерительных приборов на станции, поступающие от службы мониторинга. В перспективе такие мониторинговые модели могут быть соединены с системой датчиков на станции напрямую и выдавать нужную информацию в режиме онлайн.

«Математическая модель нужна для того, чтобы прогнозировать поведение сооружений как в режиме длительной эксплуатации, так и в экстремальной ситуации. Каждая плотина – это живой организм, и за его состоянием нужно следить постоянно», – говорит Евгений Витохин.

Для обмена информацией

РусГидро, как и все участники оптового рынка электроэнергии, обменивается с Системным оператором ЕЭС информацией по основному электрооборудованию – паспортными данными агрегатов, телеметрией, заявками на вывод в ремонт и т.д. При этом каждая сторона использует различные программные комплексы и идентификаторы оборудования, что дополнительно требует затрат временных и человеческих ресурсов. Так, подразделения РусГидро отправляют PDF-файлы с документами в Системный оператор, сотрудники которого в свою очередь вручную вносят данные в свою ЕИМ – Единую информационную модель.

Интегрировать уже разработанные информационные модели энергообъектов РусГидро и ЕИМ Системного оператора и сделать так, чтобы у всех участников в режиме реального времени были корректные данные, призваны результаты взаимодействия рабочей группы, созданной в конце 2021 года. С нашей стороны в нее вошли специалисты Департамента информационных технологий и цифрового развития, РусГидро ИТ Сервиса и Производственного блока.

Дмитрий Жуков, начальник управления Департамента информационных технологий, поясняет: «В идеале схема должна выглядеть так: мы договариваемся, как идентифицируем оборудование, и по этим идентификаторам обмениваемся данными. Сама же информационная модель нужна, чтобы программы могли без участия человека выполнять необходимые аналитические и расчетные задачи, например, распознавать схемы электрических соединений или оценивать состояние электрического режима. Применение единой информационной модели – это шаг к созданию систем искусственного интеллекта в электроэнергетике». На сегодняшний день уже определен перечень бизнес-процессов, по которым будут передаваться данные, под часть из них разработаны ГОСТы на применение ЕИМ. Первый проект, который должен подтвердить эффективность этой схемы, будет реализован в середине текущего года, а завершить организацию обмена данными планируется в июне 2023-го.

СКАЧАТЬ: Специальный выпуск «Цифровое производство: сегодня и завтра российской промышленности»

Илья ЕРШОВ, начальник управления цифровой трансформации Департамента информационных технологий и цифрового развития РусГидро:

– Это не полный перечень моделей, которые есть и будут появляться в нашей компании. Так, планируется развитие систем предиктивной аналитики, подразумевающих создание статистических и математических моделей работы основного оборудования. Одно из направлений цифровой трансформации – управление данными. Наличие различных цифровых моделей и дальнейшая консолидация содержащейся в них информации позволяет сформировать многомерный массив данных. Его обработка даст возможность оценивать изменение технического состояния, прогнозировать возникновение дефектов, корректировать подходы к обслуживанию.

Григорий Вольф

0 комментариев
Отправить
обсуждения
Основная проблема практически всех современных ERP решений (в т.ч. от крупных иностранных вендоров, ... Замена ERP-системы: уравнение с двумя неизвестными
Ганенков Николай, это ПАО «Химпром», г. Новочебоксарск. Мотивация на результат: новая система премирования на «Химпроме»
Игорь, добрый день. Цель Анализа отклонений, определить причины ,по которым они появились. Мной опре... Как повысить эффективность персонала?
Узнайте больше Альманах “Управление производством” 300+ мощных кейсов, готовых к использованию чек-листов и других полезных материалов
Альманах “Управление производством”