Рассматривается методика определения необходимого, достаточного и в то же время не избыточного уровня детализации 3D-модели для этапов реализации крупных нефтегазовых проектов. Методика основана на анализе опыта российской и зарубежной проектной деятельности на этапах жизненного цикла проекта, корреляции этапов, методах применения 3D-модели в едином информационном пространстве в конкретном случае нефтегазового проекта. Предлагается определение уровня детализации в процентах (от финальной модели), что позволяет обосновать достаточность ее детализации. Может использоваться как инструмент повышения эффективности инжиниринга. Проводится сравнение существующего Свода Правил 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла», в котором отражены требования к детализации модели и предлагается система уровней проработки модели (LOD) с предложенной методикой измерения проработки модели, в зависимости от стадии проекта и потребностей конкретной стадии.
В современных реалиях нефтегазовой отрасли российские подрядчики в целях большего привлечения на международный рынок и конкуренции именитым зарубежным подрядчикам на любой стадии проекта (от ОТР (основные технические решения)/pre-FEED до выпуска РД (рабочая документация)/E-стадии) вводят новые практики проектирования и сопровождения проекта на основе лучшего отраслевого опыта, современных технологических возможностей, информационных систем и управления проектами.
Известные методы повышения эффективности проекта, такие как рассмотрение технологичности строительства, проведение функционально-стоимостного анализа, оптимизация энергопотребления и т.д. можно смело дополнить таким методом, как рассмотрение трехмерной модели объекта, разработанной в системе сквозного 3D-моделирования, с целью оценки и оптимизации (при необходимости) принятых проектных решений. Однако самому рассмотрению предшествует этап разработки 3D-модели (если это требуется заказчиком), который занимает довольно продолжительное время и требует существенных и квалифицированных трудозатрат. Такая постановка задачи требует дополнительной проработки.
В принципе сама трехмерная визуализация объекта регламентируется российской НТД (нормативно-технической документацией) детально крайне слабо. В основе своей требования к 3D-модели ограничиваются СТО (отраслевыми стандартами), либо СТП (стандартами предприятий).
Модель может выступать как в роли инструмента для отчетности, так и полноценного объекта для проектных работ: качественная 3D-модель на различных этапах проекта позволяет усовершенствовать подход к самым различным «разделам» проекта – от проверки комплексности и соответствия технологических схем и выгрузки чертежей до создания полноценной 4D-модели, позволяющей отслеживать прогресс проведения СМР.
Для того чтобы представление трехмерной модели привело к желаемому комплексному эффекту, то есть чтобы представлялась возможность оптимизировать процесс реализации и результаты проекта, необходимо заблаговременно определить требования к детализации модели на различных этапах выполнения работ.
Любой проект, где бы он не находился территориально, из какой страны бы не был заказчик, начинается со своеобразного зарождения идеи – своего рода концептуальной проработки будущего проекта, то есть технико-экономического обоснования (feasibility study).
ТЭО подразумевает под собой обоснование целесообразности разработки проекта – как с экономической, так и с технической точки зрения.
После проведения данного анализа и получения положительного решения, проект переходит в стадию предпроектных исследований, включающую в себя обширный объем производимых работ, а значит и поставляемых услуг различными подрядчиками.
Инжиниринговая часть данной стадии заключается в базовой (но уже не концептуальной) проработке проекта, т.е. в разработке основных технических решений, которые лягут в основу Проектной документации. ОТР обычно описывают весь проект с явно меньшей детализацией, чем в ПД, однако именно на этапе ОТР закладываются основы проектирования (basis of design – BOD), в том числе основы технологического проектирования (basis of process design – BOPD).
BOD, как и BOPD, закладывают инжиниринговую базу всего проекта на все будущие этапы. Возможные изменения могут существенно повлиять на два этих базиса (так как технико-коммерческие предложения на последующие этапы, а также весь инжиниринг последующих этапов основаны на разработках данного этапа).
Стадия Проектной документации представляет собой один из основополагающих этапов российского проектирования. Состав Проектной документации (далее – ПД), а также требования к ее разработке полностью регламентирует Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 № 87, а также его действующая редакция (от 21.12.2020) «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» (далее – Постановление). Постановление регламентирует состав разделов ПД как на объекты капитального строительства производственного и непроизводственного назначения, так и на линейные объекты капитального строительства.
Вслед за этапом разработки ПД проект проходит согласование ГЭЭ и ГГЭ, положительное заключение последней дает формальное разрешение на выход на площадку, то есть на строительство. Таким образом, проект переходит в стадию разработки Рабочей документации и ранних работ на площадке. Рабочая документация представляет собой своего рода «апгрейд» проектной, только применительно к строительству, так как вся основная документация выпускается со штампом «Выпущено для строительства».
Далее следует завершение проекта и выпуск исполнительной документации (как построено, по факту выполненных работ).
Основной целью является детальное и максимально возможное использование 3D-модели в ходе всего жизненного цикла проекта.
Рассмотрим Свод правил 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла».
Раздел 6.3 вышеуказанного СП определяет основные требования к уровню проработки 3D-модели (level of development). Уровнем проработки (LOD) элементов модели следует задавать минимально необходимый объем геометрических, пространственных, количественных, а также любых атрибутивных данных, необходимых для решения задач применения информационного моделирования на конкретном этапе жизненного цикла объекта строительства.
Система уровней проработки должна использоваться:
· для оказания содействия всем участникам проекта, для однозначного понимания и конкретизации требуемых результатов работ по информационному моделированию;
· для планирования процесса информационного моделирования.
Система уровней проработки включает в себя пять базовых уровней проработки: LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 400, LOD 500, характеризующих процесс разработки элемента от концептуального до состояния законченного строительством объекта. Требования к уровням проработки носят уточняющий характер, то есть определение каждого последующего уровня проработки элемента уточняет и дополняет определения всех предыдущих уровней. ЦИМ может содержать элементы в различных уровнях проработки.
Примечание: между уровнями проработки и стадиями ЖЦ не требуется строгого соответствия, поскольку дисциплины проекта разрабатываются разными темпами, а применение высоких уровней проработки на ранних стадиях может быть обосновано наличием полных данных об элементе. Таким образом, не следует использовать термин «цифровая модель уровня проработки LOD N» (где N – 100, 200 и т.д.), а термин «уровень проработки» применим только к отдельным элементам цифровой модели.
Описание базовых уровней проработки приведено ниже с выделением основных задач применения LOD.
В СП LOD также своеобразно подразделены на этапы: LOD 100 и 200 относятся к обоснованию инвестиций, то есть feasibility study, LOD 300 и 400 относятся к проектированию, а LOD 500 считается уже исполнительной моделью. Также в Приложении А к данному СП даны примерные требования к элементам, которые должны быть проработаны на том или ином уровне разработки модели.
Однако стоит отметить, что современное проектирование (или даже инжиниринг комплексно) – достаточно емкий этап проекта и всего двух уровней проработки (то есть и рассмотрения) модели может оказаться недостаточно.
Причин этому может быть достаточно много, начнем хотя бы с гипотетической невозможности выявления коллизий в должной мере, отсутствия достаточного количества проверок модели, что может повлечь за собой как ошибки в проектировании, так и проблемы при строительстве (как раз несвоевременное выявление коллизий).
В связи с этим предлагается следующая методика определения уровня детализации 3D-модели:
Предлагается 6 основных этапов разработки модели: 5 %, 25 %, 50 %, 75 %, 95 % и 100 %. Каждый из этапов несет в себе определенные требования к модели, а также возможности предоставления данных, что методически изложено в настоящем докладе.
Возьмем за базис максимально укрупненные объемы, реализуемые на различных стадиях работ:
· 5 % – генеральный план и вертикальная планировка;
· 25% – основное технологическое оборудование, трубопроводы и арматура ДУ > 300 мм, нетехнологические здания габаритно (в т.ч. стены, перекрытия, полы, потолки), резерв объемов под пути эвакуации, основные металлоконструкции и фундаменты, элементы КИПиА и телекоммуникации;
· 50% – объем, смоделированный на этапе 25 % детализации, трубопроводы и арматура ДУ > 150 мм, площадки обслуживания, лестницы, ограждения, элементы электроснабжения;
· 75% – объем, смоделированный на этапе 50 % детализации, трубопроводы и арматура ДУ > 50 мм, а также ДУ < 50 мм, а также корректировка и детализация уже выполненных элементов;
· 95% – объем, смоделированный на этапе 75 % детализации, а также корректировка и детализация уже выполненных элементов;
· 100% – исполнительная модель «Как построено».
Теперь разберем, какие возможности 3D-модель может предоставить в случае ее правильной разработки – детализации на различных этапах проекта.
· Ведомости объемов материалов и Ведомости объемов работ (BOM и BOQ);
· 2D-чертежи оборудования, изометрические чертежи трубопроводов;
· Планы расположения оборудования.
Самый знаковый для нас этап 25%-ной модели, так как именно на этом этапе моделируются самые базовые объемы (крупное оборудование, трубопроводы больших диаметров, технологические и нетехнологические здания), что позволяет нам получить:
· Общую компоновку завода (а точнее – подтвердить корректность разработанного генерального плана);
· Предварительные (черновые) объемы, которые являются основой для технико-коммерческого предложения на этап EPC.
Рассмотрим примерные требования к детализации 3D-модели на различных стадиях проекта (таблица 2)
Также рассмотрим таблицу детализации по стадиям проекта (таблица 3)
Выше приведена таблица, отражающая в своей основе разницу в детализации этапов BD и FEED. Как видно из нее, FEED и первая готовая модель на DD различаются лишь добавлением на DD-модель трубопроводов диаметром менее 150 мм. В то время как модели BD и FEED различаются кардинально:
тротуары, трубопроводы и арматура 150–300 мм, площадки обслуживания, лестницы, стремянки, ограждения, ограды, двери, окна, электрооборудование, монтажное оборудование, пожарные щиты и т.д.
В свою очередь, как уже было указано, FEED и DD-модели различаются лишь уровнем детализации трубопроводов, а также степенью проработанности уже смоделированных объектов.
Результаты и обсуждения
Предложена методика определения достаточной детализации 3D-модели для различных этапов проекта, приведено ее сравнение с существующей методикой (по СП 333.1325800.2017). Методика выделяет 6 основных уровней детализации 3D-модели, которые могут являться достаточными, однако не являются избыточными и финальными для каждого и любого проекта.
Литература:
1. СП 333.1325800.2017 – Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла.
2. ГОСТ Р 57311-2016 – Моделирование информационное в строительстве. Требования к эксплуатационной документации объектов завершенного строительства.
1. SP 333.1325800.2017 – Building information modeling. Modeling guidelines for various project life cycle stages.
2. GOST R 57311-2016 – Building information modelling. Requirements for operation and maintenance documentation for built asset.
