Системное информационное моделирование

Системное информационное моделирование ( SIM ) — это процесс моделирования сложных связанных систем. Системные информационные модели — это цифровые представления связанных систем, таких как электрические приборы и системы управления , электропитания и связи . Объекты, моделируемые в SIM, имеют отношение 1:1 к объектам в физической системе. Компоненты, соединения и функции определяются и связываются так, как они были бы в реальном мире.

Происхождение

Концепция SIM существует с середины 1990-х годов. Впервые она была предложена в 1994 году австралийской компанией по разработке приборов, электротехнических и управляющих систем I&E Systems Pty Ltd. Как и многие технологические инновации, идея SIM родилась из необходимости. С середины девяностых годов сложность систем электропитания, управления и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) растет экспоненциально из-за быстрого развития технологий; это привело к тому, что традиционные бумажные методологии и приложения, используемые для проектирования систем, устарели.

Стоимость проектных работ может составлять до 70% от общих расходов на проект в рамках проекта по разработке электроизмерительных приборов и систем управления (EICS). Анализ показал, что ограниченность методов/рабочих процессов на основе бумажных документов внесла значительный вклад в высокую стоимость проектирования, что потребовало дублирования информации в нескольких документах, что привело к ошибкам и упущениям в проектировании и, следовательно, к увеличению стоимости рабочей силы. Учитывая это, компания поняла, что необходимо перейти от традиционных бумажных методов к более эффективному систематическому подходу цифрового моделирования.

Термин «Системное информационное моделирование» был впервые опубликован в техническом отчете в 2012 году Питером Э. Д. Лавом и Джингьяном Чжоу. [1] В отчете были представлены эмпирические данные, демонстрирующие, что использование SIM может потенциально повысить производительность и снизить стоимость создания документации EICS. В исследовании был изучен набор чертежей электротехники системы конвейера укладчика железной руды; ошибки и упущения, выявленные в чертежах, были классифицированы и количественно оценены. В отчете сделан вывод о том, что использование традиционных методов автоматизированного проектирования (САПР) для создания электротехнического проекта неэффективно, непроизводительно и затратно.

С 2013 года был опубликован ряд научных исследовательских работ, которые продемонстрировали эффективность и результативность использования SIM вместо CAD для проектирования и документирования EICS в различных проектах (например, завод по переработке железной руды , система управления безопасностью FPSO , медеплавильный завод, нефтеперерабатывающий завод и геотермальная электростанция ). [2] [3] [4] [5 ] [6 ] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14] [15]

Определение

Системное информационное моделирование можно определить как процесс цифрового моделирования сложной связанной системы. Системная информационная модель — это общий информационный ресурс системы, формирующий надежную основу знаний в течение ее жизненного цикла .

На протяжении всего жизненного цикла

SIM-карта, содержащая всю информацию о проекте, может применяться на протяжении всего жизненного цикла проекта. [2]

Дизайн

Инженерное проектирование и документирование можно выполнять одновременно при использовании SIM. SIM можно создавать по мере разработки EICS. Чертежники и модельеры больше не требуются. Когда SIM применяется к проектированию подключенной системы, все физическое оборудование и связанные с ним соединения, которые необходимо построить, можно смоделировать в реляционной базе данных . Компоненты классифицируются по атрибутам «Тип» и «Расположение». Атрибут «Тип» используется для определения функциональных возможностей оборудования. Атрибут «Расположение» используется для описания физического положения оборудования. Соединения между оборудованием моделируются как «соединители». Для упрощения проектирования атрибуты, такие как модуль устройства, спецификации и руководства поставщика, можно назначать и прикреплять к каждому отдельному объекту.

После завершения процесса проектирования создается копия модели, доступная только для чтения, которая экспортируется и становится доступной другим членам команды проекта. Пользователи могут получить доступ ко всей или части информации о проекте в SIM в соответствии с их уровнями авторизации. Можно установить и прикрепить к модели личные данные пользователя.

Закупки и строительство

Когда проект одобрен для строительства, SIM, который является цифровой реализацией проекта, может быть выдан различным сторонам, таким как группа по закупкам и строительные подрядчики. Управление информацией может быть достигнуто в цифровом виде, и роль бумажных чертежей устраняется. [8] План закупок и график строительства могут быть созданы для каждого отдельного объекта в SIM. Строительные работы могут быть назначены объектам или рабочим пакетам с определенными весовыми коэффициентами. Это позволяет менеджерам отслеживать ход закупок и строительства с детализацией до уровня отдельного объекта и принимать обоснованные решения.

Управление активами

SIM особенно полезен для управляющих активами, поскольку он позволяет хранить информацию в единой цифровой модели. [2] В традиционной среде на основе САПР бумажные чертежи обычно передаются владельцу актива в форме чертежей «As Built» , которые в теории отражают фактическую конструкцию каждой системы, компонента и соединения проекта. Если управляющий активами хочет обслуживать, ремонтировать или модернизировать любую часть актива, то необходимо использовать чертежи «As Built». Однако восстановление информации, содержащейся в массиве чертежей, является утомительной и трудоемкой задачей. Любая ошибка или упущение, содержащиеся в чертежах, потенциально затруднит интерпретацию проекта.

Когда проектирование выполняется с использованием SIM, оно может быть сохранено в цифровом формате, посредством чего выполняется сопоставление 1:1. Такие операции, как тестирование, калибровка, осмотр, ремонт, незначительные изменения и изоляция, могут быть определены и запланированы в SIM. Данные SIM также могут быть легко экспортированы и введены в другие сторонние приложения по управлению активами для соответствия стратегии управления активами владельцев. Кроме того, SIM может выступать в качестве учебного пособия, которое может регулярно использоваться для помощи операторам в ознакомлении с конструкцией.

Программное обеспечение

Коммерческий фирменный программный пакет Digital Asset Delivery (DAD) был разработан на основе концепции моделирования системной информации (SIM) компанией I&E Systems Pty Ltd.

Первоначальная версия DAD была выпущена в 1997 году и в первую очередь представляла собой инструмент моделирования, используемый для проектирования и документирования электротехнической системы. С момента своего появления DAD был протестирован и применен во многих проектах, включая, помимо прочего, новые и существующие, системы электропитания, управления и ИКТ. Программное обеспечение DAD постоянно поддерживалось и обновлялось для удовлетворения сложных и быстро меняющихся проектов EICS. Последняя версия DAD — версия 13. DAD предоставляет несколько возможностей для охвата сложностей современных систем, включая: СЛОИ (например, сборка (физическая): как она построена?, управление (функциональная): как она работает? и т. д.), ОТНОШЕНИЯ — связи между компонентами на разных слоях, ГРУППЫ — компоненты и соединители с общими функциями. DAD тесно сотрудничает со своим партнерским приложением ActivityExchange, которое опирается на мощь цифровой модели, позволяя пользователям определять, организовывать, отслеживать и обмениваться работой, которая должна быть выполнена по любому проекту. После завершения каждая отдельная запись о работе может быть добавлена ​​в цифровую модель для будущих ссылок и исторической преемственности. ActivityExchange управляет в режиме реального времени рабочими процессами всех взаимодействий человека с компонентами системы, включая рассмотрение проекта, закупку, строительство, ввод в эксплуатацию и, наконец, техническое обслуживание.

Международное развитие

Концепция SIM была применена и проверена в ряде международных проектов.

Австралия

Есть ряд австралийских организаций в различных секторах промышленности, которые извлекают выгоду из технологии SIM. Несколько примеров:

Fortescue Metals Group (FMG), базирующаяся в Западной Австралии, внедрила SIM для всех своих проектов, реализованных с 2010 года. Эти проекты включают крупномасштабный проект Solomon Iron Ore , расширение их экспортного портового объекта и проект North Star по добыче магнетита. FMG признает, что использование SIM в этих проектах привело к значительной экономии и более эффективному выполнению проектов, и что оно продолжает обеспечивать преимущества для эксплуатации этих объектов.

Opticomm строит, владеет и управляет большой сетью волоконно-оптической связи, которая соединяет десятки тысяч жилых и коммерческих объектов. Их сеть полностью смоделирована с использованием SIM, и все их строительные и эксплуатационные действия основаны на информации в их информационной модели на основе SIM.

В 2016 году Международный аэропорт Перта принял SIM, и его распределительная сеть была смоделирована с использованием этой технологии. Электрические компоненты и кабельные объекты в их SIM связаны с объектами в их географической информационной системе (ГИС). Это бесшовно предоставляет полную системную техническую и географическую информацию обо всех компонентах и ​​кабелях их электрической системы. Аэропорт Перта планирует расширить использование SIM на другие свои подключенные системы, такие как системы освещения взлетно-посадочной полосы и сети связи.

Китай

SIM был применен для моделирования и управления электрическими и коммуникационными системами станций метро Ухань в Китае в 2014 году. В 2016 году была создана модель SIM для оцифровки распределенной системы управления (DCS) Международного выставочного центра Ухань. С 2014 года Центр BIM Научно-технического университета Хуачжун реализовал ряд исследовательских проектов , включая приложение SIM, связывание SIM с BIM и связывание SIM с инженерным информационным моделированием (EIM).

Саудовская Аравия

В 2015 году SIM была применена крупной японской инженерно-строительной компанией для моделирования электрических и контрольно-измерительных систем на очень крупном новом проекте нефтеперерабатывающего завода в Саудовской Аравии. SIM была использована в качестве основы для управления всеми закупками и строительными мероприятиями через порталы закупок и строительства.

Европа

В 2018 году SIM была применена крупной логистической компанией в Ирландии для моделирования всей своей инфраструктуры ИКТ перед значительным обновлением оборудования и программного обеспечения. SIM использовалась для сопоставления бизнес-процессов высокого уровня организации с конкретными и индивидуальными записями, хранящимися в каждой системе организации, гарантируя успешную миграцию на новую ERP, а также обеспечивая соответствие и гарантию соблюдения требований GDPR. SIM использовалась в качестве базы данных управления конфигурацией (CMDB) для упрощения текущих проектных мероприятий, необходимых для обновления технологий организаций, и станет неотъемлемой частью их ИТ-операций.

SIM и BIM

Системное информационное моделирование отличается от информационного моделирования зданий , хотя оба фокусируются на обмене знаниями и информацией. Процесс BIM был определен как:

Информационное моделирование зданий ( BIM ) — это цифровое представление физических и функциональных характеристик объекта. BIM — это общий ресурс знаний для информации об объекте, формирующий надежную основу для принятия решений в течение его жизненного цикла; определяется как существующий от самой ранней концепции до сноса.

SIM похож на BIM; «Здание» заменяется на «Система», чтобы представить процесс моделирования сложных связанных систем, таких как электрическое управление, электропитание и связь, которые не обладают геометрией. По сути, SIM использует специфическую для дисциплины перспективу для моделирования сложных связанных систем, но может быть интегрирован с информационной моделью здания, когда формируется единая точка истины .

Традиционным способом документирования проекта подключенной системы является использование 2D-чертежей, которые создаются чертежниками и состоят из различных видов, которые должны использоваться совместно для формирования интегрированного проекта. Поскольку чертежи создаются вручную, а информация о компоненте может быть представлена ​​на нескольких различных чертежах, склонность к материализации ошибок, упущений, конфликтов и дублирования значительно возрастает. [3] [4] С середины 1970-х годов наблюдается тенденция к замене традиционных чертежей, выполненных вручную, на цифровые чертежи, созданные с помощью компьютера. Хотя эффективность создания чертежей повысилась с момента внедрения САПР, сохраняется чрезмерная зависимость от производства бумажной документации, несмотря на появление «цифровой» инженерии. С внедрением SIM можно добиться повышения производительности, особенно во время эксплуатации и обслуживания активов для EICS.

SIM не ограничивается EICS, системами электропитания и связи. Его можно использовать для моделирования различных связанных систем, таких как топология сети , причинно-следственная связь и взаимодействие между людьми и организациями. Область применения SIM выходит за рамки «физического объекта», определенного для BIM, что позволяет применять SIM для моделирования как физических, так и виртуальных сетей связанных систем.

Расширенные приложения

SIM может быть связан с географическими информационными системами для поддержки управления пространственной информацией. Например, модель SIM с компонентами, назначенными по координатам, может быть связана с Google Earth, чтобы показать реальное физическое расположение компонентов. SIM также может быть связан со сторонними 3D-моделями, используя такие приложения, как Autodesk Navisworks , для получения пространственной поддержки, а также предоставления подробных системных данных третьим лицам. Взаимодействие может быть достигнуто между SIM и различными технологиями, такими как моделирование изображений , Google Maps , виртуальная реальность , дополненная реальность , код быстрого реагирования и радиочастотная идентификация .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Love, PED, и Zhou, J. (2012). Ошибки документации в измерительных приборах и электрических системах: на пути к моделированию системной информации. Школа искусственной среды для систем I&E, SoBE 100/2012, Университет Кертина, июль, Перт, Австралия.
  2. ^ abc Питер Э.Д. Лав; Цзиньян Чжоу; Джейн Мэтьюз; Чун-Понг Синг; Брэд Кэри (2015-06-19). «Системная информационная модель для управления электрическими, контрольными и приборными активами». Built Environment Project and Asset Management . 5 (3): 278– 289. doi :10.1108/BEPAM-03-2014-0019. ISSN  2044-124X.
  3. ^ ab Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Sing, Chun-pong; Kim, Jeong Tai (2013-11-01). «Ошибки документирования в измерительных приборах и электрических системах: на пути к повышению производительности с использованием системного информационного моделирования». Автоматизация в строительстве . 35 : 448– 459. doi :10.1016/j.autcon.2013.05.028.
  4. ^ ab Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Sing, Chun-pong; Kim, Jeong-Tai (2014-06-03). «Оценка влияния RFI на контракты по электротехнике и приборостроению». Journal of Engineering Design . 25 ( 4–6 ): 177–193 . doi :10.1080/09544828.2014.935305. ISSN  0954-4828. S2CID  56570703.
  5. ^ Love, PED, Matthews, J. и Zhou, J., (2014). Системная информационная модель для управления активами электрических, контрольных и измерительных систем. BIM Journal 11 , стр. 10-13
  6. ^ J. Zhou; PED Love; J. Matthews; B. Carey; CP Sing; DJ Edwards (29.10.2015). «На пути к повышению производительности в документации по электротехнике». Международный журнал по управлению производительностью и эффективностью . 64 (8): 1024– 1040. doi :10.1108/IJPPM-10-2014-0151. ISSN  1741-0401.
  7. ^ Чжоу, Дж.; Лав, PED; Мэтьюз, Дж.; Кэри, Б.; Синг, CP (2015-01-01). «Объектно-ориентированная модель для управления жизненным циклом проектов управления электрическими приборами». Автоматизация в строительстве . 49, Часть A: 142– 151. doi :10.1016/j.autcon.2014.10.008.
  8. ^ ab Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane (2016-07-01). «Системное информационное моделирование: от обмена файлами до совместного использования моделей для электрических измерительных приборов и систем управления». Автоматизация в строительстве . 67 : 48–59 . doi :10.1016/j.autcon.2016.02.010.
  9. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Джиньян; Мэтьюз, Джейн; Синг, Майкл К.П. (2016). «Ретроспективная проверка будущего медного рудника: количественная оценка ошибок и упущений в документации «как построено»». Журнал по предотвращению потерь в перерабатывающей промышленности . 43 : 414– 423. doi : 10.1016/j.jlp.2016.06.011. hdl : 10397/61902 .
  10. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Цзиньян; Мэтьюз, Джейн; Эдвардс, Дэвид (01.09.2016). «Переход от САПР к объектно-ориентированному подходу для электрических систем управления и измерительных приборов» (PDF) . Достижения в области инженерного программного обеспечения . 99 : 9–17 . doi :10.1016/j.advengsoft.2016.04.007.
  11. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Цзиньян; Мэтьюз, Джейн; Лу, Ханбин (01.11.2016). «Объектно-ориентированное моделирование: ретроспективная системная информационная модель для оценки конструктивности». Автоматизация в строительстве . 71, Часть 2: 359–371 . doi :10.1016/j.autcon.2016.08.032.
  12. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Цзиньян; Мэтьюз, Джейн; Ло, Харбин (2016-12-01). «Системное информационное моделирование: обеспечение управления цифровыми активами». Достижения в области инженерного программного обеспечения . 102 : 155–165 . doi :10.1016/j.advengsoft.2016.10.007.
  13. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Цзиньян; Мэтьюз, Джейн (01.08.2017). «Защита целостности объектов инфраструктуры сжиженного природного газа с помощью цифровизации: пример проекта модернизации бытового газового учета». Журнал «Наука и техника природного газа» . 44 : 9–21 . Bibcode : 2017JNGSE..44....9L. doi : 10.1016/j.jngse.2017.04.008.
  14. ^ Лав, Питер Э.Д.; Чжоу, Цзиньян; Эдвардс, Дэвид Дж.; Ирани, Захир; Синг, Чун-Понг (2017-05-01). «Сошли с рельсов: эффективность затрат на инфраструктурные железнодорожные проекты» (PDF) . Исследования в области транспорта, часть A: политика и практика . 99 : 14–29 . doi :10.1016/j.tra.2017.02.008. hdl :10454/11645.
  15. ^ Love, PED; Zhou, J.; Matthews, J.; Sing, MCP; Edwards, DJ (2017). «Системное информационное моделирование на практике: анализ качества тендерной документации в горнодобывающем мегапроекте» (PDF) . Автоматизация в строительстве . 84 : 176– 183. doi : 10.1016/j.autcon.2017.08.034 .
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Системное_информационное_моделирование&oldid=1245654537"