Системное информационное моделирование - Википедия - System information modelling

Системное информационное моделирование (SIM) - это процесс моделирования сложных связанных систем. Системные информационные модели - это цифровые представления связанных систем, например электрические приборы и управление, мощность, и коммуникация системы. Объекты, смоделированные в SIM-карте, имеют отношение 1: 1 с объектами в физической системе. Компоненты, соединения и функции определены и связаны, как в реальном мире.

Происхождение

Концепция SIM существует с середины 1990-х годов. Впервые она была предложена в 1994 году австралийской компанией I&E Systems Pty Ltd., занимающейся разработкой приборов, электрооборудования и систем управления. Как и многие технологические инновации, идея SIM родилась по необходимости. С середины девяностых годов сложность власти, управления и Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) системы росли экспоненциально благодаря быстрому развитию технологий; это привело к тому, что традиционные бумажные методологии и приложения, используемые для проектирования систем, устарели.

Стоимость работ, связанных с проектированием, может составлять до 70% от общих расходов по проекту инженерных систем электрических приборов и управления (EICS). Анализ показал, что ограниченный характер методов / рабочих процессов, основанных на бумажных документах, существенно повлиял на высокую стоимость проектирования, что потребовало дублирования информации в нескольких документах, что привело к ошибкам и упущениям при проектировании и, следовательно, к увеличению стоимости рабочей силы. Имея это в виду, компания осознала необходимость перехода от традиционных бумажных методов к более эффективному систематическому подходу к цифровому моделированию.

Термин «Системное информационное моделирование» был впервые опубликован в техническом отчете в 2012 году Питером Э.Д. Любовь и Цзинъян Чжоу.[1] В отчете представлены эмпирические данные, демонстрирующие, что использование SIM-карты может потенциально повысить производительность и снизить затраты на создание документации EICS. В ходе исследования был изучен набор электротехнических чертежей конвейерной системы штабелеукладчика железной руды; ошибки и упущения, выявленные на чертежах, были классифицированы и количественно оценены. В отчете сделан вывод, что использование традиционных Системы автоматизированного проектирования (CAD) методы разработки электротехнического проектирования неэффективны, неэффективны и дороги.

С 2013 года был опубликован ряд научных исследовательских работ, которые продемонстрировали эффективность и действенность использования SIM-карты вместо САПР для разработки и документирования EICS в различных проектах (например, железная руда перерабатывающий завод, FPSO система контроля безопасности, медь плавильный завод растение, нефтеперегонный завод, а 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. Информационная модель системы - это общий информационный ресурс системы, образующий надежную основу знаний в процессе ее жизненный цикл.

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 документация могут выполняться одновременно при использовании SIM-карты. SIM-карта может быть создана по мере развития EICS. Рисовальщик и моделисты больше не требуются. Когда SIM-карта применяется к проекту подключенной системы, все физическое оборудование и связанные соединения, которые должны быть построены, могут быть смоделированы в реляционная база данных. Компоненты классифицируются по атрибутам «Тип» и «Местоположение». Атрибут «Тип» используется для определения функций оборудования. Атрибут «Местоположение» используется для описания физического положения оборудования. Соединения между оборудованием моделируются как «соединители». Для облегчения проектирования атрибуты, такие как модуль устройства, спецификации и руководства поставщиков, могут быть назначены и прикреплены к каждому отдельному объекту.

По завершении процесса проектирования создается, экспортируется и становится доступной для других членов команды проекта копия модели, доступная только для чтения. Пользователи могут получить доступ ко всей или части информации о дизайне в SIM-карте в зависимости от их соответствующих уровней авторизации. Данные частного пользователя могут быть установлены и прикреплены к модели.

Заготовка и строительство

Когда проект утверждается для строительства, SIM-карта, которая представляет собой цифровую реализацию проекта, может быть выдана различным сторонам, таким как приобретение команда и строительство подрядчики. Управление информацией может быть достигнуто в цифровом виде, и роль бумажных чертежей устранена.[8] План закупок и график строительства могут быть созданы для каждого отдельного объекта в SIM. Строительные работы могут быть присвоены объектам или рабочим пакетам с определенными весовыми коэффициентами. Это позволяет менеджерам отслеживать ход закупок и строительства на уровне отдельных объектов и принимать обоснованные решения.

Управление активами

SIM-карта особенно полезна для управляющих активами, так как позволяет хранить информацию в единой цифровой модели.[2] В традиционной среде на основе САПР бумажные чертежи обычно передаются владельцу актива в виде Чертежи "как построено", которые теоретически отражают фактическую конструкцию каждой системы, компонента и соединения проекта. Если управляющий активами хочет поддерживать, ремонтировать или обновлять какую-либо часть актива, то необходимо использовать чертежи «Как построено». Однако восстановление информации, содержащейся в массиве чертежей, - утомительная и трудоемкая задача. Любая ошибка или упущение, содержащиеся в чертежах, потенциально могут затруднить интерпретацию дизайна.

Когда проектирование осуществляется с использованием SIM-карты, она может храниться в цифровом формате, при этом выполняется сопоставление 1: 1. На SIM-карте можно определить и запланировать такие операции, как тестирование, калибровка, осмотр, ремонт, мелкие изменения и изоляция. Данные SIM-карты также можно удобно экспортировать и вводить в другие сторонние приложения для управления активами в соответствии со стратегией управления активами владельцев. Кроме того, SIM-карта может выступать в качестве обучающего инструмента, который можно регулярно использовать, чтобы помочь операторам ознакомиться с устройством.

Программного обеспечения

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

Первоначальная версия DAD была выпущена в 1997 году и представляла собой в первую очередь инструмент моделирования, используемый для проектирования и документирования электротехнической системы. С момента своего создания DAD был протестирован и применен ко многим проектам, включая, но не ограничиваясь, новые и старые, системы энергоснабжения, управления и ИКТ. Программное обеспечение DAD постоянно поддерживается и обновляется для поддержки сложных и быстро меняющихся проектов EICS. Последним выпуском DAD является версия 13. DAD предоставляет несколько средств для захвата сложностей современных систем, включая: СЛОИ (например, сборка (физическая): как она построена ?, управление (функциональная): как это работает? И т. Д.), ВЗАИМООТНОШЕНИЯ - связи между компонентами на разных уровнях, ГРУППЫ - компоненты и соединители с общими характеристиками. DAD тесно сотрудничает со своим партнерским приложением ActivityExchange, которое опирается на мощь цифровой модели, позволяя пользователям определять, организовывать, отслеживать и обмениваться работой, выполняемой над любым проектом. После завершения каждый отдельный отчет о работе может быть добавлен к цифровой модели для дальнейшего использования и исторической преемственности. ActivityExchange управляет рабочими процессами в реальном времени, связанными с взаимодействием человека с компонентами системы, включая анализ проекта, закупку, строительство, ввод в эксплуатацию и, наконец, техническое обслуживание.

Международная разработка

Концепция SIM была применена и проверена в ряде международных проектов.

Австралия

Существует ряд организаций, базирующихся в Австралии, в различных отраслях промышленности, пользующихся преимуществами технологии SIM. Несколько примеров:

Группа Fortescue Metals (FMG), базирующаяся в Западной Австралии, приняла SIM-карту для всех своих проектов, построенных с 2010 года. Эти проекты включают крупномасштабные Проект железной руды Соломона, расширение их экспортного порта и проект по разработке магнетита North Star. FMG признает, что использование SIM-карты в этих проектах привело к значительной экономии и более эффективному выполнению проекта, и что оно продолжает обеспечивать преимущества для эксплуатации этих объектов.

Opticomm строит, владеет и управляет большим оптоволоконный кабель коммуникационная сеть, соединяющая десятки тысяч жилых и коммерческих объектов. Их сеть полностью смоделирована с использованием SIM-карты, и все их действия по строительству и эксплуатации основаны на информации в их информационной модели на основе SIM-карты.

В 2016 г. Международный аэропорт Перт приняли SIM-карту и смоделировали свою сеть распределения электроэнергии с использованием этой технологии. Электрические компоненты и кабельные объекты на их SIM-карте связаны с объектами в их географическая информационная система (ГИС). Это беспрепятственно предоставляет полную техническую и географическую информацию о всех компонентах электрической системы и кабелях. Аэропорт Перта планирует расширить использование SIM-карт для других подключенных систем, таких как системы освещения взлетно-посадочной полосы и сети связи.

Китай

SIM-карта применялась для моделирования и управления электрическими и коммуникационными системами Ухань Метро Станции в Китае в 2014 году. В 2016 году была создана модель SIM-карты для оцифровки распределенная система управления (DCS) Уханьского международного выставочного центра. С 2014 года Центром BIM реализован ряд исследовательских проектов. Хуачжунский университет науки и технологий включая приложение SIM, привязку SIM-карты к BIM и привязку SIM-карты к инженерному информационному моделированию (EIM).

Саудовская Аравия

В 2015 году SIM-карта была применена крупной японской инженерно-строительной компанией для моделирования электрических и контрольно-измерительных систем на очень большом новом проекте нефтеперерабатывающего завода в Саудовской Аравии. SIM-карта использовалась в качестве основы для управления всей закупочной и строительной деятельностью через порталы закупок и строительства.

Европа

В 2018 году SIM-карта была применена крупной логистической компанией в Ирландии для моделирования всей своей инфраструктуры ИКТ перед значительным обновлением аппаратного и программного обеспечения. SIM использовалась для сопоставления бизнес-процессов высокого уровня организации с конкретными и отдельными записями, хранящимися в каждой системе в организации, обеспечивая успешный переход на новую ERP, а также обеспечивая соответствие требованиям GDPR. SIM-карта использовалась в качестве базы данных управления конфигурацией (CMDB) для облегчения текущих проектных мероприятий, необходимых для обновления технологий организации, и станет неотъемлемой частью их ИТ-операций.

SIM и BIM

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

Информационное моделирование зданий (BIM) представляет собой цифровое представление физических и функциональных характеристик объекта. А BIM - это общий ресурс знаний об объекте, служащий надежной основой для принятия решений в течение его жизненного цикла; определяется как существующий от самого раннего зачатия до сноса.

SIM-карта сродни BIM; «Строительство» заменено на «Система», чтобы представить процесс моделирования сложных связанных систем, таких как электрическое управление, мощность и связь, которые не обладают геометрией. По сути, SIM-карта использует специфическую перспективу для моделирования сложных подключенных систем, но может быть интегрирована с информационной моделью здания, когда единственная истина сформирован.

Традиционный способ документирования проекта подключенной системы заключается в использовании 2D-чертежей, созданных чертежниками и состоящих из различных видов, которые должны использоваться совместно для формирования единого проекта. Поскольку чертежи создаются вручную, а информация о компоненте может быть представлена ​​на нескольких различных чертежах, вероятность материализации ошибок, пропусков, конфликтов и дублирований значительно возрастает.[3][4] С середины 1970-х годов наметилась тенденция к замене традиционных чертежей, создаваемых вручную, цифровыми чертежами с помощью компьютера. Хотя с момента внедрения САПР эффективность создания чертежей повысилась, по-прежнему чрезмерно полагаются на производство бумажной документации, несмотря на появление «цифровой» инженерии. Благодаря внедрению SIM-карты можно добиться повышения производительности, особенно при эксплуатации и обслуживании активов для EICS.

SIM не ограничивается EICS, системами питания и связи. Его можно использовать для моделирования различных подключенных систем, таких как топология сети, причинно-следственная связь и взаимодействия между людьми и организациями. Область применения SIM-карты выходит за рамки «физических возможностей», определенных для BIM, что позволяет использовать SIM-карту для моделирования как физических, так и виртуальных сетей подключенных систем.

Расширенные приложения

SIM-карта может быть связана с географическими информационными системами для поддержки управления пространственной информацией. Например, модель SIM с компонентами, назначенными координатами, может быть привязана к Гугл Земля чтобы показать реальное физическое расположение компонентов. SIM-карту также можно связать со сторонними 3D-моделями с помощью таких приложений, как Autodesk Navisworks, чтобы получить пространственную поддержку, а также предоставить подробные системные данные третьим лицам. Совместимость может быть достигнута между SIM-картой и различными технологиями, такими как моделирование изображений, Карты Гугл, виртуальная реальность, дополненная реальность, Код быстрого ответа, и определение радиочастоты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Любовь, P.E.D., и Чжоу, Дж. (2012). Документация Ошибки в КИП и электрических системах: к системному информационному моделированию. Школа искусственной среды для систем I&E, SoBE 100/2012, Университет Кертина, июль, Перт, Австралия.
  2. ^ а б c Питер Э. Люблю; Цзинъян Чжоу; Джейн Мэтьюз; Чун-Понг Синг; Брэд Кэри (19.06.2015). «Системная информационная модель для управления электрическими, контрольными и контрольно-измерительными активами». Проект искусственной среды и управление активами. 5 (3): 278–289. Дои:10.1108 / БЕПАМ-03-2014-0019. ISSN  2044–124X.
  3. ^ а б С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Пой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (1 ноября 2013 г.). «Ошибки в документации в контрольно-измерительных приборах и электрических системах: на пути к повышению производительности с помощью системного информационного моделирования». Автоматизация в строительстве. 35: 448–459. Дои:10.1016 / j.autcon.2013.05.028.
  4. ^ а б С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Пой, Чун-понг; Ким, Чон Тай (2014-06-03). «Оценка воздействия RFI в контрактах на электрическую и приборную инженерию». Журнал инженерного проектирования. 25 (4–6): 177–193. Дои:10.1080/09544828.2014.935305. ISSN  0954-4828.
  5. ^ Любовь, P.E.D., Мэтьюз, Дж. И Чжоу, Дж. (2014). Системная информационная модель для управления активами электрических, контрольных и контрольно-измерительных систем. BIM журнал 11, стр.10-13
  6. ^ Дж. Чжоу; П. Э. Люблю; Дж. Мэтьюз; Б. Кэри; C.P. Петь; Д.Дж. Эдвардс (2015-10-29). «К повышению производительности в электротехнической документации». Международный журнал производительности и управления производительностью. 64 (8): 1024–1040. Дои:10.1108 / IJPPM-10-2014-0151. ISSN  1741-0401.
  7. ^ Чжоу, Дж .; Любовь, П. Е. Д .; Мэтьюз, Дж .; Кэри, B .; Синг, К. П. (01.01.2015). «Объектно-ориентированная модель для управления жизненным циклом проектов управления электроаппаратурой». Автоматизация в строительстве. 49, Часть A: 142–151. Дои:10.1016 / j.autcon.2014.10.008.
  8. ^ а б С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (01.07.2016). «Системное информационное моделирование: от обмена файлами до совместного использования моделей электрических приборов и систем управления». Автоматизация в строительстве. 67: 48–59. Дои:10.1016 / j.autcon.2016.02.010.
  9. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Пой, Майкл С. П. (2016). «Ретроспективная оценка будущего медного рудника: количественная оценка ошибок и упущений в документации« как построено »». Журнал предотвращения потерь в обрабатывающих отраслях. 43: 414–423. Дои:10.1016 / j.jlp.2016.06.011.
  10. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Эдвардс, Дэвид (2016-09-01). «Переход от САПР к объектно-ориентированному подходу к системам электрического управления и КИП» (PDF). Достижения в инженерном программном обеспечении. 99: 9–17. Дои:10.1016 / j.advengsoft.2016.04.007.
  11. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Лу, Ханбин (2016-11-01). «Объектно-ориентированное моделирование: информационная модель ретроспективных систем для оценки конструктивности». Автоматизация в строительстве. 71, Часть 2: 359–371. Дои:10.1016 / j.autcon.2016.08.032.
  12. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн; Луо, Харбин (01.12.2016). «Системное информационное моделирование: Обеспечение управления цифровыми активами». Достижения в инженерном программном обеспечении. 102: 155–165. Дои:10.1016 / j.advengsoft.2016.10.007.
  13. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Мэтьюз, Джейн (2017-08-01). «Обеспечение целостности инфраструктурных активов сжиженного природного газа с помощью оцифровки: пример проекта модернизации внутреннего учета газа». Журнал науки и техники в области природного газа. 44: 9–21. Дои:10.1016 / j.jngse.2017.04.008.
  14. ^ С любовью, Питер Э. Д .; Чжоу, Цзинъян; Эдвардс, Дэвид Дж .; Ирани, Захир; Пой, Чун-Понг (2017-05-01). «С рельсов: экономическая эффективность железнодорожных инфраструктурных проектов» (PDF). Транспортные исследования, часть A: политика и практика. 99: 14–29. Дои:10.1016 / j.tra.2017.02.008.
  15. ^ Любовь, P.E.D .; Чжоу, Дж .; Мэтьюз, Дж .; Sing, M.C.P .; Эдвардс, Д.Дж. (2017). «Системное информационное моделирование на практике: Анализ качества тендерной документации в горном мегапроекте» (PDF). Автоматизация в строительстве. 84: 176–183. Дои:10.1016 / j.autcon.2017.08.034.