Система для управления инженерными данными Российский патент 2020 года по МПК G06Q10/06 G06Q50/00 G06Q50/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее изобретение, в целом, относится к системам для управления инженерными данными о производственном объекте и, в частности, к системам для управления инженерными данными при создании, эксплуатации и обслуживании производственных объектов, например, при совместном проведении инженерных изысканий, проектировании, строительстве, эксплуатации, обслуживании, техническом перевооружении, капитальном ремонте и ликвидации производственных объектов, в особенности, в области нефтепереработки и нефтехимии.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[2] Любой этап жизненного цикла производственного технологического объекта, например, установки, компонента, структурной единицы, сооружения, предприятия и/или комплекса, в частности, в области нефтепереработки и нефтехимии, характеризуется высокой продолжительностью, сложностью, длинными логистическими цепочками и большим количеством привлекаемых подрядчиков, которые могут находиться на значительном географическом удалении друг от друга и от места расположения производственного объекта. Даже после завершения проектирования и строительства материальное обеспечение указанных объектов для поддержания их работоспособности, например, замена изношенных компонентов и/или модернизация, часто представляют собой трудоемкие, многофакторные и, как следствие, подверженные ошибкам процессы. Множество фаз на стадиях проектирования, строительства, эксплуатации, обслуживания и т.д., могут выполняться разными подрядчиками и при этом быть взаимозависимыми друг от друга, то есть даже незначительная ошибка или неточность, допущенная на одной из фаз, может повлечь каскад ошибок в последующих фазах и/или стадиях. Исправление таких ошибок в крупномасштабных проектах может быть очень ресурсоемкой задачей.

[3] Вероятность таких ошибок или неточностей еще больше возрастает в связи с привлечением на разных стадиях жизненного цикла производственного объекта большого количества участников (например, представителей заказчика, проектных организаций, эксплуатирующих организаций, поставщиков, сервисных организаций и т.п.) и, кроме этого, в связи с тем, что множество из них вынуждено оперировать большим количеством неунифицированных инженерных данных. Сложность, разнообразие и большие объемы формируемых и используемых инженерных данных, связанных с производственным объектом, делает ясную и точную коммуникацию проблематичной и снижает эффективность взаимодействия.

[4] Кроме того, для формирования инженерных данных различные подрядные организации могут использовать инструменты, которые недоступны для других участников проекта. В некоторых случаях это может приводить к необходимости передавать информацию по частям с использованием разрозненных и менее защищенных каналов. Это дополнительно затрудняет сбор, обработку, согласование, защиту, актуализацию и поиск данных об объекте.

[5] Таким образом, в настоящее время существует необходимость в создании системы, позволяющей повысить эффективность, безопасность и надежность взаимодействия и координации между участниками, вовлеченными в создание, эксплуатацию и обслуживание производственных объектов на любом этапе их жизненного цикла.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[6] Предложена система для управления инженерными данными, содержащая: блок 1 формирования технического задания (ТЗ), выполненный с возможностью формирования ТЗ на создание инженерных моделей производственного объекта и/или инженерных данных о производственном объекте или его состоянии и передачи ТЗ в блок 2 взаимодействия с подрядчиками, блок 2 взаимодействия с подрядчиками, выполненный с возможностью обмена данными между подрядчиками 3 и блоком 1 формирования ТЗ в виде зашифрованных сигналов посредством сети передачи данных, блок 4 проверки, выполненный с возможностью верификации и проверки инженерных данных и/или инженерных моделей, полученных от подрядчика 3, на полноту, целостность, отсутствие коллизий, соответствие заданному техническим заданием формату данных и заранее заданным критериям, при этом при положительном результате верификации и проверки блок 4 проверки сконфигурирован для передачи инженерных данных и/или инженерных моделей в блок 5 управления инженерными данными, а при отрицательном результате верификации и проверки блок 4 проверки сконфигурирован для возврата инженерных данных и/или инженерных моделей обратно подрядчику 3 для исправления, блок 5 управления инженерными данными, выполненный с возможностью приема инженерных данных и/или инженерных моделей от блока 4 проверки и содержащий: модуль 51 хранения, выполненный с возможностью записи, хранения и обеспечения доступа к принятым инженерным данным и/или инженерным моделям, модуль 52 корректировки/актуализации для внесения изменений в хранимые в модуле 51 хранения инженерные данные и/или инженерные модели, модуль 53 обработки и вывода, выполненный с возможностью обработки хранимых в модуле 51 хранения данных для их структурирования, связывания и анализа, а также выполненный с возможностью последующего вывода данных в запрошенном формате.

[7] Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности управления инженерными данными и повышение степени их соответствия состоянию реальных объектов.

[8] Еще одним техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности, безопасности и надежности взаимодействия и упрощение координации между участниками, вовлеченными в создание, эксплуатацию и обслуживание производственных объектов.

[9] Еще одним техническим результатом предложенного изобретения является обеспечение унификации, консолидации, структурирования и интеграции инженерных данных на всех стадиях жизненного цикла производственных объектов, что упрощает поиск этих данных и обеспечивает снижение затрат на проектирование, создание, эксплуатацию, обслуживание и перевооружение, а также повышение надежности и безопасности производственных объектов.

[10] Настоящее изобретение позволяет также упростить сбор, обработку, согласование, защиту и актуализацию большого количества данных о производственном объекте. Некоторые варианты выполнения настоящего изобретения позволяют поддерживать актуальность большого количества данных о производственном объекте в реальном времени.

[11] Более конкретно, внедрение настоящего изобретения позволяет, например, уменьшить количество ошибок при заказе оборудования, уменьшить время подготовки исполнительной документации, снизить количество трудо-часов на ввод данных и планирование, уменьшить сроки и стоимость пуско-наладочных работ (ПНР), снизить время и затраты на стадиях проектирования и разработки концептуального проекта, увеличить производительность процесса управления изменениями.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[12] Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны при прочтении следующего подробного описания, приведенного со ссылками на сопровождающий чертеж.

[13] На фиг.1 показана блок-схема системы для совместного создания, эксплуатации и обслуживания производственных объектов в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[14] Настоящее описание и раскрытые в нем варианты выполнения предложенного изобретения приведены исключительно в качестве примера, а не для ограничения изобретения.

[15] В представленном ниже подробном описании раскрыты детали, приведенные для лучшего понимания различных вариантов выполнения настоящего изобретения. Некоторые детали могут быть опциональными, при этом для специалиста в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без конкретных указанных деталей или с использованием известных из уровня техники подходящих эквивалентов. Следует также отметить, что подробное описание некоторых широко известных способов, процедур, компонентов и т.п. было опущено для сохранения простоты и ясности изложения сущности заявленного изобретения.

[16] Как показано на прилагаемом чертеже, предложенная система включает блок 1 формирования технического задания, который в одном варианте выполнения изобретения может представлять собой аппаратный комплекс или программно-аппаратный комплекс. Например, блок 1 формирования технического задания может быть выполнен в виде вычислительного устройства или части устройства, такого как сервер, автоматизированное рабочее место оператора, переносная индивидуальная рабочая станция, или группы распределенных взаимосвязанных устройств (рабочих станций, серверов и т.п.). В некоторых вариантах выполнения часть функций блока 1 формирования технического задания может быть реализована в виде программы или подпрограммы.

[17] Блок 1 формирования технического задания обеспечивает возможность формирования заказчиком задания для подрядчика 3, например, задания на проведение инженерных изысканий, разработку, проектирование, строительство, техническое перевооружение, реконструкцию, капитальный ремонт или ликвидацию производственного объекта на любой стадии жизненного цикла объекта. Блок 1 формирования технического задания также обеспечивает возможность формирования заказчиком более узких заданий в рамках любой из фаз или стадий жизненного цикла объекта, например, задания на предоставление или обновление данных конкретного измерительного прибора.

[18] Кроме того, блок 1 формирования технического задания может быть выполнен с возможностью приведения технического задания (ТЗ) в форму, обеспечивающую возможность его передачи в блок 2 взаимодействия с подрядчиками. Например, блок 1 формирования технического задания может включать специализированную аппаратуру для обработки информации, которая может быть организована в виде вычислительного устройства или комплекса вычислительных устройств требуемой производительности.

[19] Кроме того, блок 1 формирования технического задания может быть выполнен с возможностью формирования ТЗ на основании ранее сохраненных в системе данных.

[20] Помимо прочего, ТЗ может включать, например, требование предоставления инженерных данных о производственном объекте, требование разработки инженерных или информационных моделей производственного объекта.

[21] Техническое задание может быть сформировано блоком 1 формирования технического задания автоматически на основании заранее заданных правил и/или в соответствии с заранее заданным графиком, например, для получения данных о производственном объекте в режиме реального времени. Следует отметить, что в настоящем описании термин «автоматически» применяется в широком смысле и подразумевает действия, которые могут быть выполнены аппаратными или программно-аппаратными средствами без вмешательства или с незначительным вмешательством человека.

[22] Техническое задание также может быть сформировано блоком 1 формирования технического задания на основании запроса на исправление инженерных данных и/или инженерной модели, полученного от блока 4 проверки, как более подробно описано ниже.

[23] В настоящем описании под термином «инженерные данные» понимается техническая и технологическая информация, характеризующая состояние производственных объектов и/или их частей, например, отдельных компонентов, инженерных систем и коммуникаций, оборудования, контрольно-измерительных приборов (КИП) на разных стадиях жизненного цикла объекта.

[24] Инженерные данные, получаемые на разных стадиях жизненного цикла производственного объекта, могут входить в состав, например, следующей документации и моделей:

- проектно-сметная документация;

- технологические принципиальные схемы;

- монтажные схемы;

- электрические и электротехнические схемы;

- 3D-модели;

- рабочие чертежи, схемы, расчеты;

- заказная документация;

- материалы инженерных изысканий;

- генеральные планы;

- документы поставщиков и изготовителей оборудования (паспорта оборудования, сертификаты соответствия, руководства, технические описания и др.);

- исполнительная документация (комплекты рабочих чертежей с отметками исполнителя, акты испытаний систем, конструкций и оборудования, акты входного контроля и др.);

- эксплуатационная документация (эксплуатационные журналы, паспорта оборудования, инструкции по эксплуатации/обслуживанию/ремонту, регламент, планы локализации и ликвидации аварий, планы мероприятий по локализации и ликвидации последствий аварий и др.).

[25] Источником инженерных данных могут быть также непосредственные источники 6 данных, такие как геодезическое, климатическое или другое измерительное оборудование, электроизмерительные приборы, датчики загазованности, давления, положения, температуры, уровнемеры, расходомеры, лазерные 3D-сканеры, формирующие облако точек, устройства чтения меток RFID, источники изображений со спутников и т.п.

[26] В настоящем описании под термином «инженерная модель» понимается общее электронно-цифровое представление взаимосвязанных инженерных данных, характеризующих техническую сущность и состояние производственного объекта. Инженерные данные могут быть переданы заказчику в виде инженерных моделей (контрольно-измерительных приборов (КИП), автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) и др.), электронных файлов (Excel, Accessb и др.). Неисчерпывающий список примеров инженерных моделей включает «Инженерную модель схемы трубной обвязки и КИП (Piping and Instrumentation Diagram, P&ID)», «Инженерную модель контрольно-измерительных приборов и автоматизации (КИПиА)», «Инженерную модель электроснабжения», «Инженерную 3D модель», «Инженерную модель генплан», «Инженерную модель зданий и сооружений», «Инженерную модель АСУТП».

[27] Инженерная ЗD-модель включает трехмерное изображение объекта. В инженерной ЗD-модели, среди прочего, могут быть смоделированы технологическое оборудование, вспомогательное оборудование, трубопроводы с деталями трубопроводов, здания, сооружения, строительные (бетонные, железобетонные, металлические) конструкции, приборы и оборудование КИПиА, электрическое оборудование, системы освещения, заземления, молниезащиты, лотки для прокладки кабелей, щиты и шкафы, подземные сети и конструкции, дороги, вентиляция и кондиционирование.

[28] Инженерная модель P&ID включает технологические схемы трубной обвязки с КИП, интеллектуальные монтажно-технические схемы с установленным технологическим оборудованием, трубопроводами, трубопроводной арматурой и приборами КИПиА. Модели P&ID включают, например, схемы P&ID основного и вспомогательных процессов, схемы P&ID дренажных систем, систем освобождения и утилизации, схемы P&ID снабжения воздухом КИПиА, техническим воздухом и азотом, схемы P&ID факельных систем, схемы P&ID топливного газа и жидкого топлива, схемы P&ID подачи реагентов, схемы P&ID маслохозяйства, схемы P&ID газового пожаротушения, схемы P&ID входных и выходных потоков процесса, схемы P&ID технологических коммуникаций, схемы P&ID паровыжига кокса, схемы P&ID пароснабжения, схемы P&ID теплоснабжения, схемы P&ID тепловых сетей, схемы P&ID водяного пожаротушения, схемы P&ID пенного пожаротушения, схемы P&ID сооружений водоснабжения, схемы P&ID углеводородной промывки (оборудования, трубопроводов и приборов КИП), схемы P&ID охлаждения оборудования, схемы P&ID сооружений канализации, схемы P&ID сетей водопровода и канализации, схемы P&ID системы отопления, схемы P&ID системы вентиляции, схемы P&ID системы кондиционирования.

[29] Инженерная модель контрольно-измерительных приборов (КИП) может включать, например, технологические данные КИП (данные о расчетных и рабочих параметрах технологического процесса и измеряемой среды, а также физические и химические свойства измеряемой среды), данные о месте установки оборудования КИП, данные о конструкции КИП (качественные и количественные параметры конструкции КИП), данные по монтажной обвязке КИП (параметры подключения КИП к технологическому процессу и схему обвязки КИП), данные об электрических присоединениях КИП (параметры электрических подключений КИП), данные о сигналах КИП (параметры сигналов оборудования КИП для подключения к АСУТП), данные об организации поставки КИП), метрологические данные (метрологические параметры оборудования КИП), эксплуатационные данные (параметры эксплуатации оборудования КИП).

[30] Инженерная модель автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) может включать, например, общие и исходные данные о сигналах, получаемых от инженерной модели КИП, структурную схему комплекса технических средств (КТС) АСУТП, отражающую состав и функциональные связи оборудования АСУТП с указанием функций и места расположения, перечень сигналов АСУТП (данные о параметрах сигналов, подключаемых к АСУТП и таблицы прохождения сигналов ввода/вывода АСУТП), перечень уставок, сигнализаций и блокировок (данные о значениях уставок сигналов и описание блокировочных действий в соответствии с технологическим регламентом), перечень программно-технических средств АСУТП, указывающий поэлементный состав АСУТП, включая программное обеспечение (ПО) и лицензии, перечень электрических соединений АСУТП, в котором указаны все электрические соединения внутри АСУТП.

[31] В настоящем описании под термином «информационная модель» понимается общее цифровое представление взаимосвязанных инженерных моделей по дисциплинам с инженерными данными, характеризующих технологическую и техническую сущность и состояние производственного объекта. Информационная модель состоит из двух и более инженерных моделей. Следует понимать, что настоящее изобретение позволяет формировать информационные модели, обладающие высоким уровнем адекватности реальным производственным объектам, позволяющие прогнозировать поведение объектов на протяжении всего их жизненного цикла, учитывать ранее накопленную информацию и интегрировать информацию, которую фиксируют установленные на реальном объекте датчики.

[32] Из блока 1 формирования технического задания сформированное ТЗ поступает в блок 2 взаимодействия с подрядчиками, выполненный с возможностью обмена зашифрованными данными с подрядчиками 3 посредством сети передачи данных.

[33] Блок 2 взаимодействия с подрядчиками может представлять собой аппаратный комплекс или программно-аппаратный комплекс, подключенный к сети передачи данных посредством проводного, оптоволоконного, беспроводного соединения или их комбинации. Следует понимать, что сеть передачи данных может быть локальной вычислительной сетью (LAN), глобальной вычислительной сетью (WAN), сетью Интернет, проприетарной сетью или любой другой сетью, соединяющей два или более вычислительных устройств для обеспечения связи путем обмена сетевыми сообщениями.

[34] Блок 2 взаимодействия с подрядчиками также может быть выполнен с возможностью обработки данных для шифрования/дешифрования и приведения их в соответствие требуемому формату и протоколу передачи данных, такому как протокол управления передачей/протокол Интернет (Transmission control protocol/Internet protocol, TCP/IP), протокол передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP), протокол передачи гипертекстовых файлов (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) и т.д. или защищенный протокол, такой как протокол защищенной передачи гипертекстов (Hypertext Transfer Protocol Secure, HTTPS), протокол безопасной передачи данных через IP (Internet Protocol Security Protocol, IPSec), туннельный протокол точка-точка (Point-to-Point Tunneling Protocol, PPTP), протокол защищенных сокетов (Secure Sockets Layer, SSL) и т.д.

[35] В некоторых вариантах выполнения изобретения для осуществления шифрования блок 2 взаимодействия с подрядчиками может включать шифратор, выполненный с возможностью обеспечения требуемой степени защиты информации. Шифратор может быть аппаратным, программно-аппаратным и программным. Шифратор может быть интегрирован в блок 2 взаимодействия с подрядчиками в качестве модуля или может быть реализован как программный модуль, исполняемый программно-аппаратным комплексом блока 2 взаимодействия с подрядчиками. Кроме того, шифратор может быть выполнен как отдельное устройство, находящееся в непосредственной связи с блоком 2 взаимодействия с подрядчиками.

[36] В одном варианте выполнения изобретения блок 2 взаимодействия с подрядчиками может быть выполнен в виде группы распределенных шифровальных/дешифровальных и приемо-передающих устройств, коммутаторов, маршрутизаторов и контроллеров.

[37] После получения ТЗ подрядчик 3 выполняет задание и направляет сформированные инженерные данные и/или инженерные модели в блок 4 проверки. В одном варианте выполнения подрядчик 3 может передавать данные по сети передачи данных в зашифрованном виде, при этом данные поступают в блок 4 проверки через блок 2 взаимодействия с подрядчиками, где происходит их дешифрование. В этом варианте выполнения изобретения для осуществления дешифрования блок 2 взаимодействия с подрядчиками может содержать дешифратор. Дешифратор может быть аппаратным, программно-аппаратным или программным. Дешифратор может быть интегрирован в блок 2 взаимодействия с подрядчиками в качестве модуля или может быть реализован как программный модуль, исполняемый программно-аппаратным комплексом блока 2 взаимодействия с подрядчиками. Кроме того, дешифратор может быть выполнен как отдельное устройство, находящееся в непосредственной связи с блоком 2 взаимодействия с подрядчиками.

[38] Блок 4 проверки представляет собой программно-аппаратный комплекс, выполненный с возможностью приема и обработки информации (данных) от подрядчиков 3 или от блока 2 взаимодействия с подрядчиками в виде сигналов. После приема инженерных данных и/или инженерных моделей блок 4 проверки выполняет их дешифрование, и верификацию, а также проверку формата данных, их полноты, целостности и отсутствия коллизий по заранее заданным правилам.

[39] Кроме того, блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью проверки инженерных данных и/или инженерных моделей на соответствие заранее заданным критериям.

[40] Кроме того, блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью приема инженерных данных непосредственно от источников 6 данных, например, геодезического, климатического или другого измерительного оборудования, электроизмерительных приборов, датчиков загазованности, давления, положения, температуры, уровнемеров, расходомеров, лазерных 3D-сканеров, формирующих облако точек, устройств чтения меток RFID, источников изображений со спутников и т.п. В некоторых вариантах выполнения инженерные данные от источников 6 данных могут быть приняты от источников 6 данных блоком 2 взаимодействия с подрядчиками, а затем переданы в блок 4 проверки, при этом данные могут передаваться в зашифрованном виде.

[41] Например, для инженерной 3D-модели критериями могут быть один или более из следующих критериев:

- совпадение имен элементов с именами этих элементов в других инженерных моделях (PFD, P&ID, КИПиА и т.п.);

- корректное заполнение технических характеристик элементов в качестве отдельных атрибутов в заранее заданных единицах измерения;

- наличие в модели критических элементов, таких как: всё технологическое оборудование, вспомогательное оборудование, трубопроводы с деталями трубопроводов, здания, сооружения, строительные (бетонные, железобетонные, металлические) конструкции, приборы и оборудование КИПиА, электрическое оборудование, системы освещения, заземления, молниезащиты, лотки для прокладки кабелей, шиты и шкафы, подземные сети и конструкции, дороги, вентиляция и кондиционирование;

- использование информационного элемента для хранения данных только об одной единице оборудования;

- полное соответствие данных по трубопроводам (Pipeline, PipeRun и технические устройства) трубопроводам в инженерной модели P&ID;

- соблюдение топологии трубопроводов (последовательности элементов) для всех трубопроводов инженерной модели P&ID, что, например, включает в себя полное соответствие начальных и конечных точек, точек врезок трубопровода в трубопровод и последовательности размещения компонентов, включая точки врезки штуцеров для элементов КИПиА;

- соответствие строительных конструкций, зданий и сооружений, выполняемых в инженерной 3D-модели, конструкциям, выполненным в документах (чертежах по данной дисциплине/марке), а также в других специализированных программных продуктах;

- выполнение фундаментов объемом (примитивами) и наличие их идентификации.

[42] Кроме того, наполнение инженерной 3D-модели может быть осуществлено поэтапно, например, по степени готовности проектирования производственного объекта. При этом блок 4 проверки может быть дополнительно сконфигурирован для поэтапной проверки. В неограничивающем примере степени готовности инженерной 3D-модели могут быть условно названы: 30%, 60%, 90% - «Утверждено для строительства» и 100% - «как построено». При этом на стадии 30% готовности инженерной 3D-модели блок 4 проверки может проверять общую компоновку оборудования и основных технологических трубопроводов в модели на предмет соответствия нормам и требованиям по промышленной безопасности. На этапе 60% готовности инженерной 3D-модели блок 4 проверки может проверять, обеспечена ли возможность эксплуатации и техобслуживания оборудования при уточненном расположении трасс трубопроводов, кабельных трасс и уточненном и более детализированном плане размещения установки и оборудования. Основной задачей проверки инженерной 3D-модели при 90% готовности является подтверждение результатов работы по предыдущим этапам, а также анализ добавленных элементов дополнительной деталировки модели до завершения проектирования. Инженерную 3D-модель на этапе 100%, т.е. «как построено», формируют после сдачи объекта в эксплуатацию с обязательной актуализацией и внесением изменений во все конструктивные элементы по результатам строительства для дальнейшего использования другими участниками на последующих стадиях жизненного цикла производственного объекта, например на стадии эксплуатации объекта.

[43] Подобная поэтапная проверка может также выполняться и для других инженерных моделей.

[44] В одном из вариантов выполнения изобретения для инженерной модели АСУТП блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью осуществления проверки её соответствия по меньшей мере одному из следующих критериев:

- соблюдение идентифицируемости элементов в соответствии с согласованными методическими указаниями;

- наличие полного перечня сигналов ввода/вывода, содержащего информацию о шифре позиции, описателе, типе сигнала, единицах и пределах измерений, уставках блокировок и сигнализаций, отнесении сигнала подсистеме распределенной системы управления / противоаварийной автоматической защиты, требованиях по обеспечению искробезопасности, питания;

- наличие данных о значениях уставок сигнализаций и блокировок;

- обязательное присвоение всем фигурирующим в инженерной модели АСУТП сигналам уникальных кодов (заполнение атрибутов Item Tag);

- применение одного Item Tag для одного сигнала ввода/вывода;

- отсутствие совпадений тэга сигнала ввода/вывода и тэга контура индикации/регулирования.

[45] Кроме того блок 4 проверки может быть также выполнен с возможностью проверки совместимости инженерной модели АСУТП с инженерной моделью КИП.

[46] В одном из вариантов выполнения изобретения для инженерной модели КИП блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью осуществления проверки её соответствия по меньшей мере одному из следующих критериев:

- наличие данных о расчетных и рабочих параметрах технологического процесса и измеряемой среды, а также физических и химических свойствах измеряемой среды;

- наличие данных о месте установки оборудования КИП;

- указание качественных и количественных параметров конструкции КИП;

- указание параметров подключения КИП к технологическому процессу и наличие схемы обвязки КИП;

- указание параметров электрических подключений КИП;

- указание параметров сигналов оборудования КИП для подключения к АСУТП;

- указание метрологических параметров оборудования КИП;

- указание параметров эксплуатации оборудования КИП;

- наличие у каждой единицы оборудования КИП уникального кода (заполненный атрибут Item Tag);

- применение одного Item Tag исключительно для одного КИП;

- отсутствие совпадений тэга прибора КИП и тэга контура;

- идентификация оборудования КИП в соответствии с заранее заданными правилами;

- соответствие обозначений в составе информационных моделей средств автоматизации, включая КИП, клапаны, линии связи, контуры, преобразования, вычисления и т.п., стандартам ANSI/ISA-5.1, ANSI/ISA-5.2, ANSI/ISA-5.3.

[47] В одном из вариантов выполнения изобретения для инженерной модели P&ID блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью осуществления проверки её соответствия по меньшей мере одному из следующих критериев:

- наличие уникального кода (заполненный атрибут Item Tag) у каждой единицы оборудования, трубопровода, арматуры, штуцеров, приводов насосного оборудования и пр.;

- использование функционала программного обеспечения «множественного» представления оборудования при необходимости размещения одной и той же единицы оборудования на нескольких схемах;

- использование одного информационного элемента (Item Tag) для хранения данных только об одной единице оборудования;

- наличие начальных и конечных точек, отсутствие разрывов, нестыковок и пр.;

- соответствие идентификации оборудования, трубопроводов, оборудования КИПиА, электродвигателей и пр. заранее заданным правилам;

- соответствие обозначений средств автоматизации, включая КИП, клапаны, линии связи, контуры, преобразования, вычисления и т.д., стандартам ANSI/ISA-5.1, ANSI/ISA-5.2, ANSI/ISA-5.3.

[48] В одном варианте выполнения заказчику (или любому лицу, обладающему соответствующими правами доступа) может быть предоставлен доступ к блоку 4 проверки с возможностью внесения изменений в его конфигурацию и логику проверки.

[49] При отрицательном результате верификации и проверки, блок 4 проверки может быть сконфигурирован для отправления инженерных данных и/или инженерных моделей в виде зашифрованных данных обратно подрядчику 3 для перепроверки, исправления и повторной отправки в блок 4 проверки. Блок 4 проверки может быть выполнен с возможностью формирования и отправления подрядчику 3 конкретных замечаний и/или указаний на ошибки и/или несоответствия.

[50] В одном из вариантов выполнения изобретения блок 4 проверки может быть связан с подрядчиками 3 через блок 2 взаимодействия с подрядчиками, при этом шифрование/дешифрование данных может быть осуществлено упомянутым выше шифратором блока 2 взаимодействия с подрядчиками. В альтернативном варианте выполнения блок 4 проверки может быть связан непосредственно с подрядчиком 3, при этом блок 4 проверки может дополнительно включать модуль шифратора, аналогичный модулю шифратора блока 2 взаимодействия с подрядчиками.

[51] При положительном результате верификации и проверки, блок 4 проверки передает инженерные данные и/или инженерные модели в блок 5 управления инженерными данными. В некоторых вариантах выполнения изобретения блок 4 проверки может быть дополнительно выполнен с возможностью отправки в блок 5 управления инженерными данными отчета о проверке, который может включать комментарии по некритическим неточностям, которые могут быть исправлены с помощью модуля 52 корректировки/актуализации блока 5 управления инженерными данными, как описано ниже.

[52] Блок 5 управления инженерными данными может представлять собой программно-аппаратный комплекс, в частном случае блок 5 управления инженерными данными может быть представлен одним или более серверами. При этом заказчику (или любому лицу, обладающему соответствующими правами доступа) может быть предоставлен доступ к блоку 5 управления инженерными данными с возможностью внесения изменений в конфигурацию блока 5 управления инженерными данными. В одном варианте выполнения изобретения блок 5 управления инженерными данными может быть выполнен с возможностью накопления, хранения и актуализации инженерных данных и/или инженерных моделей, а также их предоставления заинтересованным лицам в соответствии с заранее заданными правами доступа.

[53] В одном варианте выполнения изобретения блок 5 управления инженерными данными включает модуль 51 хранения, модуль 52 корректировки/актуализации и модуль 53 обработки и вывода.

[54] Модуль 51 хранения данных предназначен для записи, хранения и обеспечения доступа к хранимым инженерным данным и/или инженерным моделям. Модуль 51 хранения может быть выполнен в виде машиночитаемого носителя данных включающего, например, ОЗУ, ПЗУ, ЭСППЗУ, флэш-память или другую технологию памяти, жесткий диск (hard disk drive, HDD), твердотельный накопитель (solid-state drive, SSD), съемный диск, дисковый массив или другое запоминающее устройство или любой другой носитель, который может использоваться для хранения требуемой информации и к которому можно обращаться с помощью вычислительного устройства. Кроме того, для реализации модуля 51 хранения могут применяться комбинации любых вышеуказанных устройств.

[55] Модуль 52 корректировки/актуализации предназначен для обеспечения возможности внесения корректировок в ранее сохраненные инженерные данные и/или инженерные модели в автоматическом или ручном режиме. На разных этапах жизненного цикла производственного объекта может требоваться внесение корректировок/изменений в сохраненные ранее инженерные данные и/или инженерные модели. Процесс внесения корректировок может быть инициирован заказчиком или подрядчиком (или любым лицом, обладающим соответствующими правами доступа) на основании заранее заданного события (запланированный опрос датчиков, перевооружение), в соответствии с заранее заданным графиком или в произвольном порядке (например, если в ходе эксплуатации производственного объекта соответствующий подрядчик обнаружил, что сигналы от датчиков значительно расходятся с теоретическими показаниями, определенными на этапе проектирования). Модуль 52 корректировки/актуализации может быть выполнен с возможностью своевременного внесения корректировок в инженерные данные и/или инженерные модели на основании информации об изменениях, вносимых в производственный объект в процессе его эксплуатации (в результате износа, технического обслуживания, ремонта, реконструкции и модернизации).

[56] В некоторых вариантах выполнения изобретения модуль 52 корректировки/актуализации может быть выполнен с возможностью приема инженерных данных непосредственно от источников 6 данных, таких как геодезическое, климатическое или другое измерительное оборудование, электроизмерительные приборы, датчики загазованности, давления, положения, температуры, уровнемеры, расходомеры, лазерные 3D-сканеры, формирующие облако точек, устройства чтения меток радиочастотной идентификации RFID, источники изображений со спутников высокого разрешения и т.п. При этом модуль 52 корректировки/актуализации может быть дополнительно выполнен с возможностью внесения корректировок в ранее сохраненные инженерные данные и/или инженерные модели в режиме реального времени.

[57] Для обеспечения возможности внесения корректировок в ранее сохраненные инженерные данные и/или инженерные модели в ручном режиме модуль 52 корректировки/актуализации может быть оснащен интерфейсом пользователя, выполненным с возможностью представления информации о сохраненных инженерных данных и/или инженерных моделях, вывода на экран элементов инженерных данных и/или инженерных моделей в выбираемом пользователем формате и обеспечения возможности редактирования отдельных элементов инженерных данных и/или инженерных моделей. Как будет более подробно описано ниже, хранимые в модуле 51 хранения инженерные данные и/или инженерные модели могут быть связаны так, что при изменении одного из элементов инженерных данных и/или инженерной модели, связанные с ним один или более элементов в зависимых инженерных данных и/или инженерных моделях могут изменяться модулем 52 корректировки/актуализации автоматически. К интерфейсу пользователя модуля 52 корректировки/актуализации может быть обеспечена возможность удаленного доступа заранее заданным пользователям по сети передачи данных, при этом интерфейс пользователя должен быть выполнен с возможностью аутентификации и авторизации таких заранее заданных пользователей. Для удаленного доступа могут быть также обеспечены шифрованные каналы связи, обеспечивающие требуемую степень защиты информации при передаче.

[58] Модуль 53 обработки и вывода выполнен с возможностью структурирования, связывания и анализа хранимых в модуле 51 хранения данных, а также предоставления данных заказчику, подрядчику или третьим лицам в требуемом виде/формате.

[59] Следует понимать, что модуль 53 обработки и вывода в некоторых вариантах выполнения изобретения может быть выполнен в виде двух отдельных модулей соответствующей функциональности: модуля 53 обработки и модуля вывода.

[60] Модуль 53 обработки и вывода, в частности, может быть выполнен с возможностью связывания хранимых в модуле 51 хранения инженерных данных и/или инженерных моделей для формирования информационной модели. Такая функциональность может быть обеспечена, например, путем привязки, настройки связей элементов объекта, входящих в инженерные данные и/или инженерные модели, с помощью идентификационных номеров, тэгов, метаданных, классификации и пр.

[61] Кроме того, разработка инженерной модели может быть по меньшей мере частично основана на уже существующих инженерных данных и/или инженерных моделях. При этом данные связывают так, что при внесении изменений в инженерные данные и/или инженерную модель, зависимые или связанные инженерные данные и/или инженерные модели обновляются в автоматическом режиме.

[62] В одном из вариантов выполнения изобретения инженерные данные и/или инженерные модели поступающие из блока 4 проверки перед записью в модуль 51 хранения могут быть обработаны в модуле 53 обработки и вывода. Например, перед сохранением может быть осуществлено связывание инженерных данных и/или инженерных моделей с ранее записанными в модуль 51 хранения инженерными данными и/или инженерными моделями. Модуль обработки может быть выполнен с возможностью задания перекрестных ссылок между элементами разных инженерных данных и/или инженерных моделей, например, путем формирования таблиц связанных метаданных, идентификационных номеров и/или тэгов. Для осуществления процесса связывания модуль обработки может быть оснащен интерфейсом пользователя для выполнения связывания оператором вручную. Например, интерфейс пользователя модуля обработки может включать дисплей и устройство ввода, позволяющие оператору идентифицировать элемент инженерных данных и/или инженерной модели и задать ему соответствующий классификатор, тэг и/или идентификационный номер, а также внести изменения в таблицу связей. Кроме того, элементы инженерных данных и/или инженерных моделей могут быть классифицированы подрядчиками 3 при формировании инженерных данных и/или инженерных моделей.

[63] Кроме того, модуль 53 обработки и вывода может выполнять классификацию, тегирование и/или формирование метаданных автоматически, например, с помощью системы машинного обучения или других средств анализа данных (например, системы распознавания образов), выполненных с возможностью автоматической сегментации инженерных данных и/или инженерных моделей и идентификации отдельных элементов. В качестве обучающей выборки системе машинного обучения могут быть предоставлены ранее классифицированные и тегированные массивы данных.

[64] Кроме того, модуль 53 обработки и вывода может быть выполнен с возможностью проведения статистического анализа хранимых в модуле 51 хранения инженерных данных и/или инженерных моделей с формированием соответствующих отчетов, которые могут быть использованы, например, для помощи в принятии технических решений и оценки их последствий.

[65] Модуль 53 обработки и вывода может быть также выполнен с возможностью формирования производных документов на основании существующих инженерных моделей.

[66] Модуль 53 обработки и вывода может быть выполнен, например, с возможностью формирования, на основании инженерных данных и/или инженерных моделей по меньшей мере следующих производных документов: двухмерных или трехмерных визуализаций объекта, проектных данных, проектно-сметной документации, аудио-видео данных, текстовых материалов, технологических схем, ведомостей материалов, списков компонентов, ссылок на внешние ресурсы, предоставляющих дополнительную информацию по компонентам объекта, отчетов статистического анализа, продуктов анализа больших данных, конкретной информации по каждому компоненту объекта, отчета о его состоянии и др.

[67] Модуль 53 обработки и вывода может быть выполнен, например, с возможностью формирования на основании инженерной 3D-модели по меньшей мере следующих производных документов: изометрических чертежей трубопроводов с угловой спецификацией, планов и разрезов расположения трубопроводов, планов и разрезов чертежей компоновки оборудования, планов и разрезов приборов КИПиА и точек контроля, планов и разрезов расположения электрошкафов, планов и разрезов электрических лотков и каналов, планов и разрезов фундаментов и постаментов, планов и разрезов металлических конструкций, отчетов о коллизиях, отчетов о содержимом базы данных, отчетов готовности.

[68] Модуль 53 обработки и вывода может быть выполнен также с возможностью формирования на основании инженерной модели P&ID следующих производных документов: перечней клапанов и приборов КИПиА, отчетов по оборудованию и трубопроводам по заранее заданным формам, документов о причинно-следственных связях, описывающих сложные блокировки, схем P&ID для основных и побочных процессов, компоновочных планов с расстановкой датчиков загазованности с условным обозначением функционального назначения, в том числе контуров регулирования, включая взаимосвязи между контурами; коннекторов.

[69] Интерфейс пользователя модуля 53 обработки и вывода может быть также выполнен с возможностью поиска в модуле 51 хранения конкретных инженерных данных и/или инженерных моделей, отдельных элементов инженерных данных и/или инженерных моделей, производных документов или упомянутых результатов анализа по запросу заказчика, подрядчика (или любого лица, обладающего соответствующими правами доступа) и последующей выдачи результатов упомянутого поиска. При этом к интерфейсу пользователя модуля 53 обработки и вывода может быть обеспечена возможность удаленного доступа заранее заданным пользователям по сети передачи данных, при этом интерфейс пользователя должен быть выполнен с возможностью аутентификации и авторизации заранее заданных пользователей. Для удаленного доступа могут быть также обеспечены шифрованные каналы связи, обеспечивающие требуемую степень защиты информации при передаче.

[70] На этапе проектно-изыскательских работ инженерные данные и/или инженерные модели, производные документы или упомянутые результаты анализа могут потребоваться, например, для:

- анализа в целях проверки и оценки принятых технических решений, координации и выявления проектных коллизий в ручном режиме;

- подсчета объемов работ и оценки сметной стоимости строительства на основании геометрических и атрибутивных данных, полученных из инженерных данных;

- получения заключений государственных экспертиз;

- заказа оборудования, катализаторов, реагентов;

- использования в качестве исходных данных для связанных других производственных объектов;

- корректировки материальных балансов и производственной программы;

- бизнес-планирования;

- формирования ТЗ для строительно-монтажных и пуско-наладочных работ.

[71] На этапе материально-технического обеспечения инженерные данные и/или инженерные модели, производные документы или упомянутые результаты анализа могут применяться, например, для:

- уточнения и корректировки разрабатываемой рабочей документации; уточнения объемов работ, потребности в технике и сметной стоимости строительства объекта;

- оценки влияния на технологический и производственный процесс;

- заказа материалов, изделий и оборудования;

- формирования оптимальной программы технического обслуживания и ремонта оборудования.

[72] На этапе строительно-монтажных и пуско-наладочных работ (СМР/ПНР) инженерные данные и/или инженерные модели, производные документы или упомянутые результаты анализа могут использоваться, например, для:

- разработки проекта производства работ (ППР), включая организационно-технологические решения на уровне циклов работ и комплексных процессов, схемы механизации, внутриплощадочную логистику, комплексный укрупненный сетевой график;

- контроля состояния СМР/ПНР путем визуального, наглядного отслеживания на реальной трехмерной модели прогресса строительства и пуско-наладки;

- определения отклонений проектных характеристик от фактического положения конструкций на основании инженерных данных в исполнительной документации.

[73] На этапе эксплуатации поддержка и актуализация инженерных данных и/или инженерных моделей производственного объекта (например, объекта нефтепереработки) может осуществляться в рамках выполнения технического обслуживания, ремонтов, замены морально устаревшего оборудования и физически изношенного оборудования, мероприятий по повышению эффективности.

[74] Приведенное выше описание предназначено исключительно для иллюстрации предложенного изобретения, а не для его ограничения. Описанные варианты выполнения и их аспекты могут использоваться, например, в комбинации друг с другом. Кроме того, предложенное изобретение может быть модифицировано для приспособления к конкретным ситуациям и условиям, при этом подобные модификации также входят в объем охраны. Множество других вариантов выполнения будут очевидны для специалистов в данной области техники после ознакомления с настоящим описанием. Поэтому объем охраны предложенного изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, наряду со всем объемом эквивалентов, на которые такая формула изобретения дает право.

[75] На прилагаемом чертеже представлена блок-схема с функциональными блоками, которые не обязательно указывают на разделение между схемами аппаратных средств. Таким образом, один или более функциональных блоков могут быть реализованы, например, в едином комплексе программно-аппаратных средств (например, процессоре для обработки сигналов общего назначения, микроконтроллере, оперативном запоминающем устройстве, жестком диске и т.п.). Функциональность одного или более блоков может быть реализована, например, с помощью машиночитаемого носителя, на котором записан программный код, при выполнении которого процессором компьютер выполняет соответствующие функции. Упомянутые в настоящем описании программы могут быть автономными программами, могут быть включены как подпрограммы в операционную систему, могут быть функциями в инсталлированном пакете программ и т.п.

[76] Используемый в настоящем описании элемент, изложенный в единственном числе, не должен пониматься как исключающий множественное число упомянутых элементов, если только такое исключение не указано явно. Кроме того, ссылки на "один вариант выполнения" предложенного изобретения не должны быть интерпретированы как исключающие существование дополнительных вариантов выполнения, которые также включают указанные отличительные признаки. Более того, если явно не указано обратное, варианты выполнения изобретения "включающие" или "содержащие" элемент или множество элементов, имеющих конкретное свойство, могут дополнительно включать такие элементы, которые не имеют этого свойства.

Изобретение относится к системе для управления инженерными данными о производственном объекте. Техническим результатом является повышение эффективности управления инженерными данными и повышение степени их соответствия состоянию реальных объектов. Система может включать блок 1 формирования технического задания, блок 2 взаимодействия с подрядчиками, блок 4 проверки данных, полученных от подрядчика 3, и блок 5 управления инженерными данными. Блок 4 проверки данных может быть выполнен с возможностью верификации и проверки инженерных данных и/или инженерных моделей, полученных от подрядчика 3, на полноту, целостность, отсутствие коллизий, соответствие заданному техническим заданием формату данных и заранее заданным критериям. При положительном результате верификации и проверки блок 4 проверки может быть сконфигурирован для передачи данных в блок 5 управления инженерными данными, а при отрицательном результате - для возврата инженерных данных и/или инженерных моделей обратно подрядчику 3 для исправления. Блок 5 управления инженерными данными может включать модуль 51 хранения, модуль 52 корректировки/актуализации данных и модуль 53 обработки и вывода. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система для управления инженерными данными, содержащая:

блок (1) формирования технического задания (ТЗ), выполненный с возможностью формирования ТЗ на создание инженерных моделей производственного объекта и/или инженерных данных о производственном объекте или его состоянии и передачи ТЗ в блок (2) взаимодействия с подрядчиками,

блок (2) взаимодействия с подрядчиками, выполненный с возможностью обмена данными между подрядчиками (3) и блоком (1) формирования ТЗ в виде зашифрованных сигналов посредством сети передачи данных,

блок (4) проверки, выполненный с возможностью верификации и проверки инженерных данных и/или инженерных моделей, полученных от подрядчика (3), на полноту, целостность, отсутствие коллизий, соответствие заданному техническим заданием формату данных и заранее заданным критериям,

при этом при положительном результате верификации и проверки блок (4) проверки сконфигурирован для передачи инженерных данных и/или инженерных моделей в блок (5) управления инженерными данными, а при отрицательном результате верификации и проверки блок (4) проверки сконфигурирован для возврата инженерных данных и/или инженерных моделей обратно подрядчику (3) для исправления,

блок (5) управления инженерными данными, выполненный с возможностью приема инженерных данных и/или инженерных моделей от блока (4) проверки и содержащий:

модуль (51) хранения, выполненный с возможностью записи, хранения и обеспечения доступа к принятым инженерным данным и/или инженерным моделям,

модуль (52) корректировки/актуализации для внесения изменений в хранимые в модуле (51) хранения инженерные данные и/или инженерные модели,

модуль (53) обработки и вывода, выполненный с возможностью обработки хранимых в модуле (51) хранения данных для их структурирования, связывания и анализа, а также выполненный с возможностью последующего вывода данных в запрошенном формате.

2. Система по п.1, в которой инженерные данные представляют собой набор данных, характеризующий состояние производственных объектов, их компонентов, инженерных коммуникаций, оборудования, контрольно-измерительных приборов (КИП) на различных стадиях жизненного цикла производственного объекта.

3. Система по п.1, в которой инженерная модель представляет собой общее электронно-цифровое представление взаимосвязанных инженерных данных, характеризующих техническую сущность и состояние производственного объекта.

4. Система по п.1, в которой инженерная модель представляет собой одно из следующего: инженерная модель схемы трубной обвязки и КИП, инженерная модель контрольно-измерительных приборов и автоматизации, инженерная модель электроснабжения, инженерная 3D-модель, инженерная модель генплан, инженерная модель зданий и сооружений, инженерная модель автоматизированной системы управления технологическим процессом.

5. Система по п.4 или 5, в которой блок (4) проверки выполнен с возможностью проверки соответствия инженерных данных и/или инженерных моделей сохраненным в модуле (51) хранения инженерным данным и/или инженерным моделям.

6. Система по п.1, в которой блок (4) проверки выполнен с возможностью проверки соответствия инженерной модели состоянию готовности 30%, 60%, 90% и 100%.

7. Система по п.1, в которой упомянутая проверка инженерных данных и/или инженерных моделей блоком (4) проверки включает проверку соответствия инженерных данных и/или инженерных моделей по меньшей мере одному из следующих критериев: совпадение имен информационных элементов с именами этих элементов в сохраненных в модуле (51) хранения инженерных моделях, заполнение технических характеристик информационных элементов в качестве отдельных атрибутов в заранее заданных единицах измерения, наличие в модели всех заранее заданных информационных элементов, использование одного информационного элемента для хранения данных только об одной единице оборудования, соблюдение идентифицируемости информационных элементов в соответствии с согласованными методическими указаниями, указание всех заранее заданных параметров информационных элементов.

8. Система по п.1, в которой модуль (53) обработки и вывода выполнен с возможностью связывания двух и более инженерных моделей друг с другом с получением информационной модели производственного объекта.

9. Система по п.9, в которой для осуществления упомянутого связывания модуль (53) обработки и вывода выполнен с возможностью формирования таблиц связанных идентификаторов, при этом таблицы связанных идентификаторов включают идентификаторы отдельных элементов инженерных моделей и указания на их связь с идентификаторами соответствующих элементов в других инженерных моделях.

10. Система по п.1, в которой модуль (53) обработки и вывода представляет собой специализированную аппаратуру для обработки информации, организованную в форме вычислительного комплекса требуемой производительности.