CADmaster

Комплексная информатизация инфраструктуры (производственной, строительной, транспортной, энергетической, жилищной, коммунальной, телекоммуникационной, информационной и т.д.) — одна из наиболее актуальных задач последних лет, и ее актуальность будет только расти. Это обусловлено целым рядом причин. Прежде всего, изменившаяся структура собственности вызвала необходимость учета и паспортизации всех объектов, уровней и слоев инфраструктуры с точки зрения собственности, уровня капитализации и налоговой нагрузки. Кроме того, значительно возрос физический и моральный износ инженерной инфраструктуры, созданной еще в 60−70−е годы. Особо следует отметить, что за последние 15−20 лет инженерная культура эксплуатации инфраструктуры существенно деградировала, ярким примером чему служат аварии в московском «Трансвааль-парке» и бассейне «Дельфин» в городе Чусовой Пермской области. Первый был построен недавно, а второй — полтора десятка лет назад. В обоих случаях при расследовании аварий ни служба эксплуатации, ни соответствующая эксплуатационная документация не были даже упомянуты. Мало того, при внимательном рассмотрении всех нормативных документов оказывается, что за эксплуатацию зданий и сооружений сейчас фактически не отвечает никто: ни собственник, ни арендатор, ни технические службы… Кроме того, существуют и более глубокие причины роста актуальности комплексной информатизации, связанные с решением стратегических задач постиндустриального (информационного) развития России, в том числе инфраструктурной модернизации, формирования новой экономики знаний и опережающего развития инфраструктуры.

В промышленности уже осознана необходимость осуществления комплексной информатизации и информационной поддержки жизненного цикла изделий (ИПИ). Об этом свидетельствует сам факт появления термина ИПИ в нормативной базе. ИПИ-технологиям посвящаются научные конференции, семинары и даже студенческие олимпиады, с их учетом формируются новые специальности и специализации, они успешно внедряются в комплексах программных продуктов. Несмотря на то что начатые в 2001–2003 годах работы по созданию федеральных и региональных программ по ИПИ в результате административной реформы оказались свернутыми, рынок ИПИ-технологий и ИПИ-услуг в России растет опережающими темпами. Возглавляют этот процесс компания Autodesk и группа отечественных компаний Consistent.

Другое направление — Infrastructure LifeCycle Management (ILM) — пока не получило адекватного распространенного и, тем более, узаконенного перевода. Нам кажется, что по аналогии с ИПИ его естественно было бы назвать Информационной Поддержкой жизненного цикла ИНфраструктуры (ИПИН). ИПИН-технологии по сути являются сочетанием информационных технологий (ИТ) и программных продуктов, обеспечивающих весь жизненный цикл (ЖЦ) инфраструктуры (маркетинг идеи, техническое задание, технический и рабочий проект, строительство, сдача в эксплуатацию, эксплуатация, проект реконструкции и модернизации, реконструкция, иногда несколько циклов реконструкции и эксплуатации, проект демонтажа и демонтаж). Соответственно, можно говорить об ИПИН-системах конкретных инфраструктурных объектов (муниципальных районов, гидроузлов, городских комплексов, транспортных и телекоммуникационных систем, ЖКХ района или квартала, предприятий, сооружений, торговых и развлекательных центров и т.д.). Встречающиеся сейчас наименования «инженерная информационная система», «виртуальный объект строительства», «инженерная ГИС» не совсем корректны, поскольку в таких информационных системах используются не только ГИС-технологии, но и САПР, офисные и сетевые ИТ, виртуальные и мультимедиа-технологии. Поэтому название «ИПИН-система» более точно с точки зрения как комплексной информатизации, так и этапов жизненного цикла. Существенной причиной, повышающей актуальность ИПИН-подхода, является наличие на ИТ-рынке разработанных компаниями Autodesk и Consistent Software ИПИН-технологий, которые охватывают практически весь ЖЦ инфраструктуры. В отличие от ИПИ, ИПИН-подход пока не обеспечен хотя бы минимальной нормативной базой, недостаточен уровень прикладных исследований, подготовки и переподготовки специалистов, пока не идет речи о федеральных и региональных программах. Всё это следствие отсутствия внятной промышленной, строительной, инфраструктурной политики и соответствующих национальных программ.

Предстоит большая работа, прежде чем методология и технологии ИПИН войдут в национальные программы и проекты, в разрабатываемый комплекс законов о техническом регулировании.

Главная цель ИПИН-подхода — создание единого информационного пространства для всех специалистов, участвующих в ЖЦ инфраструктурного объекта (ИНО), обеспечение единообразного описания и интерпретации проектной, технологической, строительной, эксплуатационной, реконструкционной документации, ее унификации и стандартизации, а также оперативного доступа к ней в нужном месте, в нужное время, в нужном объеме. Как показывает опыт использования ИПИ, при этом значительно улучшится качество ИНО, станет минимальным количество ошибок при проектировании, строительстве, эксплуатации, реконструкции, уменьшится число аварий и т.д. Кроме того, значительно снизятся затраты на проектирование, строительство, реконструкцию и эксплуатацию ИНО. Осуществление интегрированной логистической поддержки на базе ИПИН позволит упростить и удешевить ремонт, более эффективно предупреждать аварии, минимизировать потери в случае аварийной ситуации, повысить качество предоставляемых услуг. Перспективным направлением развития ИПИН-системы ИНО является совершенствование ее взаимодействия с другими информационными системами (ИС) — корпоративной ИС (ERP), ИС взаимодействия с клиентами (СRM) и т.д.

Таким образом, пользователями ИПИН-системы будут все: собственники и руководители ИНО, региональные и муниципальные власти, технические специалисты, участвующие в ЖЦ ИНО (архитекторы, конструкторы, эксплуатационники), службы, обеспечивающие внешнюю инженерную инфраструктуру (Водоканал, Горэнерго, телекоммуникационные компании и т.д.).

ИПИН-система ИНО — это новая инженерная информационная система, служащая для решения задач создания, мониторинга, управления, анализа поведения объекта на всех этапах ЖЦ, его «информационный двойник». Здесь в наглядном и доступном виде собрана вся необходимая проектная, техническая, строительная, эксплуатационная, нормативная, юридическая информация. Тем самым в структуре отношений «ИНО ⟷ люди» появляется новое звено, которого раньше, до эпохи ИТ, не было — это информационный инструмент-посредник, ИПИН-система, от качества которой во многом будет зависеть эффективность и жизнеспособность ИНО. Сегодня проблема не только и не столько в физическом износе ИНО, большинство из которых было создано в советское время, а прежде всего в износе информационном («информационной разрухе»). Именно «информационная разруха» является главной причиной аварий, чему есть масса примеров. Опыт свидетельствует, что информационное инженерное состояние почти всех ИНО (как старых, так и новых) плачевно.

Даже использование 2D-технологий в ИПИН-системах приводит к впечатляющим результатам. Так, перевод с помощью гибридных редакторов серии Raster Arts (разработчик — Consistent Software) всей инженерной документации об ИНО в электронный вид позволяет минимум вдвое повысить производительность труда специалистов. Еще более важную роль играют ИПИН-системы для информационных ресурсов, обеспечивающие информационный аудит всех сведений по объекту, а зачастую и реинжиниринг процессов инженерной работы, связанных с формированием документации, что дает ощутимую экономическую отдачу. Но ведь кроме 2D-технологий в ИПИН-системе используются 3D-технологии, виртуальное и ГИС-моделирование, специальные методы навигации, которые во много раз ускоряют и упрощают поиск и представление информации.

Если стоимость ИПИН-системы составляет 5−10% от стоимости ИНО на протяжении ЖЦ, то экономическая эффективность от ее внедрения по самой скромной оценке будет не ниже 25%.

Организована ИПИН-система ИНО может быть в виде либо отдельной технической службы с диспетчерской, линиями телекоммуникации и связи — в случае крупного ИНО (гидроузла, ЖКХ района, транспортной системы и т.д.), — либо части другой эксплуатационной службы. Структурно ИПИН-система состоит из нескольких слоев: клиент-серверная система, базовое программное обеспечение (БПО) компаний Autodesk и Consistent Software и клиент-серверы на основе ГИС-Internet-сервера Autodesk MapGuide, с которыми непосредственно работают пользователи (проектировщики, строители, специалисты служб эксплуатации).

Рис. 1

Рис. 2

Предметная область ИПИН-системы может включать различные подсистемы (картографическую, архитектурно-строительную, кадастровую, сетей инженерного обеспечения, нормативно-юридическую, административную и т.д.). Например, ИПИН-система Нижегородского государственного технического университета (НГТУ) включает картографическую подсистему, содержащую электронные карты различных масштабов (1:500, 1:1000, 1:2000, 1:200000), административные схемы в растровом и векторном виде. Сюда входят представления НГТУ на картах Нижегородской области и Нижнего Новгорода (рис. 1, 2), карты территории НГТУ, горизонтали, 3D-рельеф (рис. 3−5). Поскольку первый корпус университета расположен в оползневой зоне, для него будет создана подсистема инженерной защиты. В архитектурно-строительную подсистему включены все восемь корпусов НГТУ и его филиалы в Нижнем Новгороде и Нижегородской области.

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Для каждого здания и сооружения, из которых к настоящему моменту оцифровано три четверти, построены 2D-модели планировок этажей, чердачных и подвальных помещений (рис. 6, 7). Информационный мониторинг архитектурно-строительной подсистемы, как и других подсистем, — непростая и длительная процедура, поскольку инженерная документация на старые здания утеряна, а по большому количеству перепланировок и реконструкций либо не велась, либо не сохранилась. При этом многие из сохранившихся документов были в таком состоянии, что не всегда помогали даже уникальные возможности технологии Raster Arts. Кстати, вся исходная документация, включая ручные эскизы, была сохранена в электронном архиве ИПИН-системы.

Рис. 6

Рис. 7

Созданные 3D-модели зданий и сооружений НГТУ (отображающие как внешний, так и внутренний их вид — коридоры, факультеты, кафедры, аудитории) и окружающей градостроительной среды не только позволяют совершенно по-новому воспринимать изображения, но и могут быть использованы для моделирования ремонта, аварийных ситуаций, реконструкции и т.д. (рис. 8−10). На концептуальном уровне формирования проекта вписание виртуальной модели ИНО в виртуальную окружающую градостроительную среду дает возможность наглядно и точно представить ситуацию властям, инвесторам и населению, произвести моделирование транспортных и людских потоков, сохранения исторической части, а на стадии рабочего проекта — избежать пространственных ошибок. Например, при реконструкции храма Серафима Саровского в городе Дивеево Нижегородской области создание виртуальной модели по рабочему проекту позволило выявить ряд ошибок, пропущенных многочисленными проверочными комиссиями. Наконец, на стадии сдачи в эксплуатацию построенного ИНО можно легко выявить его несоответствие рабочему проекту. Кроме того, использование виртуальных моделей внутренней структуры ИНО позволяет повысить качество при строительстве и реконструкции. То же самое относится и к стадии эксплуатации: значительно упрощается решение различных задач планирования ремонтов (например, окраска помещений, перепланировка интерьеров) и других действий (таких как эвакуация).

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10

В подсистеме инженерного обеспечения смоделированы инженерные сети канализации, тепло- и водоснабжения, пожарной сигнализации и телекоммуникаций (рис. 11).

Рис. 11

В кадастровой подсистеме представлены кадастровые планы земельных участков, чертежи границ земельных участков (рис. 12−15), все юридические документы (региональные и муниципальные распоряжения, протоколы обмеров, распоряжения ректора и т.д.). Эта подсистема начала использоваться раньше других, поскольку Минобрнауки РФ собирает подобную информацию только в электронном виде. Сегодня роль кадастровой информации всё более возрастает. Без нее не обойтись при решении вопросов выкупа земли под приватизированными ИНО, а также при расчете платы за пользование землей и аренду помещений (сложности подобных расчетов достаточно полно описаны Александром Ставицким в предыдущих номерах журнала CADmaster). На рис. 16 представлена административная информация о помещениях.

Рис. 12

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Рис. 16

Отдельная подсистема посвящена истории НГТУ, созданного в 1917 г. на базе знаменитого Варшавского политехнического института; информация представлена в виде оцифрованного текстового, фото- и видеоматериала. Спортивно-оздоровительный лагерь НГТУ также вынесен в отдельную подсистему, в которой содержится значительное количество картографической, архитектурно-строительной и административной информации (рис. 17−21).

Рис. 17

Рис. 18

Рис. 19

Рис. 20

Рис. 21

ИПИН-система НГТУ полностью построена на решениях компаний Autodesk и Consistent Software: Raster Arts, СПДС GraphiCS, Autodesk Architectural Desktop, Autodesk Land Desktop, Autodesk Map 3D, Autodesk MapGuide, 3ds max. Общий объем информационных ресурсов в системе на сегодняшний день составляет более 1,5 Гб. В качестве публикатора использовался Autodesk MapGuide, а в качестве базы данных — MS Access. В создание ИПИН-системы НГТУ большой вклад внесли студенты, обучающиеся по специальности «Информационные технологии и системы», открытой в университете в 1994 году — впервые в России. Тем самым проблема подготовки ИТ-специалистов для создания и эксплуатации ИПИН-систем решается естественным образом…

Внедрение подобных систем сопряжено и с определенными организационно-административными трудностями, среди которых инженерная деградация эксплуатационных служб, низкая оплата труда эксплуатационников, что вызывает отток квалифицированных ИТ-специалистов, традиционно низкая капитализация инженерного труда в эксплуатационном секторе… Тем не менее без технической модернизации инженерного обеспечения инфраструктуры в России уже не обойтись. Технологическая сторона этой реформы фактически решена: существуют ИПИН-технологии, сформирована разветвленная дилерская и учебная сеть, осуществляется подготовка и переподготовка ИТ-специалистов… Остается дождаться решения руководства страны о внесении ИПИН-подхода в национальные проекты по жилью и образованию.

Скачать статью в формате PDF — 451.0 Кбайт