Научно-рекламная статья. Проблемы и перспективы современного проектирования в энергетике

Научный руководитель КЭУ,
член-корр. РАН, профессор  Е.В. Аметистов

Для реализации программы российской энергетики по вводу дополнительных генерирующих мощностей следует решить несколько, в свою очередь, не менее масштабных задач.
Необходимость решения таких задач как строительство и максимально быстрый ввод в эксплуатацию новых объектов генерации, требует оптимизации всех бизнес-процессов жизненного цикла электростанций от плана обоснования инвестиций до ввода в эксплуатацию, при одновременном сокращении сроков, стоимости проектов и минимализации проектных рисков.
Оставим пока в стороне вопросы, связанные с ограниченными возможностями российских компаний энергомашиностроения и колоссальной нехваткой строительно-монтажных организаций, а главное квалифицированных кадров (строителей, монтажников, наладчиков) - это тема отдельного и не одного разговора. Сосредоточим наше внимание на вопросах и методах оптимизации бизнес-процессов проектирования на основе использования современных информационных технологий. Для начала выполнения работ по строительству электростанций, уже на первом этапе реализации программы, необходимо наличие проектной документации. Если мы говорим, например, что в течение 4-5 лет нужно ввести какие-либо дополнительные генерирующие мощности, то должны понимать, что проектные работы должны быть закончены уже через 1-2 года. И, следовательно, если сегодня же не предпринять активных действий в этом направлении, то вся программа будет под угрозой. Причем, опыт показывает, что, несмотря на то, что разработка технологической и конструкторской частей проекта объектов энергетики, выпуск технической документации составляют в среднем менее 10% от общей стоимости проекта, высококачественное проектирование, за счет отсутствия отзывов со строительной площадки и связанных с ними изменений в проекте, обеспечит значительную экономию на всех этапах строительства.
Проекты электростанций включают огромное количество данных. Реализация проекта включает в себя множество проекта бизнес-процессов, которые требуют согласованного участия многих сторон. И для успешного ведения проекта, необходимо иметь подходящий инструментарий для создания, координации и управления этим сложным информационным потоком.
Опыт западных инжиниринговых компаний доказывает, что таким незаменимым инструментом при современном уровне развития компьютерных технологий является эффективная информационная инфраструктура, позволяющая использовать лучшие прикладные средства как для создания новых, так и для управления проектными данными эксплуатируемых объектов. Основой создания такой информационной инфраструктуры является использование современных комплексных систем трехмерного проектирования.
Однако, в отличие от западных компаний, более 15-ти лет использующих трехмерные информационные технологии для создания и управления проектами электростанций, российские компании, в своем большинстве, только начинают их осваивать. Такое отставание было обусловлено экономической нестабильностью последних десятилетий, вызвавших резкое уменьшение объемов производства, что, в свою очередь, затормозило наращивание энергетических мощностей.
В опыте применения информационных технологий западными инжиниринговыми компаниями поворотным моментом явился переход с использования графических программ для работы с чертежами на использование комплексных систем трехмерного проектирования. Сделан шаг от автоматизированных рабочих мест (АРМ) к системе автоматизированного проектирования (САПР) с использованием, как системообразующего, программного комплекса системы трехмерного моделирования.
Важно отметить, что в настоящее время, использование таких систем в энергетической отрасли на западе является промышленным стандартом для проектирования больших сложных и ответственных сооружений, в первую очередь объектов генерации. Это объясняется новыми возможностями, которые дает работа с современными комплексными системами трехмерного проектирования. Так, внедрение данных систем позволяет на качественно новом уровне автоматизировать работу проектировщиков. Работа в трехмерном пространстве позволяет более наглядно представлять проектируемый объект, а базы данных (оборудования, компонентов трубопроводов, оборудования КИПиА, и т.п.) избавляют проектировщика от необходимости «рисовать», предоставляя возможность просто выбирать необходимые элементы проекта из баз данных, решая только проектные задачи по позиционированию, компоновке, обвязке.   Однако, наиболее важным аспектом внедрения комплексных трехмерных систем для промышленного проектирования является принципиально новая возможность совместной работы проектировщиков смежных дисциплин над проектом, что, значительно меняет бизнес-процессы проектирования и систему документооборота в проектной организации. Если, при работе с графическими программами для выпуска чертежей, процессы такие, как выдача заданий на проектирования, разработка проектного решения, согласование решения со специалистами смежных отделов - были последовательными, то использование комплексных систем трехмерного проектирования подразумевает организацию параллельных процессов проектирования.
Следовательно, за счет внедрения комплексных систем трехмерного проектирования достигается значительное сокращение сроков выполнения проектов. Экономический эффект усиливается еще и тем, что автоматизированный выпуск чертежей сокращает общие трудозатраты по проекту. Важно также отметить значительное улучшение качества выпускаемых проектов. Это обусловлено как более высоким уровнем принимаемых технологических решений, так и гарантией согласованности всех данных в проекте, которая обеспечивается функциями трехмерных систем по проверкам на коллизии проектных данных. Именно за счет тщательной верификации принятых в проекте решений достигается максимальный экономический эффект от использования комплексных систем трехмерного проектирования. Это происходит за счет того, что как на стадии закупки и поставки, так на стадии монтажа и пуска в эксплуатацию, количество запросов о несоответствиях в проекте, а также связанных с ними переделках предельно сокращается, по сравнению с проектами, выполненными по традиционной схеме (в графических системах для создания чертежей).  Кроме того, трехмерные модели и проектные данные уже пущенных в эксплуатацию объектов могут быть использованы для их текущего обслуживания, плановых остановок, реконструкции, технического перевооружения, а так же в случае необходимости и демонтажа. Таким образом, применение комплексных систем трехмерного проектирования сокращает расходы по проекту на протяжении всего жизненного цикла проекта.
Важно отметить, что данные технологии могут быть применены как на стадии проектирования, так и на любом другом этапе жизненного цикла проектируемого объекта (согласования, монтажа, пуска в эксплуатацию) для отслеживания актуальности данных. Не менее важен и тот факт, что использование единой технологии трехмерного проектирования позволяет также разрешить трудности ведения совместных проектов, связанные с разницей в бизнес-процессах проектирования, десятилетиями отработанных в каждой из компаний, что отвечает потребностям российских проектных компаний.
Известной проблемой, с которой столкнулись все российские проектные компании, является отсутствие или отставание нормативной базы. Выход закона «О техническом регулировании» проблемы с нормативной базой не решились, а обострились. Закон разрешил в ряде случаев использовать нормативные акты как справочные, но потребовал взамен создание корпоративных стандартов. Выпуск огромного количества корпоративных стандартов и согласование их - это силы и время. Введение системы трехмерного проектирования и распределенное проектирование в рамках отрасли не снимает эту проблему, но позволяет решить её быстро и с минимальными трудозатратами. Создание единых регламентов на базе единых корпоративных стандартов для совместной работы в системе автоматизированного проектирования является задачей, без решения которой нельзя двигаться вперед. Работа в единой системе трехмерного моделирования на базе единых каталогов, типовых решений, общих настроек, с использованием единых спецификаций на программное и аппаратное обеспечение - решение и этой проблемы.
Учитывая современные потребности энергетической отрасли в России в скорейшем пуске в эксплуатацию новых объектов генерации, крайне важно использовать опыт западных компаний по использованию современных систем трехмерного проектирования и оптимизации бизнес-процессов на их основе.
Важно осознавать, что внедрение современных систем трехмерного проектирования является стратегическим шагом для проектных организаций, который во многом определяет дальнейший ход развития компаний.
Какова реальная ситуация, что происходит сегодня в научно-проектном комплексе (НПК) единой энергетической системы (ЕЭС) России?
В течение 90-х годов прошлого века, ввиду ряда различных причин, реализация «в натуре» продукции проектных организаций в области строительства больших ТЭС в России практически полностью остановилась. Проектные организации в основном выполняли предпроектные проработки, а в случаях когда все-таки разрабатывалась рабочая документация, отсутствие средств на строительство приводило к тому, что выпущенные проекты «ложились на полку». Труд инженеров перестал быть престижен и, что очень важно, перестал вознаграждаться в должной мере. Многие ключевые сотрудники покинули данную отрасль и вернуть их обратно практически невозможно. И, как следствие, в целом сегодня НПК  ЕЭС находится не в своей лучшей форме, и его способность выполнить объём работ, который предусматривает программа ввода сколь-либо значительных мощностей, вызывает большие сомнения, поскольку объём предстоящих в самое ближайшее время работ в разы превышает объём работ, который НПК  ЕЭС выполнил за последние десятилетия.
Желание же сократить сроки проектирования, не меняя при этом традиционные подходы, может вызвать заметный рост ошибок в проектах. А ошибки в проектных решениях, как правило, увеличивают не только на материальные затраты, но могут негативным образом в дальнейшем влиять на безопасность построенного объекта.
Однако, уже сегодня определенный сдвиг в лучшую сторону с проектированием в НПК  ЕЭС несомненно наметился.
В нескольких центрах проектирования, например в Теплоэлектроекте - знаменитом ТЭПе, выполнившим не один десяток проектов для российской энергетики, можно видеть современные западные подходы и методы трехмерного проектирования. Данная компания использует сегодня одну из самых современных систем автоматизированного трёхмерного проектирования фирмы «AVEVA» на протяжении последних 10 лет. На базе программного продукта этой известной фирмы были спроектированы практически все крупные электростанции, введенные в России за последние несколько лет. К примеру, и сочинскую, и калининградскую станции, уже не один год дающие людям свет и тепло, можно было увидеть в ТЭПе, задолго до их пуска, в виде трехмерной электронной модели. Многие проекты были выполнены данной компанией по объектам, построенным за рубежом. Имеется опыт совместной работы с крупнейшими зарубежными инжиниринговыми компаниями.
Начиная с 2004 года ряд систем автоматизированного трехмерного проектирования, таких, например, как программное обеспечение PLANT-4D фирмы «СЕА» и программное обеспечение AUTOPLAN  начали внедряться и в некоторых других территориальных инженерных центрах России.
Возникает задача максимально быстрого тиражирования этого положительного опыта и его внедрения в другие проектные организации и институты НПК  ЕЭС.
Одной из основных причин, тормозящих этот процесс, является отсутствие отраслевой системы подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров в области современных систем автоматизированного трехмерного проектирования.
К сожалению, следует констатировать, что ни один из отечественных ВУЗов не обладает необходимыми для такой подготовки учебно-лабораторной базой и соответствующими преподавательскими кадрами.
Потребность же в таких специалистах достаточно велика. По некоторым данным, численность специалистов-проектировщиков в  НПК  ЕЭС России в настоящее время, около 8000 человек, из которых около половины - люди пенсионного либо предпенсионного возраста, а около 40% нуждаются в дополнительной переподготовке и повышении квалификации.
Получить такого рода услугу так же практически негде, за исключением стажировок на предприятиях, подобных ТЭПу, возможности которых, в этом смысле, крайне ограничены.
Ежегодная потребность в молодых специалистах данного направления на сегодня, по приближенным оценкам, превышает тысячу человек. Еще больше специалистов, работающих по данному профилю, как уже было сказано, нуждается в дополнительной переподготовке и повышении квалификации.
Решение кадровых проблем позволит, скопировать опыт, например, ТЭПа, причем, вполне возможно, в самые кратчайшие сроки. Это, в свою очередь, даст возможность инжиниринговым компаниям, в том числе и региональным, расширить свои бизнес-возможности, участвовать в большем количестве проектов, получить выход на новые рынки, и, самое главное, быть готовым  высоко квалифицированно решать  задачи по вводу  новых генерирующих мощностей.