Предпосылки, проект и первые результаты
Группа НЛМК — это предприятие полного металлургического цикла: начиная от производства сырья для выплавки чугуна и стали и заканчивая конечной продукцией, плоским металлопрокатом с высокой добавленной стоимостью. Благодаря вертикально-интегрированной бизнес-модели Группа НЛМК располагает возможностью контроля каждой фазы производства горячекатаного проката и холоднокатаного листового (плоского) проката — от добычи сырья и его переработки до выпуска металлопродукции.
Дмитрий Доробин: «Важной частью программ является внедрение цифровых инструментов на различных этапах жизненного цикла объектов предприятия, в частности на этапах проектирования, строительства и технического перевооружения цехов. Одной из задач, вставших в связи с этим перед НЛМК, стала разработка и внедрение системы визуального планирования на проектах строительства, реконструкции и технологического перевооружения в рамках программы «BIM-система НЛМК»
В качестве партнера НЛМК на этот проект была приглашена компания Айбим.
Ольга Бодрова, Айбим: «Нас пригласили, чтобы помочь НЛМК создать систему анализа и сокращения директивных сроков ввода объектов в эксплуатацию, разработать методику применения этой системы. Важно было учесть, что любое изменение внутри НЛМК должно быть реализовано в условиях действующего производства, поскольку каждый день остановочного периода влечет за собой большие финансовые потери.»
Команде НЛМК и экспертам Айбим предстояло разработать принципиально новый формат взаимодействия всех участников процесса строительства и реконструкции, апробировать его на реальных проектах и утвердить данную практику в виде регламентов и шаблонов. Ядром технологического решения стала информационная 4D/5D-модель на базе программного обеспечения Synchro Pro, способная учитывать нюансы производственных и строительных процессов на комбинате. Для сотрудников инжинирингового подразделения НЛМК было подготовлено детальное руководство по использованию ПО, которое в последствии было доработано и адаптировано под внедряемые процессы.
Новый подход поддержал вектор НЛМК на внедрение BIM-технологий, заданный еще в 2014 году. К моменту начала работы над проектами, собственный проектный институт АО «НЛМК-Инжиниринг» использовал 3D-проектирование и имел опыт создания точных 3D-моделей с атрибутивной информацией, включая геодезические данные цехов предприятия по результатам лазерного сканирования.
При этом специалистам НЛМК и экспертам Айбим нужно было не просто разработать методику и настроить программное обеспечение, а продемонстрировать их эффективность в процессе сопровождения строительно-монтажных работ и при сокращении сроков строительства, а также распространить компетенции по совместной работе на базе 4D/5D-моделирования, добиться устойчивого положительного результата.
Ольга Бодрова, Айбим: «Одна из главных особенностей совместной работы НЛМК и консалтинговых специалистов Айбим заключается в том, что запущенные процессы работают и после нашего выхода из проектов. На НЛМК мы начали с пилотного проекта, создания регламентов, внедрения ПО и технологических решений, отладили совместную работу и научили сотрудников НЛМК самостоятельно действовать в рамках предложенного подхода».
Пилотный проект: задачи и инструменты
Нагревательная печь №2, выбранная НЛМК в качестве пилотного проекта, является частью единой технологической цепочки, которая состоит из четырех печей и размещается на стане площадью в несколько гектаров. Два года назад предприятие провело реконструкцию печи № 3, а в конце 2019 года планировало завершить модернизацию печи № 2 и приступить к ее эксплуатации. В 2004-2011 гг. на стане горячей прокатки в Липецке установили три печи нового поколения. Обновленная печь стала четвертой по счету, ее пуск должен был позволить вывести из эксплуатации последнюю старую нагревательную печь толкательного типа.
В рамках пилотного проекта перед специалистами НЛМК, НЛМК-Инжиниринг и Айбим стояла задача провести оптимизацию планового тайминга, найти в нем резерв для сокращения сроков пуска.
Предварительная работа: поиск коллизий
Прежде чем приступить к основной задаче, созданию 4D/5D-модели проекта реконструкции нагревательной печи, эксперты «НЛМК-Инжиниринг» при содействии Айбим провели дополнительный анализ сводной информационной 3D-модели на предмет коллизий. В результате было выявлено и исправлено более 300 проектных нестыковок, переход которых на стадию 4D/5D-моделирования не позволил бы эффективно организовать строительство.
4D/5D-моделирование
Следующим шагом участники команды внедрения сформировали ведомость наборов и объемов работ на основе сводной 3D-модели, прописав и назначив работы каждому элементу. В результате получилась базовая 4D/5D-модель, четвертым измерением которой является сроки строительно-монтажных работ, а пятым — сроки поставки оборудования и материалов. Затем команда приступила к поиску пространственно-временных коллизий и сравнению нормативной производительности, предложенной подрядчиком, с экспертной оценкой, сделанной на основе модели.
Отправной точкой для реализации проекта был директивный срок, определенный Заказчиком. При оптимизации сроков выполнения работ, было важно строго соблюдать технологию строительства и в то же время эффективно использовать имеющиеся ресурсы. Для этого НЛМК-Инжиниринг и Айбим помог подготовить 4D/5D-модель, учитывающую график перемещения мостовых кранов, спец. техники, рабочих бригад и подразделений подрядчиков. И уже после этого совместная команда приступила к работе с подрядными организациями - производителями работ по каждому виду рабочих процессов, выполняемых на строительной площадке.
Всего на площадке необходимо было спланировать движение около 20 единиц техники. Это краны, для каждого из которых создавали собственный ППРк, автодорожная техника для транспортировки элементов укрупнительной сборки, бетононасосы, самосвалы, бульдозеры и экскаваторы.
После того как посуточный план-график был создан и смоделирован в формате 4D/5D-модели, эксперты НЛМК и Айбим обнаружили ряд неточностей в организации работ, а разработка компенсирующих мероприятий позволила определить резерв уже на этапе планирования.
Андрей Андреев, Айбим: «Например, одна из возможностей для сокращения планового срока строительства, которую мы выявили с помощью 4D/5D-модели, была связана со сроком набора технологической прочности бетона в основании фундамента. По нормативам бетон достигает нужной кондиции через 28 суток после заливки, после этого на него можно устанавливать железобетонные и металлические опоры. При составлении план-графика использовались базовые нормативы, однако, на практике специалисты технического надзора широко применяют лабораторные исследования бетона и на основе этих исследований принимают решения о готовности бетона к приему нагрузки. Мы знали, что на нашем объекте бетон наберет необходимую технологическую прочность раньше, чем через 28 дней. Доказав это путем исследований, и приемкой строительным контролем, мы сможем перейти на следующую стадию раньше, в результате на стадии строительства так оно и получилось».
Также проектная группа обнаружила в процессе предварительного анализа ряд пространственных коллизий, которые могли бы задержать процесс строительства. Одна из этих коллизий была связана с неверной очередностью монтажа опорных металлоконструкций и 12-метрового воздуховода горячего дутья, состоящего из двух 6-метровых трубопроводов. Детализация тайминга монтажа и моделирование в формате 4D/5D показали, что опускать и монтировать воздуховод можно только после того, как опорные металлоконструкции будут собраны.
Дмитрий Доробин, НЛМК: «Предварительное планирование — один из этапов, на котором проявили себя преимущества программных средств по 4D/5D-моделированию, выбранных нами для реализации проекта. 4D/5D-модель позволяет смоделировать путь каждого отдельного механизма внутри информационной модели, синхронизировать передвижение нескольких механизмов и ресурсов. Одна из важных задач, которую мы решили с помощью инструментов моделирования — монтаж элемента укрупнительной сборки весом в 50 тонн на высоте 40 метров. 4D/5D-моделирование помогло выбрать время для монтажа с учетом технологических перерывов, подобрать оптимальную платформу для погрузки и время подачи платформы в зону захвата крана, спланировать подъем этой конструкции, с учетом требований по безопасности и определения опасных зон. Наглядность, которую дает 4D/5D-моделирование, позволила нам решить столь сложную задачу максимально эффективно».
Впоследствии планирование на основе 3D/4D/5D-инструментов доказало свою эффективность и на других проектах НЛМК — например, на проекте реконструкции машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ-9), где оно применялось не только для планирования СМР, но и во время строительных работ.
От планирования к сопровождению СМР
С переходом проекта МНЛЗ-9 в фазу строительства проектная команда в ежедневном режиме анализировала ход работ, а также участвовала в совещаниях с руководителями всех служб, представителями заказчика и генподрядчика. На этой стадии тайминг проекта удавалось оптимизировать, путем кропотливой работы с каждым подрядчиком и детализации его работ.
В зоне ежедневного контроля экспертов находилось более 3 тыс. строительно-монтажных работ, выполняемых в плановом периоде, отражающих положение дел на объекте, программа показывала, по каким работам идет отставание от графика и на основе актуальных, фактических данных, актуализировался и корректировался, весь тайминг проекта.
В случае отставания от графика команда проекта предлагала варианты компенсирующих мероприятий, после их согласования выдавала перечень работ на ближайший день и на две недели вперед.
В рамках ежедневного планирования проводился расчет трудовых ресурсов. Программа Synchro Pro позволяет оценить, достаточно ли на объекте персонала, чтобы выполнить запланированный объем работ и своевременно принять нужные управленческие решения, например, организовать работу в две или в три смены.
Важной частью текущего планирования стали ежедневные рабочие совещания, с участием руководителей штабов строительства, подрядных организаций, в ходе которых участники использовали 4D/5D-модель, получали актуальные краткосрочные планы для формирования недельно-суточных заданий для своих бригад.
Андрей Андреев, Айбим. «Ранее, на таких рабочих совещаниях, каждый подрядчик раскладывал альбомы чертежей по своим разделам РД, после чего участники встречи пытались совместить свои проекты, конструкции и системы, для планирования производства и совмещения работ. Применение 4D/5D-модели принципиальным образом изменило подход к работе, сделав совещания более короткими и продуктивными. В 4D/5D-модели детально рассматривался каждый элемент конструкции, трубопровод, фланец, заглушка, было возможно наглядно разобрать, как и на каком этапе монтируется каждый узел, в т. ч. учитывались сроки их поставки на площадку. Уже к середине проекта участники рабочей группы стали приходить на совещания без томов бумажных проектов и распечаток. Для нас это стало отличным показателем».
В ходе исполнения проектов объединенная команда НЛМК и НЛМК-Инжиниринг, в сотрудничестве со специалистами Айбим, применила полный цикл технологии BIM. Результатом внедрения стали цифровой двойник будущего агрегата и процесса строительства, новые методики и регламенты работы и технологии, которыми НЛМК будет пользоваться в дальнейшем для минимизации проектных ошибок, оптимизации состава и графика строительно-монтажных работ уже на этапе их предварительного планирования.
Дмитрий Доробин, НЛМК: «По результатам пилотных проектов, решения по внедрению современных, цифровых BIM-технологий, реализованные командой НЛМК и Айбим, подтвердили свою эффективность на выполненных проектах. Группа НЛМК планирует использовать данный опыт и на других значимых объектах комбината».
Андрей Андреев, Айбим: «Систему визуального планирования оценили не только специалисты НЛМК, но и подрядные организации, вовлеченные в пилотные проекты, которые уже приняли требования Заказчика, оценили возможности эффективного, цифрового управления и планирования строительства. Многие из них уже приняли решение о внедрении 4D/5D-моделирования».
