BULLETIN 2|
2013
Platforma 3DEXPERIENCE společnosti Dassault Systèmes – inovativní projektování, které pomůže postavit Temelín Dceřiná společnost ruské státní korporace Rosatom JSC NIAEP a společnost Dassault Systèmes vytvořily první 3D digitální model řízení jaderné elektrárny V říjnu 2012 byla dokončena první etapa strategického partnerství společností NIAEP – ASE a společnost Dassault Systèmes, tvůrce technologie 3DEXPERIENCE, světové jedničky v oblasti programového vybavení 3D projektování, 3D digitální simulace a technologie řízení produktů během celé jejich životnosti (PLM).
O Dassault Systèmes Dassault Systèmes – 3D Experince Company – poskytuje firmám i jednotlivcům virtuální vizi projektů pro udržitelnou inovaci. Její špičková řešení mění způsob, jímž jsou navrhovány, vyráběny a podporovány nové výrobky. Portfolio nástrojů pro spolupráci, jež společnost nabízí, podporuje sociální inovaci a rozšiřuje možnosti, kterými může virtuální svět zlepšovat svět reálný. Společnost má přes 150 000 klientů ve více než 140 zemích světa a ve všech průmyslových odvětvích. Produkty: CATIA, SOLIDWORKS, SIMULIA, DELMIA, ENOVIA, GEOVIA, EXALEAD, NETVIBES, 3DSWYM a 3DVIA jsou registrované značky Dassault Systèmes a jejich dceřiných společností v USA a dalších zemích. www.3DS.com
O NIAEP – ASE Společnost NIAEP – ASE (JSC Nižněnovgorodská Inženýringová společnost ATOMENERGOPROJEKT a JSC ATOMSTROYEXPORT) byla a sloučena v březnu 2012 rozhodnutím státní korporace Rosatom.
S použitím integrovaných systémů CATIA, ENOVIA a DELMIA platformy 3DEXPERIENCE, společnost NIAEP vypracovala technologii zvanou „Multi-D“. Tato technologie umožňuje podrobně modelovat stavebně-montážní procesy s použitím informačního 3D modelu objektu. Díky tomu se značně zkracuje doba výstavby, klesají náklady, práce se stává efektivnější, zvy-
Z OBSAHU: Platforma 3DEXPERIENCE společnosti Dassault Systèmes - inovativní projektování, které pomůže postavit Temelín Výstavba velkých průmyslových objektů s pomocí 3DEXPERIENCE
str. 1 str. 3
Sloučená společnost má síť kanceláří, které řídí stavební projekty. Součástí této sítě jsou Projekční institut v Nižném Novgorodu, tři kanceláře pro řízení výstavby jaderných elektráren (Nižnij Novgorod, Moskva, Petrohrad), reprezentativní zastoupení v 10 evropských a asijských zemích, kde jsou projekty implementovány nebo plánovány (Bulharsko, Maďarsko, Vietnam, Írán, Indie, Čína, Turecko, Česká republika, Slovensko a Ukrajina). Společnost zaměstnává přes 4 000 zaměstnanců, dalších 7 000 jich pracuje pro dceřiné firmy. Seznam implementovaných projektů obsahuje 20 jaderných elektráren postavených v Rusku a zahraničí.
Jednotlivé strany kompasu Dassault Systèmes představují aspekty strategie založené na platformě 3DEXPERIENCE: sociální inovaci, vyhledávání, simulaci, 3D navrhování a přístup v reálném čase.
šuje se kvalita a bezpečnost jaderných elektráren budovaných a projektovaných společností NIAEP. „Na základě unikátní platformy společnosti Dassault Systèmes jsme vypracovali řešení, které poprvé dovoluje sjednotit technologickou, projekční a stavební část v jednotný informační model jaderné elektrárny,“ řekl Valerij Limarenko, ředitel společnosti NIAEP. „Dosud neexistoval informační systém, který by dokázal propojit práci projektantů, stavebních inženýrů a odborníků na jaderné technologie. Teď, když máme k dispozici platformu 3DEXPERIENCE, získali jsme jednotné prostředí pro spolupráci a výměnu informací. Digitální 3D mode-
Energobloky projektované a budované společností NIAEP – ASE: Rostovská JE (3. a 4. blok), Baltická JE (1. a 2. blok), Kurská JE (1. a 2. blok), Nižegorodská JE (1. a 2. blok), čínská JE Tianwan (3. a 4. blok), íránská JE Bushehr (1. blok), turecká JE Akkuyu (1. až 4. blok), Běloruská JE (1. a 2. blok), indická JE Kudankulam (1. a 2. blok) a vietnamská JE Ninh Thuan (1. a 2. blok). www.NIAEP.ru
ly, vytvořené na bázi CATIA, dovolí v budoucnu automatizovat přípravu pracovní dokumentace a bude sloužit jako podklad pro proces optimalizace budování Multi-D.“ NIAEP je první společností, která vytvořila systém řízení životním cyklem jaderné elektrárny. Tento model má komplexní charakter, zahrnuje integrované řízení projektování, zejména se počítá s vytvořením a úpravami 3D modelu a řízením výstavby, polním inžinýringem, řízením nákupů a dodávek, spuštěním elektrárny, jejím provozem a ukončením provozu. NIAEP využije novou platformu pro projekt jaderné elektrárny na bázi typizovaného energobloku VVER-TOI.
NIAEP: 3DEXPERIENCE Platform for EPC Transformation Integrated Virtual Model Engineering Quality Construction multi-D Optimization
EPCO Integration & Lifecycle
• CATIA Digital Mockup, xPlant (ISO 15926) • 2D Documentation publication • MultiD data preparation
Digital Construction Optimization • Validation of complex construction operations in Multi-D environment (4D + = 3D + time + resources etc…)
Collaboration & Knowledge • Authoring tools integration • Change management • Sourcing and procurement
NIAEP : 3DEXPERIENCE Platform for EPC Transformation Bulletin Českého jaderného fóra 2/2013, s. 2.
„Je to nádherný pocit, sledovat jak inovativně myslící inženýři spojují svou představivost s naší platformou 3DEXPERIENCE a tvoří nové věci. Perspektivní, zaměřený na budoucnost přístup vedení NIAEP jasně dokládá, že i v těch nejsložitějších odvětvích, jakým beze sporu je jaderná energetika, je potřebné a možné vytyčovat strategii dalšího rozvoje společnosti,“ uvedla Monica Menghini, výkonná místopředsedkyně společnosti Dassault Systèmes. „Strategie NIAEP zaměřena stát se světovým lídrem
ve výstavbě jaderných elektráren ve spojení s naším cílevědomým úsilím umožnily společnosti Dassault Systèmes vytvořit naprosto novou, revoluční platformu zvanou ‚Optimalizovaná výstavba elektrárny‘. Díky ní energetické společnosti dokáží ušetřit prostředky, zkrátit čas od zahájení výstavby do první zavážky paliva či zahájení provozu a zvýšit návratnost investic“. Zdroj : NIAEP, říjen 2012
■
Výstavba velkých průmyslových objektů s pomocí 3DEXPERIENCE „IF WE validate, describe and trace construction on a virtual clone of the plant construction, could we deliver in time and in budget?“ Při výstavbě velkých průmyslových objektů často dochází ke konstrukčním defektům a projekčním chybám, což má za následek překročení plánované doby výstavby a rozpočtu. Nejčastější jsou následující problémy: ■
Nedostačující kvalita návrhu Přestože se dnes elektrárny navrhují zpravidla ve 3D, probíhají konstrukční procesy na základě stohů 2D výkresů a dokumentace. Výkresy jsou nezřídka těžko k přečtení a dvojznačné, protože jde o 2D pohledy bez perspektivy. Jsou navíc často neúplné, protože zdrojový 3D návrh, z něhož byly vytvořeny, neobsahuje řadu detailů, které v něm nejsou popsány. Tyto detaily jsou považovány za standardní a má se za to, že jsou známé všem. Někdy jsou definované v dokumentech jako jsou stavební normy dané země nebo firemní manuály a standardizované postupy. Tyto dokumenty mohou například stanovovat způsob výstavby betonových zdí (jejich šířku, přesné složení materiálů, výstuhy ap.).
■
Chyby v návrhu Nejčastěji se v návrhu vyskytují chyby zapříčiněné nedostatečnou interdisciplinární komunikací. Klasickým příkladem jsou například chybějící otvory ve zdech pro potrubí. To může vést k zbytečnému zdržení stavby a vyžádat si neplánované náklady. Navzdory tomu, že elektrárny se navrhují převážně ve 3D, některé části, jako návrh budovy nebo potrubí, nemusí být do 3D návrhu integrované, protože softwarový nástroj toho není schopen. K chybě může také dojít kvůli zkreslení nebo chybě ve 2D výkresech.
■
Nenavazující stavební a konstrukční kroky Postup výstavby není často v dokumentaci definován a je ponechán zcela na zhotoviteli. Standardní projektové řízení neklade důraz na detailní plánování aktivit, činností a kroků, které jsou tradičně odpovědností zhotovitele. U vysoce komplexních projektů jakým je například výstavba jaderné
elektrárny, ale musí některé operace proběhnout v určitém předem známém sledu, buď jsou závislé na dodávkách subdodavatelů, nebo vyžadují speciální vybavení. V důsledku toho se montáž nepodaří vždy napoprvé, často dochází i k několikanásobným zpožděním oproti původnímu plánu. V nejhorším případě může dokonce dojít k poškození zařízení. Podle odborných publikací a iniciativ zabývajících se metodologií stavebních projektů jsou pro úspěšný projekt a zvýšení stavební produktivity klíčové tyto faktory: ■ Lepší komunikace mezi všemi aktéry ■ Strategie zaměřená na výstavbu už v rámci fáze projektování ■ Plánované sekvence výstavby, které berou v potaz vzájemné souvstažnosti jednotlivých kroků ■ Větší zapojení zhotovitelů a dodavatelů už do fáze plánování a návrhu ■ Detailní instrukce a dokumentace, které upřesní harmonogram, jak má stavba probíhat ■ Integrace organizační struktury a struktury pracovních úkonů ■ Souběžný návrh produktu (v našem případě elektrárny) a procesu jeho dodání ■ Náhled dodavatelského toku a provázanosti stavebních dílů a součástek
Interdisciplinární kontrola návrhu. Kolize mezi potrubní a stavební částí.
Bulletin Českého jaderného fóra 2/2013, s. 3.
Simulace výstavby v prostředi DELMIA.
Celkový průběh projektu je důležitější než snížení nákladů nebo zrychlení provedení jednotlivé činnosti nebo části projektu.
vyvíjí a systém tak musí nabídnout vhodné verzování a notifikační systém, které zajistí, že dokument je ve správné a platné konfiguraci.
V případě komplexních stavebních projektů je využití digitálních virtuálních nástrojů pro řadu zmíněných faktorů nezbytné.
PLM systém sice obsahuje přesné informace, ale nezajistí, že jim pracovníci porozumí, pokud tyto informace nejsou sdíleny srozumitelným způsobem. Moderní 3D instruktážní software (na bázi řešení Dassault Systèmes 3DVIA) umožňuje mnohem snazší osvojení instruktážních kroků prostřednictvím animací. Pracovníci si také mohou důkladně osvojit složité úkony před jejich provedením, příkladem je třeba montáž reaktoru. Interaktivní 3D instrukce navíc minimalizují nutnost textových vysvětlivek.
■
Páteří projektu je PLM systém Spolupráce a sdílení informací mezi účastníky projektu vyžaduje především společný systém pro řízení a provádění projektu. Ten je přístupný všem aktérům a umožňuje zároveň řídit přístupová práva podle jejich role nebo příslušnosti k organizaci. PLM systém (Product Lifecycle Management – řízení životního cyklu výrobku) integruje tři základní osy informací: objem prací (skladba prací), zdroje (lidé a organizace) a fyzické produkty (stavebně montážní struktura objektu). Výstavba elektrárny představuje převážnou část nákladů na projekt, proto by zhotovitelé mít velmi přesné informace o projektu už během jeho plánování a návrhu. PLM systém je „jednotným zdrojem pravdy“ pro všechny strany. Daný dokument, součástka či krok tak nejsou kopírované ale provázené napříč systémem. Dokument se
Analýza a simulace dosahu jeřábu při montáži zařízení v prostředí DELMIA V6.
Bulletin Českého jaderného fóra 2/2013, s. 4.
Před samotnou přípravou dokumentace je nutné souběžně s navrhovacím procesem stanovit, jak postupovat. Postup by měl být určený ještě před tím, než je návrh v příliš pokročilé fázi, takže potíže při sestavování nezpůsobí zpoždění a s tím spojené finanční ztráty.
■ ■ ■
Omezení instalačních chyb díky virtuální simulaci komplexních operací včetně materiálních a lidských zdrojů Zvýšená přesnost a rychlost plánování díky automatizaci a kontrole procesů Zaznamenání know-how (databáze, časové standardy a optimalizované operační sekvence) Efektivní nástroje pro školení zaměstnanců a řízení stavebních procesů pomocí 3D nástrojů
Virtuální instalace je validována ve 3D systému, který umožňuje ■ simulovat pohyby stavebních dílů a součástek, užití kinematických nástrojů i simulaci činností pracovníků. 3D nástroje umožňuje identifikovat případné nesrovnalosti a předejít chybám či kolizím. S jeho pomocí je také možné naplánovat „Moderní softwarové nástroje mají velký potenciál posloupnost jednotlivých stavebních úkonů, takže zefektivnit řízení energetických projektů a zároveň není nutná demontáž kvůli je učinit transparentnější.“ následujícím krokům. Významný potenciál pro zefektivnění výstavby elektráren má omezení čekací doby na materiály, vybavení a nasazování týmů. I v tomto případě může pomoci PLM systém s kolaborativním plánem. Simulace skladovacích kapacit umožňuje odhalit kapacitní omezení.
Multi-D: za hranice třetí dimenze Plná integrace PLM a 3D systémů je ve společnosti NIAEP známá jako Multi-D systém. Multi-D je technologie vyvinutá za použití 3DEXPERIENCE platformy Dassault Systèmes a využívá řešení CATIA, ENOVIA a DELMIA. Ke třem výše zmíněným osám přidává další dimenze, například náklady a časovou osu. Společnost NIAEP je první firmou na světě, jež vytvořila unifikovaný model řízení jaderné elektrárny. Ten umožňuje vytváření a úpravy 3D modelu, řízení výstavby, polní inženýring, řízení nákupu a dodávek, uvedení do provozu a odstavení. NIAEP využívá platformu pro vývoj jaderné elektrárny s energoblokem VVER-TOI (typizovaný optimalizovaný a informatizovaný energetický blok velkého výkonu na základě VVER). Multi-D poskytuje: ■ Unifikované vývojové informační prostředí pro konstruktéry, inženýry a manažery všech úrovní ■ Snížení času výstavby díky detailnímu plánování, vývoji a optimalizaci operačních sekvencí, které berou v potaz jednotlivé disciplíny, detailní simulace jednotlivých kroků a vyvážení zdrojů
Procesní plánování výstavby pomocí Multi-D se výrazně liší od tradičního kalendářového a síťového plánování. Výchází totiž z předpokladu, že výstavba komplexních energetických investičních celků, jako jsou jaderné elektrárny, vyžaduje detailní multidimenzionální studie včetně virtuálních simulací. Výsledkem je úspora času a nákladů při výstavbě, lepší efektivita práce, stejně jako vyšší kvalita a bezpečnost takto navrhovaných elektráren. Zdroj: Complex and large Plant construction excellence with 3DEXPERIENCE, zkrácená verze prezentace, NIAEP club 3D, Innovative Engineering Design, No. 5, 2012 Alexander Troppi Consultant Energy Industry, Dassault Systèmes Anton Goldovsky PLM Consultant, Dassault Systèmes Tomáš Ivančík Business Development Executive, Dassault Systèmes ČR
Přehled P ř hl d h harmonogramu příprav ří iinženýngu ž ý a rozpad d na Ganttův G ttů ů d diagram i ((Gantt G tt chart) h t)) v systému té ENOVIA V6.
Vydává České jaderné fórum, Praha | ISSN 1213-4554 | E-mail: offi
[email protected] Bulletin Českého jaderného fóra 2/2013, s. 5.
■
