Творчество и современность

В рамках профориентационных мероприятий, 07 февраля 2020 года состоялся круглый стол «Современные информационные технологии в строительстве и нефтегазовом секторе Российской Федерации». Организатором мероприятия выступил Технический нефтегазовый институт «Сахалинский государственный университет» (далее – ТНИ СахГУ) при поддержке мэрии и департамента образования города Южно-Сахалинск. Всего в мероприятии приняло участие 150 участников, среди которых были школьники старших классов, студенты Политехнического колледжа СахГУ и студенты ТНИ СахГУ. Было заслушано 7 докладов по тематике круглого стола.

Круглый стол открыл с приветственным словом директор ТНИ СахГУ К.Б. Строкин, отметивший возможность для потенциальных абитуриентов получить новые знания, познакомиться с направлениями подготовки и ведущими преподавателями ТНИ СахГУ.

Ахмед Аль Абси, академический декан, Директор центра академического сотрудничества университета КёнгДонг – Глобал Кампус, выступил с докладом на тему «Применение Big Data технологий в различных отраслях: роль информационной аналитики в принятии решений». В настоящее время значительно выросли необходимые требования к вычислительной мощности для обработки огромного количества данных. Для интенсивных вычислений применяется параллельный подход «Big Data», позволяющий обрабатывать большой объем данных. Непрерывно создаваемая информация, поступающая практически ото всех областей науки и наукоемкого производства, привела к возникновению такого явления как «Big Data». Широкомасштабный объем информации включают в себя не только постоянно растущий набор данных всемирной сети Интернета, но и быстрый сбор данных, полученных с помощью машин нового поколения таких, как аппараты для ДНК секвенирования, а также данных сгенерированных избыточным количеством датчиков, и многое другое [1].

Научные открытия все чаще будут опираться на вычислительную мощность и ее возможности. Ученые и специалисты, работающие в технологическом секторе, в частности в строительстве и нефтегазовой отрасли, как никогда полагаются на крупномасштабный сбор данных, их анализ и прогнозирование, позволяющие выявить ценную информацию и принять наиболее эффективные решения. В то время как пользователи грезят о большей вычислительной мощности и простоте хранения большего объема информационных данных, проблемы предварительной обработки, обработка и анализ полученных масштабных данных являются наиболее сложными и актуальными. «Big Data» может повысить внутреннюю эффективность и производительность практически любого бизнеса, поскольку эти технологии могут быть использованы на компьютере обычной конфигурации с открытым исходным кодом, что позволяет предприятиям действовать более гибко и оперативно.

К.Б. Строкин, директор ТНИ СахГУ, профессор кафедры строительства, продолжил с докладом «Building Information Modeling (BIM) технологии в строительстве». Информационное моделирование здания (BIM) – это комплекс мероприятий и работ по управлению жизненным циклом здания, начиная от проекта и заканчивая демонтажем. BIM технологии охватывают проектирование, строительство, эксплуатацию, ремонт здания или иного сооружения [2]. Большой интерес и практическую пользу представляют разрабатываемые приложения виртуального проектирования для архитекторов и инженеров строителей, такие как Autodesk Revit, Archicad, Tekla Structures, Tekla BIMsigh, MagiCAD, AutoCAD Civil 3D, Allplan, Graphisoft, BIM – сервер, Renga Architecture и другие.

Используя технологии виртуальной реальности, архитекторы и конструкторы могут проектировать, строить и испытывать свой объект в виртуальной среде без создания его бумажных изображений и физических макетов в определенном масштабе или дорогостоящих моделей в полную величину, как это принято в традиционном проектировании. Использование виртуальных BIM – моделей, содержащих все собранные и обработанные данные, касающиеся геометрии здания, функции, конструкции, материалах, технического обслуживания, технологических, экономических, эксплуатационных характеристиках объекта и многого другого, дает проектировщику реальную возможность опробовать различные варианты, детально их проанализировать и выбрать самый оптимальный еще до начала строительных работ.

Д.Д. Син, заведующий кафедрой строительства ТНИ СахГУ, выступила с презентацией «Параметрическое проектирование. Создание цифрового небоскреба в глобальной информационной системе». Параметрическое, или алгоритмическое, проектирование является отличной платформой для поиска форм при разработке зданий, выходящих за рамки простых форм и конструктивных решений. Системы автоматизированного проектирования, позволяют контролировать, вносить изменения и ограничения в параметры объекта, а также соотношения между ними посредством связи переменных и учитывать рациональные изменения в качестве ответной реакции на перемены в разных частях проекта [3,4].

Примером внедрения такого подхода может служить проектное предложение «Информационный небоскреб: устойчивый информационный центр в Исландии» [5]. Авторы данного проекта итальянские архитекторы В. Меркури, М. Мерлетти, предлагают решение проблемы хранения и обработки создаваемой каждодневной информации путем создания экологически чистого центра данных. Месторасположение центра в Исландии является стратегическим, в связи с возможностью использования экологически чистой энергии возобновляемых источников (гидро- и геотермальной энергии), а близость к полярному кругу позволяет использовать холод и свежий морской бриз для охлаждения серверов, избегая затрат на традиционную систему охлаждения. Параметризм помог запроектировать Информационный небоскреб в виде «живой», непрерывно эволюционирующей системы, где также как в материнской плате, компоненты заменяются и обновляются. Фасад башни адаптируется и постоянно развивается, с увеличением количества элементов оборудования изменяется их плотность и положение, что позволяет свободно менять и увеличивать высоту башни. Параметрическая архитектура набирает темпы, а типология архитектуры пополняется новыми видами архитектурных объектов, являющихся научно-информационными знаменателями эпохи.

В.Д. Малюк, доцент кафедры строительства ТНИ СахГУ, сделал доклад на тему «Строительство на острове Сахалин. Взгляд сквозь время». Строительство - одна из важнейших отраслей народного хозяйства, самостоятельная отрасль национальной экономики, основная роль которой заключается в создании условий для поступательного развития всей экономики страны. Стратегией развития строительной отрасли до 2030 года намечено осуществить переход на качественно новый уровень. К главным задачам Стратегии 2030 относится создание системы управления стоимостью строительства на всех этапах жизненного цикла объекта с использованием технологий информационного моделирования и сочетания статистических и расчетных методов формирования сметных нормативов.

Развитие системы управления жизненным циклом объектов капитального строительства с использованием технологий информационного моделирования обусловлено необходимостью комплексной оценки эффективности инвестиций с учетом затрат на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства. Обладая подобным инструментарием, проектная организация будет способна при вариативном проектировании объектов капитального строительства и выборе наиболее оптимального проектного решения руководствоваться не только стоимостью непосредственно строительства объекта, но и долгосрочными прогнозируемыми затратами на его эксплуатацию, ликвидацию и последующую рекультивацию территории строительства.

Создание математических моделей без изучения опыта строительства в различных природно-климатических условиях невозможно, поскольку это позволяет объективно характеризовать такой важный параметр объекта как долговечность. Определение реального срока службы (или долговечности) позволяет иметь очень важную информацию для расчета эффективности эксплуатации объекта - самого продолжительного и затратного периода в жизненном цикле зданий и сооружений.

Для Сахалинской области строительная отрасль определяла в прошлом, определяет в настоящее время и будет определять, безусловно, в будущем решающую роль в развитии экономики. Отличительная особенность строительства на острове Сахалин - это 100 –летний опыт строительства в сложных и суровых природно-климатическими условиях Дальнего Востока. На Сахалине явно прослеживаются три технологических периода строительства, которые имеют свои существенные особенности. Первый период с 1915 по 1945 год связан с бурным строительством на юге острова транспортной инфраструктуры железной дороги, морских портов и порт-ковшей, строительством бумажных комбинатов и гражданских объектов. Большой объем строительства вызвал необходимость развития собственной базы строительных материалов: цементного завода, кирпичных заводов. Многие из построенных сооружений эксплуатируются в настоящее время, например, причальные сооружения в порту город Корсаков. Второй период с 1945 по 1990 год, характеризуется бурным строительством гражданских, общественных и промышленных зданий. Для этих целей были построены домостроительные комбинаты и заводы сборного железобетона. Это позволило существенно снизить напряженность в жилье и создать основу для развития и обустройства городов на Сахалине. Третий период начинается с 2000-ых годов, который связан с освоением шельфовых нефтегазовых проектов на Сахалине. Этот период характеризуется тем, что в Россию через сахалинские проекты впервые вошли передовые технологии, для внедрения которых потребовалось строительство многих технически сложных объектов, например, завод по производству сжиженного природного газа (СПГ) и терминал отгрузки нефти (ТОН) в поселке Пригородное Корсаковского района.

Сейчас в области строится много сложных инженерных объектов: новое здание аэропорта «Южно-Сахалинск», канатных дорог на «Горном воздухе», а планируются еще более сложные. В правительстве региона намерены реализовать 10 масштабных инвестиционных проектов в сырьевой и несырьевой сферах для того, чтобы сделать Сахалин точкой разворота Севморпути. Поэтому нужно учиться строить эти объекты, сдавать их своевременно и обеспечивать требуемое качество в соответствии с установленными сроками эксплуатации.

Д.Г. Новиков, старший преподаватель кафедры геологии и нефтегазового дела ТНИ СахГУ, продолжил с докладом «Системы автоматизированного сбора и анализа рабочих параметров штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ)». В настоящее время, в России и мире, по разным оценкам количество скважин, эксплуатируемых ШСНУ, составляет 70-80% от общего числа добывающих скважин. У российских нефтяников, достаточно опыта эксплуатации такого рода установок, однако, современные тенденции в автоматизации систем управления позволяют по-новому посмотреть на этот, довольно традиционный способ эксплуатации скважин.

Несмотря на большое число скважин, эксплуатируемых ШСНУ их суммарная добыча составляет менее 20%. Зачастую ШСНУ используется на последних стадиях разработки месторождений, и следовательно применяется на малодебитном фонде скважин. И, как правило, эти скважины несколько «обделены» вниманием со стороны промысловых служб. То есть, при отказе ШСНУ, этот факт, можно косвенно выявить по балансу суточной добычи, а после локализировать путём замерных установок. Таким образом, время установления неработающей скважины может занять несколько суток.

Ситуацию с отказом оборудования ШСНУ, как правило, решают, путём проведения планово-предупредительных ремонтов, связанных с привлечением операторов по добыче нефти для периодического осмотра, и текущего обслуживания наземной части ШСНУ. Реальная ситуация показывает, что в виду определенных обстоятельств (перегруз операторов, «человеческий фактор» и т.п.), наземное оборудование регулярно отказывает, и добыча нефти на данной скважине прекращается.

Указанные проблемы могут решить системы автоматизированного сбора и анализа рабочих параметров ШСНУ, с целью предотвращения аварийных отказов, и корректировки сроков обслуживания оборудования наземной части. На данный момент, имеются разработки подобных систем, а некоторые их виды, уже внедрены в производство. Однако, стоимость этих систем, зачастую довольно высока, что не позволяет их использовать для контроля малодебитных скважин. В настоящее время, на базе ТНИ СахГУ, ведутся работы по проектированию описанной системы, стоимость которой, позволит использовать её, даже на скважинах, суточный дебит которых, по нефти составляет менее 1 т/сут. В условиях постоянного удешевления электронных компонентов, создание такой системы и внедрение её в массовое производство очевидно.

В.А. Прилукова – студентка 4 курса кафедры Геологии и нефтегазового дела ТНИ СахГУ сделала доклад «ГИС - технологии в науке и производстве». Геоинформационная система (географическая информационная система, ГИС) - это компьютерная система для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных, связанная с информацией о позиции объектов на поверхности Земли [6]. С помощью технологии ГИС можно предотвращать экологические катастрофы. Например, проанализировав месторасположение фабрик, вызывающих загрязнение, участки, чувствительные к загрязнению, такие как водно-болотные угодья и реки на цифровой карте местности пользователь ГИС может определить, где водные ресурсы подвергаются наибольшему риску.

А.А. Дорогая - студентка 2 курса кафедры строительства ТНИ СахГУ выступила с докладом «Возможности программы AutoCAD в проектировании зданий и сооружений». Computer Aided Design (CAD) или система автоматизации проектных работ (САПР) стала незаменима для архитекторов и инженеров-проектировщиков во всем мире. Почти невозможно представить проект без использования данного программного пакета. В частности программа AutoCAD, изучаемая студентами ТНИ СахГУ на 2 курсе, имеет много преимуществ по сравнению с традиционным черчением и рисованием, таких как скорость и точность проектной документации, повышенная скорость обмена информацией между проектировщиками, способствующая командной работе и сотрудничеству [7].

Таким образом, участники круглого стола обменялись мнениями о проблемах в сфере современных информационных технологиях в строительстве и нефтегазовом секторе Российской Федерации, заслушали доклады по данной тематике и единодушно заявили о стремительном развитии высоких технологий и их влиянии на различные сферы жизни. По итогам заслушанных докладов и последующего обмена мнениями, рабочая группа из состава организаторов круглого стола определила:

1. Аналитика Big Data позволяет пользователям проанализировать полученный сбор данных с целью выявления новых возможностей и принятия оптимального решения в различных областях, таких как производство, добыча природных ресурсов, строительство, транспорт и многих других.

2. В строительной сфере Big Data используется уже на стадии виртуального вариантного проектирования и при надлежащем сборе данных применяется в разработке виртуальных упорядоченных BIM–моделей. Тем самым процесс проектирования значительно облегчается и позволяет участникам проектного процесса не только составить полное представление об объекте (3D BIM), но и наиболее эффективно спланировать процесс его строительства (4D BIM), определить стоимостные и количественные показатели (5D BIM), ввести систему мониторинга и эксплуатации здания (6D BIM).

3. Благодаря стремительному внедрению новых технологий и программного обеспечения стало возможно развития параметрического проектирования способного учитывать большое количество данных, ограничений и за короткое время «проиграть» различные сценарии с помощью изменения параметров или геометрических соотношений. Параметрическая модель максимально учитывает многие факторы и генерирует проекты, опираясь на знания, которые в нее заложены. Параметрическое здание способно эволюционировать, подстраиваясь под внешние изменения и реагируя на новые условия.

4. Создание объективных BIM–моделей без учета суровых природно-климатических условий Дальнего Востока невозможно, поскольку это позволяет спрогнозировать долговечность и надежность объекта капитального строительства. Определение реального срока службы здания позволяет выполнить расчет стоимости его жизненного цикла, включающий затраты на эксплуатацию.

5. Современные автоматизированные системы управления позволяют осуществлять сбор и анализ эксплуатационных параметров ШСНУ с целью предотвращения аварийных сбоев и корректировки сроков технического обслуживания наземного оборудования. В связи с этим работы по проектированию автоматизированной системы управления, стоимость которой, позволит ее использование на малодебитном фонде скважин, ведущиеся на базе ТНИ СахГУ, являются наиболее актуальными.

6. ГИС-технологии имеют широкое применение почти во всех аспектах человеческой жизни. И даже могут способствовать в предотвращении экологических катастроф, путем анализа расположения предприятий, вызывающих загрязнении и районов, чувствительных к загрязнению на цифровой карте местности.

7. Неоспоримость практической значимости САПР в процессе проектирования, и в частности программы AutoCAD, и важности владения данным программным обеспечением для дальнейшего трудоустройства, мотивирует студентов к ее изучению.

Библиографический список

1. Al-Absi, A. A., Al-Sammarraie, N. A., Yafooz, W. M. S., and Kang, D.-K. Parallel Mapreduce: Maximizing Cloud Resource Utilization and Performance Improvement using Parallel Execution Strategies // BioMed Research International, 2018, № 7501042. URL: https://www.hindawi.com/journals/bmri/2018/7501042/

2. BIM. Building Information Modeling. URL: https://dmstr.ru/articles/bim/ (дата обращения: 02.04.2020)

3. Riekstins Arne. Advanced Modeling Techniques for Architectural Design Education. // Architecture and Urban Planning. 2017. № 13.1. URL: https://doi.org/10.1515/aup-2017-0015 (дата обращения: 02.04.2020)

4. Burry, M. Paramorph: Anti-accident methodologies. // Hypersurface architecture II, edited by S. Perella. Chichester: Wiley. 1999

5. Valeria M., Marco M. Data Skyscraper: Sustainable Data Center In Iceland. URL: http://www.evolo.us/data-skyscraper-sustainable-data-center-in-iceland/ (дата обращения: 02.04.2020)

6. GIS (Geographic Information System). URL: https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/geographic-information-system-gis/ (дата обращения: 02.04.2020)

7. Maina, J. CAD and BIM in architecture education: awareness, proficiency and advantages from the student perspective. // Gazi University Journal of Science Part B: Art Humanities Design and Planning. 2018 №6. URL: https://dergipark.org.tr/en/pub/gujsb/issue/42487/413590 (дата обращения: 02.04.2020)

ROUND TABLE «MODERN INFORMATION TECHNOLOGIES

IN CONSTRUCTION AND OIL & GAS SECTORS OF

THE RUSSIAN FEDERATION»

Al-ABSI A.A., PhD in IT, Professor

Kyungdong University- Global Campus, South Korea

Strokin K.B., Doctor of Economic Sciences, Professor

Sin D.D., PhD in Architecture, Associate Professor

Malyuk V.D., PhD in Engineering Sciences, Associate Professor

Novikov D.G., Senior lecturer

Sakhalin State University

Istratova E.E., PhD in Engineering Sciences, Associate Professor

Novosibirsk State Technical University

Abstract: Modern technology has a great impact on improving productivity, process efficiency and paved the way for innovation in various fields. Big Data Analytics has been applied in various fields such as production, mining natural resources, construction, transportation, and many others. Applying Big Data in such areas reflected in quality of decisions, create new growth opportunities, tracking defects in the manufacturing process, and testing new manufacturing processes. In construction field, the ultimate digital data that describe every aspect of the projects and support decision-making throughout a project cycle are integrated into a solid Building Information Modeling (BIM) program, allowing make a complete picture of the object and plan its entire life cycle. Parametric design technology is capable of computing large amounts of data and helps in designing buildings with complex geometry, that constantly developing and adapting to external changes. Applying technologies such as construction cost management systems, automated collection and analysis systems, Geographic Information Systems (GIS), and Computer-Aided Design (CAD) proved to provide competitive advantages and ensure long-term sustainability in their own fields.

Keywords: Big Data, BIM technologies, parametric design, construction on Sakhalin Island, automated systems, GIS technologies, CAD