Описаны преимущества использования цифрового моделирования на всех этапах жизненного цикла устройств железнодорожной инфраструктуры и подвижного состава

Цель настоящей статьи — представление концепции цифрового моделирования для тотальной цифровизации железнодорожного комплекса с учетом специфики его функционирования.


Внедрение технологий цифрового моделирования на железных дорогах
Возрастающая сложность строительных работ требует использования новых методов и современного оборудования, что делает традиционные процессы планирования более эффективными, а проекты — более «прозрачными». Используя метод BIM, можно повысить качество консалтинга, планирования и реализации услуг на протяжении всего жизненного цикла объекта, связанного с железнодорожной инфраструктурой. Информационное моделирование воспринимается заказчиком как
3D-модель для визуализации проекта и создания проектной документации. Портфель заказов на проекты с использованием BIM-технологий сводится главным образом к применению web‑3D-графики для нужд проектирования, строительства, ремонта и эксплуатации вокзалов и искусственных сооружений [12–14]. В подобной ситуации ключевым направлением развития железной дороги, способным обеспечить максимальный технико-экономический и социальный эффект на основе синергии отдельных структурных подразделений, может стать внедрение технологий цифрового моделирования. В основе таких технологий лежат трехмерная информационная модель объекта (трехмерная модель объекта с заданной степенью детализации) и совместная работа с информацией. Технология BIM была разработана для применения на этапе проектирования [11]. Современный BIM-подход основан на интегрированной системе геометрической информации, данных и документов в рамках единой информационной модели, которая может быть доступна всем членам проектной группы через общую среду данных. Благодаря коллективной базе данных легко определить информационные пробелы и конфликты, быстро принять необходимые меры. Первые работы по стандартизации BIM-технологии появились в начале первого десятилетия XXI века [15]. Сегодня набор регламентирующих документов в этой области — один из наиболее проработанных BIM-стандартов в мире. К примеру, британский проект стандарта для управления информацией на этапе капитального строительства с использованием информационного моделирования PAS1192–2:2013 определяет четыре «уровня зрелости» BIM (рис. 1): от уровня 0 до уровня 3, или соответственно от двухмерного черчения с использованием САПР до единой интегрированной системы полного цикла.
BIM-технологии не ограничиваются приложением в строительстве: гиганты транспортной отрасли обращают внимание на возможности грамотного использования современных информационных технологий. Например, известная фирма Boeing — один из крупнейших производителей авиационной, космической и военной техники, — в отсутствие нормативной базы и «правил игры» в области цифрового моделирования взялась за разработку цифрового проекта Boeing 777 на основе практик DВD
(digital product definition) и MBD (model based definition). В 1997 г. сотрудники компании приступили к разработке процессов для решения задач долговременного хранения, поиска и доступа к цифровому определению продукта [16]. Внутренний процесс был вскоре разработан и принят Комитетом по управлению сертификатами и сертификации самолетов Федерального управления гражданской авиации США (Federal Aviation Administration, FAA) — правительственного регулятора США, структурного подразделения Министер ства транспорта. В виде стандарта документ был завершен и выпущен под обозначением SAE ARP‑9034 в 2003 г. [17]. Фирма Boeing порекомендовала контрагентам работать в рамках предложенных стандартов. Такой подход изменил способ сотрудничества компании с ее зарубежными поставщиками, выпускавшими компоненты воздушного судна, позволил преобразовать взаимодействие подразделений Boeing, разбросанных по стране. Переход на электронные системы представления модели позволил компании покрыть спрос на авиационную технику, преодолев барьеры производственной системы, а также революционизировать способы разработки и поддержки самолетов, объединяя продукты с управлением жизненным циклом [18, 19]. В железнодорожной отрасли просматривается серьезное отставание по применению BIM-технологий в системах организации и управления движением поездов относительно других отраслей. Использование BIM в железнодорожном инфраструктурном секторе представляет собой относительно новый метод. Железнодорожная инфраструктура сложна. Применение BIM требует создания базы, охватывающей множество технологий и измерений, а также выработку единого стандарта взаимодействия и обмена информацией для контроля над трафиком и эксплуатацией железных дорог. Положение усугубляется скудным специализированным программным обеспечением для создания
BIM-моделей.

В отличие от информационного моделирования зданий, где программное обеспечение на основе BIM весьма распространено, подобные программы для проектирования железных дорог имеют ограниченный функционал, прежде всего в отсутствие библиотек объектов для некоторых сфер деятельности железной дороги. В концепции цифровой железной дороги к BIM-модели c точными данными о геометрических характеристиках модели и/или ее компонентов (3D) добавляются данные календарного планирования (4D), денежные затраты (5D), а также массив данных и аннотаций, должным образом структурированный и заполняющийся в процессе коллективной работы участников. Технологии, поддерживающие сбор и анализ больших объемов данных, могут оказаться чрезвычайно полезными в этом отношении. Решения, позволяющие заполнять массивы данных цифровой BIM-модели на этапе ее эксплуатации, могут быть основаны на технологии промышленного интернета вещей (Industrial Internet of Things) и баз данных систем технического диагностирования и мониторинга, диспетчерского контроля, автоматизированных систем управления ИВЦ ОАО «РЖД» и других информационных систем. Оснащение технологического оборудования многочисленными датчиками стало обычным явлением в промышленной индустрии [20]. Они используются главным образом для мониторинга стабильности технических процессов и параметров. Датчики, беспроводные технологии и технологии информационного моделирования необходимы для «умного» оборудования, связывая реальный мир и его «цифровую тень».