Помощь студентам в учебе
Концепция цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами
|
Введение…………………………………………………………………………...4
Глава 1. Обзор текущих научных разработок в области цифровизации процессов управления промышленными инвестиционно-строительными проектами 7
1.1 Цифровизация строительства на базе технологий BIM 7
1.2 Стандарты цифрового моделирования в управлении инвестиционно-строительными проектами: передовые мировые практики и российское регулирование 15
1.3 Перспективы синергии технологий BIM при комбинации с феноменом «интернета вещей» (IoT) и технологией анализа «больших данных» (Big Data) 23
Глава 2. Анализ применения концепции цифрового двойника: передовой зарубежный опыт и текущая российская практика 33
2.1 Методы исследования. 33
2.2 Становление технологии цифровых двойников через опыт иных отраслей (машиностроение, аэрокосмические аппараты). Адаптация принципов PML (Product Lifecycle Management) к управлению промышленными строительными объектами 41
2.3 Трансформация организационных установок и реинжиниринг бизнес-процессов участников инвестиционно-строительных проектов как условия эффективного применения цифровых двойников 48
2.4 Проблемы реализации концепции цифрового двойника в российской действительности в контексте перехода к четвертой промышленной революции и экономическая целесообразность инвестиций в переход к управлению проектами на базе цифрового двойника 53
Глава 3. Оптимизация управления промышленными инвестиционно- строительными проектами с применением концепции цифрового двойника..61
3.1 Принципы экономическая эффективность концепции цифрового двойника 61
3.2 Идентификация и расчет экономического эффекта от практического применения концепции цифрового двойника 61
3.3 Рекомендации по расширению российского законодательства в области цифрового моделирования и цифровых подходах к управлению жизненным циклом объектов 66
Заключение 89
Библиографический список: 92
Глава 1. Обзор текущих научных разработок в области цифровизации процессов управления промышленными инвестиционно-строительными проектами 7
1.1 Цифровизация строительства на базе технологий BIM 7
1.2 Стандарты цифрового моделирования в управлении инвестиционно-строительными проектами: передовые мировые практики и российское регулирование 15
1.3 Перспективы синергии технологий BIM при комбинации с феноменом «интернета вещей» (IoT) и технологией анализа «больших данных» (Big Data) 23
Глава 2. Анализ применения концепции цифрового двойника: передовой зарубежный опыт и текущая российская практика 33
2.1 Методы исследования. 33
2.2 Становление технологии цифровых двойников через опыт иных отраслей (машиностроение, аэрокосмические аппараты). Адаптация принципов PML (Product Lifecycle Management) к управлению промышленными строительными объектами 41
2.3 Трансформация организационных установок и реинжиниринг бизнес-процессов участников инвестиционно-строительных проектов как условия эффективного применения цифровых двойников 48
2.4 Проблемы реализации концепции цифрового двойника в российской действительности в контексте перехода к четвертой промышленной революции и экономическая целесообразность инвестиций в переход к управлению проектами на базе цифрового двойника 53
Глава 3. Оптимизация управления промышленными инвестиционно- строительными проектами с применением концепции цифрового двойника..61
3.1 Принципы экономическая эффективность концепции цифрового двойника 61
3.2 Идентификация и расчет экономического эффекта от практического применения концепции цифрового двойника 61
3.3 Рекомендации по расширению российского законодательства в области цифрового моделирования и цифровых подходах к управлению жизненным циклом объектов 66
Заключение 89
Библиографический список: 92
В настоящее время необходимо уделять существенное внимание эффективному управлению всеми видами деятельности организаций, что должно способствовать выполнению поставленных задач в условиях ограниченности ресурсов, высокого уровня конкуренции и большой степени неопределенности рынка.
В производственной деятельности можно выделить два принципиально различных вида - массовый выпуск товаров и производство единичных, уникальных продуктов. В первом случае процессы управления сводятся к поддержке заданных параметров производственной системы, а продолжительность выпуска товара зависит от наличия и величины спроса (жизненного цикла товара). Во втором случае процесс создания уникального продукта (в частности, строительство или реконструкция объекта недвижимости) требует применения специфических методов управления, объединяемых методологией управления проектами.
Еще не так давно строители под термином «проект» понимали комплект документации, содержащий архитектурные и конструктивные решения по объекту строительства, мероприятия по технологии и организации работ, технико-экономические расчеты и обоснования. В зарубежной практике данное понятие обозначается словом design, а под термином project принято понимать любой вид деятельности, связанный с целенаправленным изменением материальной системы.
Управление проектами - методология управления целенаправленными изменениями. Первые методы управления проектами - метод критического пути и метод оценки и анализа программ - появились в середине 50-х годов XX века и сразу получили широкое распространение, в том числе и в нашей стране. Однако в то время в СССР, при господстве планово-административной экономики, методология управления проектами не могла получить должного развития.
Тем не менее, в начале 1990-х годов при переходе на рыночные условия хозяйствования в России стало необходимо перенимать опыт применения методов управления, хорошо зарекомендовавших себя в зарубежных странах, в том числе и методологии управления проектами (Project Management).
Одна из перспективных идей завтрашнего дня, касающаяся любого производства, - цифровое моделирование активов: создание виртуальных копий реальных объектов, которые выглядят и функционируют точно так же, как и их прототипы.
Цифровой двойник - новое слово в моделировании и планировании производства - единая модель, достоверно описывающая все процессы и взаимосвязи как на отдельном объекте, так и в рамках целого производственного актива в виде виртуальных установок и имитационных моделей. Таким образом, создается виртуальная копия физического мира.
Применение цифрового двойника, являющегося точной копией реального актива, помогает быстро смоделировать развитие событий в зависимости от тех или иных условий и факторов, найти наиболее эффективные режимы работы, выявить потенциальные риски, встроить новые технологии в существующие производственные линии, сократить сроки и стоимость реализации проектов. Кроме того, цифровой двойник помогает определить шаги по обеспечению безопасности.
Современные технологии дают возможность построить цифровые двойники абсолютно любых производственных активов, будь то завод или логистическая компания. В будущем эти технологии позволят удаленно управлять всем производственным процессом в режиме реального времени. На базе цифрового двойника можно объединить все системы и модели, используемые для планирования и управления производственной деятельностью, что повысит прозрачность процессов, точность и скорость принятия решений.
Цель исследования – рассмотреть концепцию цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами.
Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих задач:
- дать обзор текущих разработок по цифровизации процессов управления промышленными инвест-строит проектами;
- провести анализ применения концепции цифрового двойника в современной России;
- представить оптимизацию управления промышленными строительными проектами завода при применении концепции цифрового двойника.
Объектом исследования является концепция цифрового двойника.
Предметом исследования являются особенности концепции цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами.
Базой написания работы послужили труды таких ученых, как: С.Л. Блау, Е.И. Жирова, Ж.О. Селенчук, Н.Н. Лунева, Т.М. Левина, Е.В. Яковлева, К.В. Яковлева и др.
Проблемы управления инвестиционными проектами достаточно глубоко изучены. На сегодняшний момент данная тема является хорошо проработанной за рубежом Р. Брейли, С. Майерсом, А. Дамодараном, Т. Коуплендом, Ф. Питер Боером. В России оценкой инвестиционных проектов заинтересованы крупные компании, такие как Роснефть, Газпром, Лукойл. Д. Медведев утвердил госпрограмму по развитию инвестиционной экономики, и оценка инвестиционных проектов является на сегодняшний момент необходимым инструментом эффективного управления компанией.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников и приложений.
В производственной деятельности можно выделить два принципиально различных вида - массовый выпуск товаров и производство единичных, уникальных продуктов. В первом случае процессы управления сводятся к поддержке заданных параметров производственной системы, а продолжительность выпуска товара зависит от наличия и величины спроса (жизненного цикла товара). Во втором случае процесс создания уникального продукта (в частности, строительство или реконструкция объекта недвижимости) требует применения специфических методов управления, объединяемых методологией управления проектами.
Еще не так давно строители под термином «проект» понимали комплект документации, содержащий архитектурные и конструктивные решения по объекту строительства, мероприятия по технологии и организации работ, технико-экономические расчеты и обоснования. В зарубежной практике данное понятие обозначается словом design, а под термином project принято понимать любой вид деятельности, связанный с целенаправленным изменением материальной системы.
Управление проектами - методология управления целенаправленными изменениями. Первые методы управления проектами - метод критического пути и метод оценки и анализа программ - появились в середине 50-х годов XX века и сразу получили широкое распространение, в том числе и в нашей стране. Однако в то время в СССР, при господстве планово-административной экономики, методология управления проектами не могла получить должного развития.
Тем не менее, в начале 1990-х годов при переходе на рыночные условия хозяйствования в России стало необходимо перенимать опыт применения методов управления, хорошо зарекомендовавших себя в зарубежных странах, в том числе и методологии управления проектами (Project Management).
Одна из перспективных идей завтрашнего дня, касающаяся любого производства, - цифровое моделирование активов: создание виртуальных копий реальных объектов, которые выглядят и функционируют точно так же, как и их прототипы.
Цифровой двойник - новое слово в моделировании и планировании производства - единая модель, достоверно описывающая все процессы и взаимосвязи как на отдельном объекте, так и в рамках целого производственного актива в виде виртуальных установок и имитационных моделей. Таким образом, создается виртуальная копия физического мира.
Применение цифрового двойника, являющегося точной копией реального актива, помогает быстро смоделировать развитие событий в зависимости от тех или иных условий и факторов, найти наиболее эффективные режимы работы, выявить потенциальные риски, встроить новые технологии в существующие производственные линии, сократить сроки и стоимость реализации проектов. Кроме того, цифровой двойник помогает определить шаги по обеспечению безопасности.
Современные технологии дают возможность построить цифровые двойники абсолютно любых производственных активов, будь то завод или логистическая компания. В будущем эти технологии позволят удаленно управлять всем производственным процессом в режиме реального времени. На базе цифрового двойника можно объединить все системы и модели, используемые для планирования и управления производственной деятельностью, что повысит прозрачность процессов, точность и скорость принятия решений.
Цель исследования – рассмотреть концепцию цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами.
Реализация поставленной цели обусловила необходимость решения следующих задач:
- дать обзор текущих разработок по цифровизации процессов управления промышленными инвест-строит проектами;
- провести анализ применения концепции цифрового двойника в современной России;
- представить оптимизацию управления промышленными строительными проектами завода при применении концепции цифрового двойника.
Объектом исследования является концепция цифрового двойника.
Предметом исследования являются особенности концепции цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами.
Базой написания работы послужили труды таких ученых, как: С.Л. Блау, Е.И. Жирова, Ж.О. Селенчук, Н.Н. Лунева, Т.М. Левина, Е.В. Яковлева, К.В. Яковлева и др.
Проблемы управления инвестиционными проектами достаточно глубоко изучены. На сегодняшний момент данная тема является хорошо проработанной за рубежом Р. Брейли, С. Майерсом, А. Дамодараном, Т. Коуплендом, Ф. Питер Боером. В России оценкой инвестиционных проектов заинтересованы крупные компании, такие как Роснефть, Газпром, Лукойл. Д. Медведев утвердил госпрограмму по развитию инвестиционной экономики, и оценка инвестиционных проектов является на сегодняшний момент необходимым инструментом эффективного управления компанией.
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников и приложений.
Можно констатировать, что:
1. BIM – это не программный продукт (как, например, AutoCad Revit). Это тип комплексной организационно-процессной платформы, функционирование которой возможно только при наличии оптимизированных организационных методах и бизнес-процессах. BIM-технология (Building Information Modeling, цифровое моделирование в строительстве), применительно к практике – это и конкретный пакет цифровых решений. Например, вариант BIM платформы от АО «КРОК Инкорпорейтед» обеспечивает эффективное управление данными по строительному объекту, чтобы вдвое сократить проектные сроки, детально визуализировать интерьеры и экстерьеры в виртуальной реальности, упростить обслуживание готового объекта и продлить срок его службы.
BIM технология - способ проектирования зданий, основными особенностями которого будут:
-создание 3D модели;
-соединение всей доступной о будущем сооружении информации в единое целое;
Традиционный подход к проектированию опирается на 2D-модели - планы, чертежи, бумажную документацию. BIM-технология добавляет новые измерения - планы строительства, время, стоимость - которые могут быть наглядно представлены на базе цифровой модели объекта, будь то жилое или коммерческое здание, дорога, мост или любой другой объект.
2. Концепция цифрового двойника – это более комплексная модель по сравнению с BIM. Помимо «облачной» цифровой поддержки, «живая» модель цифрового двойника промышленного строительного объекта требует подключения к специально созданной для каждого конкретного проекта инфраструктуре «интернета вещей» (IoT – Internet of Things) и анализа потока Big Data, генерируемого сенсорами IoT. Технологии IoT используются для своевременного предупреждения менеджеров о необходимости пополнения запасов, что значительно снижает время простоев
Внедрение системы датчиков, которые контролируют освещение на стройплощадке, снижает энергозатраты строительных компаний. Контроль температуры может также сохранить энергию для строительства внутренних помещений. Проектирование таких систем осуществляется на основе BIM-модели будущего здания. Устранение бумажной волокиты также экономит время и способствует сохранению деревьев.
Отслеживание перемещения стройматериалов и грузовых автомобилей на модели строительства значительно снижает затраты, понесённые предприятиями из-за потерянных или ошибочно доставленных материалов. Мониторинг деятельности водителя грузовика обеспечивает точный контроль временных рамок и безопасное вождение. Электронные журналы регистрации временных отметок гораздо труднее фальсифицировать, особенно при подключении к устройству GPS-трекинга.
Отслеживание положения строителей на площадке, датчики для спецодежды, обуви и средств защиты, подключённые к Интернету вещей, видеонаблюдение
Данные (Big Data), собранные датчиками, анализируются в облаке; в случае превышения пороговых значений на мобильное устройство выдаётся предупреждение.
IoT-решения для строительства – это комбинация датчиков/устройств связи (сбор данных), облачных хранилищ (облачных приложений), технологий бизнес-аналитики.
3. Несмотря на специфические особенности строительной отрасли, здание/производственный объект также являются «продуктом». Поэтому к строительной отрасли возможно адаптировать цифровые достижения отраслей с более коротким операционным циклом (машиностроение, аэро-космонавтика).
4. Практическая реализация технологии цифрового двойника требует не столько аппаратного обеспечения, сколько иного, «цифрового» подхода к управлению операционной деятельностью в промышленном строительстве.
Технология цифровых двойников может применяться на всех этапах жизненного цикла продукта, от моделирования, прогнозирования и оптимизации продукта и до систем производства и эксплуатации. Благодаря возможностям междисциплинарного моделирования, анализа данных и машинного обучения, цифровые двойники позволяют смоделировать и оценить влияние изменений требований, сценариев использования, технологий производства, условий окружающей среды и множества других переменных на работоспособность двигателя.
Можно утверждать, что цифровой двойник - продолжение парадигмы управления жизненным циклом изделий (PLM) с использованием достижений в цифровизации объектов. Основной задачей для цифрового двойника ГТД является виртуализация сложного технического объекта и возможности с минимальными затратами проверять реализуемость возможно самых неожиданных идей и гипотез с учетом реальных условий в короткий промежуток времени. Это позволяет увеличить вариативность в решениях.
5. Экономический эффект от применения концепции технологии цифрового двойника не может быть реализован в краткосрочной перспективе. Такой эффект в существенной мере достигается на этапе эксплуатации и демонтажа промышленного объекта (рубль, сэкономленный на этапе проектирования, может обернуться дополнительными затратами в размере 5 рублей на этапе строительства и 15 рублей на этапе эксплуатации).
6. Текущее направление российского нормативного регулирования в области цифровизации управления жизненным циклом инвестиционно-строительных проектов требует включения таких явлений как «интернет вещей» и анализ «больших данных».
1. BIM – это не программный продукт (как, например, AutoCad Revit). Это тип комплексной организационно-процессной платформы, функционирование которой возможно только при наличии оптимизированных организационных методах и бизнес-процессах. BIM-технология (Building Information Modeling, цифровое моделирование в строительстве), применительно к практике – это и конкретный пакет цифровых решений. Например, вариант BIM платформы от АО «КРОК Инкорпорейтед» обеспечивает эффективное управление данными по строительному объекту, чтобы вдвое сократить проектные сроки, детально визуализировать интерьеры и экстерьеры в виртуальной реальности, упростить обслуживание готового объекта и продлить срок его службы.
BIM технология - способ проектирования зданий, основными особенностями которого будут:
-создание 3D модели;
-соединение всей доступной о будущем сооружении информации в единое целое;
Традиционный подход к проектированию опирается на 2D-модели - планы, чертежи, бумажную документацию. BIM-технология добавляет новые измерения - планы строительства, время, стоимость - которые могут быть наглядно представлены на базе цифровой модели объекта, будь то жилое или коммерческое здание, дорога, мост или любой другой объект.
2. Концепция цифрового двойника – это более комплексная модель по сравнению с BIM. Помимо «облачной» цифровой поддержки, «живая» модель цифрового двойника промышленного строительного объекта требует подключения к специально созданной для каждого конкретного проекта инфраструктуре «интернета вещей» (IoT – Internet of Things) и анализа потока Big Data, генерируемого сенсорами IoT. Технологии IoT используются для своевременного предупреждения менеджеров о необходимости пополнения запасов, что значительно снижает время простоев
Внедрение системы датчиков, которые контролируют освещение на стройплощадке, снижает энергозатраты строительных компаний. Контроль температуры может также сохранить энергию для строительства внутренних помещений. Проектирование таких систем осуществляется на основе BIM-модели будущего здания. Устранение бумажной волокиты также экономит время и способствует сохранению деревьев.
Отслеживание перемещения стройматериалов и грузовых автомобилей на модели строительства значительно снижает затраты, понесённые предприятиями из-за потерянных или ошибочно доставленных материалов. Мониторинг деятельности водителя грузовика обеспечивает точный контроль временных рамок и безопасное вождение. Электронные журналы регистрации временных отметок гораздо труднее фальсифицировать, особенно при подключении к устройству GPS-трекинга.
Отслеживание положения строителей на площадке, датчики для спецодежды, обуви и средств защиты, подключённые к Интернету вещей, видеонаблюдение
Данные (Big Data), собранные датчиками, анализируются в облаке; в случае превышения пороговых значений на мобильное устройство выдаётся предупреждение.
IoT-решения для строительства – это комбинация датчиков/устройств связи (сбор данных), облачных хранилищ (облачных приложений), технологий бизнес-аналитики.
3. Несмотря на специфические особенности строительной отрасли, здание/производственный объект также являются «продуктом». Поэтому к строительной отрасли возможно адаптировать цифровые достижения отраслей с более коротким операционным циклом (машиностроение, аэро-космонавтика).
4. Практическая реализация технологии цифрового двойника требует не столько аппаратного обеспечения, сколько иного, «цифрового» подхода к управлению операционной деятельностью в промышленном строительстве.
Технология цифровых двойников может применяться на всех этапах жизненного цикла продукта, от моделирования, прогнозирования и оптимизации продукта и до систем производства и эксплуатации. Благодаря возможностям междисциплинарного моделирования, анализа данных и машинного обучения, цифровые двойники позволяют смоделировать и оценить влияние изменений требований, сценариев использования, технологий производства, условий окружающей среды и множества других переменных на работоспособность двигателя.
Можно утверждать, что цифровой двойник - продолжение парадигмы управления жизненным циклом изделий (PLM) с использованием достижений в цифровизации объектов. Основной задачей для цифрового двойника ГТД является виртуализация сложного технического объекта и возможности с минимальными затратами проверять реализуемость возможно самых неожиданных идей и гипотез с учетом реальных условий в короткий промежуток времени. Это позволяет увеличить вариативность в решениях.
5. Экономический эффект от применения концепции технологии цифрового двойника не может быть реализован в краткосрочной перспективе. Такой эффект в существенной мере достигается на этапе эксплуатации и демонтажа промышленного объекта (рубль, сэкономленный на этапе проектирования, может обернуться дополнительными затратами в размере 5 рублей на этапе строительства и 15 рублей на этапе эксплуатации).
6. Текущее направление российского нормативного регулирования в области цифровизации управления жизненным циклом инвестиционно-строительных проектов требует включения таких явлений как «интернет вещей» и анализ «больших данных».
Подобные работы
- Управление промышленными инвестиционно-строительными проектами
Дипломные работы, ВКР, менеджмент. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - Практика по получению первичных профессиональных умений и навыков
Отчеты по практике, программирование. Язык работы: Русский. Цена: 1900 р. Год сдачи: 2018