Témoignage client : Meridian et Genesis Energy

Contexte

De nombreux propriétaires d'actifs capturent des données de numérisation 3D depuis plus d'une décennie pour faciliter des cas spécifiques de conception, de construction, de maintenance ou d'exploitation dans le cadre d'applications AEC BIM ou Digital Twin. Cependant, une fois l'objectif initial atteint, les données sont généralement perdues ou inaccessibles, ce qui entraîne des coûts de stockage élevés. Ce cas d'utilisation explique comment Meridian Energy et Genesis Energy en sont venus à utiliser indépendamment la même plateforme de Cintoo pour stocker leurs données de numérisation 3D, les défis techniques et organisationnels qu'ils ont dû surmonter, et quelques réflexions sur l'avenir de cette technologie pour le Digital Twin et l'AEC BIM.

Les différentes options et les défis liés à la capture des données sont présentés. Il s'agit notamment du balayage laser terrestre, de la photographie panoramique et de la photogrammétrie 3D.

Des exemples pratiques sont présentés sur la façon dont les données de balayage 3D ont été utilisées longtemps après la capture initiale pour

• Fournir un meilleur contexte et une meilleure connectivité des données pour les actifs et les équipements dans le cadre du jumelage numérique
• Faciliter la prise de décisions en optimisant la compréhension de l'état des actifs.
• Améliorer l'engagement, la planification et la communication du projet
• Réduire le coût du projet tout en réduisant les risques

Des exemples sont donnés où différents types de données ont été intégrés dans la même plateforme. Les considérations relatives à la gestion à long terme de ces données sont discutées, y compris les options rentables pour les maintenir à jour. Les deux propriétaires d'actifs n'ont fait qu'effleurer la surface de ce qui est possible. Le document se termine par une discussion sur les voies futures que la plateforme et cette technologie pourraient emprunter et fournit des conseils à tout autre propriétaire d'actifs souhaitant emprunter la même voie.

Les solutions de gestion moderne des informations sur les actifs peuvent inclure une combinaison de systèmes de gestion des documents d'ingénierie (EDMS), de dessins techniques, de registres d'actifs, de gestion de nuages de points 3D, de jumeaux numériques, de gestion de modèles 3D et de modélisation des informations sur les bâtiments (BIM), pour n'en citer que quelques-uns. Un propriétaire d'actifs doit passer au crible une myriade de produits, de fournisseurs, de consultants, de jargon et de cadres pour trouver la clarté avant de déterminer ce qui répond à ses besoins commerciaux dans le cadre de ses contraintes d'exploitation.

Le présent document traite de l'expérience de Genesis Energy et Meridian Energy, qui tirent parti de sources modernes de données d'actifs pour le jumelage numérique - en particulier des données de nuages de points en 3D, comme indiqué ci-dessous. Les données sont généralement capturées par des scanners laser 3D ou par photogrammétrie, ce qui est expliqué dans cet article.

La situation

Des données de nuages de points 3D ont été collectées pour les actifs de l'industrie énergétique néo-zélandaise depuis plus d'une décennie. Voici quelques exemples de cas d'utilisation antérieurs

• Conception de pare-feu autour des transformateurs dans les centrales hydroélectriques
• Identification de l'amiante à la station de Huntly
• Examen de la conformité incendie pour les sites hydroélectriques de Genesis
• Évaluation des dégagements de 220 kV dans tous les postes de commutation connectés à Meridian.

Exemple de dessins techniques complétés par des données de nuages de points en 3D

Mise en œuvre et cas d'utilisation

Pour Meridian et Genesis, la mise en œuvre de la plate-forme Cintoo a été réalisée par un revendeur local de Cintoo et un fournisseur de services de numérisation 3D, Revisia Ltd. Quelques défis intéressants ont été relevés au cours du processus :

• Les systèmes de coordonnées : Il s'agissait de décider s'il fallait mettre en œuvre un système de coordonnées relatives ou un système de géoréférencement avec contrôle de l'arpentage. Pour un site, Meridian disposait de scans géoréférencés existants pour relier les nouveaux scans. Tout compte fait, cette décision a eu plus d'inconvénients que d'avantages, car tout nouveau modèle, photo ou objet devait être préconfiguré avec des coordonnées, faute de quoi l'origine par défaut (0,0,0) étendrait les limites du scan et bloquerait le système. Les futures numérisations 3D ont été ajoutées avec des coordonnées relatives à un point de référence fixe sans contrôle de l'enquête.
• Traitement et téléchargement des données de numérisation historiques : Le succès de la plateforme Cintoo a poussé les propriétaires d'actifs à rechercher d'anciennes données de nuages de points sur des disques durs et des serveurs de fichiers en possession de consultants et d'entrepreneurs. Bien que la plupart des données aient été trouvées dans le format approprié pour être téléchargées sur Cintoo, certaines d'entre elles n'ont pas été enregistrées ou traitées. Certaines données antérieures ont été perdues par les bureaux d'études en raison du changement de personnel et de la migration des données. Cette situation a mis en évidence l'importance de définir clairement à l'avance les résultats attendus des prestataires de services. Meridian a donc élaboré un cahier des charges pour la numérisation 3D afin de clarifier les exigences futures.
• Changement culturel : Un scepticisme considérable régnait en interne quant aux avantages de cet investissement dans l'utilisation de fichiers de nuages de points. Cette situation commence à changer, les gens ayant recours aux données 3D pour répondre à leurs questions avant de décrocher le téléphone, d'envoyer un courrier électronique ou de programmer une visite du site. Les données sont désormais considérées comme un atout qui continue d'ajouter de la valeur.

Photo prise sur le site et exemple d'informations contextuelles provenant de scans.

Cas d'utilisation pour le cadrage, la conception et les appels d'offres

Au cours de l'année qui s'est écoulée depuis la mise en œuvre, Meridian a exploité les données de numérisation 3D pour réaliser une poignée d'études conceptuelles et d'appels d'offres pour la fourniture d'équipements ou de services de construction sans que le consultant en conception ou le fabricant n'ait à se rendre sur place.

• Remplacement des transformateurs de 220 kV dans les postes de commutation - Conception, évaluation des dégagements et appel d'offres réalisés à distance.
• Remplacement de transformateurs de service locaux - Conception, évaluation des options, travaux sur site et appel d'offres réalisés à distance.
• Divers travaux impliquant une estimation de la quantité d'échafaudages, de câbles et de tuyaux avant de se rendre sur le site.

Cas d'utilisation des itérations de conception Digital Twin plus rapides

Les équipes de conception à distance se retrouvent souvent dans l'obligation de vérifier les collisions, l'ajustement et les informations contextuelles sur le site pendant la conception. Parmi les exemples typiques, citons la taille de cette pénétration dans le sol ou l'ajustement de ce panneau.

Mesures orthographiques pour vérifier l'ajustement et un exemple d'équipement installé sur le site

Ce type de questions techniques entraîne des retards, une augmentation de la demande d'investigations de la part des équipes de chantier ou des visites supplémentaires sur le site pour les résoudre. Il a été constaté que le fait de disposer de données de numérisation 3D réduisait considérablement le temps, les coûts, les ressources et les émissions de carbone nécessaires pour répondre aux questions techniques de conception, car les concepteurs pouvaient vérifier et mesurer les choses par eux-mêmes.

Les données ont également permis de réduire les risques liés à la conception. Les unités sur les sites de production sont identiques en théorie, mais pas toujours en pratique, comme le montre l'illustration ci-dessous, ce qui entraîne des changements inattendus de dernière minute dans la conception. À plusieurs reprises, les scans 3D ont permis aux ingénieurs d'identifier les différences entre les unités, ce qui a permis d'éviter les erreurs.

Dans le cadre d'un important projet de modernisation de l'automatisation à la centrale hydroélectrique de Manapouri, un scan 3D complet du site a été effectué, y compris l'infrastructure située à 200 mètres sous terre. En un an, l'investissement dans les données a généré un retour positif sur l'investissement initial grâce à une résolution plus rapide des questions techniques, moins de visites sur le site, moins de risques de conflits de conception. Ce processus a également apporté des avantages similaires pour un certain nombre de projets ultérieurs, notamment des travaux de protection contre les incendies, des améliorations de l'éclairage d'urgence et des remplacements de transformateurs.

Différences entre des unités identiques installées différemment sur le même site.

Progression du projet dans un environnement COVID : cas d'utilisation

Meridian a mis en œuvre la plateforme Cintoo et a téléchargé toutes les données de numérisation nouvelles et historiques avant certaines des fermetures de Covid-19. Les données et la plateforme sont devenues plus précieuses dans un environnement où les déplacements entre les sites de production sont limités. Les projets en phase de conception et d'étude ont bénéficié d'une bouée de sauvetage, car ils ont pu continuer à progresser malgré les restrictions imposées aux visites de sites.

Genesis a pu faire avancer un projet à la centrale de Tuai pendant une période de fermeture de Covid-19 à la fin de l'année 2019. Le projet a été conçu, coordonné et construit alors que les entrepreneurs et les consultants en conception ne pouvaient pas se rendre sur le site pour valider les mesures. L'utilisation des données de numérisation 3D a aidé le consultant en conception à comprendre les zones d'intérêt et à éviter les conflits résolus tout en validant les limites du site par le personnel de Genesis Energy. Cela a permis de créer avec succès les plans de construction tels qu'ils sont illustrés sans que le consultant en conception n'ait à se rendre sur le site.

Plans de construction créés à partir de données de numérisation 3D et de travaux sur le site

Cas d'utilisation pour l'identification des risques

L'une des premières utilisations à grande échelle des données de nuages de points 3D chez Genesis a été la création d'un registre virtuel des risques connus/suspects liés à l'amiante dans la centrale électrique de Huntly. Le succès initial de ce travail a été limité par la plateforme Faro webshare® qui hébergeait ces données en raison de ses restrictions de licence inhérentes, de son manque de stabilité et de l'exigence de types de fichiers propriétaires. La nouvelle plateforme Cintoo n'avait aucune de ces contraintes et les risques liés à l'amiante seront visibles par tous grâce à des fonctionnalités telles que l'annotation et la fonction "assets" qui permet un étiquetage structuré des composants dans l'analyse.

L'analyse des événements après des incidents de santé et de sécurité ou des événements liés à la sécurité des processus implique généralement plusieurs parties, dont certaines ne connaissent pas le site. Les scans 3D ont été utilisés pendant les discussions d'équipe pour donner à chacun des informations contextuelles sur l'endroit où l'incident ou l'événement s'est produit et sur ce qui se trouvait dans la zone environnante. Avec Cintoo Cloud, tous les utilisateurs peuvent bénéficier de la collaboration des différentes versions passées de la capture de données de réalité qui a eu lieu. En outre, toutes les parties impliquées disposent de preuves collaboratives de leurs notes de travail et de leur historique pour étayer pleinement leurs efforts et leurs notes de travail.

Placer des identifiants de jumeaux numériques sur des actifs à l'aide de Cintoo Cloud

Opportunités et défis futurs

Opportunité de données de modèles 3D

Genesis prévoit de stocker des modèles 3D dans la plateforme Cintoo. Cela permet de superposer les modèles aux données numérisées et de les visualiser dans le contexte du reste de l'actif. Un exemple de cette fonctionnalité est illustré ci-dessous, où un modèle d'une plate-forme de travail surélevée a été créé à partir de données de nuages de points capturées alors qu'elle était garée sur le site. Le modèle peut ensuite être placé dans le scan et déplacé.

Cintoo propose une fonctionnalité supplémentaire qui accélère la création et l'intégration de modèles 3D. Une section de données de nuage de points peut être exportée sous forme de maillage vendu, ce qui permet de l'ouvrir directement dans un logiciel de modélisation 3D.

Superposition d'un objet généré par un modèle 3D sur le scan

Le défi de la mise à jour des données

Une question fréquemment posée à propos des données est la suivante : "Comment seront-elles maintenues à jour ?" Dans le court laps de temps qui s'est écoulé depuis la mise en œuvre, il existe un certain nombre d'options planifiées, énumérées ci-dessous dans l'ordre du moins coûteux au plus coûteux.

1. Annotation : Les modifications apportées aux installations peuvent être annotées sur la plate-forme de numérisation 3D, de la même manière que les annotations sur les dessins techniques.
2. Photographie à 360° : Des photos panoramiques actualisées des modifications peuvent être superposées à la numérisation pour un coût supplémentaire minime.
3. Modèle 3D : Les modèles 3D des modifications apportées à l'usine peuvent être superposés à la numérisation.
4. Mise à jour des scans : Si les données continuent d'apporter une valeur ajoutée, il peut être justifié de procéder à de nouvelles numérisations de routine, comme indiqué ci-dessous.

Comparaison d'une image scannée en 3D avant et après le remplacement d'un transformateur

Modèles d'information du bâtiment (BIM) et jumeaux numériques

Le travail décrit dans le présent document n'est qu'une petite étape sur une feuille de route complète visant à tirer parti des derniers paradigmes et cadres de modélisation de l'information sur les actifs. De nombreux autres propriétaires d'actifs se sont attaqués à ce problème par des initiatives stratégiques telles que la mise en œuvre de processus, de logiciels, de normes et d'une administration de modélisation de l'information sur les bâtiments (BIM). De nombreux fournisseurs proposent aujourd'hui des plateformes de jumeaux numériques qui offrent une "vitre" unique pour tout visualiser et mettre en œuvre, des données en temps réel sur les actifs aux dessins, en passant par l'analyse prédictive, la documentation, les dossiers d'entretien, les modèles 3D et les données de numérisation.

L'approche présentée dans ce document a été adoptée indépendamment par Genesis et Meridian car elle répondait à leurs besoins et à leurs contraintes commerciales. Sa mise en œuvre n'a nécessité qu'un minimum de ressources internes et le délai entre le lancement et un retour sur investissement vérifiable a été court. Plus important encore, elle n'empêche ni n'entrave les futures feuilles de route sur la voie du BIM ou du jumeau numérique, car les données peuvent être intégrées, reliées ou migrées en cas de besoin.

Conclusions

De nouvelles solutions telles que Cintoo Cloud ont initié un changement de paradigme où les données de numérisation 3D sont traitées comme un actif qui continue à ajouter de la valeur longtemps après que son objectif initial a été atteint. La solution présentée peut convenir à d'autres propriétaires d'actifs à la recherche d'une solution économique entre l'ancienne approche "utilisez-la puis oubliez-la" et l'étalon-or de la modélisation des données du bâtiment (BIM), plus répandu dans le développement des champs verts.

Les grands travaux d'investissement pluridisciplinaires sont parmi les premiers bénéficiaires et collecteurs de données 3D sur les sites. Les projets comportent souvent une numérisation 3D du site existant au début du projet. Sur les sites éloignés, les économies identifiées ci-dessous ont été plus importantes que sur les sites plus accessibles. La technologie n'élimine pas les visites de sites, mais permet de les cibler et de les informer davantage, réduisant ainsi les coûts et le temps. En outre, les utilisateurs ont constaté que les scans complètent la photographie du site en fournissant un contexte et en réduisant la quantité de photos nécessaires pour informer le travail de conception.

Une approche simple de la gestion des données de numérisation 3D a été présentée sur la base des expériences indépendantes de Meridian et de Genesis Energy. Elle a consisté à prendre des données de nuages de points 3D, nouvelles et anciennes, stockées auparavant dans une série d'emplacements indésirables, et à les migrer vers une plateforme unique basée sur le cloud, appelée Cintoo Cloud®. Cela a permis de libérer la valeur potentielle des données 3D Digital Twin et AEC BIM pour des centaines de personnes travaillant sur des actifs électriques longtemps après qu'elles aient rempli leur fonction initiale dans le cadre d'un projet spécifique.

Les deux entreprises ont fait l'expérience de l'utilisation de données de nuages de points 3D pour une série de cas d'utilisation qui ont permis de réduire les délais, les coûts et les risques des projets tout en renforçant la collaboration. Les signes de réussite sont évidents et un changement culturel a été observé avec une plus grande utilisation des données en interne et en externe pour résoudre les problèmes.

Le succès de ce travail ouvre la voie à de nombreuses opportunités et défis futurs, notamment l'intégration de modèles 3D, la fourniture de visites guidées des actifs et la mise à jour des données afin qu'elles continuent à apporter une valeur ajoutée. Parmi les avantages réalisés, on peut citer la continuité du travail de conception grâce aux fermetures de Covid-19, la réduction des émissions de carbone grâce à la diminution des déplacements sur le site et une communication plus informée entre les parties sur la base du contexte physique.

Des exemples pratiques ont été présentés sur la façon dont les données de numérisation 3D ont été utilisées longtemps après leur capture initiale pour

• fournir un meilleur contexte Digital Twin et une meilleure connectivité des données pour les actifs et les équipements
• Faciliter la prise de décisions en optimisant la compréhension de l'état des actifs.
• Améliorer l'engagement, la planification et la communication du projet
• Réduire le coût du projet tout en réduisant les risques