Storia del cliente: Meridian e Genesis Energy

Premessa

Molti proprietari di beni hanno acquisito dati di scansione 3D per oltre un decennio per assistere casi specifici di progettazione, costruzione, manutenzione o operazioni per applicazioni AEC BIM o Digital Twin. Tuttavia, una volta raggiunto lo scopo iniziale, i dati venivano solitamente persi o resi inaccessibili con costi di archiviazione elevati. Questo caso d'uso racconta come Meridian Energy e Genesis Energy siano arrivate indipendentemente a utilizzare la stessa piattaforma basata su cloud di Cintoo per archiviare i loro dati di scansione 3D, le sfide tecniche e organizzative che hanno dovuto superare e alcune riflessioni sul futuro di questa tecnologia per il Digital Twin e l'AEC BIM.

Vengono presentate le varie opzioni e le sfide legate all'acquisizione dei dati. Queste includono la scansione laser terrestre, la fotografia panoramica e la fotogrammetria 3D.

Vengono presentati esempi pratici di come i dati di scansione 3D siano stati utilizzati molto tempo dopo l'acquisizione originale per:

• Fornire un contesto migliore e una migliore connettività dei dati per i beni e le attrezzature per il Digital Twin.
• Supportare decisioni migliori massimizzando l'intuizione e la comprensione delle condizioni dei beni
• Migliorare il coinvolgimento, la pianificazione e la comunicazione del progetto
• Risparmiare sui costi del progetto riducendo i rischi

Vengono forniti esempi di integrazione di diversi tipi di dati nella stessa piattaforma. Vengono discusse le considerazioni sulla gestione a lungo termine di questi dati, comprese le opzioni economicamente vantaggiose per mantenerli aggiornati. Entrambi i proprietari di asset hanno appena iniziato a scalfire la superficie di ciò che è possibile fare. Il documento si conclude con una discussione sulle strade future che la piattaforma e questa tecnologia potrebbero intraprendere e fornisce alcune indicazioni per gli altri proprietari di asset che desiderano percorrere la stessa strada.

Le soluzioni per la moderna gestione delle informazioni sugli asset possono includere una combinazione di sistemi di gestione dei documenti ingegneristici (EDMS), disegni tecnici, registri degli asset, gestione delle nuvole di punti 3D, gemelli digitali, gestione dei modelli 3D e Building Information Modelling (BIM), per citarne alcuni. Il proprietario di un bene deve passare al setaccio una miriade di prodotti, fornitori, consulenti, gergo e framework per trovare chiarezza prima di determinare ciò che soddisfa le proprie esigenze aziendali nell'ambito dei propri vincoli operativi.

Il presente documento illustra l'esperienza di Genesis Energy e Meridian Energy nel trarre vantaggio dalle moderne fonti di dati sugli asset per il Digital Twin, in particolare i dati delle nuvole di punti 3D, come illustrato di seguito. I dati vengono solitamente acquisiti tramite scanner laser 3D o fotogrammetria, come spiegato in questo articolo.

La situazione

I dati delle nuvole di punti 3D sono stati raccolti per gli asset dell'industria energetica neozelandese per oltre un decennio. Alcuni esempi precedenti di casi d'uso includono:

• Progettazione di pareti tagliafuoco intorno ai trasformatori delle centrali idroelettriche
• Identificazione dell'amianto nella stazione di Huntly
• Verifica della conformità antincendio per i siti idroelettrici di Genesis
• Valutazione delle distanze da 220 kV in tutti i quadri elettrici collegati a Meridian.

Esempio di disegni tecnici aumentati con dati 3D Point cloud

Implementazione e casi d'uso

Sia per Meridian che per Genesis, l'implementazione della piattaforma Cintoo è stata completata da un rivenditore Cintoo locale e da un fornitore di servizi di scansione 3D, Revisia Ltd. Durante il processo sono state affrontate alcune sfide interessanti:

• Sistemi di coordinate: Si trattava di decidere se implementare un sistema di coordinate relativo o georeferenziato con controllo del rilievo. Per un sito Meridian disponeva di scansioni georeferenziate esistenti per collegare le nuove scansioni. A conti fatti, questa decisione ha avuto più svantaggi che vantaggi, in quanto qualsiasi nuovo modello, foto o manufatto doveva essere preconfigurato con le coordinate, altrimenti l'origine predefinita (0,0,0) avrebbe allargato i confini della scansione e mandato in crash il sistema. Le future scansioni 3D sono state aggiunte con coordinate relative a un punto di riferimento fisso senza controllo del rilievo.
• Elaborazione e caricamento dei dati di scansione storici: Il successo della piattaforma Cintoo ha fatto sì che entrambi i proprietari degli asset si affannassero a cercare i vecchi dati delle nuvole di punti su dischi rigidi e file server in possesso di consulenti e appaltatori. Sebbene la maggior parte dei dati sia stata trovata nel formato appropriato per essere caricata su Cintoo, alcuni di essi non sono stati registrati o elaborati. Alcuni dati del passato sono stati persi dai consulenti di progettazione a causa del cambiamento del personale e della migrazione dei dati. Ciò ha evidenziato l'importanza di definire chiaramente in anticipo i risultati attesi dai fornitori di servizi. Di conseguenza, Meridian ha sviluppato una specifica di scansione 3D per aiutare a chiarire i requisiti futuri.
• Cambiamento culturale: C'era un notevole scetticismo interno sui benefici di questo investimento nell'utilizzo dei file delle nuvole di punti. La situazione sta iniziando a cambiare: le persone cercano i dati 3D per rispondere alle domande prima di rispondere al telefono, inviare un'e-mail o programmare un sopralluogo. I dati sono ora visti come una risorsa che continua ad aggiungere valore.

Foto scattata in cantiere ed esempio di informazioni contestuali ricavate dalle scansioni

Caso d'uso di Scoping, Concept design e gara d'appalto

Nell'anno trascorso dall'implementazione, Meridian ha sfruttato i dati delle scansioni 3D per completare una manciata di progetti concettuali e gare d'appalto per la fornitura di apparecchiature o servizi di costruzione senza che il consulente di progettazione o il produttore dovessero recarsi in loco.

• Sostituzione di trasformatori da 220 kV - Progettazione, valutazione delle autorizzazioni e gara d'appalto sono state eseguite in remoto.
• Sostituzione di trasformatori di servizio locali - Progettazione, valutazione delle opzioni, lavori in loco e gara d'appalto completati in remoto.
• Vari lavori che comportano la stima delle quantità di impalcature, cavi e tubi prima di recarsi in loco

Caso d'uso delle iterazioni di progettazione Digital Twin più veloci

I team di progettazione remoti si trovano spesso a dover controllare gli scontri, l'adattamento e le informazioni contestuali in loco durante la progettazione. Esempi tipici sono: quanto è grande quella penetrazione nel pavimento o questo pannello sarà adatto?

Misure ortografiche per verificare l'adattamento e un esempio di attrezzatura installata in loco

Questo tipo di domande tecniche comporta ritardi, un aumento della richiesta di indagini da parte dei team di cantiere o ulteriori visite in loco per risolvere il problema. È emerso che la disponibilità di dati di scansione 3D ha ridotto sostanzialmente i tempi, i costi, le risorse e le emissioni di anidride carbonica necessari per risolvere i quesiti tecnici di progettazione, in quanto i progettisti hanno potuto controllare e misurare le cose da soli.

I dati hanno anche permesso di ridurre i rischi di progettazione. Le unità sui siti di generazione sono identiche in teoria, ma non sempre in pratica, come illustrato di seguito, il che porta a modifiche inaspettate dell'ultimo minuto alla progettazione. In diverse occasioni le scansioni 3D hanno permesso agli ingegneri di identificare le differenze tra le unità, evitando errori.

Un importante progetto di aggiornamento dell'automazione presso la stazione idroelettrica di Manapouri ha condotto una scansione 3D completa del sito, comprese le infrastrutture situate a 200 metri di profondità. In un anno, l'investimento nei dati ha generato un ritorno positivo sull'investimento iniziale grazie a una risoluzione più rapida delle domande tecniche, a un minor numero di visite in loco e a una riduzione del rischio di conflitti di progettazione. Questo processo ha fornito vantaggi simili anche per una serie di progetti successivi, tra cui opere di protezione antincendio, aggiornamenti dell'illuminazione di emergenza e sostituzioni di trasformatori.

Differenze mostrate di unità identiche che sono state installate diversamente nello stesso sito

Progressione del progetto in un caso d'uso in ambiente COVID

Meridian ha implementato la piattaforma Cintoo e ha caricato tutti i dati di scansione nuovi e storici prima di alcuni blocchi di Covid-19. I dati e la piattaforma sono diventati più preziosi nel momento in cui si sono verificati i problemi di sicurezza. I dati e la piattaforma sono diventati più preziosi in un ambiente con spostamenti limitati tra i siti di generazione. I progetti in fase concettuale e di progettazione hanno avuto un'ancora di salvezza, potendo continuare a progredire nonostante le restrizioni sulle visite ai siti.

Genesis è stata in grado di portare avanti un progetto presso la centrale di Tuai durante il periodo di blocco di Covid-19 alla fine del 2019. Il progetto è stato progettato, coordinato e costruito mentre gli appaltatori e i consulenti di progettazione non potevano visitare il sito per convalidare le misurazioni. L'uso dei dati di scansione 3D ha aiutato il consulente di progettazione a comprendere le aree di interesse e a evitare scontri risolti, convalidando i limiti dei confini in loco da parte del personale di Genesis Energy. Ciò ha portato alla creazione di disegni costruttivi, come mostrato senza una visita in loco da parte del consulente di progettazione.

Disegni costruttivi creati con dati di scansione 3D e lavori in cantiere

Caso d'uso dell'identificazione dei pericoli

Uno dei primi utilizzi su larga scala dei dati delle nuvole di punti 3D presso Genesis è stata la creazione di un registro virtuale dei rischi noti/sospetti di amianto nella centrale di Huntly. Il successo iniziale di questo lavoro è stato limitato dalla piattaforma webshare® di Faro che ospitava questi dati a causa delle restrizioni di licenza, della mancanza di stabilità e della richiesta di tipi di file proprietari. La nuova piattaforma Cintoo non presenta nessuno di questi vincoli e i pericoli legati all'amianto saranno visibili a chiunque grazie a funzioni come l'annotazione e la funzione "asset" che consente di etichettare in modo strutturato i componenti della scansione.

L'analisi degli eventi dopo incidenti di salute e sicurezza o eventi di sicurezza di processo di solito coinvolge più parti, alcune delle quali possono non avere familiarità con il sito. Le scansioni 3D sono state utilizzate durante le discussioni di gruppo per fornire a tutti informazioni contestuali sul luogo in cui si è verificato l'incidente o l'evento e su ciò che si trovava nell'area circostante. Con Cintoo Cloud tutti gli utenti possono beneficiare della collaborazione delle varie versioni passate dell'acquisizione dei dati di realtà che hanno avuto luogo. Inoltre, tutte le parti coinvolte hanno a disposizione prove collaborative delle loro note di lavoro e della loro storia per supportare pienamente i loro sforzi e le loro note di lavoro.

Inserimento dell'ID del gemello digitale negli asset con Cintoo Cloud

Opportunità e sfide future

Opportunità per i dati dei modelli 3D

Genesis ha in programma di archiviare i modelli 3D nella piattaforma Cintoo. Ciò consente di sovrapporre i modelli ai dati di scansione e di visualizzarli nel contesto del resto dell'asset. Un esempio di questa funzionalità è mostrato qui sotto, dove un modello di una piattaforma di lavoro sopraelevata è stato creato a partire dai dati della nuvola di punti acquisiti mentre era parcheggiata in loco. Il modello può essere inserito nella scansione e spostato.

Cintoo offre un'ulteriore funzione che velocizza la creazione e l'integrazione dei modelli 3D. Una sezione dei dati della nuvola di punti può essere esportata come mesh venduta, per poter essere aperta direttamente in un software di modellazione 3D.

Sovrapposizione di un oggetto generato da un modello 3D alla scansione

La sfida di mantenere i dati aggiornati

Una domanda frequente sui dati è "come verranno mantenuti aggiornati?". Nel breve tempo trascorso dall'implementazione, sono state pianificate diverse opzioni, elencate di seguito nell'ordine dal meno costoso al più costoso.

1. Annotazione: Le modifiche all'impianto possono essere annotate all'interno della piattaforma di scansione 3D in modo analogo alle revisioni dei disegni tecnici.
2. Fotografia 360: Le foto panoramiche aggiornate delle modifiche possono essere sovrapposte alla scansione con un costo aggiuntivo minimo.
3. Modello 3D: Modelli 3D delle modifiche apportate all'impianto possono essere sovrapposti alla scansione
4. Scansioni aggiornate: Se i dati continuano ad aggiungere valore, può essere opportuno effettuare nuove scansioni di routine, come illustrato di seguito.

Confronto tra l'immagine della scansione 3D prima e dopo la sostituzione di un trasformatore

Modelli informativi dell'edificio (BIM) e gemelli digitali

Il lavoro descritto in questo documento è un piccolo passo verso una tabella di marcia completa per sfruttare i più recenti paradigmi e framework di modellazione delle informazioni sugli asset. Molti altri proprietari di beni hanno affrontato questo problema con iniziative strategiche come l'implementazione di processi, software, standard e amministrazione di Building information modelling (BIM). Diversi fornitori offrono oggi piattaforme di gemellaggio digitale che forniscono un'unica "lastra di vetro" per visualizzare e implementare tutto, dai dati degli asset in tempo reale ai disegni, all'analisi predittiva, alla documentazione, ai registri di manutenzione, ai modelli 3D e ai dati di scansione.

L'approccio presentato in questo documento è stato adottato autonomamente da Genesis e Meridian in quanto soddisfaceva le loro esigenze e i loro vincoli aziendali. L'implementazione ha richiesto una quantità minima di risorse interne e ha richiesto tempi brevi per l'avvio e la verifica del ritorno sull'investimento. Soprattutto, non impedisce né ostacola i futuri percorsi BIM o digital twin, poiché i dati possono essere integrati, collegati o migrati quando necessario.

Conclusioni

Nuove soluzioni come Cintoo Cloud hanno dato il via a un cambiamento di paradigma in cui i dati delle scansioni 3D vengono trattati come un bene che continua ad aggiungere valore anche molto tempo dopo che il suo scopo originario è stato raggiunto. La soluzione presentata può essere adatta ad altri proprietari di beni che cercano un punto di equilibrio economico tra il precedente approccio "usalo e poi dimenticalo" e il "gold standard" della modellazione delle informazioni dell'edificio (BIM), più diffuso nello sviluppo di campi verdi.

Le grandi opere multidisciplinari sono alcuni dei beneficiari immediati e dei raccoglitori di dati 3D sul sito. I progetti spesso completano una scansione 3D as-built del sito esistente all'inizio. Nei siti remoti i risparmi identificati di seguito sono stati maggiori rispetto alle località più accessibili. La tecnologia non elimina i sopralluoghi, ma li rende più mirati e informati, riducendo così i costi e i tempi. Inoltre, gli utenti hanno riscontrato che le scansioni integrano le fotografie del sito, fornendo un contesto e riducendo la quantità di foto necessarie per il lavoro di progettazione.

È stato presentato un approccio semplice alla gestione dei dati delle scansioni 3D, basato sulle esperienze indipendenti di Meridian e Genesis Energy. Si trattava di prendere i dati delle nuvole di punti 3D nuovi e vecchi, precedentemente archiviati in una serie di luoghi indesiderati, e di migrarli su un'unica piattaforma basata sul cloud, chiamata Cintoo Cloud®. In questo modo è stato possibile sbloccare il valore potenziale dei dati 3D Digital Twin e AEC BIM per centinaia di persone che lavorano sugli asset elettrici, anche molto tempo dopo aver raggiunto lo scopo iniziale per un progetto specifico.

Entrambe le aziende hanno sperimentato l'utilizzo dei dati delle nuvole di punti 3D per una serie di casi d'uso che hanno ridotto i tempi, i costi e i rischi dei progetti, aumentando al contempo la collaborazione. I segni di successo sono evidenti e si è osservato un cambiamento culturale con un maggiore utilizzo dei dati all'interno e all'esterno per risolvere i problemi.

Il successo di questo lavoro apre molte opportunità e sfide future, tra cui il passaggio all'integrazione di modelli 3D, la fornitura di tour degli asset e il mantenimento dei dati aggiornati per continuare ad aggiungere valore. Alcuni esempi di benefici realizzati includono la continuità del lavoro di progettazione attraverso i blocchi di Covid-19, la riduzione delle emissioni di carbonio grazie alla riduzione degli spostamenti in cantiere e una comunicazione più informata tra le parti basata sul contesto fisico.

Sono stati presentati esempi pratici di come i dati di scansione 3D siano stati utilizzati molto tempo dopo l'acquisizione originale per:

• Fornire un migliore contesto Digital Twin e una migliore connettività dei dati per i beni e le attrezzature.
• Supportare decisioni migliori massimizzando l'intuizione e la comprensione delle condizioni degli asset.
• Migliorare il coinvolgimento, la pianificazione e la comunicazione del progetto
• Risparmiare sui costi del progetto riducendo i rischi