Klantverhaal: Meridian & Genesis Energy

Achtergrond

Veel eigenaren van bedrijfsmiddelen leggen al meer dan tien jaar 3D-scangegevens vast om te helpen bij specifieke gevallen van ontwerp, constructie, onderhoud of exploitatie voor AEC BIM- of Digital Twin-toepassingen. Nadat dat eerste doel was bereikt, gingen de gegevens echter meestal verloren of waren ze ontoegankelijk, wat hoge opslagkosten met zich meebracht. Deze use case gaat over hoe Meridian Energy en Genesis Energy onafhankelijk van elkaar hetzelfde cloud-gebaseerde platform van Cintoo gebruikten om hun 3D-scangegevens op te slaan, de technische en organisatorische uitdagingen die ze moesten overwinnen en enkele gedachten over de toekomst van deze technologie voor Digital Twin en AEC BIM.

De verschillende opties en uitdagingen bij het vastleggen van gegevens worden gepresenteerd. Dit omvat terrestrische laserscanning, panoramafotografie en 3D-fotogrammetrie.

Er worden praktische voorbeelden gegeven van hoe 3D-scangegevens lang na de oorspronkelijke vastlegging zijn gebruikt om:

• Betere context en gegevensconnectiviteit te bieden voor bedrijfsmiddelen en apparatuur voor Digital Twin
• Betere beslissingen te ondersteunen door het inzicht in en begrip van de conditie van assets te maximaliseren
• Projectbetrokkenheid, planning en communicatie te verbeteren
• Projectkosten te besparen en risico's te verminderen

Er worden voorbeelden gegeven waarbij verschillende soorten gegevens in hetzelfde platform werden geïntegreerd. Overwegingen over het langetermijnbeheer van deze gegevens worden besproken, inclusief kosteneffectieve opties om ze up-to-date te houden. Beide eigenaren zijn nog maar net begonnen met het verkennen van de mogelijkheden. Het artikel eindigt met een discussie over toekomstige wegen die het platform en deze technologie zouden kunnen inslaan en biedt een leidraad voor andere asset owners die dezelfde weg willen inslaan.

Oplossingen voor modern asset informatiebeheer kunnen een combinatie zijn van Engineering Document Management Systemen (EDMS), technische tekeningen, activaregisters, 3D point cloud management, digital twins, 3D model management en Building Information Modelling (BIM) om er maar een paar te noemen. Eigenaren van bedrijfsmiddelen moeten een groot aantal producten, leveranciers, consultants, jargon en kaders doorzeven om duidelijkheid te krijgen voordat ze kunnen bepalen wat voldoet aan hun bedrijfsbehoeften binnen hun operationele beperkingen.

Dit artikel gaat over de ervaringen van Genesis Energy en Meridian Energy met het gebruik van moderne bronnen van activagegevens voor Digital Twin - met name 3D-puntenwolkgegevens zoals hieronder weergegeven. De gegevens worden meestal vastgelegd met 3D-laserscanners of fotogrammetrie, zoals uitgelegd in dit artikel.

De situatie

Al meer dan tien jaar worden 3D-puntenwolkgegevens verzameld voor activa in de energie-industrie van Nieuw-Zeeland. Enkele eerdere voorbeelden van use cases zijn:

• Ontwerp van brandmuren rond transformatoren in waterkrachtcentrales
• Asbestidentificatie bij Huntly station
• Beoordeling van naleving van brandvereisten voor Genesis waterkrachtcentrales
• Beoordeling van 220 kV vrije ruimte op alle Meridian aangesloten schakelstations.

Voorbeeld van technische tekeningen aangevuld met 3D puntenwolkgegevens

Implementatie en use cases

Voor zowel Meridian als Genesis werd de implementatie van het Cintoo platform voltooid door een lokale Cintoo reseller en 3D scanning service provider, Revisia Ltd. Enkele interessante uitdagingen tijdens het proces waren

• Coördinatensystemen: De beslissing was om een relatief coördinatensysteem te implementeren of georeferentie met landmeetkundige controle. Voor één locatie had Meridian bestaande scans met georeferenties om de nieuwe scans aan te koppelen. Per saldo had deze beslissing meer nadelen dan voordelen, omdat alle nieuwe modellen, foto's of artefacten vooraf moesten worden geconfigureerd met coördinaten, anders zou de standaard oorsprong (0,0,0) de grenzen van de scan oprekken en het systeem crashen. Toekomstige 3D scans werden toegevoegd met relatieve coördinaten naar een vast referentiepunt zonder onderzoekscontrole.
• Verwerken en uploaden van historische scangegevens: Door het succes van het Cintoo-platform gingen beide eigenaren op zoek naar oude puntenwolkgegevens op harde schijven en bestandsservers die in het bezit waren van consultants en aannemers. Hoewel de meeste gegevens in het juiste formaat werden gevonden om te uploaden naar Cintoo, waren sommige gegevens niet geregistreerd of verwerkt. Sommige gegevens uit het verleden waren verloren gegaan door ontwerpconsultants als gevolg van personeelswisselingen en gegevensmigratie. Dit onderstreepte waarom het belangrijk is om vooraf duidelijk te definiëren welke deliverables van serviceproviders worden verwacht. Als gevolg hiervan ontwikkelde Meridian een 3D-scanspecificatie om toekomstige vereisten te verduidelijken.
• Culturele verandering: Er was veel interne scepsis over de voordelen van deze investering in het gebruik van puntenwolkbestanden. Dit begint te veranderen nu mensen naar 3D-gegevens grijpen om vragen te beantwoorden voordat ze de telefoon pakken, een e-mail sturen of een bezoek plannen. De gegevens worden nu gezien als een bedrijfsmiddel dat waarde blijft toevoegen.

Foto genomen op locatie en voorbeeld van contextuele informatie uit scans

Scoping, conceptontwerp en aanbesteding use case

In het jaar sinds de implementatie heeft Meridian 3D-scangegevens gebruikt om een handvol conceptontwerpen en aanbestedingen voor de levering van apparatuur of constructiediensten af te ronden zonder een bezoek aan de locatie van de ontwerpconsultant of fabrikant.

• Switchyard 220 kV CT vervangingen - Conceptontwerp, vrijgavebeoordelingen en aanbesteding allemaal op afstand uitgevoerd.
• Vervanging van lokale servicetransformatoren - Conceptontwerp, beoordeling van opties, werkzaamheden op locatie en aanbesteding, allemaal op afstand uitgevoerd.
• Diverse werkzaamheden waarbij de hoeveelheid steigers, kabels en leidingen moet worden geschat voordat deze naar de locatie worden verplaatst

Gebruikscasus voor snellere iteraties van Digital Twin-ontwerpen

Ontwerpteams die op afstand werken, moeten tijdens het ontwerp vaak ter plaatse conflicten, pasvormen en contextuele informatie controleren. Typische voorbeelden zijn: hoe groot is die vloerdoorvoer of past dit paneel wel?

Orthografische metingen om de passing te controleren en een voorbeeld van apparatuur die op locatie is geïnstalleerd

Dit soort technische vragen leidt tot vertragingen, meer onderzoek door bouwteams of extra bezoeken om het probleem op te lossen. Het bleek dat het hebben van 3D-scangegevens de tijd, kosten, middelen en koolstofuitstoot die nodig zijn om technische ontwerpvragen te beantwoorden aanzienlijk verminderde, omdat ontwerpers dingen zelf konden controleren en meten.

De gegevens maakten ook risicobeperking van het ontwerp mogelijk. Eenheden op productielocaties zijn in theorie identiek, maar in de praktijk niet altijd, zoals hieronder te zien is, wat leidt tot onverwachte wijzigingen in het ontwerp op het laatste moment. Bij meerdere gelegenheden hebben de 3D-scans ingenieurs in staat gesteld om verschillen tussen eenheden te identificeren, waardoor fouten werden voorkomen.

Bij een groot automatiseringsupgradeproject in het Manapouri hydrostation werd een volledige 3D-scan van de locatie gemaakt, inclusief de infrastructuur die zich 200 meter onder de grond bevond. In een jaar tijd heeft de investering in de gegevens een positief rendement op de oorspronkelijke investering opgeleverd door snellere oplossing van technische vragen, minder bezoeken ter plaatse en minder risico op botsende ontwerpen. Dit proces heeft ook soortgelijke voordelen opgeleverd voor een aantal latere projecten, waaronder brandbeveiligingswerken, upgrades van noodverlichting en vervangingen van transformatoren.

Getoonde verschillen van identieke units die verschillend werden geïnstalleerd op dezelfde locatie

Projectvoortgang in een COVID-omgeving use case

Meridian heeft het Cintoo-platform geïmplementeerd en alle nieuwe en historische scangegevens geüpload vóór enkele van de Covid-19 lockdowns. De gegevens en het platform werden waardevoller in een omgeving met beperkt reizen tussen generatielocaties. Projecten in de conceptuele en ontwerpfase kregen een reddingslijn in de schoot geworpen omdat ze verder konden gaan ondanks de beperkingen op bezoeken aan locaties.

Genesis was in staat om een project in de Tuai energiecentrale uit te voeren tijdens een Covid-19 lockdown periode eind 2019. Het project werd ontworpen, gecoördineerd en gebouwd terwijl aannemers en ontwerpadviseurs de locatie niet mochten bezoeken om metingen te valideren. Het gebruik van de 3D-scangegevens hielp de ontwerpconsultant om de gebieden van belang te begrijpen en ook om opgeloste botsingen te voorkomen terwijl de grenswaarden ter plaatse werden gevalideerd door het personeel van Genesis Energy. Dit leidde tot succesvolle constructietekeningen zoals afgebeeld zonder een bezoek aan de locatie door de ontwerpconsultant.

Bouwtekeningen gemaakt met 3D-scangegevens en werkzaamheden op locatie

Gevarenidentificatie use case

Een van de eerste grootschalige toepassingen van 3D puntenwolkgegevens bij Genesis was het maken van een virtueel register van bekende/vermoede asbestgevaren in de Huntly energiecentrale. Het aanvankelijke succes van dit werk werd beperkt door het Faro webshare® platform dat deze gegevens hostte vanwege de inherente licentiebeperkingen, het gebrek aan stabiliteit en de vereiste voor bedrijfseigen bestandstypen. Het nieuwe Cintoo platform had geen van deze beperkingen en de asbestgevaren zullen zichtbaar zijn voor iedereen met behulp van functies zoals annotatie en de "assets" functie die het gestructureerd labelen van onderdelen in de scan mogelijk maakt.

Bij het analyseren van gebeurtenissen na gezondheids- en veiligheidsincidenten of procesveiligheidsgebeurtenissen zijn meestal meerdere partijen betrokken, waarvan sommige onbekend zijn met de locatie. 3D-scans zijn gebruikt tijdens teambesprekingen om iedereen contextuele informatie te geven over waar het incident of de gebeurtenis plaatsvond en wat er zich in de omgeving bevond. Met Cintoo Cloud kunnen alle gebruikers profiteren van de samenwerking tussen de verschillende versies van reality data capture die in het verleden hebben plaatsgevonden. Daarnaast hebben alle betrokken partijen gezamenlijk bewijs van hun werkaantekeningen en geschiedenis om hun inspanningen en werkaantekeningen volledig te ondersteunen.

Digital Twin ID's plaatsen bij bedrijfsmiddelen met behulp van Cintoo Cloud

Toekomstige kansen en uitdagingen

Mogelijkheid voor 3D modelgegevens

Genesis heeft plannen om 3D-modellen op te slaan in het Cintoo-platform. Hierdoor kunnen modellen worden gesuperponeerd op de scangegevens en in context met de rest van het object worden bekeken. Hieronder ziet u een voorbeeld van deze functionaliteit, waarbij een model van een hoogwerker is gemaakt op basis van puntenwolkgegevens die zijn vastgelegd terwijl deze op locatie geparkeerd stond. Het model kan vervolgens in de scan worden geplaatst en worden verplaatst.

Cintoo biedt een extra functie die het maken en integreren van 3D-modellen versnelt. Een deel van de puntenwolkgegevens kan dan worden geëxporteerd als een sold mesh, zodat het direct kan worden geopend in een 3D-modelleringssoftwarepakket.

Een 3D-model gegenereerd object over de scan leggen

De gegevens up-to-date houden is een uitdaging

Een veelgestelde vraag over de gegevens is "hoe worden ze up-to-date gehouden?". In de korte tijd die sinds de implementatie is verstreken, zijn er een aantal geplande opties zoals hieronder opgesomd in de volgorde van minst tot meest kostbaar.

1. Annotatie: Veranderingen aan de installatie kunnen worden geannoteerd in het 3D-scanplatform op een vergelijkbare manier als redline markups op technische tekeningen.
2. 360-fotografie: Bijgewerkte panoramafoto's van wijzigingen kunnen tegen minimale extra kosten op de scan worden geplaatst.
3. 3D-model: 3D-modellen van veranderingen in de fabriek kunnen op de scan worden geplaatst.
4. Bijgewerkte scans: Als de gegevens waarde blijven toevoegen, kan het zinvol zijn om routinematig nieuwe scans uit te voeren, zoals hieronder te zien is.

Vergelijking van 3D scanbeeld voor en na een transformatorvervanging

Bouwinformatiemodellen (BIM) en digitale tweelingen

Het in dit document beschreven werk is een kleine stap op een uitgebreide routekaart om te profiteren van de nieuwste paradigma's en raamwerken voor het modelleren van assetinformatie. Veel andere asset owners hebben dit aangepakt met strategische initiatieven zoals het implementeren van Building Information Modelling (BIM) processen, software, standaarden en administratie. Verschillende leveranciers bieden nu digital twin-platforms die één enkel "venster" bieden om alles te bekijken en te implementeren, van realtime activagegevens tot tekeningen, voorspellende analyses, documentatie, onderhoudsgegevens, 3D-modellen en scangegevens.

De aanpak die in dit artikel wordt gepresenteerd werd onafhankelijk gekozen door Genesis en Meridian omdat het voldeed aan hun behoeften en zakelijke beperkingen. De implementatie vergde minimale interne middelen en er was een kort tijdsbestek tussen het begin en het verifieerbare rendement op de investering. Het belangrijkste is dat het toekomstige BIM- of digital twin-trajecten niet in de weg staat of belemmert, omdat de gegevens geïntegreerd, gekoppeld of gemigreerd kunnen worden wanneer dat nodig is.

Conclusies

Nieuwe oplossingen zoals Cintoo Cloud hebben een paradigmaverschuiving in gang gezet waarbij 3D-scangegevens worden behandeld als activa die waarde blijven toevoegen lang nadat het oorspronkelijke doel is bereikt. De gepresenteerde oplossing kan geschikt zijn voor andere eigenaren van bedrijfsmiddelen die op zoek zijn naar een economisch optimum tussen de eerdere "gebruik het dan vergeet het" benadering en de "gouden standaard" van building information modelling (BIM) die meer gangbaar is bij de ontwikkeling van groene velden.

Grote multidisciplinaire kapitaalgoederenprojecten zijn enkele van de directe begunstigden en verzamelaars van 3D locatiegegevens. Projecten voltooien vaak aan het begin een as-built 3D-scan van de bestaande locatie. Op afgelegen locaties zijn de hieronder genoemde besparingen groter dan op meer toegankelijke locaties. De technologie maakt bezoeken aan locaties niet overbodig, maar maakt ze wel gerichter en beter geïnformeerd, waardoor kosten en tijd worden bespaard. Daarnaast hebben gebruikers gemerkt dat de scans een aanvulling zijn op de fotografie van de locatie door context te bieden en de hoeveelheid foto's die nodig zijn om het ontwerp te onderbouwen te verminderen.

Op basis van onafhankelijke ervaringen van zowel Meridian als Genesis Energy werd een eenvoudige aanpak voor het beheer van 3D-scangegevens gepresenteerd. Hierbij werden nieuwe en oude 3D puntenwolkgegevens die voorheen op een aantal ongewenste locaties waren opgeslagen, gemigreerd naar één cloud-gebaseerd platform genaamd Cintoo Cloud®. Hierdoor werd de potentiële waarde van 3D Digital Twin en AEC BIM-gegevens ontsloten voor honderden mensen die aan elektriciteitsactiva werkten, lang nadat ze hun oorspronkelijke doel voor een specifiek project hadden gediend.

Beide bedrijven ervoeren het gebruik van 3D puntenwolkgegevens voor een reeks gebruikssituaties die de doorlooptijd, de kosten en de risico's van projecten verkortten terwijl de samenwerking toenam. De tekenen van succes zijn duidelijk en er is een culturele verandering waargenomen met een groter gebruik van de gegevens intern en extern om problemen op te lossen.

Het succes van dit werk opent vele toekomstige mogelijkheden en uitdagingen, waaronder een verschuiving naar het integreren van 3D-modellen, het aanbieden van asset tours en het up-to-date houden van de gegevens zodat ze waarde blijven toevoegen. Enkele voorbeelden van gerealiseerde voordelen zijn de continuïteit van ontwerpwerkzaamheden door Covid-19 lockdowns, vermindering van CO2-uitstoot door minder reizen naar de bouwplaats en beter geïnformeerde communicatie tussen partijen op basis van de fysieke context.

Er werden praktische voorbeelden gepresenteerd van hoe 3D-scangegevens nog lang na de oorspronkelijke vastlegging werden gebruikt om:

• Betere Digital Twin-context en gegevensconnectiviteit te bieden voor bedrijfsmiddelen en apparatuur
• Betere beslissingen te ondersteunen door het inzicht in en begrip van de conditie van assets te maximaliseren
• Projectbetrokkenheid, planning en communicatie te verbeteren
• Projectkosten te besparen en risico's te verminderen