Интернет вещей, BIM и управляемые сервисы: главные тренды автоматизации зданий

К 2020 году оборот рынка интеллектуальных зданий достигнет порядка 339 млрд долларов, считают эксперты международной консалтинговой компании BCG (TheBostonConsultingGroup). [SA1] Уже сегодня выручка только одного из основных сегментов – автоматизации зданий – составляет 46 млрд рублей. По мере его консолидации с энергоэффективными решениями и домашней автоматизацией (connectedhomes) этот показатель будет только расти, а сложность работы на вновь сформировавшемся рынке повышаться. Постепенное стирание границ между этими тремя сегментами подтверждают и сложившиеся тренды, понимание которых необходимо всем участникам строительной отрасли для принятия решений в долгосрочной перспективе.

ИоТ-платформы в эксплуатации зданий

Безусловно самый многообещающий тренд – проникновение в обычную автоматизацию Интернета вещей. Эволюция IoT позволит осуществлять обмен информацией между различными электронными устройствами без необходимости прямого вмешательства человека. Это в разы увеличит количество источников информации, а значит поможет собрать ее достаточное количество для анализа и выработки рекомендаций по эффективной эксплуатации здания.

Здесь в игру вступают следующие решения, с которыми связано будущее ИТ,–облачные обработка и вычисления и предиктивное обслуживание. Весь собираемый объем информации отправляется в облако, где уже с помощью нейросетей и ИИ строятся закономерности, которые человеку просчитать самостоятельно было бы невозможно. Когда на основе статистических, архивных, а также получаемых в режиме реально времени данных система делает прогноз – например, оборудование Xвыйдет из строя в течение трех месяцев с вероятностьюY– можно говорить о предиктивном обслуживании.

Полный потенциал применения IoT пока мало кому понятен. Удачными примерами практического применения Интернета вещей могут быть тепловые карты, которые помогают выявить наиболее посещаемые зоны в здании, осуществлять мониторинг качества воздуха (и содержания в нем CO2, высокая концентрация которого негативно сказывается на производительности сотрудников) и т. д. Благодаря беспроводным сетям класса LPWAN (lowpowerwideareanetwork), обеспечивающих энергоэффективную передачу данных на большие расстояния, поставить большое количество простых, а главное автономных, IoT-устройств не составляет труда – в здании их может быть тысячи или даже десятки тысяч.

Интеграция информационной модели объекта и систем управления

Главные инструменты эксплуатации здания — система диспетчеризации и автоматизации (BMS или SCADA) и система управления эксплуатацией (FacilityManagement, FM) – в том или ином виде сейчас есть на большинстве объектов. Первая служит источником информации об инженерной инфраструктуре, вторая – автоматизирует каждодневную работу службы эксплуатации. Однако существует еще один, очень важный инструмент – это информационная модель (BIM) объекта.

Несмотря на то, что сейчас понятие BIM-модели чаще всего ассоциируется только с этапом проектирования, изначально её концепция заключается в эффективном управлении всем жизненным циклом объекта, включая эксплуатацию, этапы реконструкции и модернизации и даже утилизации. С развитием ИТ, а также курсом компаний на цифровую трансформацию и энергоэффективность, постепенно появляются инструменты, которые позволят реализовать полноценно использовать возможности BIM и на самом продолжительном этапе жизненного цикла здания – этапе эксплуатации.

Основная идея эксплуатационной BIM-модели – создание единой базы данных, в которой содержится вся актуальная информация об объекте. Другими словами, мы получаем цифровой двойник здания, который позволяет выполнять навигацию по разным уровням детализации – начиная от сводной модели инженерной инфраструктуры и заканчивая отдельными инженерными системами (например, системой приточной вентиляции) и каждым отдельным компонентом этих систем (например, конкретной приточной установкой). Помимо этого, к любому элементу есть возможность добавлять любое количество информационный атрибутов или параметров. Это могут быть сведения о производителе и марке оборудования, его технические и эксплуатационные характеристики, регламенты и периодичность обслуживания и т. д. В общем всё, что необходимо для службы эксплуатации.

Принципиально новый уровень эксплуатации дает объединение трех перечисленных выше систем в рамках единой платформы. Интеграция BIMи BMSпозволяет отражать на информационной модели реальное состояние инженерной инфраструктуры – показания датчиков, статусы устройств, аварии оборудования и т. д. Кроме того, такой тандем обеспечивает дополнительную среду управления инженерной инфраструктурой, быструю навигацию и наглядную визуализацию, например, места аварии, что особенно актуально для распределенных объектов, высотных зданий изданий со сложной планировкой.

Интеграция BIM и FM освобождает от необходимости вручную создавать эксплуатационное дерево систем и объектов для систем фасилити менеджмента. Вся необходимая база уже содержится в информационной модели, поэтому синхронизация систем помогает оптимизировать трудозатраты и обеспечить единообразное представление данных в системе FM. В свою очередь, обмен информацией о статусах и авариях между системой управления зданием и системой управления эксплуатацией позволит автоматически генерировать заявки на обслуживание или ремонт оборудования.

На рынке уже существует достаточное количество решений, которые позволяют интегрировать информационную модель, FMи BMS. Как правило, это облачные системы. Однако большинство из них развернуты на серверах за пределами России, что идет в разрез с перспективами развития российского законодательства относительно информационного моделирования. Согласно разделу «Умный город» программы «Цифровая экономика» (документ подготовлен «Ростелекомом» при участии Минстроя и отраслевых экспертов) во II квартале 2020 года информация о цифровых моделях зданий будет отнесена к категории технологических данных, при этом нормативно будет закреплено требование о ее хранении на территории России. А это значительно сужает выбор для владельцев зданий. Поэтому мы, например, сейчас работаем над альтернативным решением – десктопным приложением «Smart эксплуатация», которое можно будет использовать по однократной лицензии.

Управляемые сервисы для инженерных систем

С развитием технологий постепенно меняется и философия рынка – все больше типовых задач передается на аутсорсинг. Растет популярность управляемых сервисов (УС), позволяющих легко регулировать набор и объем ИТ-услуг. Уже сейчас у такой бизнес-модели можно выделить несколько очевидных преимуществ. Во-первых, УС позволяют переложить капитальные затраты в эксплуатационные. Перенос издержек на ИТ в OpEx, как правило, приводит к более плавным и предсказуемым расходам с течением времени. Во-вторых, модель управляемых сервисов более гибкая, чем проектная, и дает возможность оплаты по реальному факту потребляемых услуг. В-третьих, аутсорсинг непрофильных для компании задач позволяет больше сконцентрироваться на развитии бизнеса и не увеличивать штат сотрудников. Лучший пример для демонстрации работы модели удалённых сервисов – это рынок облачных услуг. Спрос на неё появился здесь еще в 2017 году. Однако постепенно новый подход проникает во все сферы ИТ-рынка, в том числе и в автоматизацию зданий.

Начинает зарождаться тренд на BMSи FMиз облака. Например, для систем управления зданием это выглядит следующим образом. У заказчика уже предполагается наличие существующей инфраструктуры по автоматизации, управлению и диспетчеризации инженерных систем и оборудования.Потому что бо́льшую часть BMS, её «физическую» составляющую, невозможно представить как сервис – это локальная автоматика, датчики, кабели и т. д. Однако еёверхний уровень – SCADA-системeс серверным и программным обеспечением – возможно отдать в облако на аутсорсинг. Таким образом заказчику не нужно разворачивать собственный сервер и покупать лицензию для ПО. Данные от BMSпоступают, обрабатываются и хранятся в облаке. Кроме того, его вычислительные ресурсы также позволяют предлагать дополнительный функционал по предиктивному обслуживанию и обнаружению неисправностей. Для системы фасилити менеджмента всё ещё проще, так как она представляет собой только софт. Система полностью переносится в облако, и заказчик также платит по схеме подписки за возможность подключения и использования, не неся никаких капитальных затрат.

Для трендов, перечисленных выше, также работает модель удаленных сервисов. Производители датчиков и устройств IoT уже давно предлагают доступ к собранным данным в облаке, а также их обработку, визуализацию и анализ. Существуют решения и с BIM-моделью из облака. Они избавляют заказчика от необходимости закупать мощное и дорогое оборудование, необходимое программное обеспечение. Дополнительным сервисом может быть поддержание эксплуатационной BIM-модели в актуальном состоянии, привлечение BIM-менеджера компании-подрядчика. Это может сократить затраты на содержание собственного штата сотрудников.

Энергоэффективные решения не теряют актуальность

Помимо трендов, которые закрепили свои позиции в 2018 году и будут активно развиваться в 2019, нужно отметить старую добрую классику – решения, нацеленные на энергоэффективность и устойчивое развитие.

По данным Международного энергетического агентства (англ. InternationalEnergyAgency, IEA),[SA2] на долю строительного сектора приходится более трети от общего потребления энергии в мире и почти 40% глобального объема выбросов CO2. Поэтому неудивительно, что (во многом из-за обязательств по Киотскому договору) Европа давно держит курс на повышение энергоэффективности зданий и даже приняла соответствующую директиву (англ. Directiveontheenergyperformanceofbuildings, EPBD). Согласно этому документу к 31 декабря 2020 года все новые объекты должны удовлетворять требованиям зданий с почти нулевым потреблением энергии (общественные здания к 31 декабря 2018 года).

В России энергоэффективность также становится все более решающим фактором при выборе систем. Первые «умные» здания появились у нас еще в начале 2000-х. Сейчас практически все из них требуют модернизации инженерных систем, в том числе и систем автоматизации. Существующие сейчас решения помогают владельцам недвижимости значительно оптимизировать затраты на содержание зданий, сократить потребление энергии и обеспечить более высокий уровень комфорта «пользователей».

Во-первых, одно из таких решений – управление освещением. Применение светодиодов, датчиков движения, цифрового протокола управления DALI практически стало новым стандартом. Текущий тренд – использование биодинамического освещения. Оно подстраивается под циркадные циклы человека и в зависимости от времени суток регулирует температуру света. Во-вторых, частотное регулирование электродвигателей в системах вентиляции, водоснабжения, тепло- и холодоснабжения и т. д. Это позволяет значительно снизить энергопотребление системы, продлить срок службы электрооборудования и эффективно управлять инженерными системами в зависимости от меняющихся параметров.

Отсюда вытекает еще одно популярное решение – внедрение офисной автоматики. Последние несколько лет она особенно распространена в штаб-квартирах крупных компаний, которые в рамках цифровой трансформации и переориентации на Индустрию 4.0 начинают внедрять концепцию «умного» офиса. Её главные положения – энергоэффективность, максимальные комфорт и безопасность сотрудников. Например, в нашем проекте создания «умного» офиса для СИБУРа интеллектуальная система управления зданием позволяет в автоматическом режиме регулировать работу инженерной инфраструктуры в зависимости от присутствия сотрудников, их расписания, предпочтений и погодных условий.

---

 [SA1]http://image-src.bcg.com/Images/BCG-A-Guide-to-the-Revolution-in-Smart-Buildings-Oct-2018_tcm9-204343.pdf

p 3-4

 [SA2]https://www.iea.org/topics/energyefficiency/buildings/