ГИС долгое время было принято считать системой, предназначенной, прежде всего, для создания и публикации карт. В соответствии с этим определялся и круг прикладных задач: зонирование и картографирование территорий, геологические исследования, связанные с добычей полезных ископаемых, и пр. Ситуация начала кардинально меняться в девяностые годы, когда рынок осознал, что большая часть внешне разнородных данных и информации имеют что-то общее, а именно — географическую привязку, а значит могут быть отображены на карте для дальнейшей обработки, анализа и использования во многих прикладных системах. Другими словами, пространственная составляющая стала своего рода «общим знаменателем» для работы с информацией, в то время как ГИС — это системы, которые помогают соотнести те или иные процессы и события на основе пространственно-временных отношений и с учетом дополнительных факторов (финансовых, социально-экономических, природных и т. п.). Чтобы реализовать этот подход на практике, разработчики расширяли возможности ГИС, добавляя новые функции, решающие не только чистые, классические задачи создания карт, а выполняющие пространственный анализ, обеспечивающие различные способы визуализации и интеграцию с корпоративными системами. Это открыло совершенно новые подходы к использованию ГИС для управления и активами производственных предприятий, инженерных и транспортных сетей, и множеством других объектов в промышленности, энергетике и ЖКХ. На сегодняшний день ГИС может рассматриваться как платформа, объединяющая различные процессы: проектирование, управление имуществом, диспетчеризацию, управление техническим обслуживанием и ремонтом, работу с клиентами и пр.

Корпоративная ГИС, работающая с единой базой геоданных, интегрированная с CFH, ERP и другими системами и доступная всем сотрудникам, обеспечивает обмен информацией, координацию и совместную работу подразделений на разных этапах жизненного цикла. Так, Билл Михан в своей книге «ГИС: новая энергия электрических и газовых предприятий» (М., 2012 г., пер.) на примере коммунального предприятия выделяет восемь таких этапов и показывает, как на каждом из них применяется ГИС.

1. Прогнозирование потребления. Потребление в зоне обслуживания коммунального предприятия, как правило, растет неоднородно, и усреднение этих темпов может привести к дефициту, невозможности подключения и сбоям на отдельных участках. Без ГИС локальное прогнозирование вести достаточно сложно и дорого, поскольку оно требует учитывать множество разнородных данных (планы по застройке, открытие предприятий, строительство транспортной инфраструктуры и пр.). ГИС автоматизирует эти расчеты, переводя изменения на данной территории в прогноз уровня потребления.

2. Планирование. На основе прогноза потребления, и с учетом имеющихся ресурсов, строится целевая пространственная модель и карта инженерной сети, оценивается потребность в том или ином оборудовании на протяжении определенного периода времени. На данном этапе ГИС позволяет быстро и эффективно выполнять сетевой, топологический и другие виды пространственного анализа, оценивать стоимость развития сети, находить возможности экономии и оптимизации.

3. Инженерное проектирование. Проектировщики используют ГИС для того, чтобы определить, каким именно образом должна быть модернизирована коммунальная сеть: где конкретно проложить трубопровод с учетом реальной обстановки, какой и где поставить трансформатор и т. д. Основным инструментом здесь является сетевой анализ.

4. Управление имуществом. В процессе эксплуатации инженерной сети ключевая задача — выстроить эффективный процесс технического обслуживания и ремонта. ГИС обеспечивает инвентаризацию имущества с указанием точного местоположения каждого объекта и того, что находится поблизости, ведение базы данных объектов и их состояния. Это помогает определять необходимые действия, например, сформировать оптимальный график обслуживания, выбирать тип действия — ремонт или замену и т. д.

5. Геодезические изыскания, оформление прав и разрешительной документации. ГИС является рабочим инструментом геодезиста, проводящего съемку и составляющего документы для предоставления в местные органы власти при оформлении участков, землеотводов, получении лицензий и разрешений на работы и т. д. Кроме того, ГИС позволяет в ходе работ по проектированию и в спорных ситуациях обращаться к кадастровым данным, которые также хранятся в единой корпоративной базе.

6. Строительное проектирование. Этот этап заключается в подготовке конструкторской документации для подрядчика, который будет строить и монтировать запланированные объекты и сооружения. Традиционно для этого использовались системы САПР, куда загружались данные из ГИС. Однако, в последнее время все чаще проектирование ведется непосредственно в ГИС, где уже имеется соответствующие инструменты, что позволяет избежать дублирование систем, версий документов, гарантированно учитывать все изменения, вносимые в проект на различных этапах. Кроме того, все чаще применяются интегрированные решения ГИС и ERP, что позволяет сразу получать готовую сметную документацию по проекту.

7. Строительство. На данном этапе особенно полезными являются мобильные ГИС-решения, с помощью которых можно непосредственно на месте, оперативно вносить в базу данных информацию обо всех изменениях в ходе проекта, возникающих сложностях и нестыковках.

8. Документирование новых объектов. ГИС обеспечивает ведение и своевременное обновление данных об объектах и их состоянии, дает инструменты сотрудникам для удобного внесения изменений в базу. С помощью ГИС удобно строить регламенты работы с информацией для поддержания ее в актуальном состоянии. Например, ГИС-инструменты позволяют заносить полевые данные непосредственно через картографический интерфейс, вместо того, чтобы постфактум расшифровывать заметки полевых бригад.

Эффективное применение ГИС для управления инфраструктурой, производственными и инженерными объектами предполагает проведение инвентаризации, создание плана территории с привязкой к ней соответствующих элементов. В качестве примера, где проведена комплексная инвентаризация производственных объектов можно привести геоинформационную систему «Генплан» ОАО «Саратовский НПЗ» — одного из крупнейших предприятий отрасли с богатой историей. Поскольку это предприятие развивалось на протяжении десятилетий и неоднократно модернизировалось, единого электронного генерального плана и архива всей производственной документации, где содержались бы сведения обо всех произведенных изменениях, там не существовало. Как правило, были лишь отдельные, не систематизированные документы на бумажных и пленочных носителях. Для того, чтобы обеспечить качественное обслуживание и управление всеми инженерными и производственными объектами, был предпринят проект по созданию единой ГИС-платформы «Генплан» на базе геоинформационной системы ArcGIS. Основные функции этой системы — ведение актуального генплана на цифровой карте, поддержка электронного архива и предоставление пользователям из различных подразделений предприятия доступа к этой информации. В процессе подготовки в единую базу геоданных были заведены все объекты производственной и инженерной инфраструктуры, как из имеющихся электронных документов, так и с бумажных носителей. При этом наибольшую трудность представляла фрагментарность имеющейся информации и необходимость приведения ее к единым форматам. В данном проекте для минимизации трудозатрат при решении этих задач и для дальнейшей работы с системой было разработано несколько инструментов, автоматизирующих процедуры загрузки и выгрузки пространственных данных, управления структурой БГД, создания и оформления карт, а также сервисы, обеспечивающие доступ пользователей. Основные пользовательские функции были реализованы в автоматизированных рабочих местах, а также в геопортале, с помощью которого любой авторизованный пользователь теперь может получить доступ к картографическим материалам, формировать на их основе планы, выполнять пространственный анализ, готовить и распечатывать отчетные материалы различного содержания, в том числе в 3D.

Отметим, что для того, чтобы ускорить внедрение ГИС, целесообразно использовать уже готовые модели данных для конкретных применений. Сейчас доступно достаточно большое количество моделей и готовых инструментов, реализующих различные отраслевые стандарты в строительстве, энергетике и других отраслях.

Одна из важных технологических составляющих в управлении производственными и инфраструктурными объектами связана с данными реального времени. В настоящее время применяются решения, которые объединяют ГИС с автоматизированными системами управления производством (АСУТП). В таких системах ГИС обеспечивают точную локализацию каждого объекта, географическую визуализацию его параметров и атрибутов и связанных с ним событий и процессов, а АСУТП реализует взаимодействие с датчиками, сенсорами, камерами наблюдения, исполнительными устройствами. Уже доступны на рынке готовые к применению оборудование и программные продукты, что снижает стоимость внедрения (например, OSIsoft, IBM Maximo Spatial и др.). В качестве примера можно привести систему управления ремонтом и обслуживанием ветроэнергетических установок датской энергетической компании Dong Energy. Внедренная в компании система предназначена для оптимизации процессов обслуживания этих установок и построена на применении автономных датчиков и сенсоров, обменивающихся данными друг с другом и с центральным сервером. Поскольку таких установок у компании уже достаточно много (на момент внедрения системы их количество превышало две тысячи), их обслуживание требует значительных финансовых затрат и наличия в штате большого числа квалифицированного персонала, что сделало решение задачи оптимизации этого процесса одной из наиболее приоритетных. В рамках внедрения системы управления ремонтами компания установила множество автономных датчиков, которые в реальном времени передают информацию о состоянии каждой установки, о текущих погодных условиях, силе и направлении ветра, приливах и отливах, целостности кабелей и т. д. Эти данные обрабатываются с помощью ПО реального времени OSIsoft PI System и ГИС Esri Geo Event Processor. На основе этого анализа строятся прогнозы и графики оптимального обслуживания установок, с учетом их местоположения, фактического состояния, внешних и погодных условий и пр., а также обеспечивается аварийное реагирование. Полученные карты и графики сразу становятся доступны всем участникам процесса через корпоративный геопортал и мобильные устройства. Dong Energy планирует за счет применения данной системы в два раза сократить число незапланированных посещений ветроэнергетических установок, что ежегодно может давать до 20 млн. долл. экономии.

Обслуживание инженерных сооружений на всех этапах жизненного цикла объекта — от проектирования и строительства до эксплуатации — предполагает выезд непосредственно на объект для проведения тех или иных работ. Для этого применяются мобильные ГИС, работающие на смартфонах, планшетах и специализированных устройствах. Задач, выполняемых с помощью мобильных ГИС множество: инспектирование объектов, оценка повреждений и ущерба от аварий и других нештатных ситуаций, уточнение границ участков, проверка показаний несетевых счетчиков и датчиков и многое другое. Мобильные ГИС полезны тем, что они, во-первых, дают полевым сотрудникам в руки картографический инструмент, где содержаться карты со всеми объектами и где можно посмотреть их необходимые атрибуты, выполнить навигационные и другие задачи, и, во-вторых, те данные, которые заносятся через мобильную ГИС сразу синхронизируются с корпоративной базой геоданных (по сотовой сети или по прибытии в офис), и, таким образом, становятся доступны всем службам и подразделениям. Также важно, что современные мобильные ГИС-приложения можно «собирать» под конкретную задачу, оставляя только те функции и кнопки, которые нужны для выполнения конкретных операций: это не просто разгружает интерфейс, но самое главное — позволяет свести к минимуму ошибки пользователя, гарантируя, что его действия будут оставаться в рамках заданного процесса. Например, если стоит задача провести инспекцию электрических колодцев, то приложение будет отображать на карте только колодцы, и нечего другого, причем исключительно в заранее определенном районе.

ГИС повышает эффективность работы как небольших предприятий, так и крупнейших промышленных и транспортных объектов. Примером является порт Роттердама — крупнейший порт в Европе, обслуживающий ежегодно более 130 тыс. судов и 440 млн. тонн грузов. Порт расположен в акватории Северного моря, вдоль реки Мааси имеет протяженность 26 миль. Одна из главных проблем порта — отсутствие пространства для дальнейшего экстенсивного расширения, свободных площадей больше нет. Поэтому, единственным выходом остается повышение эффективности управления уже имеющимися территориями и изменение самого подхода и технологий управления активами. Одно из главных направлений в этой работе — унификация процессов работы с информацией на основе ГИС и развертывание полномасштабной геопространственной платформы для управления всеми направлениями бизнеса.

Внедрение ГИС-платформы в порту Роттердама началось в 2013 году с описания рабочих процессов и выработки модели данных. Созданная система, получившая название PortMaps, использует детальную карту порта в качестве единой среды доступа. В ходе проекта было объединено 49 систем, используемых портом, в том числе SAP, AutoCAD и Microsoft Office. В единую базу геоданных были сведены данные о портовых активах, земельных участках и соответствующие правоустанавливающие документы, подробные сведения об инженерной инфраструктуре, железнодорожные пути, трубопроводы, электрические кабели, батиметрия, космические и аэрофотоснимки, данные лазерного сканирования и так далее — всего более 1500 слоев данных. ГИС наглядно показывает все места их пересечения и дает доступ к соответствующей документации. В любое время, в том числе и с мобильных устройств, через карту может быть запрошена информация по каждому объекту. Например, система позволяет контролировать местонахождение транспортных средств и других подвижных береговых объектов в привязке к связанным с ними записям (например, открытые наряды на выполнение работ). Помимо эксплуатации и обслуживания портовых объектов, эта система играет ключевую роль в экологическом менеджменте, обеспечении охраны и безопасности, контроле судоходства, территориальном планировании, развитии портовой инфраструктуры и реагировании на инциденты и чрезвычайные ситуации.

ГИС дает предприятиям гораздо больше, чем просто карты. ГИС является критически важным компонентом деятельности и может использоваться практически во всех производственных и управленческих процессах. Работа с пространственной информацией помогает получить новое знание, обнаружить скрытые причины тех или иных явлений и событий, моделировать и предсказывать процессы и быстро принимать правильные решения. Пожалуй, именно в этом заключается секрет роста популярности этой технологии в самых разных областях человеческой деятельности.

Автор статьи — заместитель генерального директора Esri CIS.

Версия для печати (без изображений)