Utveksling av informasjon

Offshore-konstruksjoner godt egnet for datagjenbruk

Mange snakker om "Product Data Management", PDM, nokså få har konkrete prosjekter. Men konstruktørene hos Kværner Engineering og offshore-partnerne deres satser for fullt på informasjonsgjenbruk.

======================================== Boks:
Offshore produksjonsplattformer med store dekksinstallasjoner, gjerne kalt "topsides", er de største og mest kompliserte byggverk menneskeheten noensinne har laget. Informasjonen som beskriver dem er tilsvarende kompleks. Kun enkelte romprosjekter er sammenlignbare når det gjelder teknisk briljans. Norske teknologer er ledende i verden innen offshore-teknologi.

=================================================

Behovet for utveksling av informasjon i forbindelse med store ingeniørprosjekter har alltid vært stort. For noen år siden var konstruksjonsbeskrivelsen basert på papir som informasjonsbærer. Det var ikke uvanlig at vesentlige deler av informasjonen som forelå fra engineeringfasen, ble kopiert over manuelt, i en form tilpasset behovene i driftorganisasjonen. Under slik omstendigheter var mulighetene for effektivisering sterkt begrenset.

Tilgang på stadig mer effektiv datateknologi har i de senere år gitt oss tekniske muligheter til å behandle informasjon og foreta informasjonsutveksling mer rasjonelt. Men mangel på etablerte, felles retningslinjer og standarder har medført at de ulike aktørene strukturerer informasjonen på helt forskjellig måte.

Ut fra de økende krav til redusert gjennomføringstid og lavere kostnader i utbyggingsprosjektene er det naturlig at effektivisering av informasjonsutvekslingen kommer i fokus.

Tilgjengelighet

Prosjektgjennomføringen kan typisk deles i ulike faser :

* Pre-engineering

* Detalj-engineering

* Konstruksjon

* "Commissioning", eller testing og ferdigstillelse

* Drift

Fasene er delvis overlappende i tid. De fire første fasene er stadier i en prossess som fører fram til et produksjonsklart anlegg innenfor et relativt kort tidsrom. Informasjon som skapes i en av disse fasene vil i praksis være nødvendig for gjennomføring av de neste fasene.

Siste fase, driftsituasjonen, er av en helt annen karakter, og med et helt annet tidsperspektiv. I de siste prosjektene har behovet for direkte overføring av informasjon fra de tidligere faser til driftfasen blitt sterkt aksentuert. I dag er det en alment utbredt forståelse for at informasjonsproblematikken må behandles ut fra et livsløpsperspektiv.

Det er innlysende at den informasjon som overføres, må gi en fullstendig og entydig beskrivelse. Men dette er ikke nok. Informasjonen må også foreligge på en slik måte at den er lett tilgjengelig for den aktuelle bruker eller brukergruppe. Fra brukerens synspunkt kan informasjon i denne sammenheng også bety ulike kombinasjoner av informasjonselementer, som er lagret uten direkte funksjonelt samband. Dette betyr at vi har et krav til fleksibilitet i informasjonsstrukturen.

Generasjons-uavhengig

Så lenge man begrenset seg til et kortsiktig perspektiv, dvs. de 4 første fasene, var kravene begrenset til fullstendighet, entydighet og tilgjengelighet. Disse kravene kunne i prinsipp møtes ved at man forvaltet informasjonen, eller deler av denne, via ett eller flere skreddersydde datasystem.

Livsløpsaspeket vil imidlertid medføre vesentlige tilleggskrav til hvordan man representerer og lagrer informasjonen. Skal dette perspektivet ivaretas, må man finne fram til måter å strukturere informasjonen på som er uavhengig av generasjonsskifter i datautstyr og programvare.

Selv relativt stabile teknikker, som etablert databaseteknologi, blir en tvilsom basis når man skal legge opp systemer som skal være levedyktige over 20-30 år. Kravet til livssløpsinformasjon kan derfor bare møtes ved måter å strukturere informasjonen på som er uavhengig av kommersiell datateknologi. Disse informasjonsstrukturene må utgjøre en form for bransjestandard, knyttet til det produkt eller den klasse produkter som skal beskrives.

Det følger av dette at det er naturlig å utvikle slike strukturer med utgangspunkt i de invariante egenskapene til det aktuelle produktet eller den akltuelle komponenten, og å beskrive disse på en datateknisk nøytral form.

Denne tankegangen er hovedårsaken til at ISO/STEP (Standards for Exchange of Product Information, artikkel i CadCam World nr 4/94) er en naturlig referanse for dette arbeidet.

Lettere sagt enn gjort

Noe forenklet kan man si at en typisk offshore topsides-konstruksjon består av:

* Diskrete komponenter, som pumper, ventiler, instrumenter etc.

* Utstyr, som betegner delkonstruksjoner med en viss kompleksitet, som separatorer, varmevekslere, generatorer og målestasjoner.

* Mengdevare, som kabler, rør, plater og bjelker.

En fullstendig beskrivelse av konstruksjonen vil derfor inneholde all relevant informasjon om disse elementene, samt informasjon om hvordan disse er knyttet til hverandre. Det kan være hensiktsmessig å skille mellom informasjon som beskriver komponenter eller elementer, og informasjon som beskriver de ulike systemstrukturene. Dette uttrykket er her brukt i bred forstand, og omfatter stålstrukturer, rørnettverk, signalnettverk osv.

En begrenset del av konstruksjonselementene er standardiserte. Dette gjelder spesielt mengdevare, hvor rørdeler og stålmaterialer som benyttes følger internasjonale (ISO, DIN, ANSI, ASTM o.l) standarder.

Komponenter er i regel leverandørspesifikke, og utstyr konstrueres og leveres ut fra funksjonelle spesifikasjoner som utarbeides spesielt for hvert enkelt prosjekt.

For de deler av konstruksjonen som følger standarder, vil disse selvsagt være den naturlige og nøytrale referanse for de respektive beskrivelser. Men disse standardene benyttes på ulike måter av de forskjellige aktørene.

Gjenbruk av informasjon er derfor vanskelig i praksis. Det er en ikke-triviell problemstilling å komme fram til en informasjonsstruktur som er ensartet og dermed kan benyttes likt i hele offshorevirksomheten.

Metoder for informasjonsoverføring

På grunnlag av det som er beskrevet ovenfor, kan man skille mellom følgende klasser eller kategorier av problemstillinger:

* Konstruksjonselementer som kan beskrives fullstendig ved funksjon og referanse til etablerte standarder.

* Komponenter som er beskrevet ved funksjonskrav og en entydig, leverandørspesifikk referanse.

* Utstyr som er spesifisert av leverandør som en selvstendig konstruksjon på basis av sammensatte funksjonelle krav.

* Systemstrukturer som angir hvordan elementer og utstyr er knyttet sammen til funksjonelle systemer.

Problemstillingen knyttet til informasjonsoverføring er forskjellig for disse ulike kategoriene. Dagens situasjon er kort beskrevet nedenfor:

Elementer: Vanligvis beskrevet i de såkalte ingeniørregistre (for posisjonsbestemte komponenter) og i materiallister (for mengdevare). I prinsipp medfører det ingen tekniske problemer å overføre data mellom slike registre. Derimot vil forskjellige aktører ofte ha ulik forståelse av de begreper som benyttes. Dermed tolkes også informasjonsinnholdet forskjellig, med merarbeid og forsinkelser som resultat.

Utstyr, som produseres og leveres av underleverandører etter funksjonelle krav: Dokumenteres av vedkommende leverandør. Denne såkalte leverandørinformasjonen er vanligvis et av engineeringfasens store problemområder, fordi det er vanskelig å få den endelige informasjonen levert til de tidspunkter som prosjektets fremdrift krever. I praksis vil man under denne fasen trekke ut de vesentlige informasjonselementer og integrere disse i den ordinære engineering-informasjonen. Men den komplette beskrivelsen vil foreligge i den form og på de formater som leverandøren har valgt å benytte, og til en stor grad er denne papirbasert.

Sammenstillinger og systemdiagrammer: Fremstilles vanligvis ved hjelp av et DAK-system og dokumenteres grafisk, dvs på papir. Det er i dag vanlig at tegninger av 2-dimensjonale geometrier (eksempelvis planuttegninger/"layouts", plan og seksjoner av stålkonstruksjoner, isometriske rørtegninger) kan utveksles mellom ulike systemer ved bruk av et nøytralformat (DXF er mye brukt).

Rene grafiske dokumenter (såkalte "dumme" tegninger) kan gjenskapes med god kvalitet, og bearbeides videre etter overføring, såfremt denne bearbeidelsen er kompletterende, uten at det opprinnelige informasjonsinnholdet forandres. Dette er tilfredsstillende i noen situasjoner, eksempelvis i kommunikasjon mellom engineeringvirksomhet og konstruksjon.

DAK en katalysator

Moderne DAK-systemer har også evne til å ekstrahere data som er knyttet til tegningen (eksempelvis materiallister) og dermed knytte det grafiske dokumentet opp til et mer omfattende informasjonssystem. Denne funksjonen kan ikke gjentas etter en overføring på rent grafisk nivå. Et dokument kan derfor etter en slik overføring benyttes for rent visuelle formål, men har mistet sin funksjon som datakilde til et integrert informasjonssystem.

Tilsvarende gjelder for logiske diagrammer (eksempelvis P&ID og instrument-diagrammer) at man kan overføre det grafiske innholdet, men i dag finnes ingen etablert metode for å gjenskape den logiske konnektivitet eller topologi som slike diagrammer representerer. I praksis kan derfor slike representasjoner bare leve videre innenfor det DAK-system hvor de er skapt. Overføring til et annet system med full bevarelse av informasjonsinnholdet krever i praksis en fullstendig manuell nytegning.

I dag er det vanlig å benytte 3D-modellering som et sentralt verktøy for design innen engineering. Denne teknikken blir stadig viktigere, etterhvert som teknologien blir mer tilgjengelig, økonomisk såvel som funksjonelt.

Tilsvarende det som er nevnt ovenfor, finnes det i dag ingen praktisk brukbare metoder for å overføre slike modeller mellom ulike kommersielle DAK-systemer.

Mer effektive metoder

Det er åpenbart av det som er sagt ovenfor, at dagens metoder, ved siden av å være arbeidskrevende og kostbare, ikke fyller de krav som settes ut fra et livsløpsperspektiv.

Det ligger derfor store utfordringer i å utvikle representasjonsformer og metoder for å løse disse problemene. Det er flere utviklingslinjer som må forfølges i parallell for ulike klasser av problemstillinger.

Standardiserte komponenter: Det må utvikles retningslinjer og regelverk for ensartet bruk av etablerte standarder, slik at informasjonsutvekslingen mellom ulike aktører blir enkel og entydig. Dette vil eliminere dobbeltarbeid og forenkle arbeidsprossesser som i dag er kompliserte og tidkrevende. En av utfordringene vil være å oppnå disse gevinstene uten å introdusere kostnadsdrivende overhead-elementer.

Ikke-standardiserte elementer: Det må utvikles og etableres alment aksepterte (dvs. bransjestandardiserte) måter å beskrive ikke-standardiserte konstruksjonselementer. Disse beskrivelsene må formuleres ved bruk av et begrepsapparat som er nøytralt og uten binding til kommersielle datasystemer. Det er naturlig, men ikke teknisk strengt nødvendig, å benytte det begrepsapparat som benyttes i ISO/STEP-sammenheng. En vesentlig fordel med å benytte dette begrepsapparatet er imidlertid at man da knytter seg opp til en omfattende internasjonal virksomhet, som arbeider med problemstillinger som i stor grad overlapper de som er aktuelle for offshore-virksomheten. Ut fra en helhetsvurdering er de metodiske begrensninger som dette medfører en mindre ulempe.

Beskrivelse av systemer: Den informasjon som beskriver hvordan elementer er sammensatt - dvs. relasjoner mellom objekter - representerer en spesielt vanskelig problemstilling i praksis. Dette skyldes i hovedsak at slike relasjoner som regel etableres og forvaltes vha. kommersielle datasystemer som har valgt helt ulike representasjonsprinsipper. Derfor hjelper det lite om man kan utvikle standardiserte måter å beskrive diskrete komponenter (eller objekter). Dette gjelder både for logiske systemdiagrammer og for representasjoner av fysiske systemer, dvs. 3D-modeller.

Generisk modell

Bruk av modeller er en etablert teknikk når det gjelder å beskrive kompliserte sammenhenger og systemer. Det er derfor en rimelig antakelse at en nøytral informasjonsstruktur kan utvikles ved å modellere de generiske egenskaper ved de respektive systemer. Eksempelvis kan et prosesssystem beskrives ved forekomster av utstyr, rørkomponenter og instrumenter, samt relasjonene mellom disse.

En generisk modell for et slikt system vil være relativt enkel, men likevel tilstrekkelig spesifikk og fullstendig for å bestemme den nøytrale informasjons-strukturen. Basis for denne strukturen vil derfor være produktets struktur, noe som egentlig er selvinnlysende.

Derfor vil utvikling av produktmodeller, som vil være utformet spesielt for å gi en hensiktmessig informasjonsstruktur, være en nødvendig forutsetning for å komme fram til standardiserte beskrivelsesmønstre. På samme måte, og av samme årsak som ovenfor, vil også ISO/STEP her være en naturlig referanse.

Praktisk realisering: Under forutsetning av at de nøytrale strukturene er utviklet og akseptert som hensiksmessige bransjestandarder, gjenstår problemet med å få disse implementert i de dataverktøy som i praksis brukes av de ulike aktørene i det daglige arbeid.

Disse verktøy faller i to klasser:

* Alphanumeriske datasystemer: Disse er ofte spesifisert (og også gjerne utviklet) av (en av) aktørene. Disse systemene vil i varierende grad være utformet slik at de kan tilpasses en nøytral og bransjestandardisert informasjonsstruktur uten for store endringer.

* DAK-systemer: Utviklet og levert av en kommersiell systemleverandør. Avhengig av den konseptuelle basis som systemene bygger på, kan det kreves vesentlige utvidelser for å tilfredsstille nye krav til nøytrale informasjons-strukturer.

Det er åpenbart at bransjestandardiserte informasjonsstrukturer ikke blir implementert automatisk i de aktuelle verktøyene.

Selskapene må presse

For å gå tilbake til utgangspunktet: Reduksjon av prosjektkostnadene er det overordnede mål for de tiltakene som er skissert ovenfor. Derfor er det slutbrukerne, "the end users", oljeselskapene, som i det lange løp høster økonomisk gevinst av en effektivisering av mekanismene for overføring av informasjon.

Det er derfor naturlig at presset for å ta i bruk etablerte bransjestandarder kommer fra oljeselskapene. Uten at de stiller absolutte krav, både til aktørene og til systemleverandørene, vil den skisserte utviklingen bare ha verdi som kompetansehevende øvelse. HELGE MOEN, KVæRNER ENGINEERING A.S

========================================================

(DATAGJENBRUK: Helge Moen, Kværner Engineering, fremhever de store gevinstene som kan hentes ut via gjenbruk av konstruksjonsdata og andre data som er knyttet til store offshore-konstruksjoner, eksempelvis av typen "topsides" ) Vil ikke passe, hvis de tilsendte bildene er forsvunnet.