El modelado de información de sistemas ( SIM ) es el proceso de modelado de sistemas conectados complejos. Los modelos de información de sistemas son representaciones digitales de sistemas conectados, como instrumentación y control eléctricos , sistemas de energía y comunicación . Los objetos modelados en un SIM tienen una relación 1:1 con los objetos del sistema físico. Los componentes, conexiones y funciones se definen y vinculan como lo estarían en el mundo real.
El concepto de SIM existe desde mediados de los años 90. Fue propuesto por primera vez en 1994 por una empresa australiana de ingeniería de sistemas de control, eléctricos e instrumentación, I&E Systems Pty Ltd. Como muchas innovaciones tecnológicas, la idea de SIM nació de la necesidad. Desde mediados de los años 90, la complejidad de los sistemas de energía, control y tecnología de la información y la comunicación (TIC) ha crecido exponencialmente debido a los rápidos avances tecnológicos; esto ha hecho que las metodologías y aplicaciones tradicionales basadas en papel utilizadas para el diseño de sistemas se vuelvan obsoletas.
El costo de las actividades relacionadas con el diseño puede llegar a representar hasta el 70% del gasto total del proyecto en un proyecto de ingeniería de sistemas de instrumentación y control eléctricos (EICS). Los análisis revelaron que la naturaleza limitada de los métodos y flujos de trabajo basados en papel contribuía significativamente al alto costo del diseño, que requería la duplicación de información en múltiples documentos, lo que daba lugar a errores y omisiones de diseño y, por lo tanto, aumentaba el costo de la mano de obra. Con esto en mente, la empresa se dio cuenta de que era necesario abandonar los métodos tradicionales basados en papel y adoptar un enfoque de modelado digital sistemático más eficiente.
El término "modelado de información del sistema" fue publicado por primera vez en un informe técnico en 2012 por Peter ED Love y Jingyang Zhou. [1] El informe presentó evidencia empírica para demostrar que el uso de un SIM podría mejorar potencialmente la productividad y reducir el costo de producir documentación EICS. La investigación examinó un conjunto de dibujos de ingeniería eléctrica de un sistema de transportador apilador de mineral de hierro; los errores y omisiones identificados en los dibujos se han clasificado y cuantificado. El informe concluyó que el uso de métodos tradicionales de diseño asistido por computadora (CAD) para producir diseño de ingeniería eléctrica es ineficaz, ineficiente y costoso.
Desde 2013, se han publicado varios artículos de investigación académica que han demostrado la eficacia y eficiencia de utilizar un SIM en lugar de CAD para diseñar y documentar EICS en una variedad de proyectos (por ejemplo, planta de procesamiento de mineral de hierro , sistema de control de seguridad FPSO , planta de fundición de cobre, refinería de petróleo y una planta de energía geotérmica ). [2] [3] [ 4] [5 ] [6 ] [7] [8] [9] [10 ] [11] [12] [13] [14] [15]
El modelado de información de sistemas se puede definir como el proceso de modelado digital de un sistema complejo conectado. Un modelo de información de sistemas es un recurso de información compartido de un sistema que forma una base confiable de conocimiento durante su ciclo de vida .
Una SIM que contenga toda la información del proyecto se puede aplicar durante todo el ciclo de vida del proyecto. [2]
El diseño de ingeniería y la documentación se pueden realizar simultáneamente cuando se utiliza un SIM. Se puede crear un SIM a medida que avanza el diseño de un EICS. Ya no se requieren dibujantes ni modeladores. Cuando se aplica un SIM al diseño de un sistema conectado, todo el equipo físico y las conexiones asociadas que se construirán se pueden modelar en una base de datos relacional . Los componentes se clasifican según los atributos "Tipo" y "Ubicación". El atributo "Tipo" se utiliza para definir las funcionalidades del equipo. El atributo "Ubicación" se utiliza para describir la posición física del equipo. Las conexiones entre equipos se modelan como "conectores". Para facilitar el diseño, se pueden asignar y adjuntar atributos, como un módulo de dispositivo, especificaciones y manuales del proveedor a cada objeto individual.
Una vez finalizado el proceso de diseño, se crea una copia del modelo de solo lectura, se exporta y se pone a disposición de los demás miembros del equipo del proyecto. Los usuarios pueden acceder a toda o parte de la información de diseño dentro del SIM en función de sus respectivos niveles de autorización. Se pueden establecer datos privados de los usuarios y adjuntarlos al modelo.
Cuando se aprueba el diseño para su construcción, se puede emitir un SIM, que es una realización digital del diseño, a diferentes partes, como el equipo de adquisiciones y los contratistas de construcción . La gestión de la información se puede lograr digitalmente y se elimina el papel de los dibujos en papel. [8] El plan de adquisiciones y el cronograma de construcción se pueden crear para cada objeto individual en el SIM. Las actividades de construcción se pueden asignar a objetos o paquetes de trabajo con factores de ponderación definidos. Esto permite a los gerentes poder realizar un seguimiento de los avances de la adquisición y la construcción detallados a nivel de objeto individual y tomar decisiones informadas.
Un SIM es especialmente útil para los administradores de activos, ya que permite almacenar información en un único modelo digital. [2] En un entorno tradicional basado en CAD, los dibujos en papel suelen entregarse al propietario del activo en forma de dibujos "tal como se construyó" , que reflejan, en teoría, la construcción real de cada sistema, componente y conexión de un proyecto. Si un administrador de activos desea mantener, reparar o actualizar cualquier parte del activo, entonces deben utilizarse los dibujos "tal como se construyó". Sin embargo, recuperar la información contenida en una serie de dibujos es una tarea tediosa y que requiere mucho tiempo. Cualquier error u omisión que contengan los dibujos puede obstaculizar la interpretación del diseño.
Cuando se realizan tareas de ingeniería mediante un SIM, se puede almacenar en formato digital, con lo que se realiza un mapeo 1:1. Las operaciones como pruebas, calibración, inspección, reparación, cambios menores y aislamiento se pueden definir y programar dentro del SIM. Los datos del SIM también se pueden exportar e ingresar cómodamente en otras aplicaciones de gestión de activos de terceros para cumplir con la estrategia de gestión de activos de los propietarios. Además, el SIM puede actuar como una herramienta de capacitación, que se puede utilizar regularmente para ayudar a los operadores a familiarizarse con el diseño.
I&E Systems Pty Ltd. ha desarrollado un paquete de software comercial propietario, Digital Asset Delivery (DAD), basado en el concepto de Modelado de Información del Sistema (SIM).
La versión inicial de DAD se lanzó en 1997 y era principalmente una herramienta de modelado utilizada para diseñar y documentar el sistema de ingeniería eléctrica. Desde su nacimiento, DAD se ha probado y aplicado a muchos proyectos, incluidos, entre otros, sistemas de energía, control y TIC, tanto en instalaciones nuevas como en instalaciones industriales. El software DAD se ha mantenido y actualizado continuamente para adaptarse a proyectos EICS complejos y que cambian rápidamente. La última versión de DAD es la 13. DAD proporciona varias funciones para capturar las complejidades de los sistemas actuales, entre ellas: CAPAS (por ejemplo, Ensamblaje (físico): ¿cómo se construye?, Control (funcional): ¿cómo funciona?, etc.), RELACIONES: vínculos entre componentes en diferentes capas, GRUPOS: componentes y conectores con características comunes. DAD trabaja en estrecha colaboración con su aplicación asociada ActivityExchange, que se basa en el poder del modelo digital para permitir a los usuarios definir, organizar, rastrear e intercambiar el trabajo que se realizará en cualquier proyecto. Una vez completado, cada registro de trabajo distinto se puede agregar al modelo digital para referencia futura y continuidad histórica. ActivityExchange gestiona flujos de trabajo en tiempo real de todas las interacciones humanas con los componentes del sistema, incluida la revisión del diseño, la adquisición, la construcción, la puesta en servicio y, finalmente, el mantenimiento.
El concepto de SIM se ha aplicado y verificado en numerosos proyectos internacionales.
Hay varias organizaciones con sede en Australia en diversos sectores industriales que se benefician de la tecnología SIM. Algunos ejemplos:
Fortescue Metals Group (FMG), con sede en Australia Occidental, ha adoptado el sistema SIM para todos sus proyectos construidos desde 2010. Estos proyectos incluyen el proyecto de gran escala Solomon Iron Ore , la expansión de sus instalaciones portuarias de exportación y el proyecto de magnetita North Star. FMG reconoce que el uso del sistema SIM en estos proyectos generó grandes ahorros y una ejecución más eficiente de los proyectos, y que continúa brindando beneficios para la operación de estas instalaciones.
Opticomm construye, posee y opera una gran red de comunicaciones de fibra óptica que conecta decenas de miles de propiedades residenciales y comerciales. Su red está totalmente modelada mediante SIM y todas sus actividades de construcción y operaciones se basan en la información contenida en su modelo de información basado en SIM.
En 2016, el Aeropuerto Internacional de Perth adoptó la tecnología SIM y modeló su red de distribución eléctrica con esta tecnología. Los componentes eléctricos y los objetos de cable de su SIM están vinculados a los objetos de su sistema de información geográfica (GIS). Esto proporciona de manera fluida información geográfica y técnica completa sobre todos los componentes y cables de su sistema eléctrico. El Aeropuerto de Perth tiene planes de ampliar el uso de SIM a sus otros sistemas conectados, como los sistemas de iluminación de pista y las redes de comunicación.
En 2014 , se aplicó SIM para modelar y gestionar los sistemas eléctricos y de comunicación de las estaciones de metro de Wuhan ( China). En 2016, se creó un modelo SIM para digitalizar el sistema de control distribuido (DCS) del Centro Internacional de Exposiciones de Wuhan. Desde 2014, el Centro BIM de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong ha llevado a cabo una serie de proyectos de investigación , incluida la aplicación de SIM, la vinculación de SIM con BIM y la vinculación de SIM con el modelado de información de ingeniería (EIM).
En 2015, una gran empresa japonesa de ingeniería y construcción aplicó el SIM para modelar los sistemas eléctricos y de instrumentación de un gran proyecto de nueva refinería de petróleo en Arabia Saudita. El SIM se utilizó como base para la gestión de todas las actividades de adquisición y construcción a través de los portales de adquisición y construcción.
En 2018, una gran empresa de logística de Irlanda aplicó SIM para modelar toda su infraestructura de TIC antes de una importante actualización de hardware y software. SIM se utilizó para mapear los procesos comerciales de alto nivel de la organización hasta los registros específicos e individuales que se guardan en cada sistema de la organización, lo que garantiza el éxito de la migración a un nuevo ERP y proporciona cumplimiento y garantía de los requisitos del RGPD. SIM se utilizó como base de datos de gestión de configuración (CMDB) para facilitar las actividades del proyecto en curso necesarias para actualizar las tecnologías de la organización y se convertirá en una parte inherente de sus operaciones de TI.
El modelado de información del sistema es diferente del modelado de información de construcción , aunque ambos se centran en compartir conocimientos e información. El proceso de BIM se ha definido como:
El modelado de información de construcción ( BIM ) es una representación digital de las características físicas y funcionales de una instalación. BIM es un recurso de conocimiento compartido para obtener información sobre una instalación que constituye una base confiable para tomar decisiones durante su ciclo de vida, definido como existente desde su concepción inicial hasta su demolición.
Un SIM es similar a BIM; "Edificio" se reemplaza por "Sistema" para representar el proceso de modelado de sistemas complejos conectados, como control eléctrico, energía y comunicaciones, que no poseen geometría. Básicamente, un SIM adopta una perspectiva específica de la disciplina para modelar sistemas complejos conectados, pero se puede integrar con un modelo de información de construcción cuando se forma un único punto de verdad .
La forma tradicional de documentar el diseño del sistema conectado es utilizar dibujos en 2D creados por dibujantes y que constan de varias vistas que deben usarse en conjunto para formar un diseño integrado. Como los dibujos se crean manualmente y la información de un componente se puede representar en varios dibujos diferentes, la propensión a que se materialicen errores, omisiones, conflictos y duplicaciones aumenta significativamente. [3] [4] Desde mediados de la década de 1970, ha habido una tendencia a reemplazar los dibujos tradicionales dibujados manualmente por dibujos digitales asistidos por computadora. Aunque la eficiencia en la creación de dibujos ha mejorado desde la introducción del CAD, sigue habiendo una dependencia excesiva de la producción de documentación en papel a pesar del surgimiento de la ingeniería "digital". Con la introducción de SIM, se pueden lograr beneficios de productividad, particularmente durante las operaciones y el mantenimiento de activos para EICS.
El SIM no se limita a los sistemas de comunicaciones, de energía y de EICS. Se puede utilizar para modelar una variedad de sistemas conectados, como la topología de red , el bucle causal y las interacciones entre personas y organizaciones. El alcance de aplicación del SIM va más allá de la "instalación física" que se ha definido para BIM, lo que permite que el SIM sea aplicable para modelar tanto las redes físicas como las virtuales de los sistemas conectados.
Un SIM puede vincularse a sistemas de información geográfica para respaldar la gestión de información espacial. Por ejemplo, un modelo SIM con componentes asignados por coordenadas puede vincularse a Google Earth para mostrar las ubicaciones físicas reales de los componentes. Un SIM también puede vincularse a modelos 3D de terceros, utilizando aplicaciones como Autodesk Navisworks , para obtener soporte espacial y también proporcionar datos detallados del sistema a terceros. Se puede lograr la interoperabilidad entre SIM y una variedad de tecnologías como modelado de imágenes , Google Maps , realidad virtual , realidad aumentada , código de respuesta rápida e identificación por radiofrecuencia .