システム情報モデリング

システム情報モデリング（SIM）は、複雑に接続されたシステムをモデル化するプロセスです。システム情報モデルは、電気計装・制御システム、電力システム、通信システムなどの接続システムのデジタル表現です。SIMでモデル化されたオブジェクトは、物理システム内のオブジェクトと1:1の関係を持ちます。コンポーネント、接続、機能は、現実世界と同様に定義され、リンクされます。

起源

SIMの概念は1990年代半ばから存在していました。1994年にオーストラリアの計装・電気・制御システムエンジニアリング会社であるI&E Systems Pty Ltdによって初めて提案されました。多くの技術革新と同様に、SIMのアイデアも必要に迫られて生まれました。1990年代半ば以降、急速な技術進歩により、電力、制御、情報通信技術（ICT）システムの複雑さは飛躍的に増大し、システム設計に使用されてきた従来の紙ベースの方法論やアプリケーションは時代遅れとなりました。

電気計装制御システム（EICS）エンジニアリングプロジェクトにおいて、設計関連活動のコストは総プロジェクト費用の最大70%を占める場合があります。分析の結果、紙ベースの手法／ワークフローの限界性が設計コストの高騰に大きく寄与していることが明らかになりました。紙ベースの手法／ワークフローでは、複数の文書に情報が重複して記載される必要があり、設計ミスや漏れが発生し、人件費が増大していました。こうした状況を踏まえ、同社は従来の紙ベースの手法から、より効率的で体系的なデジタルモデリング手法への移行の必要性を認識しました。

「システム情報モデリング（SIM）」という用語は、2012年にピーター・ED・ラブとジンヤン・ゾウによって技術報告書で初めて発表されました。[ 1 ]この報告書は、SIMの使用によって生産性が向上し、EICS文書の作成コストが削減される可能性があることを示す実証的証拠を提示しました。この研究では、鉄鉱石スタッカーコンベアシステムの電気設計図面一式を調査し、図面から特定された誤りと脱落を分類し、定量化しました。報告書は、従来のコンピュータ支援設計（CAD）手法を用いて電気設計を作成することは、効果がなく、非効率的で、コストがかかると結論付けています。

2013年以降、様々なプロジェクト（鉄鉱石処理プラント、FPSO安全制御システム、銅製錬プラント、石油精製所、地熱発電所など）のEICSの設計と文書化にCADではなくSIMを使用することの有効性と効率性を実証した多くの学術研究論文が発表されています。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

意味

システム情報モデリング（SIM）とは、複雑に連結されたシステムをデジタル的にモデル化するプロセスと定義できます。システム情報モデルは、システムのライフサイクル全体を通して信頼できる知識基盤を形成する、システムの共有情報リソースです。

ライフサイクル全体を通じて

すべてのプロジェクト情報を含むSIMは、プロジェクトのライフサイクル全体にわたって適用できます。[ 2 ]

デザイン

SIMを使用すると、エンジニアリング設計とドキュメント作成を同時に行うことができます。SIMは、EICSの設計の進行に合わせて作成できます。製図工やモデラーは不要になります。接続システムの設計にSIMを適用すると、構築されるすべての物理機器と関連する接続をリレーショナルデータベースでモデル化できます。コンポーネントは、「タイプ」属性と「場所」属性によって分類されます。「タイプ」属性は、機器の機能を定義するために使用されます。「場所」属性は、機器の物理的な位置を記述するために使用されます。機器間の接続は「コネクタ」としてモデル化されます。設計を容易にするために、デバイスモジュール、仕様、ベンダーマニュアルなどの属性を各オブジェクトに割り当て、添付することができます。

設計プロセスが完了すると、モデルの読み取り専用コピーが作成され、エクスポートされ、他のプロジェクトチームメンバーが利用できるようになります。ユーザーは、それぞれの権限レベルに応じて、SIM内の設計情報の全部または一部にアクセスできます。また、モデルにはユーザー専用のデータを設定し、添付することも可能です。

調達と建設

設計が建設承認されると、設計をデジタル化したSIM（SIM）が調達チームや建設請負業者などの関係者に発行されます。情報管理はデジタル化され、紙の図面は不要になります。[ 8 ] SIM内の個々のオブジェクトごとに調達計画と建設スケジュールを作成できます。建設活動は、重み付け係数を定義したオブジェクトまたはワークパックに割り当てることができます。これにより、管理者は調達と建設の進捗状況を個々のオブジェクトレベルで詳細に追跡し、情報に基づいた意思決定を行うことができます。

資産運用管理

SIMは、情報を単一のデジタルモデルに保存できるため、特に資産管理者にとって便利です。[ 2 ]従来のCADベースの環境では、紙の図面は通常、 「As Built」図面の形で資産所有者に引き渡されます。これは、理論上はプロジェクトのすべてのシステム、コンポーネント、接続の実際の構造を反映しています。資産管理者が資産の一部を保守、修理、またはアップグレードする場合は、「As Built」図面を使用する必要があります。ただし、多数の図面に含まれる情報を回復するのは面倒で時間のかかる作業です。図面内の誤りや欠落は、設計の解釈を妨げる可能性があります。

SIMを用いてエンジニアリングを行うと、データをデジタル形式で保存できるため、1:1マッピングが可能になります。試験、校正、検査、修理、軽微な変更、隔離といった作業をSIM内で定義し、スケジュール設定できます。SIMデータは、オーナーの資産管理戦略に準拠するために、他のサードパーティ製資産管理アプリケーションに簡単にエクスポートして入力することも可能です。さらに、SIMはトレーニングツールとしても機能し、オペレーターが設計に慣れるための定期的な使用が可能です。

ソフトウェア

I&E Systems Pty Ltd 社は、システム情報モデリング (SIM) の概念に基づいて、 商用の独自ソフトウェアパッケージである Digital Asset Delivery (DAD) を開発しました。

DADの初期バージョンは1997年にリリースされました。これは主に電気工学システムの設計と文書化に使用されるモデリングツールでした。誕生以来、DADはグリーンフィールド、ブラウンフィールド、電力、制御、ICTシステムなど、数多くのプロジェクトでテストされ、適用されてきました。DADソフトウェアは、複雑で急速に変化するEICSプロジェクトに対応するために、継続的に保守とアップグレードが行われています。DADの最新リリースはバージョン13です。DADは、今日のシステムの複雑さを捉えるための様々な機能を備えています。例えば、レイヤー（例：アセンブリ（物理）：どのように構築されているか、制御（機能）：どのように機能するかなど）、リレーションシップ（異なるレイヤー上のコンポーネント間のリンク）、グループ（共通の機能を持つコンポーネントとコネクタ）などです。DADは、パートナーアプリケーションであるActivityExchangeと緊密に連携します。ActivityExchangeはデジタルモデルの力を活用し、ユーザーがあらゆるプロジェクトで行われる作業を定義、整理、追跡、交換できるようにします。完了した作業記録は、将来の参照や履歴の連続性のためにデジタルモデルに追加できます。 ActivityExchange は、設計レビュー、調達、構築、試運転、最終的な保守を含むシステム コンポーネントとのすべての人間のやり取りのリアルタイム ワークフローを管理します。

国際開発

SIM の概念は、数多くの国際プロジェクトで適用され、検証されています。

オーストラリア

SIMテクノロジーの恩恵を受けているオーストラリアの組織は、様々な業界に数多く存在します。いくつか例を挙げてみましょう。

西オーストラリア州に拠点を置くフォーテスキューは、2010年以降に建設したすべてのプロジェクトにSIMを採用しています。これらのプロジェクトには、大規模なソロモン鉄鉱石プロジェクト、輸出港施設の拡張、ノーススターマグネタイトプロジェクトが含まれます。フォーテスキューは、これらのプロジェクトにおけるSIMの活用により、大幅なコスト削減とプロジェクト遂行の効率化が実現し、施設の運営にも引き続きメリットをもたらしていることを認識しています。

Opticommは、数万もの住宅および商業施設を接続する大規模な光ファイバー通信ネットワークを構築、所有、運用しています。同社のネットワークはSIMを用いて完全にモデル化されており、すべての構築および運用活動はSIMベースの情報モデル内の情報に基づいています。

パース空港は2016年にSIMを導入し、この技術を用いて配電網をモデル化しました。SIM内の電気部品とケーブルオブジェクトは、地理情報システム（GIS）内のオブジェクトとリンクされています。これにより、すべての電気システム部品とケーブルに関するシステム全体の技術情報と地理情報がシームレスに提供されます。パース空港は、滑走路照明システムや通信ネットワークなど、他の接続システムにもSIMの利用を拡大する計画です。

中国

SIMは、2014年に中国の武漢地下鉄駅の電気システムと通信システムのモデル化と管理に適用されました。 2016年には、武漢国際博覧センターの分散制御システム（DCS）をデジタル化するためのSIMモデルが作成されました。2014年以降、華中科技大学のBIMセンターでは、SIMの適用、SIMとBIMの連携、SIMとエンジニアリング情報モデリング（EIM）の連携など、数多くの研究プロジェクトに取り組んできました。

サウジアラビア

2015年、日本の大手エンジニアリング・建設会社が、サウジアラビアにおける大規模新石油精製所プロジェクトの電気・計装システムのモデリングにSIMを採用しました。SIMは、調達・建設ポータルを通じたすべての調達・建設活動の管理基盤として活用されました。

ヨーロッパ

2018年、アイルランドの大手物流会社は、ハードウェアとソフトウェアの大規模な更新に先立ち、ICTインフラ全体のモデル化にSIMを導入しました。SIMは、組織の高レベルのビジネスプロセスを、各システムに保持されている特定のレコードにまでマッピングするために活用され、新しいERPへの移行を確実に成功させるとともに、GDPR要件へのコンプライアンスと保証を提供しました。SIMは、組織のテクノロジーをアップグレードするために必要な進行中のプロジェクト活動を円滑に進めるための構成管理データベース（CMDB）として活用され、今後はIT運用に不可欠な要素となります。

SIMとBIM

システム情報モデリング（SIM）はビルディング・インフォメーション・モデリング（ BIM ）とは異なりますが、どちらも知識と情報の共有に重点を置いています。BIMのプロセスは以下のように定義されています。

ビルディング・インフォメーション・モデリング（ BIM）は、施設の物理的特性と機能的特性をデジタルで表現したものです。BIMは、施設のライフサイクル（構想初期から解体まで）を通して、施設に関する情報を共有するための知識リソースであり、意思決定の信頼できる基盤となります。

SIMはBIMに似ています。「建物」を「システム」に置き換え、電気制御、電力、通信など、形状を持たない複雑に接続されたシステムをモデリングするプロセスを表します。SIMは基本的に、複雑に接続されたシステムをモデル化するために特定の分野特有の視点を取りますが、単一の真実の点が形成されると、建物情報モデルと統合できます。

コネクテッドシステムの設計を文書化する従来の方法は、製図技師が作成し、統合設計を形成するために共同で使用しなければならない様々なビューで構成される 2D 図面を使用することです。図面が手作業で作成され、コンポーネントの情報が複数の異なる図面に表される可能性があるため、エラー、欠落、矛盾、重複が発生する傾向が大幅に増加します。[ 3 ] [ 4 ] 1970 年代半ば以降、従来の手作業で作成された図面をコンピュータ支援デジタル図面に置き換える傾向があります。CAD の導入以降、図面作成の効率は向上しましたが、「デジタル」エンジニアリングの出現にもかかわらず、紙ベースの文書作成に過度に依存している状態が残っています。SIM の導入により、特に EICS の資産の運用と保守中に、生産性の利点を実現できます。

SIMはEICS、電力システム、通信システムに限定されません。ネットワークトポロジー、因果ループ、人や組織間の相互作用など、様々な接続システムをモデル化するために使用できます。SIMの適用範囲はBIMで定義されている「物理的な施設」の範囲を超えており、接続システムの物理ネットワークと仮想ネットワークの両方をモデル化するためにSIMを適用できます。

拡張アプリケーション

SIMは地理情報システムにリンクすることで、空間情報の管理をサポートします。例えば、座標でコンポーネントが割り当てられたSIMモデルをGoogle Earthにリンクすることで、コンポーネントの実際の物理的な位置を表示できます。また、 Autodesk Navisworksなどのアプリケーションを使用して、SIMをサードパーティの3Dモデルにリンクすることで、空間情報のサポートを得ることができ、詳細なシステムデータをサードパーティに提供することもできます。SIMは、画像モデリング、Googleマップ、仮想現実、拡張現実、クイックレスポンスコード、無線周波数識別（RFID）などのさまざまなテクノロジーと相互運用性を実現できます。

参照

参考文献

  1. ^ Love, PED, Zhou, J. (2012). 計装・電気システムにおける文書化エラー：システム情報モデリングに向けて. カーティン大学 計装・電気システム建築環境学部, SoBE 100/2012, 7月, パース, オーストラリア.
  2. ^ a b c Peter ED Love、Jingyang Zhou、Jane Matthews、Chun-Pong Sing、Brad Carey (2015-06-19). 「電気、制御、計装資産管理のためのシステム情報モデル」.建築環境プロジェクトおよび資産管理. 5 (3): 278– 289. doi : 10.1108/BEPAM-03-2014-0019 . ISSN  2044-124X .
  3. ^ a b Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Sing, Chun-pong; Kim, Jeong Tai (2013-11-01). 「計装・電気システムにおける文書化エラー：システム情報モデリングを用いた生産性向上に向けて」. Automation in Construction . 35 : 448–459 . doi : 10.1016/j.autcon.2013.05.028 .
  4. ^ a b Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Sing, Chun-pong; Kim, Jeong-Tai (2014-06-03). 「電気・計装エンジニアリング契約におけるRFIの影響評価」. Journal of Engineering Design . 25 ( 4–6 ): 177– 193. doi : 10.1080/09544828.2014.935305 . ISSN 0954-4828 . S2CID 56570703 .  
  5. ^ Love, PED, Matthews, J. and Zhou, J. (2014). 電気・制御・計装システムの資産管理のためのシステム情報モデル. BIMジャーナル11 , pp.10-13
  6. ^ J. Zhou; PED Love; J. Matthews; B. Carey; CP Sing; DJ Edwards (2015年10月29日). 「電気工学文書作成における生産性向上に向けて」. International Journal of Productivity and Performance Management . 64 (8): 1024– 1040. doi : 10.1108/IJPPM-10-2014-0151 . ISSN 1741-0401 . 
  7. ^ Zhou, J.; Love, PED; Matthews, J.; Carey, B.; Sing, CP (2015-01-01). 「電気計装制御プロジェクトのライフサイクル管理のためのオブジェクト指向モデル」. Automation in Construction . 49, Part A: 142– 151. doi : 10.1016/j.autcon.2014.10.008 .
  8. ^ a b Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane (2016-07-01). 「システム情報モデリング：電気計装・制御システムにおけるファイル交換からモデル共有へ」Automation in Construction . 67 : 48–59 . doi : 10.1016/j.autcon.2016.02.010 .
  9. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane; Sing, Michael CP (2016). 「銅鉱山の遡及的将来予測：『現況』文書における誤りと脱落の定量化」『プロセス産業における損失防止ジャーナル』43 : 414– 423. doi : 10.1016/j.jlp.2016.06.011 . hdl : 10397/61902 .
  10. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane; Edwards, David (2016-09-01). 「電気制御・計装システムにおけるCADを超えたオブジェクト指向アプローチへの移行」(PDF) . Advances in Engineering Software . 99 : 9–17 . doi : 10.1016/j.advengsoft.2016.04.007 .
  11. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane; Lou, Hanbin (2016年11月1日). 「オブジェクト指向モデリング：施工性評価のための遡及的システム情報モデル」. Automation in Construction . 71, Part 2: 359– 371. doi : 10.1016/j.autcon.2016.08.032 .
  12. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane; Luo, Harbin (2016年12月1日). 「システム情報モデリング：デジタル資産管理の実現」. Advances in Engineering Software . 102 : 155–165 . doi : 10.1016/j.advengsoft.2016.10.007 .
  13. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Matthews, Jane (2017-08-01). 「液化天然ガスインフラ資産のデジタル化による保全：国内ガスメータ更新プロジェクトの事例」. Journal of Natural Gas Science and Engineering . 44 : 9– 21. Bibcode : 2017JNGSE..44....9L . doi : 10.1016/j.jngse.2017.04.008 .
  14. ^ Love, Peter ED; Zhou, Jingyang; Edwards, David J.; Irani, Zahir; Sing, Chun-Pong (2017-05-01). 「オフ・ザ・レール：インフラ鉄道プロジェクトの費用対効果」(PDF) .交通研究パートA：政策と実践. 99 : 14– 29. doi : 10.1016/j.tra.2017.02.008 . hdl : 10454/11645 .
  15. ^ Love, PED; Zhou, J.; Matthews, J.; Sing, MCP; Edwards, DJ (2017). 「システム情報モデリングの実践：鉱業メガプロジェクトにおける入札書類の品質分析」（PDF） . Automation in Construction . 84 : 176–183 . doi : 10.1016/j.autcon.2017.08.034 .
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=System_information_modelling&oldid=1319102682」より取得