Интеллектуальные технологические схемы

 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

В. М. Мурзин, Л. В. Казакова

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Учебное пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 665.6:004.89(075)
ББК 35.514:32.97я7

М91

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. техн. наук Р. Р. Хуснуллин 

директор АО «Тюменский завод металлоконструкций» ОРП 

А. Х. Халиков 

М91

Мурзин В. М.
Интеллектуальные технологические схемы: учебное пособие / 
В. М. Мурзин, Л. В. Казакова; Минобрнауки России, Казан. 
нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. –
128 с.

ISBN 978-5-7882-2623-1

Рассмотрены вопросы разработки и оформления технологических 

схем установок с разветвленной сетью трубопроводов на различных 
стадиях проектирования в соответствии с требованиями международной нормативной документации.

Предназначено для бакалавров и магистрантов, обучающихся по

направлениям 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 18.03.01 и 18.04.01 «Химическая технология», 18.03.02 и 18.04.02 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологиии».

Подготовлено на кафедре химии и технологии переработки нефти 

и газа.

ISBN 978-5-7882-2623-1
© Мурзин В. М., Казакова Л. В., 2019
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 665.6:004.89(075)
ББК 35.514:32.97я7

Принятые сокращения

ЕСКД – единая система конструкторской документации.
ИСО – Международная организация по стандартизации.
ISO – International Organization for Standardization.
DIN – Deutsches Institut für Normung (Немецкий институт стан
дартов).

BS – British Standards (Британский стандарт).
BSI – British Standards Institution (Британский институт стандар
тов).

ANSI – American National Standards Institute (Американский

национальный институт стандартов).

ISA – International Society of Automation (Международная ассо
циация автоматизации).

JIS – Japanese Standards Association (Японскоя Ассоциация

Стандартов).

PIP – Process Industry Practices.
ОБИН – обоснование инвестиций.
PISTEP – Process Industries STEP Consortium.
BIM – Building Information Modeling (Технологии информаци
онного моделирования сооружений).

ГС – графические символы.
BFD – Block Flow Diagram (Блочная технологическая схема).
PFD – Process Flow Diagram.
MFD – Mechanical Flow Diagram.
P&ID – Piping and Instrument Diagrams.
UFD – Utility flow diagram.
UP&ID – Utility piping and instrument diagrams.
UOP – Universal Oil Products.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Актуальность

Переход к цифровой экономике, под которой понимается систе
ма экономических, социальных и культурных отношений, основанных 
на использовании цифровых технологий, признан приоритетной задачей развития России. Перевод экономики в цифровой формат невозможен без кардинальных изменений в таких областях, как нормативное регулирование, информационная инфраструктура, подготовка и 
переподготовка кадров, реорганизация высшего образования и смежных областей деятельности. Эти направления нашли отражение в принятой в июле 2017 года программе «Цифровая экономика Российской 
Федерации» [1]. В частности, это нормативное регулирование, формирование исследовательских компетенций и технических заделов, информационная инфраструктура и информационная безопасность.
В отдельное направление программы «Цифровая экономика Российской Федерации» выделен план мероприятий по направлению «Кадры 
и образование» [2].

Все вышеизложенное крайне актуально в связи с опережающим

переходом на методы и технологии информационного моделирования
в химическом и нефтехимическом инжиниринге. Не в последнюю 
очередь это связано с тем, что значительная часть предприятий нефтяной и нефтехимической отраслей промышленности России подлежат 
реконструкции или техническому переоснащению. В большинстве 
случаев эти работы сопровождаются закупками импортных технологии и оборудования, а также подразумевают комплектацию технической документации, разработанной в соответствии с различными иностранными стандартами, имеющими мало общего с традиционной для 
нашей страны единой системой конструкторской документации –
ЕСКД [3].

Технологии, оборудование и техническую документацию заку
пали за рубежом и раньше. Однако ранее закупленная документация 
поступала в отечественные проектные организации, где перерабатывалась в соответствии с действующими в то время в нашей стране 
нормами и стандартами. Естественно, это не лучшим образом сказывалось на себестоимости продукции. В настоящее время экономическому обоснованию производства придается гораздо большее значе

ние, поэтому стадию перевода иностранного проекта в систему ЕСКД 
в большинстве случаев не предусматривают.

Монтаж, пусконаладочные работы, эксплуатация закупленного 

оборудования и технологий подразумевают взаимодействие российских специалистов с многочисленными иностранными фирмами и 
компаниями, подрядчиками, поставщиками и лицензиарами технологий и оборудования. Поэтому профильным техническим специалистам желательно понимать технологию разработки документации по 
международным методикам, владеть если не навыками полноценного 
проектирования, то как минимум способностью выполнить технический рисунок или иную техническую информацию, по стилю и форме 
изложения понятную специалистам ведущих мировых компаний. Поскольку планами технического развития России предполагается 
дальнейшая интеграция в мировую систему разделения труда, необходимость в специалистах, имеющих подобные компетенции, будет 
нарастать.

В организациях нашей страны (включая вузы) проектирование 

традиционно регламентировалось и до настоящего времени во многом определяется ЕСКД. Документы, входящие в ЕСКД, в большинстве случаев были обязательными к применению и не допускали отклонений или свободного толкования. С принятием федеральных законов РФ «О науке и государственной научно-технической политике» [4] и «О техническом регулировании» [5] документы, входящие в 
ЕСКД, получили статус рекомендуемых. При этом до настоящего 
времени по многим направлениям выпуска технической документации имеется недостаточная ясность или сохраняется полный информационный вакуум.

1.2. Сравнительный анализ международной системы
стандартизации разработки проектной документации

Практически все страны по обе стороны Атлантического океана, 

которые принято относить к промышленно развитым, или технологические лидеры в современной системе международного разделения 
производства разрабатывают межгосударственные и национальные 
стандарты на основе и во взаимодействии с Международной организацией по стандартизации ИСО (International Organization for 
Standardization, ISO) [6]. Сама Международная организация по стан

дартизации ИСО разрабатывает общие нормативные документы, именуемые стандартами ISO. К основным национальным стандартам следует отнести DIN, BS, ANSI, ISA, JIS. Несколько особняком стоят получившие широкое признание стандарты Process Industry Practices
(PIP) [7], которые являются результатом работы очень представительного международного консорциума, включающего ведущие промышленные компании, научные, исследовательские и образовательные организации. В нефтепереработке и нефтехимии очень часто проекты
формируются на базе стандартов PIP, BS или разработанных на основе 
этих стандартов корпоративных нормативных документов (как правило, это техническая документация компаний англосаксонской юрисдикции, например Royal Dutch Shell, ExxonMobil, British Petroleum).

Британский институт стандартов [8] (British Standards Institution, 

BSI) является самым крупным издателем стандартов в Европе и учредителем Международной организации по стандартизации ISO. British 
Standards Institution в настоящее время преобразован в организацию с 
более широкими полномочиями BSI Group и как выпускает национальные стандарты под названием BS (British Standards), так и работает над выпуском стандартов ISO. По содержанию в области регламентации выпуска проектной документации установок химической, 
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности рекомендации Process Industry Practices [9] очень близки к британским 
стандартам BS.

Стандарты, разработанные немецким институтом по стандарти
зации (Deutsches Institut für Normung e.V.), являющимся членом ISO, 
носят обозначение DIN [10]. В связи с выходом процесса разработки 
нормативной документации DIN на международный уровень стали выпускаться стандарты с обозначением DIN EN, DIN ISO, DIN EN ISO.

Американский 
национальный 
институт 
стандартов 
[11]

(American National Standards Institute, ANSI) входит в организации 
ISO, представляя там интересы США. ANSI самостоятельно не разрабатывал стандартов или иных нормативных документов по регламентации выпуска проектной документации установок химической, 
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, которые можно отнести к документам общенационального и тем более 
международного или межгосударственного уровня. Имеется некоторое количество стандартов, выпущенных совместно с Международной 
ассоциацией автоматизации (International Society of Automation, ISA) 
[12], регламентирующих содержание проектной документации при 

разработке 
систем 
управления, 
известных 
под 
аббревиатурой 

ANSI/ISA. Для разработчиков технологических процессов наиболее 
интересен стандарт ANSI/ISA-5.1-2009 Instrumentation Symbols and 
Identification [13].

Для пояснения показа привязки элементов систем автоматиза
ции к технологическому оборудованию на разрабатываемых стандартах ISA выпустила небольшой по охвату стандарт ISA-5.5-1985 
Graphic Symbols for Process Displays [14], но назвать этот стандарт 
пригодным для разработки технологических схем более чем начального уровня не представляется возможным. С большими оговорками к 
разработкам обсуждаемого направления, выполненным в США, можно отнести только профессиональный выпуск векторного графического редактора Microsoft Visio™ [15] Microsoft Visio™, который содержит библиотеки графических символов, включающие в том числе и 
условные обозначения ISO, позволяющие максимально широкому 
кругу пользователей создавать графические (не интеллектуальные) 
технологические схемы практически любой степени сложности.

Японской ассоциацией стандартов (Japanese Standards Associa
tion) [16] предложен комплекс национальных промышленных стандартов (Japan Industrial Standards, JIS) [17]. Стандарты JIS ориентируются 
на рекомендации ISO [18] и, как следствие, стандарт JIS Z 8204:1983 
Symbols © [19] практически полностью дублирует соответствующие 
стандарты ISO.

Условные обозначения по стандартам ISO, DIN, PIP, ISA и JIS
ISO приведены в прил. 9.

1.3. Состояние стандартизации выпуска проектной 

документации в России

Приведенный выше краткий анализ состояния стандартизации 

выпуска технической документации в области химической технологии 
в странах, которые принято относить к технологическим лидерам, показывает, что ситуация мало чем отличается от имеющейся в России в 
настоящее время. Гармонизация системы технического регулирования 
России со списком аналогичных международных требований ISO, 
следствием которого является разработка и внедрение стандартов 
ГОСТ Р ИСО, используемых в качестве аналога международной оценочной шкалы ISO, не предполагает разночтений определения траек

тории перспектив развития системы технического регулирования в 
России. Таким образом, можно сделать вывод, что отсутствие системы 
жесткой регламентации оформления проектной документации локальными национальными стандартами скорее норма, а не аномалия, присущая только России.

В России отправной точкой развития комплекса технологий со
здания, хранения, транспорта и трансформации информационных потоков перерабатывающих предприятий можно признать ГОСТ Р ИСО 
15926-1-2008 «Интеграция данных жизненного цикла для перерабатывающих предприятий, включая нефтяные и газовые производственные 
предприятия» [20]. Этот ГОСТ закрепил приоритет развития за технологиями единого жизненного цикла на основе рекомендаций PISTEP 
[21]. Технологии информационного моделирования могут использоваться на информационных сегментах или информационная задача 
может охватывать все этапы жизненного цикла сооружения, оговоренные ГОСТ Р ИСО 15926-1-2008: планирование, составление технического задания, проектирование и анализ, выдача рабочей документации, производство, строительство, эксплуатация и ремонт, демонтаж, непрерывный производственный процесс.

Дальнейшую траекторию развития комплекса цифровых техно
логий единого жизненного цикла обработки информации законодательно обозначили на заседании президиума Совета при Президенте 
Российской Федерации по модернизации экономики и инновационному развитию России, состоявшемся 4 марта 2014 года. На этом заседании был принят протокол, в котором в пункте 12 Минстрою России, 
Росстандарту совместно с Экспертным советом при Правительстве 
Российской Федерации и институтами развития было предписано 
«разработать и утвердить план поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в области промышленного и гражданского строительства, включающий предоставление возможности проведения экспертизы проектной документации, подготовленной с использованием таких технологий» [22]. Во исполнение данного решения Минстроем России 24 декабря 2014 года был утвержден «План 
поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в 
области промышленного и гражданского строительства» [2]. В сообщении пресс-центра Минстроя России от 14 января 2015 года [23]
«3D-проектирование будет использоваться в области промышленного 
и гражданского строительства» которая была определена приоритетная технология информационного моделирования. Дословные цитаты 

из 
пресс-релизов: 
«Министерство 
строительства
и 
жилищно
коммунального хозяйства Российской Федерации приступило к реализации плана внедрения технологий информационного моделирования 
зданий (BIM−Building Information Modeling) в области промышленного и гражданского строительства». В сообщении от 2 марта 2015 года: 
«BIM-технологии будут приоритетными в типовом проектировании». 
Михаил Мень, министр строительства и жилищно-коммунального хозяйства российской Федерации, сообщил: «Обсуждается вопрос создания единого стандарта применения BIM-технологий. Такой стандарт может получить статус государственного» [24].

Концепция стандартизации в области BIM в РФ была сформи
рована к лету 2016 года, когда активно заработала соответствующая 
рабочая группа Минстроя. К началу 2018 года с учетом завершенных 
работ и принятых документов концепция приобрела вид, показанный 
на рис. 1.1 [25]. Необходимо определить принципы, подходы, концепции BIM, основы организации процесса информационного моделирования, описать принципы обеспечения и контроля качества. Некоторые стандарты и своды правил определяют общие правила моделирования, другие − правила разработки электронных компонентов и формирования каталогов, третьи − принципы организации коллективной 
работы. Необходимо также учесть вопросы информационной безопасности. В стандартах должна отражаться отраслевая специфика.

Рис. 1.1. Система нормативных технических документов,
обеспечивающих внедрение технологий информационного 

моделирования в различных стадиях жизненного цикла

Основополагающие (базовые) направления разработки 
нормативных документов

Основные 
положения. 
Концепция и 
принципы. 
Терминология.

Основы организации 
и управления 
процессом 
информационного 
моделирования

Организация 
данных и правила 
обмена объектноориентированной 
информацией

Общероссийская 
система 
классификации 
строительной 
информации

Правила 
разработки 
компонентов 
и каталогов

Правила 
организации 
коллективной 
работы

Обеспечение 
и контроль 
качества

Обеспечение 
информационной 
безопасности

Направления разработки документов для различных стадий 
жизненного цикла

Обоснование 
инвестиций на 
этапе 
предпроектной 
проработке

Инженерные 
изыскания
Проектирование
Строительство Эксплуатация
Утилизация 
и снос

Нормативные документы, отражающие отраслевую специфику

Правила 
формирования 
информационных 
моделей

Стандарты цифровой модели отгрузки продукции нефтеперера
батывающего завода железнодорожным транспортом будут отличаться от стандартов, разработанных для трубопроводного транспорта или 
промыслового сбора нефти. А стандарты, применяемые на стадии эксплуатации технологической установки, будут отличаться от стандартов по проведению пусконаладочных работ. 

В связи с введением в практику реализации государственных 

проектов новой стадии ОБИН (Обоснование Инвестиций), большая 
часть мероприятий которой связана с проблемами ценообразования в 
эксплуатации, приоритетное развитие получил «План мероприятий по 
внедрению оценки экономической эффективности обоснования инвестиций и технологий информационного моделирования на всех этапах 
“жизненного цикла» объекта капитального строительства”. Для вводимой стадии ОБИН большое значение имеет наличие массива данных, основным источником информации для которого будет являться 
цифровая информационная модель объекта.

Информационное моделирование – это новая, более глубокая 

интеграция ИТ в решение различных задач жизненного цикла предприятий. И часть стандартов разрабатывается для формализации и 
унификации результатов работы ИТ-специалистов, включая специалистов по САПР, разработчиков различных программных продуктов, 
приложений и информационных систем. Нормативная документация 
для ИТ-подразделений производственных структур по большей части 
определяют организацию данных и правила обмена объектноориентированной информацией. Строго говоря, эта нормативная документация только косвенно связана с задачами информационного 
моделирования промышленных объектов и задачи по ее разработке и 
использованию выходят за рамки профессиональной компетенции 
непосредственно проектировщиков, сотрудников инжиниринговых 
компаний, строителей, производственно-технических отделов и служб 
эксплуатации производственных предприятий.

Аналогичные процессы создания законодательных актов идут за 

рубежом. В частности, Европарламент оказывает законодательную 
поддержку технологиям информационного моделирования [26].

На сегодняшний день в Российской Федерации действует шесть

ГОСТ Р и четыре свода правил по BIM [27]:

− СП 333.1325800.2017 «Информационное моделирование в 

строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла» [28];